三峡大学学报(自然科学版)

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土木水电论坛_水利工程

  • 基于云模型的长株潭幸福河评价

    黄垣森;唐德善;唐彦;

    为满足人们对美好生活的向往,幸福河建设已成为衡量地区发展水平的标准之一.为评价长株潭地区居民对河流的幸福感受程度,同时给湘江幸福河建设提供参考,本文从防洪保安全、健康水生态、优质水资源、绿色水产业、宜居水环境5个方面选取15个指标构建幸福河评价体系,采用G1-CRITIC确定组合权重,充分考虑了数据的变异性和冲突性,最后利用正态云模型综合概率论和模糊集理论确定隶属度,得到最终得分;以万丰河、涟水河、浏阳河为例进行评价,结果表明:浏阳河幸福度优,万丰河、涟水河幸福度良好;万丰河幸福度限制因素为防洪标准达标率、新型施肥技术覆盖程度;涟水河幸福度限制因素为万元工业增加值用水量、污水集中处理率、规模化畜禽养殖污染处理率;浏阳河幸福度限制因素为防洪达标率.

    2021年04期 v.43;No.181 1-6页 [查看摘要][在线阅读][下载 406K]
  • 砂岩颗粒流平行黏结模型细观参数标定方法研究

    黄宜胜;夏晓丹;

    基于正交试验的细观参数标定方法,建立了平行黏结模型中砂岩材料宏细观参数之间的关系.首先设计了单轴压缩平行黏结模型的7个细观参数正交试验方案,其次对各方案进行了颗粒流数值模拟试验,最后对试验结果进行了多因素方差分析和线性回归分析,确定了各细观参数对宏观参数的影响及其排序,最终建立了宏细观参数之间的关系.以3组砂岩室内试验验证了所提方法的有效性.结果表明:利用标定的细观参数进行颗粒流数值试验,得到的宏观参数与室内试验结果较为吻合,表明通过正交试验设计法标定的砂岩细观参数是可靠的.

    2021年04期 v.43;No.181 7-12页 [查看摘要][在线阅读][下载 1160K]
  • 基于图像四叉树网格的结构动力响应分析

    杜成斌;李欣竹;田新冉;黄文仓;

    利用Matlab内置函数imread和qtdecomp实现图像的读取并对图像进行四叉树分解,以图像表示结构的几何信息和材料信息对结构进行四叉树网格划分,不同材料的分区用图像的颜色(像素)表征,在结构的边界附近引进单元切割技术,将正方形单元切割成任意多边形以适应结构实际几何边界,并与比例边界有限元法相结合进行结构动力计算.基于该方法对双材料板进行动力分析,并与ABAQUS有限元计算结果进行了对比,结果取得了较好的一致;再对某重力坝的地震响应进行计算,并对重力坝关键部位的位移和应力响应与ABAQUS有限元结果进行了比较,二者也取得了较好的一致.本文方法生成的网格单元数和结点数只有同精度有限元模型的40%左右,极大地提高了计算效率,基于图像四叉树网格与SBFEM相结合为结构分析提供了一种新的途径.

    2021年04期 v.43;No.181 13-18页 [查看摘要][在线阅读][下载 3163K]
  • 深厚覆盖层塑性混凝土心墙坝应力变形特性研究

    陆嘉伟;张继勋;任旭华;

    云南省某土石坝采用塑性混凝土心墙作为坝体防渗结构,该坝坝址处覆盖层较厚,且左右岸的覆盖层厚度分布不均匀.在该覆盖层较厚的软弱地基上筑坝,心墙易产生不均匀变形,严重时会导致墙体产生裂缝,降低坝体防渗效果.基于此,本文采用三维非线性有限元法计算分析了坝体和心墙在竣工期和运行期的应力变形特性,并研究了不同覆盖层厚度对其应力变形的影响.计算结果表明:在深厚覆盖层上筑坝会导致坝体沉降量偏大,约占坝高的1.37%,且坝体与心墙会产生明显不均匀变形;在竣工期和运行期,坝体和心墙内基本处于受压状态,局部存在拉应力区,但拉应力较小,小于土体和塑性混凝土的抗拉强度;覆盖层越厚,坝体和心墙的变形越大,但覆盖层厚度对坝体和心墙的应力影响不大;经验证,该坝心墙发生挠曲破坏、拉剪破坏和水力劈裂的可能性较小,防渗系统具有足够的安全性.据此,建议设计与施工时,可以考虑对坝基覆盖层进行固结灌浆,以减小坝体和心墙的沉降以及不均匀变形.

