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城市居民区植被降温效率分析与最佳降温效率阈值确定

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遥感学报 2024年第8期28卷 1899-1913页

作者：孙嘉欣冯莉张枭周亚男冯海蓉河海大学地理与遥感学院南京211100

目前城市植被降温效率的研究大多基于大尺度卫星遥感数据来开展,缺少微尺度下植被降温效率的精细研究。因此,本研究以南京市江宁区典型居民区植被为研究对象,利用无人机可见光数据进行居民区绿地精细分类,在此基础上建立区域绿地容积率R... 详细信息

目前城市植被降温效率的研究大多基于大尺度卫星遥感数据来开展,缺少微尺度下植被降温效率的精细研究。因此,本研究以南京市江宁区典型居民区植被为研究对象,利用无人机可见光数据进行居民区绿地精细分类,在此基础上建立区域绿地容积率RGPR (Regional Green Plot Ratio)指标,基于逐小时无人机热红外数据,提出一种改进的植被降温效率计算方法—区域植被降温效率RCE (Regional Cooling Efficiency)计算方法,并利用该方法计算居民区植被降温效率,探究不同局地气候分区(LCZ)下居民区地表温度与区域绿地容积率指标的响应关系、降温效率时空变化并进一步确定不同居民区绿地容积率的最佳降温效率阈值。结果表明:(1)居民区植被降温效率日变化曲线整体呈现“山峰”形态,RCE随地表温度增强而增大。在观测时间段内,RCE最小值出现在8:00 (均1.4℃),局地气候分区水平下,紧凑型居民区的RCE高于开阔型居民区,而在开阔型居民区类型中,RCE随着区域内建筑平均高度的增加而降低。(2)紧凑型的局地气候分区下,RGPR越高,植被所带来降温效果越强;而开阔型居民区,无论建筑高低,植被降温效率存在一定的RGPR阈值,当RGPR达到一定阈值后,RGPR对地表温度的降温效率达到最大强度。本研究可为城市居民区绿地规划、改善城市微热环境提供科学依据。

关键词：城市居民区微热环境区域植被降温效率(RCE) 局地气候分区区域绿地容积率无人机热红外降温效率阈值城市居民区绿地规划

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紫外光活化亚硫酸盐降解水中卡马西平

环境科学 2024年第3期45卷 1553-1560页

作者：林涛苑宇杰河海大学环境学院南京210098

研究了紫外光活化亚硫酸盐高级氧化工艺降解水中典型新污染物——卡马西平(CBZ)的效能和降解机制.探究了不同溶解氧浓度[ρ(DO)]对紫外光活化亚硫酸盐降解CBZ的影响,并在模拟自然水体环境控制初始ρ(DO)为(8.0±0.2) mg·L^(-1)条件下,... 详细信息

研究了紫外光活化亚硫酸盐高级氧化工艺降解水中典型新污染物——卡马西平(CBZ)的效能和降解机制.探究了不同溶解氧浓度[ρ(DO)]对紫外光活化亚硫酸盐降解CBZ的影响,并在模拟自然水体环境控制初始ρ(DO)为(8.0±0.2) mg·L^(-1)条件下,考察了不同工艺参数(亚硫酸盐投加量、反应pH)与水环境要素(碳酸氢根离子、氯离子、腐殖酸)对CBZ降解效能的影响.结果表明,紫外光活化亚硫酸盐工艺可在30 min内降解85.3%的CBZ,降解过程遵循拟一级动力学,动力学常数为0.055 7 min^(-1).并采用电子顺磁共振波谱技术、活性物质淬灭实验和竞争反应动力学实验发现,CBZ的降解主要来自紫外光活化亚硫酸盐工艺中硫酸根自由基(SO_(4)^(-)·)与羟基自由基(·OH)等活性物质,且降解贡献率分别为43.9%和56.1%.而且CBZ降解率随HCO_(3)^(-)浓度升高而降低,但Cl-浓度变化对CBZ降解率影响不大,水中存在的腐殖酸可显著抑制CBZ的降解.反应过程中硫酸盐的积累量显著低于《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2022)限值,且亚硫酸盐消耗速率(0.004 4 min^(-1))显著低于CBZ的降解速率,说明亚硫酸盐可被紫外光高效活化用于降解水中存在的CBZ.

