摘要:以2017年飓风哈维降雨事件为案例,评估了3种短临预报模型(S-PROG、Extrapolation、ANVIL)对热带气旋引发极端降雨的预测能力。结果表明:ANVIL模型在降雨空间分布模拟方面表现最优,但对强降雨强度存在系统性高估；S-PROG模型对降雨强度变化趋势存在滞后；Extrapolation模型在短期(0~2.h )预报中稳定性最高,能够准确捕捉降雨强度峰值及时间演变；高分辨率气象数据与多源数据融合可显著提升模型性能,雷达外推技术与深度学习算法结合展现出较大潜力。

摘要:为揭示不同物理机制融合方案对图神经网络(GNN)地下水位预测精度的影响,基于鄱阳湖流域114个监测站的逐日地下水位数据,综合考虑地下水位空间相关性、地表水-地下水关联属性及降雨滞时效应等物理因素,设计了6种物理机制融合方案的图卷积神经网络(GCN)结构,并对比分析了6种方案的地下水位预测精度。鄱阳湖流域实例验证结果表明:GCN在预测地下水位动态变化时展现了出色的总体模拟能力和精度,各方案 R 2均超过0.9；融合提前1月降雨与地表水-地下水关联属性的方案精度最高(MAE为0.060 1 m),较单距离邻接矩阵方案提升约6.8%；考虑降雨滞时可增强地下水位对降雨滞后响应的刻画,关联属性矩阵对潜水井水位预测结果的RMSE提升效果优于承压水井。

摘要:针对传统插值方法难以有效融合雨量站-微波链路降雨观测数据的问题,提出了基于随机混合惠特克-香农算法的雨量场协同重构框架,通过构建合成降雨基准场,系统对比了雨量站单源插值与雨量站-微波数据融合的二维降水重构性能,同时使用图像平滑处理技术改善了随机重构方法在雨量场构建中噪声较大、不够光滑的问题。结果表明:随机混合惠特克-香农算法的空间重构精度与雨量站密度及微波链路覆盖率显著正相关,且随着可能重构场数量的增多,精度更好,但当可能重构场数量超过20时,降雨范围高估率增至80%；5×5均值滤波可使均方根误差降低60%,显著优于中值滤波及其他窗口尺度方案；微波链路数据在提升雨量场空间分辨率(达1.km级)与动态表征能力方面具有补充价值,为5G通信背景下城市水文模型的实时数据同化提供了一条可扩展且极具应用前景的技术路径。

摘要:为了满足水文模型对高精度降水数据的需要,以湿润的屯溪流域与半湿润的紫荆关流域为研究区域,构建了基于外部漂移克里金法的多源降水融合算法,融合雨量站实测数据与IMERG卫星降水数据,生成高精度、高时空分辨率的融合降水数据,并以该融合降水数据驱动WRF-Hydro水文模型,对研究区域进行径流模拟,评估其在中小河流洪水预报中的适用性。结果表明:以雨量站实测数据为基准,卫星降水数据在紫荆关流域存在严重低估降水强度现象,融合降水数据的各评价指标优于原始IMERG卫星降水数据；融合降水数据驱动WRF-Hydro模型比IMERG卫星降水数据能更好地模拟洪水过程,且模型在湿润流域的适用性强于半湿润流域。

摘要:基于淮北平原五道沟实验站2000—2024年土壤温度与气象观测数据,采用相关性函数特征(CFF)方法系统分析了气温、气压等气象因子在不同土壤深度(10、20、40、80、160、320.cm)的滞后效应,将各深度滞后处理后的气象因子作为输入,驱动卷积神经网络(CNN)模型、长短期记忆网络(LSTM)模型及CNN-LSTM模型模拟6个深度土壤温度的演变过程,并评估了3个机器学习模型在不同深度的适用性与模拟精度。结果表明:气象因子的最优滞后时间随土壤深度增加而延长,浅层(10~20.cm)土壤滞后时间最短(0~3.d)；中层(40~80.cm)延长至8~29.d；深层(160~320.cm)则延长至44~89.d；3个机器学习模型的模拟效果在不同深度表现出明显的分层差异,整体上浅层优于深层；CNN-LSTM模型在各深度均表现出更高的精度与稳定性,决定系数 R 2普遍维持在0.94以上,优于单一模型；在320.cm深层土壤中,CNN-LSTM模型的 R 2为0.941,较LSTM模型提升17%,较CNN模型提升45%,体现了卷积特征提取与时序记忆能力耦合的优势。