    2021年04期 v.43;No.181 19-24页 [查看摘要][在线阅读][下载 4203K]
  • K-means++和LSTM模型在大坝监测资料分析中的应用

    张进;牛志伟;齐慧君;晁阳;

    大坝在长期服役的过程中,受到相同或相似外界因素的影响,变形监测数据之间必定在空间和时间维度上存在某种相关性.为充分挖掘大坝在空间与时间维度的相关性,本文以某碾压混凝土重力坝为例,首先应用改进初始聚类中心点的K均值聚类(K-means++)分析沉降变形的空间聚集情况,选出合适的关键测点,然后结合长短期记忆网络(Long Short-Term Memory, LSTM)模型对关键测点进行变形预测,探究测点在时间序列上的相关性,并与支持向量机(Support Vector Machines, SVM)模型的预测结果对比,检验LSTM模型的预测精度.结果表明,K-means++聚类结果可有效地表征变形测点的空间聚集状态,LSTM模型能准确地反映监测数据在时间维度上的变化趋势,且模型的预测精度较高,为更高效、快捷准确反映大坝在空间和时间的变化趋势提供新的方法,同时对大坝安全运行决策提供支撑.

    2021年04期 v.43;No.181 25-30页 [查看摘要][在线阅读][下载 2613K]

土木水电论坛_灾害与防治

  • 基于改进型斜率阈值法的滑坡降雨阈值分析

    黄耕;黄晓虎;易武;周迎;

    深入研究滑坡变形前的降雨量阈值,对后期滑坡的变形预测具有重大意义.本文在传统降雨斜率阈值预报的基础上,引入有效降雨量求斜率阈值,利用数学问题中求拐点思想,得出滑坡的"类破坏点",对比"类破坏点"在不同观测时段下平均累积有效降雨量斜率D_k,通过加权平均得出"类破坏点"的降雨斜率阈值D,并对滑坡后期变形进行预测验证,结果表明:通过斜率单变点确定累积位移的"类破坏点"为t_1=57、t_2=63、t_3=81,计算观测时段n=6、时间间隔d=1下3个"类破坏点"的平均累积有效降雨量斜率D_k,后加权平均求出滑坡降雨斜率阈值D=10.83,同时对后40期降雨量监测数据进行验证,验证效果良好.为钥匙湾滑坡后期专业监测提供参考:当降雨量斜率大于降雨斜率阈值10.83时,滑坡可能发生失稳破坏.

    2021年04期 v.43;No.181 31-36页 [查看摘要][在线阅读][下载 1802K]
  • 抗剪强度参数不确定性对库水及降雨作用下边坡可靠度的影响研究

    何国顺;刘飞;张健;吕平;王延磊;

    目前在库水及降雨作用下的边坡可靠度分析中,大多假定抗剪强度参数(c、φ)的变异系数大小和概率分布形式为确定的.针对这一研究现状,以三峡库区白家包滑坡为例,借助有限元软件Geo studio分析了库水位骤降联合降雨入渗的不同工况下边坡的渗流稳定性.在此基础上,利用Monte-carlo法进行了考虑c、φ不确定性的边坡可靠度分析.结果表明:在确定性分析中,随着库水位骤降和降雨入渗,边坡的孔压逐渐减小,边坡的安全系数先减小后增大且值始终大于1;而在可靠度分析中,边坡的瞬态失效概率最高达到了55%,同时c、φ的变异系数越大,失效概率越大,可靠度指标越小;当考虑正态分布和对数正态分布两种概率分布形式时,c、φ的变异系数对边坡可靠度的影响大于c、φ的概率分布形式的影响,φ的不确定性对边坡可靠度的影响大于c的不确定性的影响.将确定性分析与考虑了c、φ不确定性的可靠度分析结合起来对边坡稳定性状况进行评价是十分有必要的.

