最新刊期

    2026年第58卷第4期

      科学前沿

    • 张茹, 吕游, 涂海燕, 肖坤, 张泽天, 张安林, 郑秀娟, 张志龙, 孙俊龙, 李忠毅, 强怡凡, 曹紫安, 马宏伟
      2026, 58(4): 1-22. DOI: 10.12454/j.jsuese.202600395
      摘要:围岩级别是深地工程开挖方案优化、支护参数调整和风险防控的重要依据。针对传统人工围岩级别判识存在作业风险高、效率低、主观性强和一致性不足等问题,面向深地工程无人车自主巡检与围岩智能判识需求,构建基于 EP‒TSHNet‒PRA的无人车隧道自主导航与掌子面信息采集流程,并面向掌子面图像开展围岩等级智能判识与可解释结果展示。主要研究内容与结果如下:1)构建EP‒TSHNet多模态轨迹预测方法,通过趋势状态时间编码、混合图交互建模和终点原型分层解码,实现动态障碍未来运动趋势预测,在ETH‒UCY和SDD数据集上,20条候选轨迹的最小平均位移误差和最小终点位移误差分别为0.17和0.30、7.66和13.20。2)设计基于轨迹预测的动态避障方法EP‒TSHNet‒PRA,将多模态预测轨迹转化为前瞻风险信息,并用于局部代价更新、碰撞风险判定和安全速度约束,在ROS/Gazebo隧道仿真场景中将平均避障成功率由60.0%提升至90.0%,并实现“起点出发—隧道动态避障—到达掌子面目标区域—图像采集—返回过程避障—返回起点”的闭环巡检过程。3)提出CA‒RepViT‒Rock掌子面围岩等级智能判识方法,通过多尺度特征增强、注意力机制和混淆类别细分提升围岩等级判识能力,并结合Grad‒CAM++在代表性原始掌子面图像上展示模型关注区域;在由180张独立测试原始图像提取的678个测试图像块上,模型的整体分类准确率、类别平均F1值和样本加权F1值分别达到0.927 7、0.921 1和0.927 5。研究成果可为深地工程无人车自主巡检、掌子面围岩快速判识及现场辅助决策提供方法依据与技术支撑。  
      关键词:深地工程;无人车巡检;轨迹预测;动态避障;围岩等级智能判识   
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      更新时间:2026-07-22

      先进人工智能技术赋能新型电力系统数智化转型

    • 刘友波
      2026, 58(4): 23-24. DOI: 10.12454/j.jsuese.202600616
        
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      更新时间:2026-07-22
    • 新型电力系统下联邦学习的应用与展望研究综述 AI导读

      韩富佳, 乔骥, 李家腾, 唐壮, 赵紫璇
      2026, 58(4): 25-41. DOI: 10.12454/j.jsuese.202500678
      摘要:在新型电力系统建设背景下,海量数据拥有者具有多源异构的数据资源,但是出于对数据资产与隐私安全的担忧,数据拥有者之间通常存在“数据孤岛”问题。作为一种新型的分布式机器学习技术,联邦学习能够有效帮助多个数据拥有者在满足隐私保护、数据安全和政府法规的前提下,进行数据共享和机器学习建模,因此,对于新型电力系统相关业务场景的人工智能模型构建与数据价值挖掘具有重大意义。在此背景下,本文针对近年来联邦学习在新型电力系统中的应用现状、存在的问题与挑战,以及未来的技术研究方向进行了系统综述。首先,对联邦学习的基本概念、分类、适用场景进行了简要概述。根据数据样本在不同参与方之间的数据特征空间和样本空间的分布情况,联邦学习通常可被划分为横向联邦学习、纵向联邦学习、联邦迁移学习。然后,针对新型电力系统背景下数据拥有者面临的数据安全共享问题,详细阐述了当前联邦学习在新型电力系统各业务场景中的应用现状。其中:横向联邦学习的应用场景主要包含源荷预测、用户用电行为分析、电力系统网络安全防护、电网调度优化、电网安全稳定评估等;纵向联邦学习的应用场景主要包含配电网/微电网运行控制、车网互动与电动汽车等;联邦迁移学习的应用场景主要包含负荷预测、电力设备故障诊断、建筑楼宇调节能力评估、电力安全防护装备检测等。进一步地,深入分析了目前联邦学习在新型电力系统应用中存在的问题与不足。其中:在通信方面,联邦学习面临计算资源的异构性、模型的参数规模巨大、客户端数量庞大等挑战,易造成其通信效率下降;在隐私与安全方面,联邦学习面临信息泄露、恶意攻击等问题,从而影响其可信性与可靠性;在模型方面,联邦学习存在模型训练效果不佳、模型泛化能力不足等问题,会使其模型性能降低,难以满足不同参与方的差异化需求。最后,针对当前联邦学习面临的挑战与问题,对基于模型压缩与异步更新机制的分层联邦学习、基于区块链和个性化差分隐私的联邦学习、基于客户端选择的个性化联邦学习3个未来联邦学习的研究方向进行了展望,以期为“双碳”目标下新型电力系统的数据价值挖掘提供建设性参考。  
      关键词:新型电力系统;数据孤岛;联邦学习;隐私保护;数据价值挖掘   
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      更新时间:2026-07-22
    • 基于预训练大语言模型的短期风电预测及其可解释性研究 AI导读

