堆石坝坝型优选模型及评价方法研究

坝型优选属于多因素、多方案的复杂决策问题,不仅需要经验丰富的熟悉实际工程情况的专家,而且需要运用客观的分析决策技术。本文综合分析堆石坝坝型选择中的各种影响因素,建立了坝型方案优选的递阶层次结构模型。考虑了层次分析法和熵权法对权重确定的不足,将两者结合起来计算综合权重,并运用TOPSIS法对模型进行求解计算,最终确定优选方案。实际应用结果表明,该方法计算简便、结果可靠,能够为堆石坝坝型优选提供科学的决策依据。     

基于SLAM优化的高拱坝施工仿真移动AR可视化

目前基于增强现实（augmented reality,AR）的高拱坝施工仿真可视化研究,存在可视化角度受限及系统集成度差的问题。移动AR具有交互方式多元化的优势,但存在相机注册误差较大的不足。针对上述问题,提出基于同步定位与地图构建（simultaneous localization and mapping,SLAM）优化的高拱坝施工仿真移动AR可视化方法。本文首先基于SLAM根据目标三维-二维成像关系精确计算初始化相机注册参数,并利用ARCore运动追踪实现移动中实时相机注册;同时,结合相机注册结果,将施工仿真虚拟场景与实际场景融合,实现施工仿真移动AR可视化分析。工程应用表明,基于SLAM优化的移动AR施工仿真可视化系统,初始化相机注册精度相比传感器提高了97.6%,移动中相机注册误差平均仅为0.275 m,能够实现多方位的空间决策分析。     

地下洞室群施工进度纠偏的SD-DES模型

施工进度纠偏是保证地下洞室群在受到突发干扰后仍能平稳有序施工的有效手段.系统动力学(system dynamics,SD)模型能够有效模拟纠偏过程.现有研究缺乏对地下洞室群施工中采取的纠偏策略的综合考虑;相关SD模型未能考虑人员懈怠等纠偏参数的影响.针对上述问题,建立地下洞室群施工进度纠偏SD-DES(discrete...     

基于三维激光扫描的高拱坝仓面钢筋网智能识别方法

为实现高拱坝仓面混凝土智能化振捣施工，针对仓面边角区域钢筋网密布、不利于振捣棒插入的问题，提出了基于三维激光扫描的高拱坝仓面钢筋网智能识别方法。首先，通过激光雷达感知获取点云数据；然后，基于水平Azimuth和反射强度筛选点云并映射以计算其分布情况；最后，分析点云分布并建立钢筋网格点坐标，实现钢筋网智能识别。该方法在某混凝土坝工程中进行了试验验证，经检验方法可行，为钢筋网区域的精细化振捣提供了技术支撑。     

高拱坝混凝土振捣机器人系统研发及应用

常态混凝土浇筑人工振捣施工存在工作强度高、作业主观性强等不足,现有振捣监控方法主要进行振捣位置、振捣时间等参数监控,且均依靠人工经验评估振捣是否密实,难以实现混凝土振捣质量的精确评估。针对上述问题,研发了融合表面图像机器视觉识别的混凝土振捣机器人系统,该系统包括振捣机器人本体、云端监控平台以及通讯子系统。基于工业机器人、自动化控制、机器视觉等技术研制振捣机器人本体,实现高拱坝仓面混凝土无人振捣作业;同时,建立基于改进残差网络（Residual Network,Res Net）的混凝土振捣表面图像的分类模型,实现振捣密实性的科学分析。此外,基于B/S架构研发云端监控平台,并通过无线通讯子系统实现与振捣机器人本体之间信息的传输与交互,实现振捣作业信息的可视化与远程控制。现场试验验证了振捣机器人系统的可靠性和可行性。研究成果为高拱坝混凝土振捣实现无人化作业、精细化质量控制提供了新的思路和技术手段,也可用于其它大体积混凝土施工中,具有十分重要的应用和推广价值。     

生态沟渠对水稻不同生长期降雨径流氮磷的拦截效应研究

农田养分的大量流失已成为农业面源污染的主要来源之一,研究生态沟渠对稻田降雨径流氮磷拦截效应具有重要意义。针对水稻不同生长期内的降雨以及降雨的不同时段下生态沟渠对稻田径流氮磷的动态拦截效应研究缺乏的现状,本文选取太湖西岸何家浜流域典型农田作为研究对象,将该流域的自然排水沟渠改造为生态沟渠。研究了生态沟渠对水稻不同生长期内的3场降雨径流的氮磷去除效果。研究结果表明:(1)在3场不同强度的降雨过程中,生态沟渠对TN(总氮)的平均去除率为31.4%,TP(总磷)的平均去除率为40.8%;(2)生态沟渠对降雨径流不同形态氮磷的去除率大小为NH4+-N(氨氮)PN(颗粒态氮)NO3--N(硝态氮),PP(颗粒态磷)DP(溶解态磷),且PN和PP的去除率随沟渠径流量的增大而呈现下降趋势;(3)生态沟渠底泥总氮、总磷浓度在水稻的生长周期内呈现先增加后降低的趋势,说明生态沟渠具有一定的自净能力,对氮磷的拦截去除具有可持续性。     

