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引调水工程泵站群运行管控数字孪生引擎构建方法

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清华大学学报（自然科学版） 2024年第7期64卷 1100-1115页

作者：张社荣张耀飞王超王枭华杨小龙梁礼绘张礼兵刘梅天津大学建筑工程学院天津300072 天津大学水利工程智能建设与运维全国重点实验室天津300072 中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司昆明650051 中国南水北调集团东线有限公司北京100070

引调水工程是国家水网中的重要组成部分,泵站群是其中的关键节点。为达到助力泵站群运行管控提质增效的目的,将数字孪生技术应用于泵站群系统中,构建包含物理场景、孪生场景、服务、孪生数据、连接、反馈与决策6方面要素的数字孪生引擎... 详细信息

引调水工程是国家水网中的重要组成部分,泵站群是其中的关键节点。为达到助力泵站群运行管控提质增效的目的,将数字孪生技术应用于泵站群系统中,构建包含物理场景、孪生场景、服务、孪生数据、连接、反馈与决策6方面要素的数字孪生引擎六维理论模型。从“孪生场景生成引擎、数据管理引擎、动态虚实映射引擎、运行仿真分析引擎、虚实交互馈控引擎”5方面提出泵站群运行管控数字孪生引擎构建方法。实践表明:所提方法适配于泵站群系统运行管控的业务应用需求,可有效支撑高性能的数字孪生引擎研发。

关键词：引调水工程数字孪生引擎泵站群运行管控

基于浑浊度监测山区河流悬浮泥沙含量的试验研究

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中国农业大学学报 2024年第5期29卷 171-180页

作者：熊若羽王文娥凌刚王世隆皮滢滢胡笑涛西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室陕西杨凌712100 中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司贵阳550081

针对山区河流悬浮泥沙含量监测缺乏实时性的问题,对浑浊度及悬浮泥沙含量进行监测,分析光照强度、流速、颗粒粒径和水体含沙量对浑浊度的影响,建立浑浊度与悬浮泥沙含量的关系模型式。结果表明:1)光照强度对浑浊度的影响最大,根据二者... 详细信息

针对山区河流悬浮泥沙含量监测缺乏实时性的问题,对浑浊度及悬浮泥沙含量进行监测,分析光照强度、流速、颗粒粒径和水体含沙量对浑浊度的影响,建立浑浊度与悬浮泥沙含量的关系模型式。结果表明:1)光照强度对浑浊度的影响最大,根据二者之间的关系,将光照强度(E)划分为3个区间:E≤6800 lx、6800 lx 22000 lx,对应于3个区间,确定了浑浊度与悬浮泥沙含量的关系模型;2)水流流速主要影响上层泥沙颗粒的分布,流速为0.16 m/s时测量区域的浑浊度大于流速为0.018 m/s时的浑浊度;3)泥沙颗粒的粒径大于扬动流速能带动的临界粒径时,其会沉积在渠底,因此,泥沙级配中大于临界粒径的颗粒占比越大,悬浮泥沙含量越小,浑浊度越小;4)水体含沙量越大,水沙输移过程中携带悬浮泥沙的量也越多,测量区域上层水样的浑浊度越大;5)采用本研究确定的浑浊度与悬浮泥沙含量的3个关系模型,预测得到的悬浮泥沙含量与实际悬浮泥沙含量的平均相对误差分别为7.22%、10.00%、8.58%。根据在自然条件下不同光照强度区间测得的浑浊度,可以得出该测量区域的悬浮泥沙含量。由于浑浊度可以现场连续、快速测得,所以将此方法引入山区河流悬浮含沙量实时监测是可行的。

关键词：悬浮泥沙含量浑浊度监测模型模型选择

煤-热协同开采导水断层岩体热-流-固耦合试验研究

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采矿与安全工程学报 2024年第2期41卷 352-361页

