无人机群目标搜索的主动感知方法

为提升蚁群搜索算法在规模大的栅格环境中对未知目标的搜索效率,提出基于蚁群算法的主动感知搜索框架。该框架通过应用历史环境信息来选择无人机的运动方式,并由无人机运动方式和感知域信息得到新的环境信息,从而实现无人机群的智能自动化搜索功能。新方法计算出一种具有探索偏好的未搜索概率,可使无人机搜索时偏向未搜索程度高的栅格,以此来提高算法的搜索能力。同时,以未搜索概率和信息素作为运动方式决策的依据来建立一种新的运动方式选择机制。该机制不仅考虑了目标可能出现的区域,又可兼顾未知区域,从而可实现无目标先验信息条件下的搜索过程。仿真结果表明,此算法在规模大的栅格环境中,与现有算法相比具有更高的搜索效率,并且得到的目标分布信息将更加全面。     

融合迁移学习的AlexNet神经网络不锈钢焊缝缺陷分类

针对不锈钢焊缝缺陷特征提取存在主观单一性和客观不充分性等问题,提出一种融合迁移学习的AlexNet卷积神经网络模型,用于不锈钢焊缝缺陷的自动分类。首先,由于不锈钢焊缝缺陷数据较为缺乏,通过采用迁移学习对网络前3层冻结,减少网络对输入数据量的要求;对后2层卷积层提取的特征信息批量归一化(batch normalization, BN),以加快网络的收敛速度;并使用带泄露线性整流(leaky rectified linear unit, LeakyReLU)函数对抑制神经元进行激活,从而提高模型的鲁棒性和特征提取能力。结果表明,该模型最终达到了95.12%的准确率, 相比原结构识别精度提高了9.8%。验证了改进后方法能够对裂纹、气孔、夹渣、未熔合和未焊透5类不锈钢焊缝缺陷实现高精度分类。相比现有方法,其识别面更广,精度更高,具有一定的工程实践意义。     

水利信息资源目录编制要点解析

水利信息资源目录是水利信息共享交换的基础与关键。对水利信息资源目录的分类体系、元数据项、编码规则、编制流程等编制要点进行解析,理清水利信息资源目录在分类体系、元数据项等方面与现行水利行业标准规范的关系,通过对比分析明确水利信息资源代码与政务信息资源代码在编码规则上的协调一致,针对类目设置、资源调查、编制报送等目录编制环节重点问题提出可行建议,对水信息基础平台目录服务系统等编制工具的功能模块和数据流程进行分析,总结当前水利部在水利信息资源目录编制、汇交和共享服务等方面的实践成果,为通过水利部的或自建的水信息基础平台编制水利信息资源目录的单位和人员提供参考,为实施《水利信息资源管理共享办法(试行)》提供支撑。     

农田灌溉用水量客观测算模型数据库研究

农业灌溉用水量约占全国总用水量的 60%,客观测算农田灌溉用水量是落实最严格水资源制度的重要抓手,综合运用数据库管理手段实现农业用水复核工作的流程化和规范性成为迫切需求。深入剖析农田灌溉用水量客观测算的原理与方法,梳理测算业务的数据流程,基于合理的数据分类提出测算模型数据需求。分析各类数据特性及数据间的关联特性,明确数据时间尺度与存储格式,建立气象站点、种植结构与测算区域的对应关系。运用面向对象的设计思路,以冗余度小、可扩展性好为原则推求农田灌溉用水量测算模型数据库设计方案,并在汉江上游构建农田灌溉用水量测算模型数据库实例,测算结果表明：模型数据库建设可高效支撑农田灌溉用水量测算,提升测算结果汇总分析能力。     

基于流固耦合的南水北调渠道结构动力破坏机理研究

以南水北调中线渠道工程为研究对象,建立了水体-结构-地基耦联体系的渠道模型,运用Fluid 30单元实现水工结构流固耦合计算,计算了地震工况下的渠道结构的破坏情况。计算结果与Westergaad传统方法进行对比,验证了Fluid 30单元方法的正确性。研究结果表明,Fluid 30单元耦合方法计算的结构频率均值较传统方法增加10.93%,渠道结构进行地震分析时,水体的流固耦合效应不容忽视;渠道衬砌板分缝处为最薄弱部位,且出现了应力集中,每个纵缝处下表面均出现了较大的拉应力;衬砌结构在地震中可视为做整体移动,衬砌上表面比下表面所受的压应力更大,而在接近分缝处这一情况恰好相反。     

