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基于图论与多约束建模的排水管网拓扑流向优化方法
陈志超;郭帅;为解决传统排水管网中流向优化缺乏系统性、自动化程度低的技术难题，本研究提出了一种基于多层级约束的排水管网流向自动化优化方法。首先，将管网抽象为图论模型，在此基础上系统性地集成源汇点约束、无环约束与流向连续性约束三层工程规范要求，构建分层递进的数学优化框架。其次，研发了源汇点自动识别、环状结构检测修复与流向连续性保障等核心算法模块，并在Jupyter平台开发了集成化分析程序，实现从模型处理到流向优化的全流程自动化。最后，通过四阶段分析图纸构建了可视化分析体系。经过实际工程案例验证，该方法可高效完成流向优化，所有节点均满足流向连续性要求，流向判定准确率超过85%。与现有方法相比，该方法在保持较高精度的同时显著提升了自动化水平与计算效率。研究表明，该多层级约束优化方法能系统解决管网拓扑流向确定问题，其自动化程度高、结果可靠，形成的可视化分析体系为排水管网智能化设计与水力分析提供了有效技术支撑，具有明确的工程应用价值。
注浆引起岩土体位移的数值模拟方法
马旭强;王廷益;刘清;丁秀丽;黄书岭;张雨霆;基于热膨胀等效岩土体注浆膨胀,建立了一种计算注浆引起岩土体位移的数值模拟方法。对注浆单元施加温度引起的线膨胀应变,获得与注浆情况相等的体膨胀应变。将该数值模拟方法与由镜像法得出的解析解对比,并介绍了该数值模拟方法在工程中初步应用情况。结果显示,数值解和解析解所得注浆后位移基本一致,验证了所提方法的可靠性;线膨胀应变与体膨胀应变之比并非定值;线膨胀应变取值受注浆后泊松比的影响较大;采用数值模拟方法计算的某隧洞注浆后位移与监测结果接近。研究结果可为预测注浆引起的岩土体位移提供一定参考。
基于HSR-XGBoost的星云湖表层水温插值及演变分析
戴昊璋;姜翠玲;孙磊;王茹冰;许睿亭;刘相改;刘洲志;湖泊表层水温是反映湖泊热状况及其生态响应的重要物理参数。针对遥感水温序列长时段缺测问题，本文基于季节趋势分解(STL)，耦合谐波分析(HANTS)和随机森林(RF)，提出HSR(HANTS-STL-RF)分解，并结合极限梯度提升树(XGBoost)，构建了一种基于多尺度时序特征的表层水温插值模型(HSR-XGBoost)，用于星云湖2002—2024年日尺度表层水温序列插补。结果表明：HSR分解能够有效减少遥感数据(MOD11A1)中长时段缺测对时序分解的影响，HSR-XGBoost模型插值精度较高，决定系数(R2)达0.90。在此基础上，进一步分析了星云湖表层水温的时空演变特征及主要驱动因子。研究表明，2002—2024年星云湖表层水温整体以0.27℃/10a的速率上升，秋季升温最为突出；空间上全湖温差约2.10℃，整体为南高北低格局；近地表气温和向下长波辐射是影响表层水温变化的主导因子。本研究可为气候变暖背景下星云湖的热环境演变与生态影响提供数据支持。
竖井贯流泵装置马鞍区叶轮结构动力学分析
顾星宇;石雨哲;沈志文;季雨轩;刘建龙;张红艳;谢昌原;李辰霄;汤方平;为分析竖井贯流泵装置叶轮及其转轴在马鞍区工况下的结构动力学特性,以竖井贯流泵装置为对象,对正常泵工况进行全流道数值模拟,在验证了计算结果准确性的情况下,通过单向流固耦合对比分析了不同流量工况对叶轮叶片变形与应力分布的影响。结果表明,在深度失速工况0.45Qd下,叶片根部受到的应力最大,应力幅值最大达到47.109 MPa,而叶片最大变形则处于叶片出水边叶顶处。分别在叶片根部与叶顶处布置监测点,发现由于马鞍区复杂的流动,叶轮与导叶体间的动静干涉效应发生变化,等效应力与叶片变形量的脉动主、次频,均发生不同程度偏移。在马鞍区不稳定的流场下,叶轮叶片和轴系均会发生一定形变,过大的形变容易导致裂纹产生,甚至发生断裂。研究结果可为竖井贯流泵马鞍区安全稳定运行及叶轮优化提供理论基础。
基于旁通导流与复合封堵结构的导流洞安全封堵技术研究
连振宏;余志友;针对超期服役且结构受损的导流洞下闸封堵高风险问题，提出风险识别-决策分析-递进控制的系统性方法。以锅浪跷水电站导流洞（超期133%、混凝土磨损、钢筋出露）为背景，辨识三大关键风险：闸室渗漏、围岩渗压突升、工期不足，建立工期-风险-投资决策模型，论证增设过渡封堵体的必要性。工程采用“下闸前修复+过渡封堵体快速挡水+永久封堵体封闭”递进策略，快速、安全、有效地实现了下闸蓄水。监测结果表明，永久封堵体渗流稳定、温度场正常、结构缝变形可控。该技术措施有效解决了复杂工况下导流洞封堵的系统性风险，可为类似超期服役水工隧洞的封堵设计与施工提供参考。
水轮机调速系统S形曲线多目标自适应有功功率优化控制
