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水工高压隧洞钢筋混凝土衬砌裂缝开度数值模拟方法研究

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水力发电 2025年第1期51卷 62-68,92页

作者：李东明晁阳李同春齐慧君林潮宁河海大学水利水电工程学院江苏南京210024

水工高压隧洞常以裂缝最大宽度作为钢筋混凝土衬砌设计的控制标准,但针对大洞径、高水头隧洞的裂缝最大宽度计算,公式法存在一些局限性。许多专家学者尝试将数值模拟方法应用至衬砌裂缝宽度计算当中,但难以统筹考虑钢筋混凝土粘结滑移... 详细信息

水工高压隧洞常以裂缝最大宽度作为钢筋混凝土衬砌设计的控制标准,但针对大洞径、高水头隧洞的裂缝最大宽度计算,公式法存在一些局限性。许多专家学者尝试将数值模拟方法应用至衬砌裂缝宽度计算当中,但难以统筹考虑钢筋混凝土粘结滑移、裂缝开裂后的应力重分布等多重因素的影响。基于此,提出一种通过损伤模型指导布设虚拟裂缝单元以反应裂缝特征的方法,即首先利用考虑粘结滑移的混凝土损伤模型模拟钢筋混凝土联合作用下衬砌混凝土损伤随着荷载施加发展的过程,进一步对损伤集中区域增设虚拟裂缝单元以计算裂缝开展过程。经对比,采用该方法计算得到的裂缝最大宽度、发展规律与分布情况与既有文献相似,且计算收敛性好,实现了通过有限元算法精确且高效地直接得到衬砌裂缝宽度,在设计与运行安全预测方面具有较大的应用价值。

关键词：水工高压隧洞钢筋混凝土衬砌裂缝宽度粘结滑移虚拟裂缝损伤模型

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小水电站对赤水河连通性影响评估及恢复对策

湖泊科学 2025年第1期37卷 253-265页

作者：赵文通贺蔚赵先富陈锋张晶金小伟毛丰李正飞河海大学水利水电学院南京210098 水利部中国科学院水工程生态研究所水利部水工程生态效应与生态修复重点实验室武汉430079 中国水利水电科学研究院水生态环境研究所北京100038 中国环境监测总站北京100012 华威大学全球可持续发展研究所考文垂CV47AL 中国科学院水生生物研究所武汉430072

赤水河作为长江上游珍稀特有鱼类国家级自然保护区的重要组成部分,其生态连通性对于长江上游特有鱼类至关重要。但赤水河流域内广泛分布的小水电站严重影响了该区域的连通性。本研究收集了赤水河流域小水电站的空间位置、建设年份、装... 详细信息

赤水河作为长江上游珍稀特有鱼类国家级自然保护区的重要组成部分,其生态连通性对于长江上游特有鱼类至关重要。但赤水河流域内广泛分布的小水电站严重影响了该区域的连通性。本研究收集了赤水河流域小水电站的空间位置、建设年份、装机容量等详细信息,并采用树状水系连通性指数(DCI)、溪流连续性指数(SCI)、河流破碎化指数(CAFI)和新提出的改进的河流破碎化指数(CAFI M)全面评估小水电站对赤水河流域水系连通性影响的时空变化。研究发现,赤水河流域几乎每条河流都建有小水电站,主要分布在低阶河流。DCI和SCI指数表明,随着电站数量的增加,赤水河流域的连通性显著下降,中下游地区连通性低于上游地区。CAFI和CAFI M指数揭示了类似的趋势,随小水电站的建设河流破碎化程度不断加剧,特别是在习水河、大同河和桐梓河流域表现显著。CAFI M指数将小水电站的装机容量因素纳入考虑,能够更加全面准确地评估小水电站的影响。CAFI M指数相较于传统指标,对装机容量变化更为敏感,能有效反映大型电站的影响。根据CAFI M等指数评估结果,研究评估了赤水河流域内各小水电站障碍物的优先级,提出应优先整改位于高阶河流且装机容量大的电站,以最大程度地改善流域连通性。根据各指数评估结果,研究发现电站的位置和装机容量是决定其优先拆除顺序的关键因素,位于高阶河流且装机容量大的电站(如金阳、圆满贯等)的拆除对改善流域连通性效果最为显著。该研究全面评价了赤水河流域的连通性状况,提出了优化小水电站拆除的策略,为该流域生态修复提供了决策依据,对保护长江上游特有鱼类具有重要意义。本研究为小水电站对流域河网连通性的评估及恢复对策提供了理论基础和方法支持。