      乔骥, 米翰宁, 韩富佳, 赵日晓, 周春生
      2026, 58(4): 42-53. DOI: 10.12454/j.jsuese.202500435
      摘要:新型电力系统背景下风电功率预测面临精度与泛化性双重挑战,为应对大语言模型应用于风电预测领域时存在的适应性瓶颈,提升短期风电功率预测的准确性与模型在电力系统决策中的可信度,提出一种基于预训练大语言模型的短期风电预测方法,并基于SHAP(SHapley Additive exPlanations)算法对模型预测结果进行系统归因。首先,分析主流大模型架构,通过数学推导证明Decoder-only(仅解码)架构模型的优异性,以确定基座模型。其次,基于Qwen大模型构建其基本神经网络结构,为形成风电预测架构奠定基础。随后,面向风电预测任务提出基于参数冻结的训练策略,重新设计预训练Qwen模型的输入输出层,并基于特征迁移冻结其主干网络中的注意力与多层感知机(MLP)模块,仅微调部分网络结构的参数,实现日前风电出力预测。最后,为提升预测结果的可解释性,采用基于SHAP值的特征贡献度分析方法,量化了各气象特征对风电功率预测的影响程度,揭示了关键特征对模型预测结果的贡献机制。算例结果表明:在多时间分辨率下的风电出力预测实验中,本文使用的Qwen模型在保留6个Decoder时展现出最优的泛化性能;相较于基准模型,本文方法在训练效率方面表现最优。在全量数据与少样本两种测试场景下,本文方法的预测误差比对比方法平均降低超过11.53%。通过SHAP可解释性分析实验表明,地面100 m处风速特征对模型预测结果具有最强影响。综上,本文方法能够有效捕获风电出力的时序特征,提升短期风电功率预测的精度。  
      关键词:大语言模型;风电预测;可解释性;深度学习   
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      更新时间:2026-07-22
    • 基于改进扩散深度双Q网络的复杂电力网络关键节点辨识 AI导读