面向多区域防洪的长江上游水库群协同调度模型

长江上游水库群是长江流域防洪工程体系的重要组成部分,承担着水库所在河流、川渝河段以及长江中下游的防洪任务。长江流域面积广大,水系众多,洪水地区组成与遭遇十分复杂,防洪需求众多,防洪对象分散,且要兼顾发电、航运、供水、生态、库区安全等多种因素,水库群防洪调度面临大规模、多区域、多层次等协同调度技术难题。以长江上游25座控制性水库为研究对象,基于防洪格局和防洪任务将水库群防洪调度划分为核心、骨干和群组水库,阐明了水库群多区域协调防洪的调度节点和角色定位,提出了兼顾"时-空-量-序-效"多维属性的模型功能结构,构建了长江上游水库群多区域协同防洪调度模型,并在长江流域防洪调度形成示范应用,以挖掘长江上游水库群防洪调度潜力,进而提升长江流域防洪调度管理水平。     

渗漏对武汉地区长江一级阶地地连墙结构基坑影响的离心模型试验研究

武汉地区长江一级阶地是典型的二元结构地层,承压水与长江和汉江贯通,地下水位的变化极易对该区域的基坑工程造成危害,尤其是当基坑地连墙存在渗漏点时。假设承压水位上升导致渗漏点出现渗水或流砂,渗漏点逐渐增大甚至会威胁地连墙稳定,或导致墙外地表下沉。以武汉地区某临江基坑为原型,采用离心模型试验,针对地下水位升高引起地连墙薄弱点出现渗透的问题,研究基坑的变形和稳定性。试验结果表明,当基坑地连墙上部预设薄弱点且承压水位超过地连墙薄弱点时出现渗漏破坏,造成的地连墙外侧地基沉降明显增大,且影响范围大,这与基坑开挖引起的变形规律显著不同。研究成果为武汉地区长江一级阶地受承压水位影响的基坑工程设计和施工提供参考。     

应对长江口咸潮入侵的临界流量经验模型研究

1994年以来,长江口咸潮入侵严重威胁当地供水安全,随着长江上游水库群陆续建成,有关部门提出了通过上游水库群压咸调度保障长江口地区供水安全的方案。为明确压咸调度的目标流量(即临界流量),基于统计分析的方法,采用多元回归分析和主成分分析方法,选取实测站点数据建立了盐度-潮差-入海流量的相关关系统计模型,研究了咸潮发生的机理;通过模型分析多次咸潮入侵数据,确定临界流量为一个变化值,潮差290～335 cm下的临界流量在9 390～21 633 m³/s之间。研究表明,当长江口咸潮入侵时,单独依靠长江上游水库调度压咸所需的流量大,响应时间长,压咸效果不明显。因此,实际压咸调度应通过流域整体调度与本地蓄淡避咸水库共同作用应对咸潮入侵。     

长江源区浮游植物群落特征与水环境因子关系研究

为研究长江源头区域河流浮游植物群落结构与水环境因子的关系,于2017年5,8,9月份和2018年5,7,9月份在长江源区进行调查分析,并对浮游植物及水环境因子进行了Pearson相关性分析和典范排序分析。结果表明,共发现浮游植物6门79种,以硅藻门和蓝藻门为主。各采样点浮游植物平均密度71.66×10⁴ ind./L。典范分析表明,温度、化学需氧量、高锰酸盐指数、氨氮、总氮、溶解氧是影响长江源区河流浮游植物群落结构的主要因子。研究成果有助于了解长江源头地区浮游植物群落特征,为三江源生态保护提供数据支撑。     

氯和氯胺冲击消毒对二次供水管道生物膜的控制作用

针对建筑二次供水管壁生物膜对饮用水的生物安全性构成的潜在威胁,采用生物膜反应器(BAR)模拟二次供水管道,研究氯和氯胺冲击消毒过程对管壁生物膜的细菌总数、大肠杆菌和异养菌(HPC)灭活效果以及对生物膜结构的影响.结果表明,在第80天时生物膜中生物量达到最大,生物膜宏基因组分析表明,厚壁菌门(Firmicutes)、变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌(Bacteroidetes)为优势菌种.冲击消毒对生物膜的灭活效能与氯和氯胺的质量浓度以及CT值有关,在相同CT值条件下,高质量浓度氯和氯胺的灭活效果更佳.氯和氯胺的生物膜灭活效果对比可以看出,在低投量条件下,氯的细菌总数和大肠杆菌灭活效果好于氯胺,但氯的HPC灭活效果弱于氯胺;在高投量条件下,消毒剂质量浓度和CT值与生物膜的灭活效果无明显相关性,可以达到快速消毒的效果.在氯和氯胺的投加质量浓度为3.0 mg/L、CT值300~400 mg·min/L的最佳冲击消毒条件下,生物膜中细菌总数、大肠杆菌和HPC的灭活率均达到95%以上.从生物膜的表面特性分析可以看出,冲击消毒后生物膜结构破坏明显,生物膜变薄或脱落;氯冲击消毒对生物膜的破坏和削减程度优于氯胺,更有利于管道生物膜的控制.