关键词：河流连通性小水电站改进的河流破碎化指数CAFI M 连通性指数赤水河流域

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基于改进聚类方法的大坝安全监测算法

水力发电 2025年

作者：李东明聂一丹晁阳齐慧君林潮宁河海大学水利水电工程学院中国水利水电第十一工程局有限公司

为提升大坝安全预测过程中离群值检验与风险预测的精度与效率，对K-Shape聚类方法进行改进，将空间距离纳入K-Shape聚类评价指标，改进了大坝监测时间序列聚类算法，并将聚类中心线与统计模型方法结合，构建基于聚类结果的离群值判断方... 详细信息

为提升大坝安全预测过程中离群值检验与风险预测的精度与效率，对K-Shape聚类方法进行改进，将空间距离纳入K-Shape聚类评价指标，改进了大坝监测时间序列聚类算法，并将聚类中心线与统计模型方法结合，构建基于聚类结果的离群值判断方法。基于聚类结果，结合长短期记忆网络算法（LSTM）对离群值以及缺失值的填补，实现了对大坝工作性态趋势的预测。将该方法应用于云南某大坝的安全监测中，对大坝的位移与温度监测数据时空序列开展了检验与预测。结果表明，空间距离对于聚类结果影响明显，改进的聚类算法在异常值识别性能上相较于传统算法有一定提升，多测点预测算法精度更高，证明通过空间距离纳入聚类算法具有一定的实用价值。

关键词：大坝安全监测精度时空序列聚类 K-Shape聚类方法长短期记忆网络(LSTM)

黄河头道拐断面水沙变化特征及其影响因素分析

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泥沙研究 2025年

作者：郭晶赵水霞李超崔盛杰梁雅祺内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院水利部牧区水利科学研究所

径流量和输沙量是河道水资源开发利用与保护重点考虑的因素。利用1960—2021年黄河上中游头道拐水文站年水沙资料，分析了该站的水沙变化过程及影响因素，并对比分析了输沙量适宜的预报方法。结果表明：61年来，头道拐站的径流量和输沙... 详细信息

径流量和输沙量是河道水资源开发利用与保护重点考虑的因素。利用1960—2021年黄河上中游头道拐水文站年水沙资料，分析了该站的水沙变化过程及影响因素，并对比分析了输沙量适宜的预报方法。结果表明：61年来，头道拐站的径流量和输沙量均整体呈明显减少的趋势，2006—2021年径流量和输沙量呈现先减小后增加的特征，典型突变年份为2017年；水沙年内分配表现为冰期径流量为畅流期的37%，冰期输沙量仅为畅流期的13.7%；影响该站径流量和输沙量的主要因素为上游水库下泄流量，其与径流量和输沙量的相关系数分别为0.99和0.93；经实测数据验证，BP神经网络输沙量预测模型精度显著高于RBF神经网络，相对误差仅为8.16%。

关键词：头道拐水文站冰期畅流期下泄流量 BP神经网络

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混合砂混凝土加速盐侵蚀作用的孔隙结构分析

排灌机械工程学报 2025年

作者：高猛姚占全王海龙内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院

为探究不同环境工况条件下加速硫酸盐侵蚀混合砂混凝土内部孔隙结构的变化规律,通过初始损伤、复合盐、冻融循环、干湿循环、多倍浓度和高温环境工况条件下硫酸盐侵蚀混合砂混凝土.试验研究表明:不同环境工况下硫酸盐侵蚀作用对混合砂... 详细信息