      黎海涛, 高文浩, 杨艳红, 乔禄
      2026, 58(4): 54-66. DOI: 10.12454/j.jsuese.202500360
      摘要:随着电网规模扩大和新能源高比例接入,电力系统结构与运行状态日趋复杂,使关键节点的准确辨识成为电网安全分析的重要环节。然而,现有基于深度强化学习的方法普遍存在特征利用不充分、学习效率低、对大规模电网适应性不足等问题。为提升识别的准确性与鲁棒性,本文提出一种基于改进扩散深度双Q网络(Diffusion-DDQN)的关键节点辨识方法。首先,构建包含节点度、节点强度、收缩凝聚度、电压偏差幅度、功率潮流传输、加权电气距离及系统负载率等7类属性的综合状态空间,实现对电网结构与电气特性的同步描述。其次,通过引入扩散模型模拟扰动沿拓扑传播的过程,扩展智能体的状态表征能力;同时,结合多头注意力机制以增强节点间多属性特征的交互学习。最后,为提升策略稳定性,采用优势约束策略动态调整策略更新,使智能体能更高效地收敛至高价值动作。基于IEEE 30与IEEE 118节点系统对本文方法进行实验和仿真测试。结果表明:在关键节点移除实验中,本文方法的网络极大连通系数和网络效能下降更为显著,结构破坏能力优于DDQN、PageRank等对比方法,尤其是在IEEE 118系统中,移除前10%关键节点后,本文方法的网络效能、极大连通系数的下降幅度最大,验证了本文方法在大规模电网中的有效性;在扰动测试中,对识别的节点施加电压和负荷扰动后,本文方法的VSI与LSA指标均出现更大变化,说明本文方法辨识出的节点对系统稳定性影响更强。综上,本文方法能更准确识别出影响电网稳定运行的关键节点,为复杂电力系统的脆弱性评估提供了有效技术支撑。  
      关键词:深度双Q网络;扩散模型;多头注意力机制;关键节点识别   
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      更新时间:2026-07-22
    • 窦嘉铭, 王小君, 乔骥, 金敏杰, 李家腾, 李琰, 刘曌, 韩译
      2026, 58(4): 67-79. DOI: 10.12454/j.jsuese.202500381
      摘要:针对配网检修决策人工编排效率低、通用模型专业知识储备不足、易产生幻觉等问题,提出了一种融合知识图谱增强生成与大语言模型的配网检修辅助决策框架(knowledge graph retrieval-augmented generation and llm for distribution network maintenance decision support, KRAG-LLM-DM)。首先,开展电力检修文本解析及预处理,构建基础语料库。同时,设计抽取提示词,引导大语言模型(LLM)利用少样本学习与分步推理自动识别检修实体及关联方式。随后,经过实体消歧、社区检测之后形成检修知识图谱,并利用LLM为图谱形成摘要报告。最后,通过余弦相似度检索与上下文重组实现检修知识的动态增强生成。此外,还探索了Jina、Anything LLM及Nomic 3种文本向量嵌入模型的影响。实验结果表明,本文含RAG的检修辅助决策框架在上述3种检修问答中F1值大于0.7,较无检索增强、传统RAG分别提升1.60%、3.60%,其召回率与DeepSeek-V3、GPT-4、Kimi、GLM-4等基线对照模型相比略有提升。本文KRAG-LLM-DM框架的知识图谱构建效率较传统抽取方法有所提升,自动抽取实体与关系规模分别达18 280个节点和14 002条边。基于Gephi实现该图谱的可视化,同时开发检修辅助决策交互界面。本文含RAG的检修辅助决策框架能整合配网检修知识,一定程度上提升LLM在检修辅助决策中的专业性与可解释性。  
      关键词:大语言模型;检索增强生成;知识图谱;配电网;检修决策;人工智能;提示工程   
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      更新时间:2026-07-22
    • 张轩, 郭成
      2026, 58(4): 80-94. DOI: 10.12454/j.jsuese.202500577
      摘要:为解决有功扰动后新型电力系统频率稳定评估精度低、时间长和系统拓扑结构变化导致训练样本不足影响评估结果的问题,提出了一种考虑多维度评估体系的模型‒数据驱动的频率稳定评估方法。首先,考虑不同新能源渗透率场景下,不平衡功率与频率变化率最大值、暂态频率极值及准稳态频率偏差之间的变化趋势,并结合频率稳定判据构建出功率‒频率稳定边界的评估体系,利用该体系判断系统的频率稳定性;之后,根据频率响应特性建立简化多机系统频率响应模型。其次,针对样本不平衡和数据维度高的问题,通过CP-SMOTE技术和LassoNet模型分别对输入特征进行预处理,提高模型处理数据的效率;之后,利用KAN增强BiGRU来构成BiGRU‒KAN模型,对预处理后的数据进行频率稳定性评估,通过分类混淆矩阵的准确率、精确度、召回率及F1‒score共4项指标对该方法的分类评估效果进行分析。最后,当系统拓扑结构变化时,为适应模型维度更新,通过改进Wasserstein距离生成对抗网络(WGAN)的梯度惩罚机制生成大量相似样本,以满足模型训练的要求,并基于生成样本对系统拓扑变化后的频率稳定性进行评估。以IEEE10机39节点系统为算例进行分析,仿真结果表明,所提评估方法的精度和速度都具有显著优势,为准确评估系统频率稳定性和制定快速调频策略提供了重要依据。  
      关键词:新型电力系统;频率稳定评估;BiGRU-KAN;LassoNet;梯度惩罚机制;Wasserstein距离生成对抗网络   
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      更新时间:2026-07-22

