水利通用数据交换平台研究与实践

基于水利行业数据交换体系的现状,对水利通用数据交换平台的必要性、定位与目标、技术特点与要求做深入分析,研究水利通用数据交换平台的总体技术模型、支持的数据交换方式、平台核心功能及应用模式,并通过在国家水资源监控能力建设项目中的应用实践,证明水利通用数据交换平台是实现不同层级间水利业务数据联动共享的有效保障。     

基于人工势场的A*算法的移动机器人路径规划

为了解决传统A*算法规划路径时未考虑到障碍物分布对路径选取的影响,文中提出了一种改进的A*算法.将人工势场的思想与传统的A*算法相结合,对栅格地图中的障碍物赋予斥力场函数并计算周围栅格的斥力大小,进行路径搜索时将栅格的斥力大小引进到A*算法的评价函数当中以改进A*算法的搜索能力.通过MATLAB仿真和Turtlebot机器人的实验结果表明,与传统的A*算法相比,改进后的新算法与人工势场算法相结合,规划出了更优的路径,提高了路径规划效率,且搜索速度提高了 13.40％～29.68％,路径长度缩短了 10.56％～24.38％,路径节点数减少了 6.89％～27.27％,因此,改进的A*算法的优化效果明显,具有有效性和可行性.     

一种融合 KPCA 和 BP 神经网络的用水总量预测方法

针对影响用水总量的相关用水因子的不确定性和非线性多维特点,论文研究并提出了一种融合KPCA和思维优化BP神经网络的用水总量预测方法。首先运用相关系数法确定预测因子,然后利用核主成分分析（KPCA）对所述预测因子进行降维处理,解决数据之间的非线性特征,最后采用BP神经网络建立用水总量预测模型,同时采用思维进化学习算法优化BP神经网络的权值和阈值。该方法在国家统计局的2007-2016年度开放统计用水数据中实验,通过实验比较,该模型的相对预测误差小于5%,结果表明,融合 KPCA和思维优化BP神经网络的用水总量预测模型能很好的预测未来用水总量。     

混凝土力学时空特性对衬砌支护设计影响研究

竖井支护设计对围岩稳定和施工安全具有重要意义,水利水电工程中采用正井法开挖引水竖井的工程案例较少。根据正井法施工特点,确定开挖、初衬以及拆模等工序需要的具体时间,考虑混凝土力学参数的时效特征,并结合所在区域的地质条件、岩体力学参数以及开挖进尺,对初衬设计厚度、强度以及拆模时间等进行了研究,形成了一套基于正井法施工,考虑衬砌混凝土力学参数时空特征条件下的衬砌设计方法。实践表明,考虑混凝土力学参数时空特征条件下的支护设计更加合理,具有一定经济和社会效益。     

应用一步流动法快速测定土水特征曲线试验研究

实验室常用压力板仪进行常规试验测定粉土土水特征曲线（SWCC）,需耗费数月时间,效率不高。对快速测定粉土SWCC进行了试验研究：采用压力板仪对粉土试样开展一步流动法试验;同时,用Hydrus-1D建立一维水分运移模型;结合模型对干密度为1.78 g/cm3粉土试样中溢出水量随加压时间的关系曲线进行拟合,并得出VG模型中难以实测的参数α和n;根据参数反算出粉土试样SWCC并和压力板仪常规试验的SWCC进行对比。为了消除试验中加载压力过大可能造成的固结对试验结果的影响,还对干密度为1.65 g/cm3的粉土试样进行固结试验使其干密度增大为1.78 g/cm3,再对固结后粉土试样分别进行常规试验和一步流动法试验。对由两种试验得到的固结粉土的SWCC与初始干密度1.78 g/cm3粉土由两种试验实测的SWCC进行了比较。结果表明：① 一步流动法试验拟合的SWCC与常规试验实测的SWCC重合度高;② 一步流动法试验具有快速性和有效性;③ 由Hydrus-1D建立的一维水分运移模型得出的SWCC与常规试验实测的SWCC接近;④ 一步流动法试验结果不会受到固结的影响。     

卡拉水电站地下厂房初始应力场反演分析

初始地应力场特征是地下工程稳定分析中最重要的条件,为了评价开挖后地下洞室的围岩稳定及支护设计的长期安全,需要对围岩的初始地应力场进行反演。在对雅砻江卡拉水电站工程区地应力实测值进行分析的基础上,根据世界地应力图和GPS地表监测数据所确定的区域地应力特征,选取地下厂房区域测试可靠、具有代表性、离厂房区域较近的实测点作为初始地应力数值反演分析的回归对象,结合反演分析原理,获得整个地下厂房区域的地应力场分布特征。通过对比数值计算值和实测成果可知：测点地应力的大小和方向拟合程度较好,分布规律大致相同,表明采用数值反演分析方法的合理性。分析成果为地下厂房洞室群的布置、开挖支护设计等提供了依据。     

基于BIM技术的装配式建筑设计阶段协同度评估

为评估BIM技术对装配式建筑设计阶段协同能力的影响程度,基于协同论序参量原理,把软件协同、专业协同作为协同度测度模型的一级指标,在一级指标下选取22个序参量分量指标构建协同度模型。结合具体案例,以装配式建筑设计阶段为研究对象,运用专家打分法将测量指标进行更明确的量化,并借助功效函数对构建的指标体系的协同能力进行评估计算。结果表明：由于BIM软件之间数据共享与转换格式的不统一,仍出现了信息丢失、传递效率低的现象;专业协同与理想状态有一定的差距,BIM技术有待完善。     

紫外光驱动微纳结构薄膜的气敏特性研究

采用基于有机模板的溶液浸渍-无损转移法制备ZnO微纳多孔有序薄膜,研究了在不同紫外光强度照射下和不同尺寸孔径的ZnO微纳多孔有序薄膜对NO₂气敏性能的影响。结果表明,以500 nm聚苯乙烯（PS）球为模板制备的ZnO微纳多孔薄膜传感器,在0.35 mW/cm3紫外光照射下具有较高的灵敏度、较快的响应和恢复时间。随着紫外光强度的增强和孔径尺寸的增大,ZnO微纳多孔薄膜传感器的灵敏度降低;且在紫外光照射下ZnO微纳有序多孔薄膜对乙醇、甲醛、H₂S、SO₂和CH₄等气体具有很好的选择性。     

一种改进的无线传感器网络优化定位算法

节点定位是无线传感器网络实际应用需要解决的关键问题。为了在提高定位精度的同时降低成本,提出了一种改进的粒子群优化定位算法。该算法首先提出前摄估计思想,完成未知节点的区域估计,缩小并限制可行解空间,以此加快粒子群的搜索速度;然后给出了竞争进化思想的数学模型,使用该模型和自适应权重在进一步加快收敛速度的同时增强了算法的全局和局部搜索能力。仿真结果表明,对比同类算法,该算法能更有效地利用锚节点信息,降低网络成本,在计算量显著减少的同时明显提高了定位精度,并且具有对测距误差鲁棒性强的优点。