关键词：紫外光亚硫酸盐卡马西平活性物质降解

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计及低电压穿越影响的感应电动机动态分群

电工技术学报 2024年第7期39卷 2001-2016,2032页

作者：潘学萍王卫康陈海东孙晓荣郭金鹏河海大学能源与电气学院南京211100

随着新能源的大规模广泛并网,其对感应电动机动态等值建模的影响值得关注。该文提出了新能源电力系统中感应电动机动态分群新方法。分析了感应电动机与电网的交互作用,提出在现有基于感应电动机动态相似性分群的基础上,同时考虑机端电... 详细信息

随着新能源的大规模广泛并网,其对感应电动机动态等值建模的影响值得关注。该文提出了新能源电力系统中感应电动机动态分群新方法。分析了感应电动机与电网的交互作用,提出在现有基于感应电动机动态相似性分群的基础上,同时考虑机端电压动态相似性的分群可提高感应电动机动态等值精度。针对高比例新能源电力系统,研究发现感应电动机附近有新能源机组,且部分新能源机组在故障期间进入低电压穿越(LVRT)时,这些感应电动机动态特性具有显著差异。为此提出新能源电力系统中考虑感应电动机端口电压跌落深度的动态分群方法。算例分析表明,该文提出的兼顾感应电动机端口电压动态相似性以及端口电压跌落深度的分群方法具有较高的等值精度,且适应性强。

关键词：感应电动机动态等值新能源电力系统动态相似性低电压穿越

风电-光伏-抽蓄-电制氢多主体能源系统增益的合作博弈分配策略

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上海交通大学学报 2024年第6期58卷 872-880,I0002,I0003页

作者：段佳南谢俊邢单玺河海大学能源与电气学院南京211100

根据清洁能源示范基地的建设需求,提出基于合作博弈论的风电-光伏-抽蓄-电制氢多主体能源系统联合优化运行的增益分配策略.为兼顾系统运行安全性,构建上网出力互补性评价指标.风电、光伏、抽蓄、电制氢利益主体通过内部电量交易进行合作... 详细信息

根据清洁能源示范基地的建设需求,提出基于合作博弈论的风电-光伏-抽蓄-电制氢多主体能源系统联合优化运行的增益分配策略.为兼顾系统运行安全性,构建上网出力互补性评价指标.风电、光伏、抽蓄、电制氢利益主体通过内部电量交易进行合作,以系统运行收益最大为优化目标构建联合优化调度模型.根据调度结果,应用合作博弈论中的最大最小成本法分配系统合作增量收益.利用风电-光伏-抽蓄-电制氢清洁能源示范基地12利益主体系统算例进行仿真验证,结果表明联合优化运行可实现各利益主体自身收益正增长,抽蓄库容、上网电价以及运行安全性需求会影响系统的合作增量收益.

关键词：风电-光伏-抽蓄-电制氢多主体能源系统短期调度增益分配策略合作博弈论最大最小成本法

带分流叶片水泵水轮机甩负荷过渡过程中的压力脉动特征

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水利学报 2024年第9期55卷 1098页

作者：周廷鑫俞晓东张健徐辉河海大学水利水电学院

为减轻水泵水轮机过渡过程中剧烈压力脉动对抽水蓄能电站安全产生的不利影响,需充分认识水泵水轮机的压力脉动特征。本文对某带分流叶片水泵水轮机甩负荷过渡过程中的实测压力脉动数据开展深入研究。首先从压力脉动的频域特性出发,提出... 详细信息