      深地科学与工程

    • 王满, 张洋, 谢晶, 牛泽华, 邓虎超, 杨本高, 赵丽娟, 丁晓刚, 高明忠
      2026, 58(4): 95-109. DOI: 10.12454/j.jsuese.202400487
      摘要:深部矿井高地应力、高渗透压特征显著,使其在煤层开采强工程扰动影响下极易产生冒顶、瓦斯突出等灾害。深部煤层强工程扰动具有强烈的时空效应,而考虑工程扰动时空效应的真实扰动应力路径还原过程是开展室内扰动力学行为研究的核心难题。为此,以深部高突低透煤层顶板岩石为研究对象,综合考虑工作面上覆邻近煤层开采扰动和工作面前方采动应力演化过程,建立考虑时空效应的真实扰动应力路径概化模型,并还原深部高应力、高渗透压环境,开展深部循环扰动条件下顶板岩石的渗流‒应力场耦合试验,全面阐述不同围压、渗透压条件下各扰动区域顶板岩石的强度与变形特征,深入分析循环加卸载扰动与开挖卸荷扰动影响下的深部顶板岩石能量演化规律。结果表明:在上覆邻近煤层开采循环扰动作用下,岩石内部损伤不断积累,随着加载应力水平的提高,滞回环面积增大,平均弹性能和耗散能增加;在工作面前方开挖卸荷扰动作用下,顶板岩石的峰前屈服阶段减弱,裂纹发育能量阈值减小,峰值强度显著降低;渗透压增强了岩石内部的能量耗散,促进了微裂缝的发育,加剧了岩石的损伤;围压增强了岩石储能极限,并在一定程度上提高了峰值强度,但对开挖扰动区域的增益有限。研究成果可为深部含瓦斯煤层群开采过程中的灾害防治及巷道支护设计优化提供参考。  
      关键词:扰动力学;循环加卸载;顶板岩石;深部开采   
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      更新时间:2026-07-22
    • 正断层上下盘开采诱发断层活化机制及注浆加固治理技术 AI导读

      程详, 刘雨生, 赵光明, 王艳芬, 孟祥瑞
      2026, 58(4): 110-125. DOI: 10.12454/j.jsuese.202500790
      摘要:为揭示煤层上盘与下盘不同开采方式下正断层的活化机制,解决采煤工作面揭露断层面临的片帮掉顶、安全性差等问题,采用FLAC3D数值模拟软件分析正断层上盘和下盘开采时断层处正应力和剪应力变化规律,以及断层活化倾向性指标,根据断层两侧位移规律和变形破坏特征揭示采动影响下断层活化机制。研究发现:上盘开采且未揭露断层时,覆岩向采空区侧发生回转,断层上部挤压程度降低,断层上部正应力减小、剪应力增大,发生活化;因上盘开采工作面前方的覆岩易形成楔形体,断层下部正应力和剪应力均增加,未发生活化。当揭露断层后,上盘覆岩缺少煤岩体的有效支撑,较大范围内断层的正应力和剪应力均快速增大且剪应力超过断层抗剪强度,导致断层整体发生滑移。下盘开采时,开采前期覆岩向采空区回转降低断层挤压程度,断层上部正应力减小、剪应力增加,发生活化;断层中下部在开采中期因覆岩塑性区发育至断层处,导致覆岩缺少承载能力而发生滑移活化。开采后期,覆岩缺少煤岩体支撑的同时回转程度加大,断层中下部正应力和剪应力发生突降,断层活化位置向下发育,揭露断层后断层中下部发生活化。基于“断链”为核心的断层治理思路,提出采煤工作面断层破碎带区域治理和局部治理相结合的注浆加固方法,以改善断层学性质、抑制断层带裂隙发育;并在潘二矿11123工作面进行断层治理工程实践,取得较好应用效果。研究结果对断层影响范围内的煤层安全开采具有一定科学意义,所提出的断层破碎带注浆加固方法具有重要的推广应用价值。  
      关键词:断层活化;采动影响;断层注浆加固;弱化赋值法;正断层   
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      更新时间:2026-07-22
    • 富水地层矿山法隧道坍塌机理与安全系数研究 AI导读

