基于实测数据的重力坝型水电站大坝安全诊断关键技术研究与系统实现

保障大坝安全是确保水电站长期稳定运行的首要任务。在水工安全运维数据资源整合技术、基于BIM的多源异构空间信息融合技术、基于实测数据的测点快速评判与大坝工况综合评价技术等关键技术开展研究的基础上,构建了重力坝型水电站大坝安全诊断与决策支持系统,并在西南某水电站投入实际应用,有效提升了电站在大坝安全数据共享融合、分析诊断、综合评判和异常预警等方面的能力,为同类坝型水电站提供了参考和示范。     

中国洪水预报系统方案参数优选加速方法研究

为有效缩短中国洪水预报系统方案参数优选耗时,选择东辽河支流十屋流域建立三水源新安江模型预报方案,挑选历史最大10场次洪用于参数率定研究。中洪系统利用…\\Temp目录下的文件作为模块之间、模块与系统之间的通讯,参数优选时频繁的文件读写消耗了大量的时间,本文据此设计了三套解决方案:换用固态硬盘和使用虚拟内存盘方案旨在提高中洪系统的文件读写效率,借用河海大学HMCE系统用于测试整个数据流优化之后的效果。当用全局参数优选的基因法重复运行20次进行参数率定时,上述四种方法的平均耗时依次为230 min、55 min、19 min、4.4 min;当用局部参数优选的单纯形法时,平均耗时依次为185 min、45 min、17 min、4.1 min。研究成果可以有效缩短预报方案的参数优选时间,对提高中洪系统的应用效率、研发相关软件等具有重要的应用价值。     

降雨条件下边坡暂态饱和区形成条件与演化特征数值分析

为分析降雨入渗条件下边坡暂态饱和区形成条件与演化特征,开展不同坡度条件下边坡降雨入渗数值模拟计算,分析降雨条件下边坡暂态饱和区形成条件,研究降雨强度、饱和渗透系数、坡度等多因素对边坡暂态饱和区演化特征的影响。研究结果表明,降雨条件下边坡暂态饱和区的形成条件为：①降雨强度大于等于岩土体饱和渗透系数;②降雨入渗进入饱和状态土控制入渗阶段。降雨条件下,降雨入渗影响区、暂态饱和区均持续向下扩展;降雨停止后,地下水位线以上的岩土体孔隙水压力、体积含水气量持续降低,且地下水位线不断升高。降雨强度小于岩土体饱和渗透系数时,降雨入渗影响区扩展速率与降雨强度呈正相关;降雨强度大于等于岩土体饱和渗透系数时,降雨入渗影响区、暂态饱和区扩展速率受降雨强度影响较小。降雨期间,降雨入渗影响区、暂态饱和区扩展速率与饱和渗透系数随深度的变化率δ_kz呈正相关,孔隙水压力峰值与δ_kz呈负相关;降雨停止后,地下水位线、孔隙水压力峰值与δ_kz呈正相关。降雨初期,降雨入渗影响区面积、孔隙水压力峰值与坡度呈正相关;降雨后期及降雨停止后,降雨入渗影响区面积、暂态饱和区面积、地下水位线高度与坡度呈负相关。     

考虑接触行为的U型渠道冻胀数值模拟

U型衬砌渠道具有良好的整体性和冻胀适应性,但在冬季仍极易因土体冻胀而导致破坏。考虑渠基冻土与衬砌接触面冻结的非线性特性和冻土、混凝土材料的塑性特征,建立能分析渠道基土与衬砌间挤压、脱开及滑移等接触力学行为的渠道冻胀破坏热力耦合数值模型。以宝鸡峡灌区塬下北干渠为原型渠道,按照模型是否考虑接触分别进行冻胀数值模拟,并对模拟结果进行对比分析。结果表明:考虑接触的模型模拟结果与原型实测值更相符,更能合理地解释U型渠道冻胀在渠底与阴坡衔接处冻胀量最小;考虑接触的混凝土塑性应变最大值是不考虑接触时的3.76倍;考虑接触的法向冻胀力和切向冻结力更均匀,最大值均减少1.5~3.0倍,应力集中现象减弱,更能反映混凝土衬砌板与渠基土之间的滑移变形与破坏准则的相互作用。研究结果为U型衬砌渠道冻胀破坏规律提供了分析方法。     