    2021年04期 v.43;No.181 37-43页 [查看摘要][在线阅读][下载 3268K]

土木水电论坛_土木工程

  • 颗粒直径与形状对砂土渗透性的影响研究

    张世民;张坤;章丽莎;孙银锁;任印文;

    为研究颗粒直径与形状对砂土渗透性的影响,以玻璃珠和石英砂作为研究对象,通过核磁共振仪和变水头渗透仪分别开展试样孔隙特征试验和渗透系数测试.石英砂粒径采用平均粒径和孔隙等效半径表征,利用横向弛豫时间T_2建立孔隙等效半径与渗透系数之间的联系,进一步地探究横向弛豫时间T_2与渗透系数的函数关系,并与规则玻璃珠的试验数据进行对比分析.研究结果表明:同一颗粒形状下,平均粒径与横向弛豫时间T_2峰值点时间呈正相关,即平均粒径越大,颗粒形成的孔隙等效半径越大;反之,平均粒径越小,颗粒形成的孔隙等效半径越小,横向弛豫时间T_2峰值点的时间也越小;对经验公式推导后建立了渗透系数与横向弛豫时间T_2的关系式,通过渗透试验验证了本文解答的正确性.研究结果可为通过核磁共振的方法研究土的渗透性提供一种新的参考.

    2021年04期 v.43;No.181 44-49页 [查看摘要][在线阅读][下载 1215K]
  • 聚丙烯纤维改性石灰土的力学特性及微观机理

    周琳;姜屏;张伟清;杨建冬;

    为了改善石灰土脆性强、水稳性差、抗拉强度低等力学性能,利用聚丙烯纤维对石灰土进行改性,研究不同纤维掺量对其力学性能的影响,分析聚丙烯纤维对石灰土的微观作用机理.试验结果表明:聚丙烯纤维能显著提高石灰土的无侧限抗压强度(UCS)和劈裂抗拉强度(STS),在标准养护条件下最佳纤维掺量为1%,在浸水养护条件下最佳纤维掺量为0.5%.STS与UCS之间存在线性关系,且聚丙烯纤维对STS的贡献大于UCS.聚丙烯纤维可以改善石灰土的脆性,增强其延性,当掺量为0.5%时能提高石灰土的水稳性.从SEM图像可以看出,聚丙烯纤维表面附着了大量的乳白色胶凝物质水化硅酸钙(C-S-H),从而提高了聚丙烯纤维与石灰土颗粒间的胶结力和密实度,宏观表现为石灰土的强度得到了提高.

    2021年04期 v.43;No.181 50-55页 [查看摘要][在线阅读][下载 2025K]
  • 混凝土静态破碎剂膨胀性能及其破碎孔径优化

    钟振;杨熙华;顾杨圣;娄荣;夏才初;包春燕;

    静态破碎剂的碎碎能力与其膨胀性能密切相关.为最大限度发挥静态破碎剂的膨胀性能,从静态破碎剂的膨胀试验出发,探索优化的水剂比和拌合水温,以及相应条件下不同孔径可以产生的最大膨胀力.在此基础上,通过ABAQUS软件建立含不同直径破碎孔的混凝土模型(150 mm×150 mm×150 mm),提出应用扩展有限元法(Extended Finite Element Method)开展混凝土静态破碎过程的数值分析,并采用能量释放率理论进一步分析最优孔径下混凝土裂纹的扩展过程,结果表明:最大膨胀压随内径的增大近似呈线性增长,当破碎孔直径达到26 mm,静态破碎剂产生的最大膨胀压足以使混凝土贯通破碎;静态破碎过程可分为3个阶段,第1阶段为无裂纹阶段(p<2.58 MPa),第2阶段为裂纹萌生、扩展阶段(2.58 MPa≤p<11.28 MPa),第3阶段为裂纹贯通阶段(p≥11.28 MPa).

    2021年04期 v.43;No.181 56-61页 [查看摘要][在线阅读][下载 1930K]
  • 冻融环境下混凝土中氯离子传输特性研究

    高德军;涂晓慧;姚惠芹;高军;

    冻融损伤和氯盐侵蚀是寒区海洋环境中混凝土耐久性失效的主要原因.通过模拟寒区海洋环境,设计满足一定抗冻要求的引气混凝土,围绕冻融循环次数对混凝土氯离子扩散系数的影响和冻融后氯离子在混凝土中的传输特性进行了试验研究.结果表明:氯离子扩散系数随冻融循环次数的增长呈指数型上升;冻融后混凝土表层氯离子质量分数随侵蚀时间的增长也呈指数型变化.基于研究结果,提出了预测冻融环境下混凝土中氯离子传输进程的仿真分析方法.