      杨雨荷, 艾啸韬, 陈议城, 周小文, 魏晨亮
      2026, 58(4): 126-135. DOI: 10.12454/j.jsuese.202500575
      摘要:广州地铁十一号线沙河站1#横通道在富水地层采用矿山法施工时突发坍塌,造成巨大的损失与影响。为揭示其致灾机理,以该坍塌隧道工程为背景,通过建立反映地层变化特征的三维数值模型,考虑流固耦合作用,探究了富水地层中隧道坍塌的致灾因素,并系统分析了各因素对隧道稳定性的影响。此外,基于数值模拟所揭示的隧道坍塌体特征,构建了富水条件下矿山法隧道掌子面的失稳破坏机制,结合强度折减法与极限分析上限定理,提出可以考虑地下水作用和隔水层厚度的矿山法隧道掌子面安全系数上限解的计算方法,并通过与数值模拟结果和已有文献算例对比,验证了该方法的可靠性。结果表明:拱顶的高水头差、拱顶围岩强度过低,支护不及时和作为保护层(隔水层)的微风化含砾粉砂岩厚度不足是沙河站1#横通道拱顶失稳的主要诱因。在现场施工条件下,拱顶水头超过13 m或拱顶围岩的黏聚力低于400 kPa时,围岩的变形将超出安全许可范围;未及时支护时,拱顶保护层厚度不应小于2 m。掌子面安全系数随拱顶水头高度和开挖直径增大而降低,随保护层厚度及围岩黏聚力的增大而升高。研究成果可为类似地质条件下矿山法隧道的稳定性分析与设计优化提供参考。  
      关键词:矿山法隧道;富水地层;数值模拟;极限分析上限法;致灾因素;安全系数   
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      更新时间:2026-07-22
    • 深大基坑悬挂式止水帷幕减压降水模型解 AI导读

      孟旭, 陈东霞, 陈波, 袁博
      2026, 58(4): 136-144. DOI: 10.12454/j.jsuese.202400396
      摘要:止水帷幕结合坑内抽水井形成的墙‒井系统是深大基坑常用的减压降水方法。现行的设计规范中由于未考虑止水帷幕和土层渗透系数各向异性对承压地下水渗流的影响,计算结果与实际并不相符。针对这种误差,本文将深大基坑等效成相同面积的承压非完整井,建立考虑止水帷幕隔水作用和土层渗透系数各向异性的减压降水模型。通过有限傅里叶变换、线性变换、逆变换建立坑外水位降深与坑外流量的解析解。依照达西定律,引入等效渗流路径推导坑内涌水量,利用渗流连续条件即可建立基坑涌水量与坑外水位降深的动态联系。将模型解得出的坑外水位降深和基坑涌水量分别与已知文献解、多个实际工程案例进行对比分析,验证了模型解的可行性,分析模型解的影响参数。结果表明:止水帷幕的设置改变了基坑附近渗流场的流态,随着插入比的增加,坑内涌水量与坑外最大水位降深均有明显减少;承压层渗透系数各向异性程度越大,坑内涌水量与坑外最大水位降深随之减少;基坑尺寸比越大,相同条件下坑内涌水量与坑外最大水位降深也显著增加;当基坑附近存在稳定水源时,需加大坑内抽水量才能达到设计要求,坑外最大水位降深减少并不显著,建议采取阻断措施降低影响。模型解可为开展悬挂式止水帷幕下深大基坑减压降水优化设计提供合理的计算方法和理论支撑。  
      关键词:止水帷幕;各向异性;模型解;坑内涌水量;坑外水位降深   
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      更新时间:2026-07-22

      智能交叉科学与工程

    • 基于LC‒Transformer模型的高速公路短时交通流预测 AI导读

      李淑庆, 张沛喆
      2026, 58(4): 145-156. DOI: 10.12454/j.jsuese.202401002
      摘要:随着城市经济的迅猛发展和私家车保有量的持续增加,城市交通流的准确预测对缓解交通拥堵、提高出行效率及保障交通安全有着重要意义。传统的交通流预测方法在处理复杂的时空动态关系和天气、交通事故等外部因素影响时,往往依赖线性假设或静态模型,难以同时刻画交通流中非线性时空演化机制与多因素信息的融合特征,导致预测精度和泛化能力受限。为此,本文提出一种基于LC‒Transformer模型的短时交通流预测方法。该模型结合了长短期记忆网络(LSTM)、条件变分自编码器(CVAE),以及交通历史事故、流量、天气数据,旨在更好地捕捉交通流中的非线性关系、时空动态性及多因素融合特征,提升对复杂交通场景的适应性和预测准确性。实验结果表明,LC‒Transformer模型能够考虑多因素特征数据,与随机森林(RF)、扩散卷积循环神经网络(DCRNN)、时空图卷积网络(STGCN)等多个模型相比,平均绝对误差、均方根误差及平均绝对百分比误差3个评价指标平均降低了3.340 3、5.419 7和0.022 0,提高了交通流预测的精度和鲁棒性。  
      关键词:交通流预测;深度学习;LC‒Transformer模型;时空动态性;多因素数据;自注意力机制   
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      更新时间:2026-07-22
    • 基于多源异构数据融合的动态抑郁症知识图谱构建 增强出版 AI导读