作者：马丹侯文涛孔赛博张吉雄李樯周楠高富强汪锋刘勇中国矿业大学矿业工程学院深部煤炭资源开采教育部重点实验室江苏徐州221116 广州市城市规划勘测设计研究院广东广州510060 山东科技大学能源与矿业工程学院山东青岛266590

导水断层岩体的高渗透性为煤炭-水热型地热能高效协同开采提供了新思路,研究深部热-流-固耦合条件下断层岩体的渗透性演变规律是实现煤-热协同开采的重要前提。自主研制了热-流-固耦合三轴试验系统,开展了导水断层岩体热-流-固耦合特性... 详细信息

导水断层岩体的高渗透性为煤炭-水热型地热能高效协同开采提供了新思路,研究深部热-流-固耦合条件下断层岩体的渗透性演变规律是实现煤-热协同开采的重要前提。自主研制了热-流-固耦合三轴试验系统,开展了导水断层岩体热-流-固耦合特性试验。试验结果表明,热-流-固耦合作用下破碎岩体的渗透过程可以划分为冲蚀增透阶段及体缩抑流阶段,其中,冲蚀增透阶段发生在试验初期,岩体的渗透性参数(孔隙率、流速及渗透率)在该阶段迅速增长,进入体缩抑流阶段后保持小幅波动。高温下岩石颗粒的热膨胀效应抑制了岩体孔隙空间扩展,导致渗透参数在冲蚀增透阶段增长缓慢;水压越高,渗透参数在冲蚀增透阶段增幅越大,表明高水压的冲蚀效应更显著;加载轴压与围压均会促进岩体的体缩效应,抑制渗透压力的冲蚀效果,导致试样渗透特性降低。文章丰富了导水断层岩体热-流-固耦合特性研究,为煤-热高效协同开采提供了试验基础。

关键词：煤-热协同开采断层岩体热-流-固耦合特性冲蚀效应

不平衡输沙Muskingum型床面边界条件的建立及应用

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应用基础与工程科学学报 2024年第5期32卷 1227-1237页

作者：申红彬陈建陈翠霞王海周马子普华北水利水电大学黄河勘测规划设计研究院有限公司清华大学水圈科学与水利工程全国重点实验室

床面边界条件是不平衡输沙研究的关键问题之一.基于不平衡输沙微分方程，通过将空间变量变换为时间变量，进而结合Muskingum法，推导建立了Muskingum型床面边界条件，分析研究Muskingum型床面边界条件式中的恢复饱和系数，构建了基于Mus... 详细信息

床面边界条件是不平衡输沙研究的关键问题之一.基于不平衡输沙微分方程，通过将空间变量变换为时间变量，进而结合Muskingum法，推导建立了Muskingum型床面边界条件，分析研究Muskingum型床面边界条件式中的恢复饱和系数，构建了基于Muskingum型床面边界条件的不平衡输沙模型，并开展模拟应用.分析结果表明，在Muskingum型床面边界条件中，恢复饱和系数为底部挟沙能力与垂线平均挟沙能力的比值再乘以某一参数，该参数为底部特定条件含沙量(假设含沙量沿垂线分布不变)与底部挟沙能力对底部含沙量综合影响的权重系数.模型应用结果表明，沿程垂线平均含沙量、底部含沙量及两者比值的计算值与实测值变化趋势基本符合，含沙量垂线分布的模拟结果与实测数据符合良好，初步说明了所建模型的合理性.对Muskingum型床面边界条件中权重系数影响分析表明，权重系数是影响不平衡输沙恢复饱和系数及含沙量垂线分布变化的重要参数，其确定方法及沿程变化规律有待于后期进一步的研究.