为探究不同环境工况条件下加速硫酸盐侵蚀混合砂混凝土内部孔隙结构的变化规律,通过初始损伤、复合盐、冻融循环、干湿循环、多倍浓度和高温环境工况条件下硫酸盐侵蚀混合砂混凝土.试验研究表明:不同环境工况下硫酸盐侵蚀作用对混合砂混凝土内部的孔隙结构变化规律影响不同,随着侵蚀周期的增加除多倍浓度与复合盐工况下无害孔呈现略有增加外其余工况下无害孔和少害孔占比总体均呈现降低趋势;与对照组相比,多倍浓度、初始损伤和冻融循环工况下无害孔占比减少,而复合盐、高温和干湿循环工况下无害孔占比相对增多,初始损伤和高温工况下多害孔占比大幅增多而其余工况多害孔占比均减少;与对照组相比干湿循环工况条件下孔隙度提升最大为32%,多倍浓度工况条件下平均孔径提升最大为3 255.4%,初始损伤工况条件下束缚流体饱和度损伤量和自由流体饱和度的增大量最大.

关键词：硫酸盐侵蚀多工况孔径分布孔隙度平均孔径

基于天气分型的区域风光出力互补规律评价与并网容量优化方法

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水利水电技术(中英文) 2025年

作者：张璟万皓高洁朱非林卢鹏刘为锋徐斌樊宇堃钟平安河海大学水文水资源学院水利部水文仪器及岩土工程仪器质量监督检验测试中心水电水利规划设计总院中国电建昆明勘测设计研究院有限公司水利部水利水电规划设计总院

【目的】风光互补发电存在波动性和间歇性，给系统运行的稳定性和效率带来巨大挑战。现有研究多单一分析风光出力或容量配置，缺乏基于天气分型的综合风光出力互补规律评价与并网容量优化的研究。【目的】风光互补发电波动性和间歇性会... 详细信息

【目的】风光互补发电存在波动性和间歇性，给系统运行的稳定性和效率带来巨大挑战。现有研究多单一分析风光出力或容量配置，缺乏基于天气分型的综合风光出力互补规律评价与并网容量优化的研究。【目的】风光互补发电波动性和间歇性会影响系统效率和稳定性。【方法】针对此问题，研究基于青海省2020年气象数据，计算并归一化处理风光出力并构建风光出力矩阵。采用K-means算法划分天气类型，通过波动互补率和爬坡互补率指标，分别从波动性和爬坡性两个方面评估不同天气类型下的风光出力互补特性。此外，从多个时间尺度对区域的逐日、逐月风光互补特性开展定量评价。最后，建立风光并网容量比例优化模型，采用蛇鹫优化算法和枚举法相互参证的方式对波动互补率和爬坡互补率进行优化，以确定最佳风光并网容量比例。【结果】结果表明：（1）青海地区的风光出力季节差异显著，夏秋季节两者之间具有良好的互补性，可以形成有效的互补发电系统。（2）不同天气类型对风光互补性影响显著，晴朗天气下风光互补性较弱，多云或突变天气下互补性相对较强。（3）所有天气类型的爬坡互补率均值为20.74%，远高于波动互补率的均值1.84%，表明风光联合出力可以有效降低出力爬坡率，增强系统的可靠性。（4）不同天气类型下，优化风光并网容量比例可以最大化互补率指标，实现最佳互补效果。【结论】研究结果能够有效揭示不同天气类型下的风光出力互补特性，并确定最佳风光并网容量比例，为风光互补发电系统的规划、建设和运行提供科学依据。

关键词：风光出力互补特性天气分型风光并网容量比例优化 K-means聚类蛇鹫优化算法影响因素

类岩石节理MICP封堵抗酸性侵蚀性能试验研究

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岩土工程学报 2025年第1期47卷 217-224页

作者：肖维民翁金耀钟建敏朱占元四川农业大学土木工程学院四川都江堰611830 四川农业大学村镇建设防灾减灾四川省高等学校工程研究中心四川都江堰611830 江西有色建设集团有限公司江西南昌330038 西昌学院土木与水利工程学院四川西昌615013

