车联网中基于轨迹预测的无人机动态协同优化覆盖算法

针对城市车联网中出现的基站覆盖空洞及局部流量过载等问题,提出了一种基于车辆轨迹预测信息的动态预部署方案。首先,为了训练得到统一的seq2seq-GRU轨迹预测模型,多个携带边缘计算服务器的无人机在分布式联邦学习与区块链的架构下,去除中心聚合节点,采取改进的Raft算法,在每轮训练中根据贡献数据量的大小,选举得到节点来完成参数聚合及模型更新任务。其次,基于模型预测结果,提出了一种改进的虚拟力向导部署算法,通过各虚拟力来引导无人机进行动态地部署以提升车辆的接入率及通信质量。仿真结果表明,提出的训练架构能够加速模型的训练,部署算法在提升车辆接入率的同时提升了车辆与无人机之间的通信质量。     

关于饱和软土地基堤坝边坡稳定分析总应力法的讨论

在饱和的软土地基上修筑堤坝,由于孔隙水压力不易准确测定,需采用“φ=0”的总应力法进行稳定分析。这一做法在国外已明确纳入设计规范,在国内工程界较少受到重视,导致过高地估计了安全系数。本文首先系统地回顾了临界状态土力学中的伏斯列夫强度理论,在理论上阐述了饱和软土地基快速填筑时采用总应力法的原因,同时引用了Bishop和Bjerrum、美国联邦公路局、美国陆军工程师团与我国水电水利工程边坡设计规范的相关条文,确认在饱和软土地基采用总应力法进行稳定分析的合理性。以花敖泡土石坝和拉哇水电站围堰为工程实例,分别采用对土的固结不排水剪的两种做法开展稳定性分析,结果表明,直接将土的固结不排水剪强度指标ccu与φcu作为填筑后的强度参数,将严重高估其安全系数。因此建议正在修订的碾压式土石坝与边坡设计规范增加相应条文,并期望引起工程界对这一问题的重视。     

环境荷载联合作用下海上风电结构动力响应分析

为研究海上风电结构在复杂的海洋环境中承受环境荷载(风、波、冰、流)的联合作用时,结构产生的剧烈的动力响应问题。文章以三脚架基础海上风电结构为研究对象,采用ANSYS有限元软件建立其整体模型并进行荷载(风、波、流和风、冰、流)联合作用下的静力校核,通过对环境荷载联合作用下的三脚架基础海上风电结构进行瞬态分析,掌握其动力响应的特性及规律。结果表明:三脚架基础结构的一、二阶自振频率均为0.285Hz,在所选风机允许的频率范围内,可以保证整体结构不会与风机转动发生共振;风荷载在风、波、流荷载联合作用下主导控制结构响应的稳态波动,冰荷载在风、冰、流荷载联合作用下主导控制结构的稳态振动过程;塔筒顶端呈现的位移和加速度响应均远大于三脚架基础顶端;环境荷载联合作用下结构动力响应是环境荷载单独作用下动力响应叠加的结果。     

不同浊度下的泥沙对水体镉、铅、砷去除的影响分析

针对流域突发性重金属污染,不同浊度下的泥沙对重金属有一定的去除效果。以浊度为指示指标,通过试验研究了常温(25 ℃)和低温(5 ℃)条件下浊度50～650 NTU(Nephelometric Turbidity Unit)范围内泥沙对重金属镉、铅、砷吸附去除的影响。试验结果表明:泥沙对重金属镉、铅、砷的去除效果为铅＞镉＞砷,其中铅的去除率达到99%。浊度与能处理达标的最高重金属浓度呈线性关系,常温下浊度与能处理达标的最高镉、铅、砷浓度关系曲线的相关系数分别为0.996、0.998、0.999,低温下其相关系数分别为0.999、0.996、0.998。常温较低温更利于泥沙对重金属镉、铅、砷的去除,能去除更高浓度的重金属,达到生活饮用水卫生标准。     

复合土工膜与防渗墙连接的大型剪切试验研究

围堰工程中常用复合土工膜连接防渗墙作为防渗体系,其连接部位的土工膜常会出现结构性破坏而造成集中渗漏现象。依据高土石围堰防渗体系中复合土工膜的受力特点,利用自主研制的低摩阻叠环式双向静动剪切试验机,考虑土工膜无伸缩节、普通竖向伸缩节和U型槽伸缩节3种连接型式,构建复合土工膜与防渗墙接头的结构模型,开展复合土工膜与防渗墙连接的大型剪切试验,研究不同连接型式下复合土工膜的受力变形机理。结果表明:①无伸缩节、普通竖向伸缩节和U型槽伸缩节3种连接型式下,复合土工膜的应变均随着剪切位移的增大逐渐增大,随着距防渗墙距离的增大逐渐减小;②3种连接型式下模型土体的应力-应变关系变化趋势基本一致,峰值应力变化不大;③无伸缩节连接时,靠近防渗墙位置土工膜的峰值应变为4×10^-3,普通竖向伸缩节连接时,相同位置处土工膜的峰值应变为3.5×10^-3,设置U型槽伸缩节后峰值应变为6.51×10^-4,与前2种连接型式相比,U型槽伸缩节较大程度地降低了土工膜的峰值应变,可以有效解决复合土工膜在防渗墙接头处的应变集中问题。研究成果可为高土石围堰工程防渗体系的设计和施工提供依据。     