摘要:针对水下浑浊环境引起的图像对比度低、色彩失真及细节模糊问题,提出一种基于多通道偏振与双分支Transformer的水下图像复原网络。该网络采用基于Stokes矢量的偏振特征自适应融合模块提取水体偏振物理特征,然后通过构建空间-偏振双分支架构,利用动态门控机制自适应融合偏振强度、偏振度和偏振角等多源信息与空间特征,克服单一模态信息表征不全面的局限,且网络主干采用集成多尺度特征交互、通道注意力及多尺度空间Transformer模块的编解码结构,强化退化表征与全局细节还原能力。实验结果表明,该方法在结构还原、细节保持和色彩校正方面优势显著(SSIM为0.854 0,PSNR为32.93.dB,感知指标LPIPS为0.363 3),能显著提升复原图像的清晰度、对比度和色彩保真度。

摘要:为探究空化对喷水推进泵内部非稳定流动及能量损失特性的影响,基于非定常雷诺时均方程(URANS),采用FBM-CC湍流模型和ZGB空化模型对其内部空化流场进行了非定常计算,结合边界涡量流诊断和熵产理论分析了典型空化工况下的非稳定流动及能量损失特性。结果表明:所采用的数值模拟方法对喷水推进泵空化流动计算具有良好的精度；随着汽蚀余量降低,空化从间隙空化发展至楔形空化,在深度空化工况时(汽蚀余量为11.32 m),空化几乎覆盖整个叶片吸力面,诱发叶顶泄漏涡发生断裂并形成堵塞流道的空化诱导涡,空化末端存在强逆压梯度,叶顶尾缘出现流线扭曲与流动分离；空化初期能量损失以壁面摩擦为主,在深度空化工况时湍流耗散成为主要贡献项且湍流耗散熵产占比较初始空化提升5%,此时尾流的流动分离及空化引起的涡流成为能量损失的主要来源。

摘要:为揭示水沙变化对黄河下游河道冲淤的影响、提升工程水沙调控减淤效率,根据黄河“多来多排”输沙特性和河流输沙理论,利用水沙资料修订了钱宁等提出的下游河道冲淤公式,得到具有明确物理意义、更能综合体现水沙量和悬沙级配等条件影响的冲淤公式和综合来沙系数公式。结果表明:修订的冲淤公式具有统一参数与系数,在全时段与各时段模拟的冲淤强度都具有较高精度,可用于研究水库拦沙和泥沙级配改变后的黄河下游综合水沙关系和冲淤调控方式；水库拦沙和调控等改变泥沙级配可显著影响下游河道输沙能力；防洪减淤水库“拦粗排细”优化调度能显著减少下游河道淤积,对维护下游河道长期稳定、保障防洪减淤水库防洪能力等具有重要意义。

摘要:针对当前河涌整治方案决策中多源数据整合不足、系统级关联缺失及决策可解释性弱等问题,提出了一种知识图谱与大语言模型协同的河涌整治方案智能决策方法。该方法通过整合河涌、水闸工况、联围拓扑等多源数据构建了河涌整治知识图谱,设计了两阶段分类模型(阶段1基于随机森林建模物理特征与工程比值参数；阶段2从知识图谱中提取拓扑关系,采用Node2Vec算法生成64维图嵌入特征输入逻辑回归模型优化决策边界),开发了基于DeepSeek-R1的生成式评估引擎,结合领域知识增强的提示学习,通过多步推理生成可解释推理链,用于方案可行性评估与改进建议生成,并通过多标签分类性能对比和消融实验对该方法进行了验证。广州市南沙区228条河涌实例验证结果表明:该方法可有效缓解传统方法中多源数据整合不足、系统级关联分析缺失、决策过程可解释性弱的问题,其F1值(精确率与召回率的调和平均数)达0.853,准确率达0.921,整体性能优于所列基线模型；拓扑嵌入和领域知识增强的多步推理机制均能有效改善方法的性能,本文方法取得了最高的F1值和最低的汉明损失,验证了各关键模块的有效性。

