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融合结构信息的双阶段多模态影像配准方法

激光与光电子学进展 2025年

作者：杨正维黄俊伟冯超李霞张泽龙云南省水利水电勘测设计院有限公司云南省水利水电勘测设计研究院

由于传感器间的成像机理不同，多模态遥感影像间存在显著的非线性辐射差异，导致影像配准困难。针对这一问题，提出了一种基于结构信息的双阶段多模态影像配准方法。首先在粗配准阶段，结合旋转不变特征变换算法，利用log-Gabor滤波器... 详细信息

由于传感器间的成像机理不同，多模态遥感影像间存在显著的非线性辐射差异，导致影像配准困难。针对这一问题，提出了一种基于结构信息的双阶段多模态影像配准方法。首先在粗配准阶段，结合旋转不变特征变换算法，利用log-Gabor滤波器提取影像结构信息并构建最大索引图，使用FREAK描述符对关键特征进行描述，从而消除不同传感器成像条件下的特征描述差异。在精匹配阶段，基于log-Gabor卷积图像信息，设计了密集的三维模板结构特征表示，并采用三维相位相关匹配策略进行特征对应，提升了配准的精度与效率。通过在光学-光学、光学-红外、光学-深度、光学-地图、光学-SAR和昼夜六种多模态遥感数据集的实验验证，结果表明，本方法各指标优于SAR-SIFT、RIFT和SRIF算法，正确匹配数分别提高123.91、4.09倍和2.82倍，所提算法具有显著优势与鲁棒性。

关键词：多模态影像影像配准双阶段 log-Gabor滤波三维相位相关

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末级渠道测控闸门自由出流流量模型试验研究

水利学报 2025年

作者：刘恬恬吴文勇胡雅琪李子明中国水利水电科学研究院水利研究所

当前农业灌溉末级渠道出口无测流设备或者设备精度偏低,获得的出口流量误差较大,以致难以实现渠系的智能配水任务。为此研制开发了一套可以精确测量末级渠道出口流量的测控闸门设备。本文分析了测控闸门的水力特性,并对测控闸门不同开度... 详细信息

当前农业灌溉末级渠道出口无测流设备或者设备精度偏低,获得的出口流量误差较大,以致难以实现渠系的智能配水任务。为此研制开发了一套可以精确测量末级渠道出口流量的测控闸门设备。本文分析了测控闸门的水力特性,并对测控闸门不同开度e下的流态进行了辨识,之后基于布金汉（Buckingham）定理和最小二乘法,建立了闸门结构测流模型,最后对模型精度进行了分析评价。研究结果表明:测控闸门相对开度较高时,过闸水流为堰流,反之为孔流,两者流态转变的阈值临界相对开度（e/H）c为1.033;根据测控闸门不同开度所构建的闸门测流结构的流量计算模型的相对误差平均值为4.7%,比矩形薄壁堰测流公式的计算精度平均提高26.3%,孔流模型误差小于2.9%;测控闸门的e/Hc>0.14时,为大孔口出流,孔口流量系数为0.7;反之为小孔口出流,孔口流量系数为0.846。研究成果可为末级渠道智能闸门流量监控技术的精度提升提供借鉴。

关键词：测控闸门流量系数量纲分析精度评价末级渠道量水

基于原型试验和封装式策略的PCCP断丝信号有效特征挖掘

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水利学报 2025年

作者：杨光栾博文李波孙锦朱赵辉张建伟华北水利水电大学水利学院长江科学院工程安全与灾害防治研究所华北水利水电大学测绘与地理信息学院中国水利水电科学研究院工程安全监测中心

为提升分布式光纤监测系统对预应力钢筒混凝土管(PCCP)断丝信号的实时探测能力,基于封装式策略构建分析模型,挖掘利于振动模式识别的有效特征参量。应用相位敏感光时域反射(Φ-OTDR)型分布式光纤监测系统采集振动信号,针对时域、频域以... 详细信息

为提升分布式光纤监测系统对预应力钢筒混凝土管(PCCP)断丝信号的实时探测能力,基于封装式策略构建分析模型,挖掘利于振动模式识别的有效特征参量。应用相位敏感光时域反射(Φ-OTDR)型分布式光纤监测系统采集振动信号,针对时域、频域以及时频域建立原始特征参量集合;引入非线性收敛因子、非线性自适应权值、高斯变异扰动和Tent混沌扰动,对鲸鱼优化算法(WOA)进行改进,在此基础上,借助改进的WOA(IWOA)和层次聚类(HC),提出IWOA-HC有效特征挖掘模型。案例分析结果显示:Fisher、BPSO-HC、WOA-HC和IWOA-HC分别挖掘出61、35、32和27个有效特征参量,利用4组有效特征参量进行振动模式识别,准确率分别为71.11%、86.67%、89.44%和97.22%,IWOA-HC挖掘出的有效特征参量具备最佳的模式识别能力。本研究可为在役PCCP工程的健康诊断及灾害预警提供技术支持。