    2021年04期 v.43;No.181 62-65+98页 [查看摘要][在线阅读][下载 1053K]
  • 沙漠砂混凝土声发射损伤特性与损伤模型

    秦拥军;孟军;崔壮;潘昌远;乔恒煊;

    声发射技术在混凝土材料损伤演化的描述中得到了广泛应用,并取得了较好的效果.为探索沙漠砂混凝土在单轴受压下内部损伤特征与损伤模型,采用声发射技术对不同沙漠砂掺量下沙漠砂混凝土轴心受压全过程进行实时检测,建立不同掺量下的沙漠砂混凝土应力-应变曲线,依据沙漠砂混凝土轴心受压过程中声发射参数(累积振铃计数、累积释放能量),建立沙漠砂混凝土损伤演化模型.结果表明:相较于普通混凝土,沙漠砂混凝土脆性特征明显;当沙漠砂掺量为20%时,其骨架体系最为密实的内部损伤程度较小,且优于普通混凝土;依据声发射参数累积振铃计数与沙漠砂混凝土应力关系推导出的损伤演化模型,能较好反映沙漠砂混凝土在轴心受压过程中的损伤演变规律.

    2021年04期 v.43;No.181 66-71页 [查看摘要][在线阅读][下载 1644K]

土木水电论坛_电力网络

  • 计及电压分区协调控制策略的分布式光伏接入配电网规划

    张赟宁;童凡;石泽;

    针对光伏出力与负荷需求的不确定性问题,首先采用同步回代消除法对不同季节不同天气下进行日场景削减,形成12种确定的典型日场景;然后为了兼顾光伏并网时光伏运营商的经济性与配电网的技术性,构建了以光伏运营商年平均净收益最大、配电网平均有功网损最小、配电网平均节点电压偏差最小的多目标双层规划模型,上层优化光伏并网容量,下层运行光伏的电压分区协调控制策略,并采用基于目标相对占优策略的纵横交叉算法(crisscross optimization, CSO)对该模型进行优化求解;最后通过IEEE33系统的仿真分析,验证了该求解算法的有效性和规划方案的优越性.

    2021年04期 v.43;No.181 72-78页 [查看摘要][在线阅读][下载 1520K]
  • 基于改进贝叶斯网络和Hausdorff距离的电网故障诊断

    刘道兵;余梦奇;李世春;代祥;

    针对解决复杂故障情况下依靠单一开关量信息诊断可靠性差的问题,提出了一种基于改进贝叶斯网络和Hausdorff距离的多源信息融合的电网故障诊断方法.结合关联规则建立元件的贝叶斯网络模型,完成从保护装置动作的开关量信息到元件静态故障度的转化;在此基础上引入Hausdorff距离算法将元件两端的电流暂态幅值差异转化为暂态故障度.通过证据推理(ER)规则对两类证据进行融合,实现不同类型信息源对故障元件的最终诊断.最后以某节点系统图为例,算例结果验证了本文所提方法能够提升在复杂故障情况下故障诊断的准确率.

    2021年04期 v.43;No.181 79-84页 [查看摘要][在线阅读][下载 687K]
  • 计及日特性和季特性的风矢量仿真模型及应用

    李晗;邹建华;张远航;杨保华;

    风况日特性和季特性可能会对系统充裕度造成较大影响.为此本文将风速和风向定义为方向性矢量——风矢量,提出计及日特性和季特性的风矢量仿真模型.该模型依据日周期将实测风矢量数据划分为24 h风矢量数据集,应用基于正交分解准则的聚类算法和copula方法,划分每小时风矢量状态和估计风矢量概率分布,建立计及日特性的风矢量马尔可夫链.为计及风矢量季特性,采用最优季度系数修正计及日特性的模拟风矢量样本,得到计及日特性和季特性的修正风矢量样本.结合Jensen尾流模型和时序蒙特卡罗模拟法,提出计及日特性和季特性的含风电系统充裕度评估方法.结果表明:在不同风机布局情形和不同峰值负荷条件下,忽略风矢量的季特性可能导致过于乐观的系统充裕度评估结果.