马同乐;陈豪;蒋亮;周志通;李峻辉;何明光;胡翔;针对水电机组采用传统线性PID控制进行有功功率调节时易引发水锤效应以及现有PID参数整定算法存在解的多样性不足、收敛精度不高的问题，提出一种基于S形曲线策略的多目标自适应有功功率优化控制方法。首先，构建水轮机调节系统非线性数学模型，提出基于S形曲线的水轮机调速系统有功功率调节方法，抑制水锤效应问题。其次，引入融合蚁群算法与多目标粒子群算法的自适应优化算法，实现PID参数在多工况下的自适应寻优。最后，结合大唐那兰水电站实际数据进行试验，结果表明，该方法在空载工况下积分时间绝对误差为0.01，75%负荷工况下扰动10%负荷量积分时间绝对误差为0.013，空载4%频率扰动调节时间约2.5s，负荷工况下扰动转速偏差仅3.2%、稳定时间约2.3s，在多负荷点一次调频试验中的稳定时间控制在7.765s-14.314s，提升了机组一次调频的响应精准性与运行稳定性。
基于山坡关键带结构特征的壤中流水深和流量过程研究
黄凌霄;张洁;王成斌;孙宇潇;王倩;王刚;山坡壤中流过程是流域水文循环的重要组成,其响应特征受关键带结构的显著调控。为深入揭示不同山坡结构特征下壤中流及其流量过程的响应规律,基于山坡蓄量运动波方程,构建了不同坡度、剖面形状、平面形状的24种理想山坡,系统分析不同降雨强度下山坡壤中流水深剖面分布及流量过程。结果表明,坡度是控制系统稳定时间的主导因素,陡坡稳定时间约为缓坡的60%;剖面形状显著影响壤中流空间分布,凹形剖面的稳定水深整体高于直形与凸形,凸形剖面排水能力最强;平面形状主要调控坡脚水文响应,收敛型与高斯型山坡坡脚稳定水深约为发散型和平行型的2倍,而发散型山坡对坡脚流量过程变化最为敏感。研究结果揭示了山坡关键带结构特征对山坡壤中流及流量过程的调控机制,为深化复杂山坡产流机理认知及无资料区水文模拟提供了理论支撑。
基于HHT的感潮河段双向立式泵装置压力脉动的数值分析
朱献军;邵春楼;朱绘蓉;包璐华;杨帆;感潮河段的双向立式泵装置受潮汐影响,机组易处于负扬程运行。为明晰不同扬程时泵装置压力脉动的变化规律,基于希尔伯特-黄变换对泵装置各监测点的压力脉动信号进行经验筛分分解,获得了不同本征模态函数的频谱及能量特征。结果表明,负扬程时各监测点压力脉动的不同本征模态函数的平均频率主要以低频为主,频率存在差异性,低频段脉动能量占压力脉动总能量的主要部分;当扬程由正扬程降至负扬程时,叶轮进口、叶轮和导叶体间各监测点的压力脉动信号低频整体呈先减小后增大趋势,在零扬程附近叶轮进口、叶轮与导叶体间的低频特征最显著;在近零扬程时,各监测点的主频幅值最大,泵装置内流不稳定性高,不易于机组的安全稳定运行。
基于RSEI的赣江流域生态质量评价及其对水体富营养化的影响研究
魏正;章李乐;吴挺峰;燕文明;王克军;胡小飞;夏纬;流域陆面和水系是流域生态系统的两个主要组成部分，但是流域陆面生态环境质量与水系水体营养状态的关系尚未完全理清。据此，以鄱阳湖最大入湖河道赣江为研究对象，运用以遥感生态指数（RSEI）表示的流域生态环境质量评价和水体富营养化监测评估，分析了流域生态环境质量对赣江富营养化的影响，结果表明：赣江上游、中游、下游和尾闾区县RSEI年均值分别为：0.49、0.63、0.54和0.4，中游区县生态环境质量呈良好水平，其他区县为中等水平。赣江水体营养状态处中营养水平（44.5±5），尾闾江段江面频繁发生蓝藻水华。区县RSEI与区县内江段水体综合营养指数在空间分布上呈显著负相关，比经济和人口指标更能指示水体富营养化。本研究有助于增进我们对赣江富营养化的理解。
基于空间拓扑模型的温-湿耦合作用下混凝土面板性能劣化机理研究
蒋晗;马福恒;叶伟;罗翔;李强;为探究复杂气候与水文交替作用下混凝土面板堆石坝防渗体系的劣化时空特征，解决传统监测分析易受大坝整体流变掩盖局部损伤的难题，依托河口村水库工程，提出一种考虑空间拓扑分布的解耦聚类分析方法。基于测点阵列构建局部邻域空间，引入三角基作为最小空间拓扑单元；利用皮尔逊相关系数定义边权重，建立加权拓扑网络，实现对面板变形协同行为的空间解耦。为量化长历时下的累积损伤，构建基于时序正交分解的特征变化量指标，将监测序列分解为残余形变强度与动态响应幅值。研究结果表明：河口村大坝面板变形存在显著的区域分异性；在水位频繁波动的消落带（坝顶下20m-60m），测缝计响应与环境温度呈现出极高的协同特征，表明该区域受强烈的“温-湿耦合”驱动；该区域变形特征变化量中不可逆趋势项占比偏高，且原位温-变滞回环呈现开口螺旋特征，表明频繁的水位波动与温度冲击已诱发接缝处产生累积塑性损伤。相比于深水区的恒温阻尼保护，温-湿循环频繁的水位波动区是防渗体系劣化的薄弱环节。