关键词：预应力钢筒混凝土管断丝实时监测原型试验有效特征挖掘封装式建模

基于层次分析法和熵权法的微灌过滤器模糊综合评价

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节水灌溉 2025年

作者：仵峰高兴杰宰松梅刘伟业黄静聂敏敏华北水利水电大学水资源学院河南省节水农业重点实验室华北水利水电大学水利学院

为了综合评价微灌过滤器的性能并实现优选，提出了一种基于层次分析法-熵权法的微灌过滤器模糊综合评价模型。从过滤器的额定性能、工作性能、过滤水质性能和价格4个层面选取了11个评价指标，构建了分层次的评价指标体系。分别采用层次... 详细信息

为了综合评价微灌过滤器的性能并实现优选，提出了一种基于层次分析法-熵权法的微灌过滤器模糊综合评价模型。从过滤器的额定性能、工作性能、过滤水质性能和价格4个层面选取了11个评价指标，构建了分层次的评价指标体系。分别采用层次分析法和熵权法，以主、客观组合赋权的方式确定指标权重，运用模糊综合评价法，得到各种微灌过滤器的评级。以4种常见的单体微灌过滤器和2种组合过滤器为例，运用构建的模型进行综合评价。结果表明，在常见灌溉水质与过滤流量20 m3/h工况条件下，砂石过滤器的评价结果为“较差”，离心过滤器的评价结果为“一般”，网式过滤器的评价结果为“一般”，叠片过滤器的评价结果为“较好”，砂石+网式组合过滤器的评价结果为“较好”，离心+网式组合过滤器的评价结果为“较好”。基于层次分析法和熵权法相结合确定权重的微灌过滤器模糊综合评价模型，综合考虑过滤器4个层面的性能进行评价，相较于单一根据经验或流量来选型，评价结果更客观合理，可为微灌过滤器的选型提供科学指导。

关键词：微灌过滤器层次分析法熵权法模糊综合评价

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河南省人口与不透水面变化对用水量的影响

华北水利水电大学学报(自然科学版) 2025年

作者：黄晓东王润鸿刘文锴胡青峰刘辉王艳梅尤靖奇张钧涵华北水利水电大学水资源学院中国水利水电科学研究院水资源研究所华北水利水电大学测绘与地理信息学院华北水利水电大学数字孪生水利高等研究院长安大学地质工程与测绘学院

河南省摆脱“冒进式”城镇扩张和实现“集约高效”新型城镇化发展是关系我国中部崛起的关键一环，在人口快速增长和不透水面迅速扩张的背景下，水资源供需矛盾已成为制约河南省城镇化高质量发展的重要因素，协调好“人-土-水”发展关系... 详细信息

河南省摆脱“冒进式”城镇扩张和实现“集约高效”新型城镇化发展是关系我国中部崛起的关键一环，在人口快速增长和不透水面迅速扩张的背景下，水资源供需矛盾已成为制约河南省城镇化高质量发展的重要因素，协调好“人-土-水”发展关系具有重要意义。本文基于长时序数据资料，采用强度差异指数和脱钩指数模型，探究河南省2000—2022年的人口与不透水面的时空变化特征，及两者对工业-生活用水量的影响效益。结果表明:①河南省人口波动明显，豫东南地区为阶梯式下降，其余地区人口缓慢增长;不透水面增长较稳定，以郑州为中心向外扩散，增幅减少;水资源利用量波动明显，豫东和豫中一带先缓增后呈“凸”字先增后减，豫西南地区平稳波动。②河南省整体属于弱脱钩型，强脱钩地区以10年为单位由垂直分布转为水平分布，其余城市在研究期内均呈现弱脱钩状态。③人口对工业-生活用水量的影响更显著，豫东地区不透水面的变化主导了水资源的消耗，豫西和豫中地区则显示人口是主导因素。

关键词：不透水面人口水资源脱钩模型 CCR模型河南省

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木质素磺酸钙对分散土水力-力学特性影响

排灌机械工程学报 2025年

作者：张晓飞李佳超陈新炜邓红艳周红波西安理工大学水利水电学院甘肃省水利水电勘测设计研究院有限责任公司咸阳市水利工作队西安理工大学水利水电建筑勘测设计有限公司

传统的土壤改性剂（如石灰、水泥、石膏和粉煤灰等）对土壤水力-力学特性有一定的改善,但对环境有一定的破坏作用.以一种生物环境友好型材料—木质素磺酸钙（以下简称木素）作为改性剂,开展了针孔试验、碎块试验、钠离子交换百分比试验... 详细信息

传统的土壤改性剂（如石灰、水泥、石膏和粉煤灰等）对土壤水力-力学特性有一定的改善,但对环境有一定的破坏作用.以一种生物环境友好型材料—木质素磺酸钙（以下简称木素）作为改性剂,开展了针孔试验、碎块试验、钠离子交换百分比试验、界限含水率试验、无侧限抗压强度试验、直接剪切试验、渗透试验和核磁孔隙度试验,研究了木素掺量、干密度、含水率对天然分散土的分散性和水力-力学特性的影响.结果表明:木素掺量为3%和4%时,改性土样呈非分散性,且干密度越大,分散性越差;随着木素的掺入,土样的液限、塑限、塑性指数降低;木素掺量为2%,对土样的无侧限抗压强度、抗剪强度及渗透性改善效果最好,而木素掺量过大时,土样的水力-力学特性变差;T2谱呈现双峰结构,随着木素掺量的增加,主峰逐渐向右移动,土样的小孔隙孔径变大,大孔径孔隙数量增多.