      吴灵燕, 夏欣, 万宇杰, 李瑞奇, 尹学磊, 陈黎, 琚生根
      2026, 58(4): 157-169. DOI: 10.12454/j.jsuese.202500350
      摘要:抑郁症作为全球致残性最高的精神疾病,其复杂的多靶点治疗机制与快速更新的医学文献证据对抑郁症知识库的领域专精度与时效性提出了双重挑战。当前抑郁症知识图谱面临知识更新滞后、关系抽取领域适配性不足以及多源数据语义冲突3大问题。为此,本文提出基于多源异构数据融合的动态抑郁症知识图谱构建方法。该方法融合ICD‒11临床标准、DrugBank药物数据、PubMed文献及医学指南等多源数据,构建抑郁症领域本体作为语义一致性的基础。针对关系抽取的领域适配性问题,采用结构化知识库预训练与医学语料微调相结合的策略,训练面向抑郁症实体细粒度语义关系的抽取模型;为解决知识更新滞后问题,设计基于大语言模型的增量式三元组生成框架,通过动态更新模块实现新证据的实时整合与溯源;通过本体驱动的多源数据融合机制,有效协调结构化数据与非结构化文献的语义表达冲突。实验结果表明:领域适配的关系抽取模型在药物关系抽取等医学任务上的性能超越现有医学大模型,证明该模型具有良好的泛化性能;同时,该模型利用动态更新机制在持续知识集成过程中保持稳定的处理效率。经专家评估,本文构建的抑郁症知识图谱抽样准确率达92.1%,为抑郁症诊疗系统开发提供了高质量的知识基础。此外,本文提出的方法论对复杂疾病知识图谱构建具有普适性参考价值。  
      关键词:知识图谱;本体构建;关系抽取;知识融合;动态更新   
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      更新时间:2026-07-22
    • 张婷婷, 王绍强, 张晓东, 吴凤娇, 陈帝伊, 王斌
      2026, 58(4): 170-182. DOI: 10.12454/j.jsuese.202400538
      摘要:提取水电机组的运行特征信息,实现多类型故障诊断是水电站智能运维的关键,本文提出一种集信号处理、特征提取和故障诊断于一体的水电机组故障诊断模型。首先,针对传统多尺度熵粗粒化不足、易丢失信号特征的问题,提出新的特征提取工具——时移多尺度近似熵,并通过不同序列长度、不同噪声信号进行验证,仿真试验证明该方法具有良好、稳定的特征提取性能;其次,针对鲸鱼优化算法易陷入局部最优且对初始解依赖性较强的问题,利用融合混沌映射(PWLCM)、群体个体记忆策略与自适应T分布策略对该算法进行改进,并通过测试函数测试其性能,在基准测试函数下,对比改进算法与粒子群、正余弦、哈里斯鹰优化、鲸鱼优化及灰狼优化算法的性能,仿真试验证明,与理论最优值相比,改进算法在测试函数上具有最快的收敛速度和最高的求解精度,表现出最佳性能;然后,针对核极限学习机超参数难以调节的问题,利用改进算法优化其主要参数并对提取的特征进行故障识别和分类,通过十折交叉法验证本文所提模型;最后,利用不同数据集对所提方法进行对比验证。结果表明,对比其他方法,本文方法在转子振动试验台和真机数据的诊断中精度提高了1.46%和2.86%,具有最佳特征提取能力和最优诊断效果。  
      关键词:多策略融合;故障诊断;时移多尺度近似熵;鲸鱼优化算法;核极限学习机   
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      更新时间:2026-07-22