堤防工程标准化管理体系风险评估方法

为了完善堤防工程管理体系,依托鄱阳湖区重点堤防工程,将风险管理理论与堤防工程工作、技术、管理和考核标准化体系有机结合,建立了基于风险的堤防工程标准化管理体系,并且提出了标准化管理体系风险评估方法。首先,确定我国中部地区堤防工程生命、经济和社会与环境风险标准图;再借助风险矩阵法拟定生命、经济和社会与环境风险考核指标系数,估计综合考核指标系数,并将其融入标准化考核管理中得到基于风险的堤防工程标准化管理评分;最后,根据评分值来评价堤防工程标准化管理是否合格。结果表明:建立的堤防工程标准化管理体系不仅可为制定科学合理的堤防失事风险管理决策及措施提供理论和技术支持,而且可为其他堤防工程运行管理提供借鉴。     

Logit模型下的道路拥堵收费策略改善效果分析

为探讨拥堵收费策略的改善效果,从出行者的综合成本出发,构建适用于拥堵收费的路阻函数和Logit交通分配模型,探讨拥堵收费下交通出行在路网上的重新分配.并以南京市应天大街高架为例设置了拥堵收费虚拟方案,应用路阻函数和交通分配模型进行分析后得出拥堵收费在交通出行量分布、出行分担率、道路服务水平和行程速度上的改善效果.结果表明:拥堵收费能有效引导交通出行的重新分布,提高路网总体通行效率和服务水平,可以认为拥堵收费对交通的改善具有一定效果,但改善效果和拥堵收费费率不是线性正比关系,本次虚拟收费方案下收费费率为5元/次时可取得最佳改善效果.     

极值-I型风速预测的Bayes方法

为提高极值-I型风速预测精度,在Jeffreys准则的基础上,采用Bayes估计中的Lindley近似方法推导极值-I型风速预测表达式.采用Monte Carlo法产生服从极值-I型分布的伪风速母样,基于伪风速母样分别采用基于Bayes理论和最大似然估计理论的极值-I型风速预测方法进行风速预测,并与伪风速母样的理论值进行对比分析.结果表明:与最大似然估计法相比,采用基于Bayes理论建立的极值-I型风速预测模型进行风速预测的精度更高,且精度随着伪风速母样样本量的增加而提高,位置参数先验样本数量的增加以及先验方差的增大对计算精度没有影响.     

多目标条件下矿山充填材料配比优化实验

为准确确定某铁矿尾砂胶结充填材料最优配比,分别选择制浆水性、砂灰质量比和料浆质量浓度与充填体强度、料浆坍落度和料浆泌水率作为尾砂胶结充填材料配比优化的影响因素和充填性能评价指标.基于响应面–满意度函数耦合理论,采用Box-Behnken实验设计方法开展13组不同充填配比实验,构建充填性能评价指标的响应面函数,研究各影响因素与目标响应量的相关关系及多目标条件下的最优充填材料配比.结果表明,制浆水性对响应量影响不显著;砂灰质量比对充填体强度影响极显著;坍落度受料浆质量浓度、砂灰质量比影响较显著;砂灰质量比和料浆质量浓度对料浆泌水率的影响均极为显著,且二者之间存在极显著的交互作用.该矿尾砂胶结充填材料最优配比为:制浆水性为海水,砂灰质量比为8.44:1,料浆质量浓度为72%,该配比条件下对应的响应量预测结果为:充填体28 d龄期单轴抗压强度为2.00 MPa,料浆塌落度为27.15 cm,料浆泌水率为7.35%,与验证实验结果基本吻合,为现场工业实验提供强有力的理论支撑.     

桥梁对河流阻水影响的一个综合判别指标

针对桥梁对河流的阻水影响问题,基于河流能量观点提出了考虑河流能量与桥梁阻水比双因素的综合判别指标η,应用其讨论了山区河流和平原区河流修建桥梁对河流的阻水影响。结果表明:综合判别指标η可以有效地区分相同桥墩布置形式桥梁对不同类型河流的阻水影响;综合判别指标η可以指导桥墩在河流中的合理布置,有效减小桥梁对河流的阻水影响,与桥梁阻水比、单宽流量等指标在指导桥墩合理布置方面起到相同效果。该研究成果在一定程度上弥补了一般桥梁阻水比指标的不足。     

基于GNU Radio和USRP的切换天线方向调制物理层安全系统

提出了一种切换天线方向调制物理层安全传输系统,利用天线的切换选择扰乱非期望方向的窃听者进行信息窃密,实现了视距空间的保密通信。基于GNU Radio和USRP软件无线电平台,结合高速射频开关、FPGA控制板、网络收发模块以及阵列天线搭建了实验验证系统。通过测试窃听者位于不同方位角的视频传输质量和信号星座样式验证了该方法的可行性,结果表明与传统阵列天线相比,切换天线方向调制技术能提供更安全的视距通信。