河道穿堤涵闸闸门溃损抢险堵漏稳定性分析

河道堤防上的穿堤涵闸是重要水工建筑物之一,具有泄水排涝、引水灌溉、挡水防洪等功能。汛期涵闸溃损导致的洪水非预期外泄将带来灾难性后果,严重影响保护区人民生命财产安全。本研究以2020年7月淮河姜唐湖行洪区戴家湖涵闸溃损险情为例,回溯了涵闸闸门断裂溃损过程及险情处置方案。对抛投堵漏材料进行了水下力学分析,经测算堵漏效果不佳的原因为,堤内外水头差过大导致堵漏石笼所受的水流冲力过大,无法稳定。通过堵漏稳定条件分析,得出戴家湖涵闸抢险的抛投堵漏临界稳定流速为2.76 m/s,临界稳定水头差为3.01 m,矮粗型石笼具有更强的稳定性。本研究还对大型养水盆建造及涵闸闸门溃损抢险堵漏策略等进行了分析讨论。本文研究成果可为今后涵闸抢险方案的合理制定提供可借鉴的方法。     

梅溪流域城镇化进程对山前平原区洪涝过程的影响

为探究城镇化进程引起土地利用类型变化对山前平原区洪涝过程的影响,以梅溪流域下游平原区的洪濑镇为例,分析了2002—2018年梅溪流域上游山区和下游平原区的土地利用类型变化,并基于多情景数值模拟,研究了流域尺度内土地利用类型变化对山前平原区洪涝过程和地表淹没状况的影响。结果表明：随着梅溪流域耕地和林地面积减少、城镇建设用地增加,上游山区的径流系数和峰值流量均增大,下游山前平原区的淹没状况更加严重;上游山区的城镇建设用地增加使山区骤发洪水峰值流量增大、峰现时间提前,主要影响地表平均最大淹没水深和平均峰现时间;下游平原区的城镇建设用地增加使内涝发生的时间提前,主要影响地表平均淹没历时。     

基于云模型的山东省干旱时空分布特征

基于山东省 29 个气象站 1951—2017 年的实测气象数据,主要采用降水量距平百分率作为气象干旱等级评 价指标,通过云模型分析山东省干旱时空分布的均匀性和稳定性特征,并采用 ArcGIS 的反距离权重法分析不同 时间尺度下的干旱频次空间分布特征。结果表明：山东省降水量距平百分率呈逐年波动式下降趋势,但下降趋势 不明显,干旱发生具有明显的季节性,呈现出季节性连旱现象;从时间尺度来看,年尺度上干旱分布的模糊性和随 机性较小,干旱的确定性更容易度量,干旱分布不均匀性的稳定程度较低;对季节间云数字特征的对比显示,多年 来冬、秋季干旱分布的模糊性和随机性较大,冬季干旱分布的确定性最难以度量;在稳定性方面秋季最稳定,春季 次之,夏季最不稳定;在空间尺度上,鲁西北地区发生干旱、严重干旱和特大干旱的频次最高;发生轻度干旱的频 次最高区位于胶东半岛,鲁南地区次之;发生中度干旱的频次最高区位于鲁中地区,鲁南地区次之;由超熵值大小 判定干旱分布不均匀性的稳定程度,表现为鲁西北地区最稳定,鲁中地区次之,胶东半岛最不稳定;从干旱分布的 均匀性分析得出鲁西南地区干旱分布最不均匀,鲁西北地区干旱分布最均衡;山东省干旱频次在空间上的分布表 现为春旱和冬旱呈从西北向东南递减的趋势,秋旱比较严重。云模型针对半湿润地区的干旱分布具有较好的应 用前景。     

水-能源-碳排放复杂关系研究进展及展望

系统梳理水-能-碳复杂关系的概念内涵,认为其本质是水资源、能源以及碳排放在整个产品生命周期过程 中的相互关系。回顾了复杂关系的近今进展,可将评估方法归纳为基于耦合关联视角的评估、基于整体协同视角 的评估、基于风险与韧性视角的评估以及基于土地利用视角的综合评估。在此基础上,建议未来应重点关注 4 个 前沿议题,即基于水-能-碳承载力的国土空间优化研究、水-能-碳视角下资源消耗与经济增长脱钩分析、水-能-碳 复杂关系确定性与不确定性量化分析以及水-能-碳工程措施助力“负排放”,旨在通过水-能-碳系统协同管理推动 绿色高质量发展。     

油气井钻进钻铤进动特性仿真研究

油气井钻进破岩过程发生于地下几千米,难以获取井底钻具组合的运动状态.井底钻具组合与岩石的相互作用产生多种形式的振动及振动的耦合.为进一步研究破岩引发钻进中振动的产生机理,建立了井底钻具组合钻铤段非线性动力学模型,通过数值仿真,分析了破岩过程中转速、钻井液、井底钻具组合偏心距、摩擦等对钻铤段旋转进动的影响.数值研究表明,系统参数的变化导致井底钻具组合进动轨迹的多样性和不可预测性;井底钻具组合受到外力作用,导致钻铤进动出现混沌;钻进过程中钻铤与井壁间会发生周期性碰摩现象,为研究钻进引发钻柱黏滑振动提供新的研究思路.     