    2021年04期 v.43;No.181 85-92页 [查看摘要][在线阅读][下载 1878K]
  • 基于COMSOL的板状燃料组件流道堵塞事故研究

    袁显宝;刘超;谭伟;张永红;张彬航;毛璋亮;周建军;唐海波;刘芙蓉;

    板状燃料组件结构紧密,冷却剂流道狭窄,各流道中的冷却剂无法交混,发生流道堵塞事故将引起堆芯局部温度升高,并可能导致堆芯熔毁.为了研究板状燃料组件发生流道堵塞事故后的严重性,选取国际原子能机构的材料测试堆标准燃料组件作为对象,应用COMSOL软件模拟堵塞条件下燃料组件内的热工水力特性的变化.结果表明,稳态运行条件下,冷却剂和燃料板温度沿着流动方向逐渐上升,组件底部区域温度达到342.73 K;单流道发生不完全堵塞将造成冷却剂流动情况发生改变,堵塞流道内形成的涡流将影响传热;相比不完全堵塞,单流道发生完全堵塞造成的传热恶化更严重,燃料包壳的最高温度为362.74 K,仍处于安全范围之内.计算结果为板状燃料组件的尺寸设计和流道堵塞事故预防提供了参考依据.

    2021年04期 v.43;No.181 93-98页 [查看摘要][在线阅读][下载 1893K]

化学与生命科学

  • 三叶木通雌雄花芽转录组测序及分析

    田天;项明;陈发菊;

    为寻找三叶木通雌雄花性别分化的相关基因,从基因的表达水平上揭示三叶木通雌雄分化的分子机制.以三叶木通雌雄分化期的花芽为材料,采用高通量测序技术,对自然状态下三叶木通的雌性花芽与雄性花芽进行转录组测序,通过生物信息学对雌雄花芽的转录本进行分析,筛选差异表达基因.将雌花与雄花Unigene进行表达量分析,筛选表达量高且可信度高的基因,雄花(MT2)相对雌花(MT1)共有2 579个基因表达上调,2 793个基因表达下调.差异基因GO功能分析表明:在生物过程中,基因大量富集在细胞组成相关的功能,在分子功能方面,DNA的转录调控和蛋白质结合的相关基因数量较多.差异基因KEGG分析表明,差异基因映射到130个不同的生物途径,与糖代谢,蛋白质翻译折叠及表达相关的通路数量较多,其中显著富集的生物途径主要为植物激素信号转导、植物与病原互作及淀粉和蔗糖的代谢.结果表明三叶木通的雌雄花芽分化与植物激素信号转导的过程密切相关,根据分析结果推测三叶木通雌雄花芽分化可能受植物激素以及MADS-box基因家族调控.

    2021年04期 v.43;No.181 99-105页 [查看摘要][在线阅读][下载 2288K]
  • 3-羟基根皮苷对小鼠血糖及糖异生关键酶G-6-Pase的影响

    汪鋆植;边宇;邓改改;吴翠;李澳;廖兴悦;黄永梅;

    探究湖北海棠(Malus hupehensis(Pamp.) Rehd.)叶中主要成分3-羟基根皮苷对小鼠血糖及糖异生关键酶葡萄糖-6-磷酸酶(glucose-6-phosphatase, G-6-Pase)的影响,为稳定血糖提供可行方案.采用葡萄糖氧化酶法测定胰岛素抵抗模型HepG2细胞的葡萄糖摄取;注射链脲佐菌素建立二型糖尿病小鼠模型,血糖试纸测定小鼠糖耐量、空腹血糖及餐后血糖;蛋白印迹法检测G-6-Pase的表达.结果表明:3-羟基根皮苷增强了胰岛素抵抗细胞模型对葡萄糖的摄取;3-羟基根皮苷增强了不同健康状况下,小鼠的糖耐受能力,升高正常小鼠空腹血糖水平,降低糖尿病小鼠空腹血糖水平,降低正常小鼠及糖尿病小鼠餐后血糖水平;高血糖水平时,抑制G-6-Pase表达,低血糖水平时增加G-6-Pase表达.因此,3-羟基根皮苷不仅具有降低糖尿病小鼠血糖的作用,还具有稳定血糖,减少血糖波动的作用,其机制与双向调节G-6-Pase表达相关.

    2021年04期 v.43;No.181 106-112页 [查看摘要][在线阅读][下载 712K]
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