      水利与土木工程

    • 高温对SiO2气凝胶水泥基复合材料性能影响研究 AI导读

      于本田, 罗国栋, 杨玉祥, 王永刚, 郭月霞, 周玉龙
      2026, 58(4): 183-191. DOI: 10.12454/j.jsuese.202400546
      摘要:为研究高温对SiO2气凝胶水泥基复合材料性能的影响,对经历不同高温后的SiO2气凝胶水泥基复合材料试件的外观变化、质量损失、抗压强度、导热系数进行测试,分析了不同温度、受火时间和冷却方式对复合材料性能的影响规律。采用X射线衍射(XRD)、核磁共振(NMR)和扫描电子显微镜(SEM)测试了水化产物物相组成、孔结构与微观形貌,阐释了高温后SiO2气凝胶水泥基复合材料的性能演变机理。研究结果表明:随着作用温度的升高,复合材料试件的质量损失随之增大,抗压强度随之减小,导热系数先减小后增大。高温作用后,自由水、化学结合水的散失以及试件的开裂剥落引起质量损失;砂粒、气凝胶与水泥浆体热膨胀的差异以及蒸汽压力导致孔结构粗化及微裂缝延伸,同时水化产物分解使复合材料的强度降低;SiO2气凝胶体积收缩及内部孔隙塌陷导致导热系数先减小后增大。SiO2气凝胶水泥基复合材料的抗压强度与导热系数随受火时间增加而降低,采用喷水冷却的试件其抗压强度与导热系数均低于自然冷却试件。  
      关键词:SiO2气凝胶;高温;抗压强度;导热系数;孔结构   
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      更新时间:2026-07-22
    • 宋勇军, 王双龙, 李蕾蕾, 谢丽君, 卢云龙, 孙银伟, 安旭晨
      2026, 58(4): 192-205. DOI: 10.12454/j.jsuese.202400435
      摘要:为研究含软弱夹层砂岩在应力‒渗流耦合作用下的力学行为和渗透特性,开展完整岩样和含软弱夹层岩样三轴渗流声发射试验,研究了不同渗透压下不同夹层倾角砂岩的宏观力学特性、渗透特性和破裂演化与声发射特征参数之间的关系。结果表明:1)与完整岩样相比,相同渗透压下含软弱夹层砂岩峰值强度均有不同程度降低且随着软弱夹层倾角的变化呈“U”形分布,随着渗透压等级(0、1.0、1.5和2.0 MPa)的提高,岩样峰值强度呈线性衰减;2)岩样的破坏模式分为沿软弱夹层滑动破坏和竖向剪切破坏,随着渗透压的增大含软弱夹层岩样重力‒倾角效应增强;3)各渗透压下完整岩样和0°、30°倾角夹层岩样渗透率均经历下降、平稳、骤升骤降和上升4个阶段,作为主要透水通道的软弱夹层在应力渗流耦合作用下持续被压缩,导致45°和60°倾角夹层岩样渗透率整体处于下降趋势,软弱夹层破碎前后渗透率出现短暂性波动,但全过程渗透率均低于初始渗透率,90°倾角夹层岩样渗透率经历降低、骤升骤降和上升3个阶段;4)相同渗透压等级下,岩样的初始渗透率随倾角的增加而提升,随着渗透压的增强,各岩样的初始渗透率均呈现不同程度的增长,且夹层倾角越大初始渗透率增幅越显著;5)整个加载过程声发射计数活动分为3个阶段,分别为平稳期、快速增长期和峰后发展期,声发射峰值计数随夹层倾角呈增—减—增的“N”形变化趋势。  
      关键词:应力‒渗流耦合;渗透特性;软弱夹层;力学行为;声发射   
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      更新时间:2026-07-22
    • 塑性混凝土循环剪切与卸荷诱发滑移力学特性试验研究 增强出版 AI导读