组合隔板式鱼道水力特性数值模拟研究

鱼道是为鱼类提供洄游通道的一种重要的工程措施。基于Flow-3D采用标准RNG k-ε紊流模型和Tru-VOF追踪自由液面方法,对鱼道池室内流场进行三维紊流数值模拟,研究池室内水流流速、流态空间分布,分析鱼道的水力特性对目标鱼类洄游上溯的影响。结果表明:溢流堰与竖缝组合隔板式鱼道在设计流速v=0.75 m/s条件下,竖缝处平均流速为0.83 m/s,竖缝处流速分布范围为0.76~0.89 m/s;堰上流速为0.90~1.12 m/s,回流区流速分布范围为0.09~0.25 m/s,流速大小在鱼类的克流能力范围之内,但靠竖缝隔板处存在明显的主流贴壁现象。为此开展了池室优化方案设计,使鱼道池室流态满足鱼类上溯要求。     

洞庭湖区三口水系生态基流研究

近年来大型水利工程的建设与运行、洞庭湖区三口水系分流量的持续减少和三口水系地区水资源的不合理利用,导致三口水系的生态流量严重不足。基于洞庭湖区三口水系的主要水文站2003—2018年逐日平均流量和1973—2002年逐月平均流量数据,提出一种综合考虑不同水文学法的生态基流确定方法,得出逐月和全年的生态基流推荐值,并分析其保证率和影响因素。结果表明:新江口站、沙道观站、弥陀寺站、康家岗站和管家铺站的全年生态基流分别为208.18、49.44、75.39、2.52、93.94 m³/s,全年生态基流保证率分别为84.83%、37.52%、51.88%、21.84%、42.60%;各水文站汛期的生态基流最高值均出现在7月份,8月份、9月份和6月份依次递减,汛期的生态基流及其保证率明显高于非汛期。研究提出的方法和计算结果可为洞庭湖区三口水系的水生态修复提供参考。     

基于多尺度自回归模型体系的混凝土坝位移预报及工程应用

针对混凝土坝位移监测数据的时频非线性特征严重影响到数值模型预报精度的难题,通过小波技术解析原型数据中多重交叉环境驱动的效应实况,有机结合非线性自回归模型(Nonlinear Autoregressive Model with Exogenous Input, NARX)和差分整合移动平均自回归模型(Autoregressive Integrated Moving Average Model, ARIMA),建立了多尺度组合机制下的自回归模型体系,解决了内蕴复杂混沌特性的监测序列的信息挖掘难点。工程实例分析表明,所建模型的拟合精度及预测能力均得以提升,相比于传统模型具有较好的抗噪性和鲁棒性。此外,所建立的计算模型经一定的优化和拓展,亦可推广应用于其它水工建筑物的效应预报分析。     

模型桥墩局部冲刷瞬时地形数据自动获取装备研制

模型试验中冲刷地形测绘装备相对落后,致使桥墩周围局部冲刷瞬时地形数据无法实时获取,冲刷动态发展过程及机理的模型试验研究工作难以开展。研制了一种模型桥墩局部冲刷瞬时地形数据等值线自动绘制装备,并利用室内水工模型试验优化了各组成的性能指标,量化了绘制装备的设计参数,分析了监测系统在模型应用中的测绘精度及在工程原型中的适用性。模型试验研究表明,该装备结构简单,操作方便,加工制作成本较低,精度及灵敏性较高,能够快速获取动态过程中局部冲刷瞬时地形等值线,适用于局部冲刷发展影响流场特性研究中的水下地形快速测绘,也可按放大比尺制作成型后应用于涉水建筑物周围水下地形监测。     

广东省东江流域显著水问题类型识别

通过构建流域水资源、水环境与水生态功能评价指标体系,采用ArcGIS自然间断点分级法分析广东省东江流域水资源、水环境与水生态3类涉水功能的空间格局特征,采用Spearman等级相关系数定量分析3类涉水功能间的交互作用,识别各地区显著水问题类型,并提出相应管控策略。结果表明：广东省东江流域水资源、水环境与水生态功能评价等级空间格局体现出显著的空间差异性;流域水资源、水环境与水生态功能间的交互作用类型为兼容;基于3类涉水功能评价等级及功能间交互作用类型,将广东省东江流域10个评价单元划分为水资源、水环境、水生态、水资源-水环境、水生态-水环境及非显著型6个显著水问题类型。