尽管微生物诱导碳酸钙沉积(Microbially Induced Calcite Precipitation,简称MICP)技术已在岩土体加固领域广泛应用,但针对MICP酸性侵蚀耐久性的研究成果鲜见报导。为此,通过开展不同pH值(pH=4,5和7)和侵蚀时间(7d,14d和28d)下的MICP封... 详细信息

尽管微生物诱导碳酸钙沉积(Microbially Induced Calcite Precipitation,简称MICP)技术已在岩土体加固领域广泛应用,但针对MICP酸性侵蚀耐久性的研究成果鲜见报导。为此,通过开展不同pH值(pH=4,5和7)和侵蚀时间(7d,14d和28d)下的MICP封堵3D打印类岩石节理试件酸性侵蚀试验,研究岩石节理中碳酸钙封堵层溶蚀情况及其在酸性侵蚀前后的渗透性演化规律。试验结果表明:MICP封堵岩石节理试件中碳酸钙溶蚀量随侵蚀溶液pH值减小而增大,且随侵蚀时间增长而增大,碳酸钙溶蚀区域主要集中在试件四周边缘附近区域;MICP封堵前后岩石节理试件渗透系数平均降幅为97%,经酸性侵蚀后其渗透系数有略微回升,但相应的渗透系数降幅均大于95%,MICP封堵岩石节理试件经酸性侵蚀后其封堵效果依旧良好。研究成果可为MICP技术在岩体工程中的应用提供科学依据。

关键词：岩石力学岩石节理微生物诱导碳酸钙沉积(MICP) 酸性侵蚀

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作物水盐动态响应模型

水利学报 1998年第12期29卷 66-70页

作者：张展羽郭相平河海大学水利工程系

本文建立了作物水盐动态响应模型，分析了模型中各参数的求解方法，并根据试验资料给出了冬小麦不同生育阶段盐分敏感指数σｉ和缺水敏感指数λｉ，为含盐劣质水灌溉管理及农作物高产提供了理论依据．

关键词：作物水盐动态响应土壤盐分含水量

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基于ACP-YOLOv5s的土栖白蚁活动迹象识别

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农业工程学报 2025年

作者：王一非卢伟平袁涛陈龙佳张峰吴鹏飞黄求应华中农业大学信息学院华中农业大学水利部白蚁防治重点实验室农业智能技术教育部工程研究中心湖北省水利厅

土栖白蚁作为严重危害水利工程和园林树木的重要害虫，其活动迹象的及时识别对于实施有效的蚁害预警和控制措施至关重要。针对这一需求，该研究开发了一种改进的一阶段目标检测算法——ACP-YOLOv5s，该算法基于广泛应用的YOLOv5s模型，... 详细信息

土栖白蚁作为严重危害水利工程和园林树木的重要害虫，其活动迹象的及时识别对于实施有效的蚁害预警和控制措施至关重要。针对这一需求，该研究开发了一种改进的一阶段目标检测算法——ACP-YOLOv5s，该算法基于广泛应用的YOLOv5s模型，通过集成自适应颜色感知模块（ACP-Module）对其进行优化，以增强模型在复杂自然环境下的特征提取和颜色感知能力，特别是在处理颜色混淆问题时有效提升模型的稳定性和泛化性能。在模型的颈部结构中加入CARFE上采样模块，通过扩展感受野并重新组织特征信息，以提高模型对细节的捕捉能力，从而提升识别精度。试验验证结果表明，改进后的ACP-YOLOv5s模型在土栖白蚁活动迹象检测中显示出更高的精确率和平均精度均值。与Faster R-CNN、YOLOv5s、YOLOv5m、YOLOv8和YOLOv9相比，ACP-YOLOv5s模型的精确率为91.2%，分别提升了5.3、5.0、3.4、7.9和0.1个百分点，平均精度均值为92.3%，分别提升了6.7、2.9、1.4、2.2和0.4个百分点，表明ACP-YOLOv5s模型在提高模型对复杂环境适应性方面的有效性，有助于加强对土栖白蚁侵害的早期预警和精确控制，为水利工程和园林树木白蚁防治工作提供了强有力的技术支持。

关键词：目标检测土栖白蚁活动迹象智能识别 YOLO