关键词：不平衡输沙床面边界条件 Muskingum型恢复饱和系数含沙量模拟

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用于风电钢塔筒的加劲钢管压弯性能试验研究

工程力学 2024年第1期41卷 17-29页

作者：张栋梁李炜李天昊王飞周绪红任为曹昀琦王宇航浙江省深远海风电技术研究重点实验室浙江杭州311122 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司浙江杭州311122 重庆大学土木工程学院重庆400045 山地城镇建设与新技术教育部重点实验室重庆400045

薄壁圆钢管广泛应用于风电机组锥筒型钢塔筒中,其在径厚比较大时易出现局部失稳,进而导致塔筒承载能力下降。该文提出了一种可用于风电钢塔筒的纵向加劲钢圆钢管结构形式,并进行了6个试件的压弯加载试验,以研究加劲肋形式及径厚比大小... 详细信息

薄壁圆钢管广泛应用于风电机组锥筒型钢塔筒中,其在径厚比较大时易出现局部失稳,进而导致塔筒承载能力下降。该文提出了一种可用于风电钢塔筒的纵向加劲钢圆钢管结构形式,并进行了6个试件的压弯加载试验,以研究加劲肋形式及径厚比大小对加劲圆钢管压弯性能的影响。试验结果表明:在相同用钢量下,加劲肋有效改善了钢管的局部屈曲,改变了结构的破坏形态,增大了钢管的塑性发展程度,从而提升了钢管的承载力及延性,其中T型加劲肋的增强效果更为明显。并将试验模型与有限元建模进行对照,互相验证了准确性。最后使用现有设计标准对试验结果进行了初步评估,无加劲肋试件与各设计标准吻合良好,但现有计算方法低估了加劲试件的承载力。

关键词：钢管加劲肋大径厚比压弯荷载局部屈曲风电钢塔筒

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深隧输水管道水力过渡过程敏感性分析及参数优化初探

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水电能源科学 2024年

作者：周荻莎冯艳许听雨薛万云周杰深圳市水务工程建设管理中心中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院

本文基于一维有压管道的非恒定流基本理论,建立了“水库+竖井+输水隧洞+泵站+稳压池”复杂系统的水力过渡过程数学模型,研究了泵站位置、深隧洞管径、隧洞中部竖井、泵数量对水力过渡过程的影响。结果表明泵房后置可以降低沿程压力,水... 详细信息

本文基于一维有压管道的非恒定流基本理论,建立了“水库+竖井+输水隧洞+泵站+稳压池”复杂系统的水力过渡过程数学模型,研究了泵站位置、深隧洞管径、隧洞中部竖井、泵数量对水力过渡过程的影响。结果表明泵房后置可以降低沿程压力,水位波动较小,有利于水锤防护并降低管理难度。增大输水管道的管径对水锤影响较小,但能够降低沿程水头损失,有效降低事故停泵时上游竖井的涌浪高度,增加系统运行安全性。将中部竖井设计为调压井能够降低事故停泵时上游竖井的涌浪水位,但在启泵时会增加上游竖井的涌浪水位。取水泵房工程中,泵启停等工况条件下引起的水位变幅不大的前提下,建议选择泵多的方案。该研究能够为长距离深隧输水管道系统的工程布置提供科学依据。

关键词：深隧输水管道水力过渡过程敏感性分析参数优化

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涨渡湖水系沉积物重金属分布及生态风险浅析

水生态学杂志 2024年第5期45卷 178-185页

作者：董纯张东亚刘宏高陈威赵媛杨志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修复重点实验室湖北武汉430079 中国电建集团北京勘测设计研究院有限公司北京100024

了解涨渡湖重金属污染状况及对环境的影响,为长江中下游湖泊重金属风险评价和污染防治提供基础数据。2022年7月在涨渡湖水系设置11个采样点采集沉积物样品,并测定样品中Cr、Mn、As、Ni、Cu、Zn、Cd和Pb共8种重金属的含量,同时分析样品... 详细信息