为减轻水泵水轮机过渡过程中剧烈压力脉动对抽水蓄能电站安全产生的不利影响,需充分认识水泵水轮机的压力脉动特征。本文对某带分流叶片水泵水轮机甩负荷过渡过程中的实测压力脉动数据开展深入研究。首先从压力脉动的频域特性出发,提出了一种基于变分模态分解的时均压力和脉动压力提取方法。然后采用傅里叶变换和短时傅里叶变换分析水泵水轮机稳定运行和甩负荷过程中蜗壳进口、无叶区、顶盖和尾水锥管进口的脉动压力,揭示了带分流叶片水泵水轮机在稳定运行和甩负荷过渡过程中压力脉动的频率组成和时频变化特性的普遍规律。研究表明,带分流叶片水泵水轮机无叶区压力脉动的主频由叶片通过频率及其半次谐波共同主导,且叶片通过频率的半次谐波具有向上下游传播的特点。尾水锥管进口压力脉动频率主要由低频成分及叶片通过频率的半次谐波构成。甩负荷过渡过程中,无叶区叶片通过频率及其谐波的频率会随着时间的变化出现增大和减小现象,且变化规律与转轮转速的变化趋势一致。本文所提出的方法为压力脉动实测数据分析提供了一种新手段,为带分流叶片水泵水轮机压力脉动的特征研究提供了参考与借鉴,对结构异常振动溯源和保障机组安全运行具有重要意义。

关键词：分流叶片水泵水轮机过渡过程压力脉动信号处理

基于特征气象因素和深度学习组合模型的干散货港口PM_(10)浓度预测

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环境科学 2024年第9期45卷 5179-5187页

作者：沈金星刘沁鑫封学军河海大学土木与交通学院南京210098 河海大学港口海岸与近海工程学院南京210098

准确预测PM_(10)浓度是控制干散货港口人群PM_(10)暴露水平,降低健康和经济风险的关键.然而,港口气象环境因素的特殊性,为准确预测PM_(10)浓度的时序非线性变化特征带来了挑战.为此,构建了一个级联卷积神经网络(CNN)、长短期记忆(LSTM)... 详细信息

准确预测PM_(10)浓度是控制干散货港口人群PM_(10)暴露水平,降低健康和经济风险的关键.然而,港口气象环境因素的特殊性,为准确预测PM_(10)浓度的时序非线性变化特征带来了挑战.为此,构建了一个级联卷积神经网络(CNN)、长短期记忆(LSTM)和注意力机制(AM)的深度学习组合模型(CLAF),预测干散货港口PM_(10)的小时浓度.首先,基于随机森林特征重要性算法,从5个气象因素中筛选出重要特征气象因素,与PM_(10)浓度一起构建预测模型的输入变量.其次,利用CNN层提取输入变量中高维时变特征,通过LSTM层捕捉顺序特征以及长期依赖性,并在AM层为LSTM层的输出特征分配不同的权重,强化重要信息的影响.最后,应用3个评价指标将CLAF模型分别与3个基本模型和3个常用预测模型的性能进行对比分析.基于实例数据的分析结果表明,考虑特征气象因素可以提高港口PM_(10)浓度的预测精度和拟合性能,CLAF模型可以将平均绝对误差降低13.92%~56.9%,将均方误差降低45.99%~81.02%,将拟合优度提高3.2%~15.5%.将特征气象因素作为输入变量,可以提高模型的预测性能.

关键词： PM_(10) 干散货港口浓度预测气象因素深度学习组合模型

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基于模型预测的AUV轨迹跟踪滑模控制方法

中国惯性技术学报 2024年第2期32卷 205-212页

作者：黄浩乾郑康健马惊天河海大学能源与电气学院南京211100

针对自主水下航行器(AUV)在模型参数不确定和外界海流干扰情况下轨迹跟踪误差大的问题,提出一种基于模型预测的滑模控制方法。首先,基于李雅普诺夫稳定性理论,设计一种滑模控制器;其次,为高效利用计算资源,提高AUV的轨迹跟踪性能,设计... 详细信息

针对自主水下航行器(AUV)在模型参数不确定和外界海流干扰情况下轨迹跟踪误差大的问题,提出一种基于模型预测的滑模控制方法。首先,基于李雅普诺夫稳定性理论,设计一种滑模控制器;其次,为高效利用计算资源,提高AUV的轨迹跟踪性能,设计一种滑模控制器与模型预测控制相结合的控制框架;考虑到执行器饱和问题,利用滑模跟踪控制律,在该控制框架上构造收缩约束,确保闭环系统的稳定性;最后,采用仿真实验验证,实验结果表明所提方法与滑模控制器比较,在模型参数确定且无干扰情况下均方跟踪误差减小了60%以上,在模型恢复力参数不确定和海流扰动情况下均方跟踪误差减小了80%以上,能够克服时变恢复力对系统的影响,并对外界海流干扰有较好的抑制作用,保证了系统的鲁棒性。