摘要:针对水文模型在复杂环境条件下易出现建模不充分或未建模行为导致的模拟偏差问题,提出了一种融合机器学习与贝叶斯模型平均(BMA)的水电站来水预测方法。该融合方法以Hydromad模型为基础计算来水及其残差序列,利用随机森林(RF)模型、XGBoost模型和支持向量回归(SVR)模型捕捉残差的非线性特征,并通过BMA融合多模型预测结果,实现模拟误差后处理修正与不确定性评估。金沙江梨园水电站实例分析结果表明,提出的方法可以显著提升Hydromad模型在洪峰响应和涨、退水阶段的拟合精度,修正后来水预测的NSE、KGE等指标显著提升,水量偏差得到有效控制,整体预测精度明显改善,可为水电站来水预测及调度决策提供更科学的技术支撑。

摘要:针对江苏沿海滩涂垦区土壤含盐量高的现状,为合理利用降雨并采用暗管排水设施实现滩涂土壤脱盐的改良目的,选择典型区域开展了暗管排水试验,通过测试不同暗管埋设间距条件下试验区不同深度(0～80.cm)土壤的含盐量分析了土壤剖面盐分的动态变化规律。结果表明:无暗管的对照区不同深度土壤含盐量呈上升趋势,埋设暗管的区域不同深度土壤含盐量呈总体下降趋势；不同暗管埋设间距条件下不同深度土壤含盐量变化趋势大致相同,但变化幅度有差异,暗管埋设间距越小则土壤脱盐效果越明显；暗管埋设间距相同时土壤脱盐的效果随着土层深度的增加而减弱。

摘要:为对引水量受限的荆州长湖水系沙北片河网进行水动力重构,提出了一种基于水闸调控响应特征与分阶段单目标优化的闸群联合调控方法,建立了一维水动力模型进行单闸调控敏感性分析,识别了河网调控中的关键水闸及其有效开度区间,并据此构建闸群联合调控优化模型,系统分析并确定了最优调控方案。结果表明:各水闸对河网不同渠道水动力影响存在差异,且单闸调控难以兼顾主支渠水动力协同改善；在日均引水流量5 m³/s的条件下,得到的最优调控方案能使滞缓区流速提升25%以上,河网平均流速提升14.72%～22.44%,且干渠在调控过程中流速保持在0.1 m/s以上,有效重构了研究区域的水动力,并保障了河网的引排功能。

摘要:针对Hoek-Brown准则下的三维岩质边坡加固问题,提出了一个结合力学分析与响应面方法的抗滑桩非离散多目标优化设计方法。运用极限分析上限法建立了三维桩加固边坡的稳定性模型,采用人工神经网络建立安全系数与设计参数、强度参数之间的响应面模型,快速获取可靠度评估所需的大量安全系数样本,进而以加固成本和边坡可靠度为优化目标,在连续的设计变量空间内进行非离散选点直接求解帕累托前沿。实例分析结果表明,相比于离散设计方法,非离散设计能够更全面地探索设计可行域,获得更为优化的设计方案；在最小成本与膝点两种决策策略下,非离散设计的成本分别降低约18%和14%；桩间距、桩径、桩位置对边坡可靠度指标均呈显著的非线性影响,其中桩设置于坡面上部时加固效果最优。

摘要:为探究典型改性沥青混合料在盐蚀与动水环境下的抗裂性能,通过直接拉伸试验与数字图像相关法试验研究了AH-70沥青、SBS沥青和橡胶沥青混合料的拉伸强度变化规律及主应变演化。结果表明:各类沥青混合料均表现出柔性破坏特征,裂纹多由胶结界面萌生并沿应变集中区扩展；动水循环作用显著诱发AH-70沥青混合料界面剥离与水损破坏,静水盐干湿循环则加剧孔隙扩展；AH-70沥青混合料在20%盐溶液中干湿循环20.d后强度与应变能密度分别下降41.6%与57.8%,动水循环后则下降56.1%与69.4%,而SBS沥青与橡胶沥青混合料展现出更优的结构稳定性和耐久性；高浓度盐环境与干湿循环作用协同削弱沥青混合料韧性,而橡胶沥青凭借其优异黏弹性保持较高的残余强度与能量吸收能力,表现出显著的抗裂与抗剥离优势。