了解涨渡湖重金属污染状况及对环境的影响,为长江中下游湖泊重金属风险评价和污染防治提供基础数据。2022年7月在涨渡湖水系设置11个采样点采集沉积物样品,并测定样品中Cr、Mn、As、Ni、Cu、Zn、Cd和Pb共8种重金属的含量,同时分析样品沉积物中微塑料吸附重金属的种类,并评估了重金属生态风险。结果显示:涨渡湖水系不同研究区域沉积物中重金属含量分布不同,表现为邻近干支流>连通水道>阻隔湖泊;沉积物中微塑料表面吸附重金属包括Zn、Ag和Sn,其中,Zn和Ag占微塑料表面吸附元素百分比较高,分别为20.01%和8.49%。生态风险评估结果显示,涨渡湖水系沉积物中重金属污染负荷指数I_(PL)平均值为1.15,处于中等污染水平;潜在生态风险指数I_(R)平均值为78.96,处于低度污染水平。综合结果表明,涨渡湖水系沉积物重金属总体处于低-中等污染水平,其中长江干支流江段重金属污染程度和生态风险高于连通水道和阻隔湖泊,这种重金属分布和污染格局主要受研究区域周围环境、人类活动和水文条件的影响。

关键词：沉积物重金属微塑料生态风险涨渡湖水系

基于时序InSAR的GRU-ARIMA云南昭通吉那古滑坡位移预测

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大地测量与地球动力学 2024年第10期44卷 1028-1033页

作者：张雪杨成生丁慧兰胡涛李祖锋长安大学地质工程与测绘学院西安710054 西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室西安710054 中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司西安710065

为实现对滑坡体形变的长期监测和高精度位移预测,以云南昭通吉那古滑坡体为例,采用小基线集合成孔径雷达干涉测量(SBAS-InSAR)技术对滑坡体形变开展长时序监测,并在对比门控循环单元(GRU)、长短时记忆网络(LSTM)、支持向量机(SVM)、差... 详细信息

为实现对滑坡体形变的长期监测和高精度位移预测,以云南昭通吉那古滑坡体为例,采用小基线集合成孔径雷达干涉测量(SBAS-InSAR)技术对滑坡体形变开展长时序监测,并在对比门控循环单元(GRU)、长短时记忆网络(LSTM)、支持向量机(SVM)、差分自回归移动平均(ARIMA)等模型预测滑坡周期项、趋势项形变优劣性的基础上,设计一种基于时序InSAR反演结果和GRU-ARIMA组合的滑坡体位移预测模型。实验结果表明,组合位移预测模型能够兼顾周期项和趋势项结果的准确性。滑坡体位移预测值与InSAR验证集时间序列结果均方根误差为1.15 mm,R^(2)为0.996 mm,组合预测方法与实际观测值具有较高的一致性。

关键词：滑坡位移预测 SBAS-InSAR GRU-ARIMA

基于渗流-应力耦合理论的近水平层状裂隙岩体渗透张量估算

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长江科学院院报 2024年

作者：王俊智陈艳国张海丰万伟锋黄河勘测规划设计研究院有限公司水利部黄河流域水治理与水安全重点实验室(筹)

定量评价裂隙岩体的渗透能力及各向异性特征是水利水电工程地质勘察的重要内容，可为防渗帷幕设计、基坑降排水设计、水工隧洞突涌水预测等提供技术支撑。本文针对近水平层状裂隙岩体，介绍了一种基于“渗流-应力”耦合理论的渗透张量... 详细信息

定量评价裂隙岩体的渗透能力及各向异性特征是水利水电工程地质勘察的重要内容，可为防渗帷幕设计、基坑降排水设计、水工隧洞突涌水预测等提供技术支撑。本文针对近水平层状裂隙岩体，介绍了一种基于“渗流-应力”耦合理论的渗透张量估算方法。该方法联合使用常规垂直钻孔压水试验、水平定向钻孔压水试验与岩体应力测试，通过建立“结构面法向应力-结构面张开度”负指数函数关系，估算结构面的等效水力张开度，计算岩体的渗透张量。该方法以黄河古贤水利枢纽工程为例进行了实际应用，分析了坝址区岩体渗透参数各向异性的发育特征，为渗控工程设计提供了科学指导。

关键词：渗透张量定向压水试验地应力测试黄河古贤水利枢纽工程