关键词：自主水下航行器轨迹跟踪模型预测控制滑模控制

基于机器视觉的闸坝表面位移非接触式监测方法

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水利学报 2024年第9期55卷 1110-1122页

作者：陈波何梦佳刘伟琪马聪河海大学水灾害防御全国重点实验室河海大学水利水电学院河海大学水工程安全研究院

针对闸坝表面位移常规监测方法劳动密度高、监测频次低，且难以实现长期稳定监测等问题，提出一种融合时空特征的闸坝表面位移非接触式智能监测方法。该方法采用人工靶标作为标志物，以摄像机为采集设备，通过无线传输图像信息，利用加... 详细信息

针对闸坝表面位移常规监测方法劳动密度高、监测频次低，且难以实现长期稳定监测等问题，提出一种融合时空特征的闸坝表面位移非接触式智能监测方法。该方法采用人工靶标作为标志物，以摄像机为采集设备，通过无线传输图像信息，利用加权分布的自适应伽马修正（AGCWD）与边缘感知因子改进的加权引导滤波（WGIF）增强低照度图像的特征表达能力，通过计算机搭载基于贝叶斯框架的时空上下文信息（STC）算法深度挖掘靶标图像上下文时空信息，进一步地，引入曲面拟合获取靶标的亚像素级位移时程信息，实现闸坝水平和垂直双向表面位移的亚像素级非接触式监测。实验室与现场试验结果表明，不同实验场景下位移监测数据与校验数据高度一致，误差小于0.05mm；相比于图像优化处理方法，基于AGCWD与WGIF的图像优化处理方法的峰值信噪比提升2.70%，信息熵增加4.91%，标准差降低2.63%；相比于目标追踪算法，基于曲面拟合的STC目标追踪算法的现场监测数据较同类目标追踪算法精度提升48%，可为闸坝表面位移监测提供高精度的解决方案。

关键词：闸坝表面位移监测图像序列时空特征数字图像优化亚像素级目标追踪

冲击荷载下颗粒级配对废弃混凝土骨料垫层缓冲机理影响研究

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振动与冲击 2024年第9期43卷 18-26页

作者：苏宇宸李鹏飞仲恒吴琳王媛吕亚茹河海大学力学与材料学院南京211100 河海大学水利水电学院南京210098

在棚洞等防护结构上方铺设散体材料垫层能够大幅削减落石冲击力和棚洞顶板传递力,提高防护结构抗冲击性能。为了研究颗粒级配对新型废弃混凝土骨料垫层缓冲性能的影响规律,分别开展室内落锤冲击试验和三维离散元数值模拟。结果表明:对... 详细信息

在棚洞等防护结构上方铺设散体材料垫层能够大幅削减落石冲击力和棚洞顶板传递力,提高防护结构抗冲击性能。为了研究颗粒级配对新型废弃混凝土骨料垫层缓冲性能的影响规律,分别开展室内落锤冲击试验和三维离散元数值模拟。结果表明:对于单一粒组颗粒垫层,当均一化颗粒粒径(d_(50)/R)由0.15增加至0.75时,由于力链中潜在失稳点减少,力链稳定性增强,颗粒重排机制受限(平均位移和转角分别减少了41.3%和33.7%),落锤冲击力和棚洞顶板传递力峰值分别增加了36.3%和282.2%;对于复合粒组颗粒垫层,当不均匀系数(C_(u))由1.1增加至8.0时,粗颗粒周围孔隙被细颗粒填充,配位数增加,导致力链稳定性增强,颗粒重排机制受限(平均位移和转角分别减少了22.4%和45.3%),落锤冲击力和棚洞顶板传递力峰值分别增加了26.0%和174.6%;基于试验和数值模拟结果提出与均一化颗粒粒径(d_(50)/R)和不均匀系数(C_(u))相关的垫层防护折减系数α,建立考虑垫层防护作用的落锤冲击力半经验公式,为山区棚洞工程设计与施工提供技术支撑和理论指导。

关键词：冲击荷载颗粒级配缓冲性能颗粒重排