改进ACO优化的BP神经网络短时交通流量预测

针对BP神经网络算法收敛速度缓慢、易陷入局部最小值、在短时交通流量预测的问题中精度不高等问题,提出了一种改进ACO(蚁群算法)优化的BP神经网络短时交通流量预测算法.在确定BP神经网络权阈值的过程中,采用蚁群信息素挥发自适应参数、在蚁群信息素更新时采用精英选择策略和种群更新时加入变异因子的方法来得到最优权阈值.仿真结果表明,改进算法在预测流量趋势和准确度方面均有较大提升,在短时交通流量预测方面取得了良好的效果.     

偏振光实时定位的标识线导航路径图像识别

针对传统方法存在图像噪声免疫性弱、识别偏差大、导航路径实时性较差的问题,提出基于偏振光实时定位的标识线导航路径图像识别方法.通过选取四个偏振光的偏振方向向量、时间信息、太阳方向向量判定方式与地磁信息,获取当地的地理坐标,完成偏振光实时定位.采用中值滤波技术实现图像的降噪与边缘处理,通过目标、背景区域与整体路径图像的关系,利用Otsu方法在直方图灰度变化区间内选取一个阈值,令该阈值满足类内方差极小、类间方差极大的条件,从而获得最佳阈值.再使用架构的判定函数验证阈值,根据抽行扫描法获得标识线的中心像素方位,并对其拟合,最后依据数学形态学实现对标识线的有效识别.实验结果表明,所提方法可以有效去除图像中存在的噪声点,在路径识别中能有效识别出各类标识物,识别效果较好.     

基于粒子群算法的磁悬浮列车控制参数优化

磁浮列车的悬浮控制参数对控制系统带宽、阻尼等指标有重要影响.针对磁悬浮列车悬浮控制系统对轨道梁低频跟踪、高频抗干扰的控制需求,提出了基于改进粒子群算法的磁悬浮控制参数优化方法.首先根据轨道梁不平顺特性以及悬浮控制要求,确定等效的理想二阶系统,然后利用改进的粒子群算法,优化悬浮控制参数,在系统稳定的边界条件下,对磁悬浮控制系统模型的奈奎斯特曲线、带宽等性能指标进行拟合,从而使系统的频域、时域指标与理想系统接近.最后利用半实物仿真设备搭建硬件在环的试验系统,进行磁悬浮控制系统的HIL验证,试验结果表明了上述方法的有效性.     

基于生成对抗网络的无监督图像风格迁移

无监督的图像风格迁移是计算机视觉领域中一个非常重要且具有挑战性的问题.无监督的图像风格迁移旨在通过给定类的图像映射到其他类的类似图像.一般情况下成对匹配的数据集很难获得,这极大限制了图像风格迁移的转换模型.因此,为了避免这种限制,对现有的无监督的图像风格迁移的方法进行改进,采用改进的循环一致性对抗网络进行无监督图像风格迁移.首先为了提升网络的训练速度,避免梯度消失的现象出现,在传统的循环一致性网络生成器部分引入DenseNet网络;在提高生成器的性能方面,生成器网络部分引入attention机制来输出效果更好的图像;为了减少网络的结构风险,在网络的每一个卷积层都使用谱归一化.为了验证本文方法的有效性,在monet2photo、vangogh2photo和facades数据集上进行了实验,实验结果表明,该方法在Inception score平均分数和FID距离评价指标上均有所提高.     

基于组合预测模型的小样本轴承故障分类诊断

滚动轴承是旋转机械内常出现问题的重要部件,其故障情况复杂且难以诊断.基于小样本故障数据学习环境,针对小样本学习在提取真实特征值与目标特征值时有较大差异且泛化能力较弱的问题,提出一种采用半监督变分自编码器与LightGBM分类模型相结合的小样本学习模型LSVAE,并利用基于高斯过程的贝叶斯优化改进算法对LightGBM的超参数进行了优化处理,有效地解决了小样本学习性能不稳定,提取特征能力弱,过拟合等问题,并在凯斯西储大学发布的轴承实验数据集上进行了对比实验,结果表明LSVAE模型在面向小样本数据空间时有着更优的诊断准确率.