摘要:为解决浅表层黏性土在降雨、干旱等气象因素作用下抗崩解性能易劣化,传统水泥、石灰等改良材料存在脆性强、不可逆等缺陷的问题,以南京地区黏性土为研究对象,制备不同木质素衍生物掺量的改良土样开展崩解试验,并结合扫描电镜(SEM)与能谱分析(EDS)揭示木质素衍生物改良黏性土抗崩解特性的宏微观机理。结果表明:改良黏性土崩解过程分为初始饱和、快速崩解与缓速崩解3个阶段；1%掺量效果最优,初始饱和阶段延长至9 min,完全崩解时间较素土延长1倍,平均崩解速率降低20.13%；木质素衍生物通过在颗粒表面形成薄膜状结构,包裹并联结颗粒,减少孔隙连通性,同时引入Ca2+增强胶结,可有效抑制水分入渗；当木质素衍生物掺量过高时薄膜聚集,颗粒间联结减弱,抗崩解性能下降。

摘要:针对碎石桩复合地基邓肯 E-B 模型本构参数反演中存在计算效率低与多目标优化难的问题,提出了融合径向基函数(RBF)代理模型与多目标霜冰(MORIME)优化算法的智能反演方法。该反演方法采用拉丁超立方采样构建参数样本集,建立RBF代理模型替代有限元计算,并引入局部开发策略的MORIME优化算法实现快速反演。以某抽水蓄能电站单桩静载试验为例进行了碎石桩和桩周土邓肯 E-B 模型参数反演验证,结果表明:该反演方法具有较高的反演精度,将最佳反演参数回代有限元计算得到的不同测点曲线决定系数均在0.99以上；双模态局部开发策略可显著优化关键目标、降低迭代收敛次数。SHAP敏感性分析进一步表明,桩周土参数 K 和 K b对桩顶位移与桩周土应力影响较大。

摘要:为研究整体冲刷对厦门刘五店航道桥锚碇承载性能的影响,开展了缩尺模型试验与有限元数值模拟分析。采用均质石英砂模拟锚碇周围土体,在不同冲刷深度工况下,分别进行了单向加载、单向单级加卸载和单向分级递增循环加卸载模型试验,得到了锚碇的荷载-位移曲线；利用模型试验结果对有限元建模方法进行了验证,构建了考虑真实土壤分层与换填加固的原型锚碇三维数值模型。缩尺模型试验结果表明,每增加0.33 H ( H 为锚碇埋深)的冲刷深度,锚碇极限承载力降低约14.3%；不同加载方式对极限承载力影响较小。数值模拟结果表明:在原型场地中,当冲刷深度以0.2 H 为阶梯增大时,锚碇极限承载力以约10.3%的速率递减,与缩尺模型试验结果虽数值上略有差异但整体规律一致；随着冲刷加剧,锚碇破坏模式由倾覆为主逐渐演化为以整体滑移为主；在锚碇周围土体本构参数中,内摩擦角对极限承载力的影响最为显著,其次为黏聚力,弹性模量的影响相对较小。

摘要:针对流体在海底隧道衬砌与注浆圈等低渗透介质中的渗流行为会偏离达西渗流的问题,采用Hansbo非线性渗流模型描述衬砌与注浆圈内的渗流规律,分别利用复变函数法与镜像法推导了动水位作用下海底隧道非线性渗流场的解析解,构建了可考虑衬砌、注浆圈或无支护等不同支护方式解析模型；通过与数值模拟结果及其他理论解析解、室内模型试验结果对比验证了该解析解的准确性,并分析了非线性指数、动水位、注浆圈厚度与衬砌厚度的比值等因素对渗流场的影响。结果表明:当非线性指数增大时,隧道涌水量随之减少,注浆圈承担更大的孔隙水压力,从而降低衬砌所承担的孔隙水压力；在周期性动水位的作用下,隧道涌水量与孔隙水压力均会产生周期性变化；注浆圈能够削弱动水位对衬砌的影响,随着注浆圈厚度与衬砌厚度比值的增大,隧道涌水量进一步减小,注浆圈承担的孔隙水压力增大,从而减小衬砌所承担的孔隙水压力。