关键词：分散性土木质素磺酸钙改性土水力-力学特性孔隙演化特征

基于改进鹦鹉优化算法的混凝土热学参数反演分析

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中国农村水利水电 2025年

作者：熊骥王治国刘棋成贾龙李琦王峰湖北省水利水电科学研究院湖北省水利水电规划勘测设计院有限公司三峡大学水利与环境学院

混凝土施工环境复杂多变，其热学参数的精确性对计算结果至关重要。因此，本文提出了一种基于鹦鹉优化算法的大体积混凝土热学参数反演方法，旨在解决规范或试验所得热学参数与实际工况下存在差异的局限性。由于鹦鹉算法搜索方式的特殊... 详细信息

混凝土施工环境复杂多变，其热学参数的精确性对计算结果至关重要。因此，本文提出了一种基于鹦鹉优化算法的大体积混凝土热学参数反演方法，旨在解决规范或试验所得热学参数与实际工况下存在差异的局限性。由于鹦鹉算法搜索方式的特殊性，致使其搜索效率略显不足。针对该现象引入随机停留策略对鹦鹉优化算法进行改进，通过引入三角游走及Levy飞行策略，显著增强了算法的全局搜索能力和求解效率。通过IEEE CEC 2022的12项标准测试函数，对比改进鹦鹉优化算法与三种传统算法，结果显示其性能显著优于后者。将改进后的算法应用于金沙江下游某混凝土拱坝，实现了最终绝热温升、表面放热系数、温升规律参数的有效反演。结果表明，相比传统方法，本文方法能够更有效地减少模拟温度与实测温度之间的偏差，提高反演精度，为相关工程结构的热性能分析与优化提供了有力的技术支持和实用参考。

关键词：大体积混凝土鹦鹉优化算法热学参数反演分析通水冷却

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不同湍流模型对环形射流泵流场模拟的影响

郑州大学学报（工学版） 2025年第1期46卷 113-118,125页

作者：向伟宁陈云良熊顺张艳四川大学水利水电学院四川成都610065

为准确反映环形射流泵吸入室内流体剧烈的动量交换对流场的影响,将RNG k-ε(RNG)、Realizable k-ε(RKE)、RSM、Standard k-ω(SKW)、SST k-ω(SST)这5种湍流模型和3种壁面处理方法进行组合对比计算,并开展水力实验进行验证。结果表明:... 详细信息

为准确反映环形射流泵吸入室内流体剧烈的动量交换对流场的影响,将RNG k-ε(RNG)、Realizable k-ε(RKE)、RSM、Standard k-ω(SKW)、SST k-ω(SST)这5种湍流模型和3种壁面处理方法进行组合对比计算,并开展水力实验进行验证。结果表明:不同壁面函数对环形射流泵性能和壁面压力系数的计算影响很小;相较于RNG、SKW、SST,RKE模型或RSM模型结合可扩展壁面函数(ScWF)的计算结果与实测更吻合。对比模拟流场发现:低流量比工况下不同湍流模型性能预测结果与模拟的回流区分布范围相关,模拟出来的回流区范围越大,预测的环形射流泵性能越低。基于熵产理论分析认为,环形射流泵的能量损失主要源于分布在壁面和混合剪切层的湍动熵产,高流量比工况下RSM模型计算得到的湍动熵产率偏高,是其预测性能低于RKE模型的主要原因。

关键词：环形射流泵湍流模型性能回流区熵产理论

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中国水库生态调度研究的知识图谱分析

海河水利 2025年

作者：李雯邱昊杰华北水利水电大学

水库调度引发的河流生态环境问题不断涌出，水库生态调度研究领域逐渐成为当下的热点话题。为了厘清中国水库生态调度领域的研究进展与阶段性前沿热点，以中国知网数据库1984—2024年相关文献为数据源，基于VOSviewer和CiteSpace可视化... 详细信息

水库调度引发的河流生态环境问题不断涌出，水库生态调度研究领域逐渐成为当下的热点话题。为了厘清中国水库生态调度领域的研究进展与阶段性前沿热点，以中国知网数据库1984—2024年相关文献为数据源，基于VOSviewer和CiteSpace可视化功能，通过文献计量法，揭示和分析该领域科学知识图谱。结果表明：（1）中国水库生态调度研究领域历年发文量总体呈增长趋势；（2）各发文机构之间合作关系较密切，但核心的作者群暂未形成；（3）生态流量的研究、生态调度模型及求解算法的优化、三峡水库调度相关问题研究等是本领域的热点研究方向；（4）我国水库生态调度的发展历程大致可分为3个阶段。

关键词：水库生态调度 VOSviewer CiteSpace 文献计量