基于实时监控的混凝土坝振捣施工质量动态评价研究

混凝土坝仓面振捣质量评价是混凝土坝施工质量控制的重要手段。传统方法采用事中人工经验控制振捣参数与事后有限的钻芯取样点检测相结合来控制混凝土坝振捣施工质量;此外,现有的振捣台车振捣监控研究中仅采用单个测距仪进行测距,且缺乏仓面振捣质量评价方法。针对混凝土坝仓面内振捣施工实时质量动态评价和反馈控制的挑战和难点,本文提出了基于双测距仪联合测距方案的混凝土坝振捣施工质量实时监控方法,并基于该方法建立了考虑混凝土特性参数不确定性的混凝土振捣质量动态评价模型,该模型主要包括以下内容:(1)引入"信息熵"理论对混凝土特性参数的不确定性进行量化分析;(2)在考虑参数不确定性的情况下基于随机森林算法提出了混凝土抗压强度动态计算方法,并将计算结果应用于混凝土坝全仓面振捣质量评价。将该模型与多元线性回归和人工神经网络算法建立的评价模型进行了对比分析,验证了本模型的一致性和优越性。应用本文提出的评价方法对我国某西南碾压混凝土坝工程仓面变态混凝土区域的振捣质量进行了动态评价,结果表明,该方法能够准确评价仓面混凝土振捣质量,为混凝土坝振捣施工质量控制提供了理论依据。     

基于改进证据理论的重力坝进度不确定性分析

由于施工环境、技术操作存在随机性,以及对缆机运行参数、故障维修时间的认知存在不完备性,导致混凝土重力坝施工进度分析具有随机、认知不确定性的特征,然而现有研究缺乏对上述两种不确定性的综合考虑。证据理论具有综合解决随机、认知不确定性问题的优势,然而传统证据理论中用于求解单调性问题极值的顶点法无法适用于施工进度仿真这类非单调问题的工期极值分析,且不能考虑施工参数的相关性。针对上述问题,本文提出一种基于改进证据理论方法的混凝土重力坝施工进度不确定性分析方法。首先,采用遗传算法改进证据理论中的极值求解过程,实现施工进度仿真在参数焦元上的工期极值搜索;其次,引入Copula函数来计算施工参数之间的相关程度,并作为差分项来改进证据理论中参数焦元的联合概率分配计算方法;再者,将具有随机和认知不确定性的施工参数转化为证据变量,并运用改进的证据理论方法计算完工可靠性的置信度及似真度,实现施工进度不确定性的量化表达;最后,将该方法应用于某混凝土重力坝施工进度不确定性分析中,并与基于随机不确定性理论的分析结果进行对比,结果表明本文所提方法在不确定性分析方面具有一致性和优越性,为混凝土重力坝施工进度分析提供了新的方法和途径。     

高寒区高混凝土坝关键技术难题与解决途径

随着小湾、锦屏一级等300 m级特高混凝土坝的陆续建成,我国混凝土筑坝技术水平迈入了世界先进行列。相对而言,高寒区混凝土筑坝技术是我国坝工技术的短板,世界上高寒区混凝土坝也出现了较多严重事故。未来,我国即将在高寒地区建设QBT、叶巴滩等特高混凝土坝,面临挑战。为此,基于典型工程的统计数据分析了我国高寒区的气象、水文特点,结合当前混凝土坝的技术进展评述,提出了高寒区混凝土筑坝亟待攻克的诸如高强高抗冻高抗裂大坝混凝土的制备与施工质量控制、混凝土坝施工运行全过程防裂、大坝表面耐久防护与安全监控三大关键难题,阐明了其中的关键科学问题、技术难题、总体技术路线和近期要研究的主要问题,为实现高寒区高混凝土坝高质量建设与长期安全运行指明了技术路径,可为相关研究提供参考。     

考虑群体极化的长距离调水工程突发险情应急决策模型研究

当前调水工程应急决策相关研究中,对于专家群体决策的意见集成基本采用加权聚合的方法处理,未能定量控制群体极化效应,容易导致整体结果的极端化偏移,造成决策偏差。本文提出一种考虑群体极化效应的AHP群体共识模型,该模型充分考虑决策者的主动性,给与不和谐决策者修改自我决策结果的机会,使群体共识达成过程更加贴近现实,同时能够定量约束群体意见的极端化程度。研究表明,经过模型的多轮计算和修正,在决策个体意见可以充分表达以及定量控制群体极化效应的情况下,实现群体共识决策。将所提方法运用于某长距离调水工程突发水污染事故的应急决策,对专家组群体决策的共识达成过程进行仿真,提高了决策结果的鲁棒性和可靠性,取得了良好的决策效果。