摘要:为实现干散货港区PM2.5浓度的精准预测与有效管控,提出了一种融合XGBoost特征筛选与粒子群算法(PSO)智能优化的支持向量回归(SVR)多变量混合预测模型(XGBoost-PSO-SVR模型)。该模型充分考虑了港口PM2.5形成机制与气象条件下扩散过程的差异,通过XGBoost量化关键影响因子,并利用PSO优化后的SVR进行精准预测。长江南京段典型港区的实例验证结果表明,XGBoost-PSO-SVR模型在高浓度区间具有较强的鲁棒性,与单变量STL-ARIMA-SVR模型相比,其平均绝对误差、平均绝对百分比误差和均方根误差分别降低15.6%、14.3%和24.9%；与传统多变量SVR模型相比,分别降低52.5%、57.1%和37.7%；XGBoost-PSO-SVR模型具有较好的预测性能,可为干散货港区智慧化抑尘提供决策支撑。

摘要:为了定量评估网袋状牡蛎礁的消浪效能并深入研究礁体粗糙度参数对波能耗散的影响,基于OpenFOAM构建了网袋状牡蛎礁的数值模型,通过改变相对礁体高度、相对礁顶宽度、入射波陡和粗糙度等参数,分析了规则波作用下牡蛎礁的消浪特性。研究结果表明:透射系数随各参数的增大而减小,其中相对礁体高度影响最为显著；相对礁体高度为1.0时,粗糙度对波浪衰减的影响主要体现在低值范围,粗糙度从0增大到2.5时透射系数降低23.6%,但继续增大粗糙度透射系数则几乎不再发生变化。基于分析结果,采用回归分析法拟合了透射系数的预测公式,可为网袋状牡蛎礁消浪能力评估提供依据。

摘要:为优化海上风电吸力筒基础的水泥灌浆材料组成,并验证吸力筒在不同水泥灌浆材料施工后的可回收性,通过18组流动性试验、21组无侧限抗压强度试验和6组吸力筒回收试验,研究了不同水固比(0.75、1、1.1、2.5)与膨润土掺量(0%、20%、40%、60%、80%、100%)对水泥灌浆材料流动性、抗压强度及不同水泥灌浆材料对吸力筒在黏土中可回收性的影响机制。结果表明:水固比一定时,随着膨润土掺量的增加,水泥灌浆材料流动度、抗压强度显著降低,膨润土掺量大于或等于60%时基本丧失流动性,膨润土掺量固定时,流动度随水固比增大而提高(20%膨润土掺量下流动度为210~290 mm),但抗压强度随之下降；60%、100%膨润土掺量的水泥灌浆材料可通过吸力筒内正压注水成功回收,而0%、20%膨润土掺量的水泥灌浆材料在充分凝固后会完全堵塞注水口导致回收失败。建议水泥灌浆材料初始流动度控制在250~300 mm、30 min后流动度不低于200 mm,水泥灌浆材料优选60%膨润土掺量并提高水固比,直至满足流动度范围,以平衡施工可操作性、结构强度及可回收性需求。

摘要:为提升海缆路由浮标在极端环境下的在位稳定性,优化其运动响应与系泊张力,以直径为2.4 m的全钢制深水浮标为研究对象,分别开展了配置单锚系泊和三锚系泊浮标的运动响应与系泊张力对比分析；在保证锚链总质量与初始预张力一致的前提下设计单点式和三点式系泊系统,建立了浮标和系泊系统的时域耦合动力响应计算模型,对比分析了规则波条件下不同波高、周期,以及“威马逊”台风工况作用下的浮标运动响应和系泊张力。结果表明:浮标运动响应幅度与系泊张力主要受波高影响,周期对其影响较弱；相比于单点式,三点式系泊系统可以有效减小浮标运动响应幅度与系泊张力,为现行常用单锚系泊浮标设计改进提供参考。

摘要:针对新能源发电与新型负荷高渗透率引发的节点电压频繁不确定性波动乃至越限问题,提出一种功率不确定性扰动下的电压波动区间解析计算方法。该方法采用区间模型与非参数化方式表征不确定性,仅需节点注入功率的扰动区间,即可通过解析运算快速获得各节点电压的波动区间。在此基础上,构建以调节代价最小为目标的优化模型,以确定抑制电压波动的功率调节措施,进而提出一种电压越限时利用可调负荷的电压波动抑制策略,使电压恢复至允许范围。IEEE-39节点系统的仿真结果表明,本文提出的解析计算方法所得电压波动区间上下限的误差在1%左右,提出的越限抑制策略效果显著。