      刘振国, 王蓥森, 李树忱, 刘日成, 郑长洲
      2026, 58(4): 206-219. DOI: 10.12454/j.jsuese.202400348
      摘要:本文开展塑性混凝土循环剪切与卸荷诱发剪切试验,探究循环剪切与卸荷诱发滑移条件下塑性混凝土的力学特性,揭示复杂加载路径下塑性混凝土的力学响应机制。结果表明:塑性混凝土的剪切力曲线可分为弹性、峰前屈服、峰后失效和残余4个阶段。剪切力曲线的峰后阶段随着法向应力的增加,由应变软化过渡到应变硬化。当剪切速率为1、2 mm/min时,剪切力随剪切位移增大呈台阶状增长,塑性混凝土呈局部软化和再硬化;当剪切速率为3、4 mm/min时,塑性混凝土随剪切位移增大呈现出应变硬化。随着循环次数的增大,剪切力逐渐降低且随着剪切位移的增大而趋于平缓,最后基本保持不变。当法向应力为4.5 MPa、剪切速率为3 mm/min、剪切位移为1、2、4、6、8和10 mm时,循环次数由1增加到5,剪切力分别减小了97.56%、96.03%、56.94%、28.51%、10.21%和1.33%。在卸载试验过程中,锯切的塑性混凝土试样的剪切位移呈台阶式增长,试样结构面在滑动—锁住—滑动之间交替。在开始动态滑移时,塑性混凝土试样的法向应力、剪切应力和剪切位移随着围压的增大而增加,相较于围压为5 MPa的工况,围压为10 MPa的试样开始动态滑移时对应的法向应力、剪切应力和剪切位移分别增加了110.13%、152.76%和79.90%。研究结果能丰富塑性混凝土在复杂应力条件下的力学理论,为工程实践中塑性混凝土结构在复杂应力条件下的设计和安全性评估提供理论依据,并对深入理解塑性混凝土力学性能与损伤特征具有重要意义。  
      关键词:塑性混凝土;剪切强度;卸荷滑移;损伤特征   
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      更新时间:2026-07-22
    • 远程耦合视角下铁路路基填料调配与利用效应研究 AI导读

      鲍学英, 申中帅, 李子龙, 吕向茹
      2026, 58(4): 220-229. DOI: 10.12454/j.jsuese.202400457
      摘要:铁路路基工程作为铁路工程重要组成部分,具有填料需求大的显著特点,故对路基填料远程调配与利用效应展开研究。首先,运用远程耦合研究框架结合“耦合魔方”理论,搭建铁路路基填料远程耦合系统分析架构,对远程耦合系统内代理、原因与影响等要素进行解析,深入剖析要素间交互影响机理,并以“耦合魔方”协调状态对填料远程耦合效应水平进行表征,为铁路路基填料远程调配与利用效应计算分析提供理论基础。其次,依据能值理论,将远程耦合系统中的物质流、能量流与信息流等转化为系统能值,基于远程耦合系统效应计算方法,对铁路路基填料远程耦合产生的节能、降碳与生态等综合效应进行计算分析。最后,以某铁路路基工程某标段为例进行实证研究。结果表明:在能值投入方面,填料发送系统与接收系统能值投入分别为4.227×1017与4.352×1017 sej;在远程耦合效应方面,远程耦合系统与填料发送系统远程耦合效应水平分别为0.71与0.72,均处于良好协调状态。研究结果可为其他类似工况铁路路基填料远程调配提供借鉴。同时,验证了研究方法的适用性和可操作性,为工程资源远程调配与利用效应研究提供理论支撑。  
      关键词:远程耦合;远程耦合研究框架;耦合魔方;能值理论;远程耦合效应计算方法   
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      更新时间:2026-07-22
    • 基于风险分析的高土石坝抗震安全评估方法研究 增强出版 AI导读

      张宏洋, 王浩宇, 杨益格, 马聪, 汪顺生, 张先起
      2026, 58(4): 230-241. DOI: 10.12454/j.jsuese.202400388
      摘要:抗震安全风险评估是大坝抗震设计和风险管理的重要依据。然而,现有研究多侧重于单一环节的独立分析,缺少整体性的风险评估框架研究,且针对高土石坝的抗震安全评价指标与接受准则尚不成熟。本文综合考虑地震危险性、易损性和灾害损失3方面内容,结合已有风险评估标准,提出较为完整的高土石坝抗震安全风险评估体系。首先,通过F‒N曲线法和ALARP(as low as reasonably practicable)准则将地震危险性、易损性和灾害损失分析结果相结合,采用风险矩阵法划分高土石坝地震综合风险等级;然后,通过数学模型量化各等级下的地震综合风险指标,并以此制定各等级的风险评价标准和接受准则;最后,综合以上内容建立高土石坝抗震安全风险评估体系,以生命损失为决定因子,给出高土石坝地震综合风险等级评估标准。以紫坪铺大坝为研究实例进行抗震安全风险评估,结果表明,紫坪铺大坝的地震综合风险指数R=6.115×10-7,相应的地震风险等级为Ⅴ级,位于可接受区域,说明紫坪铺大坝因地震的破坏溃坝的可能性低,处于安全状态。本文所提抗震安全风险评估体系可为高土石坝抗震安全设计和风险控制提供参考。  
      关键词:地震易损性;地震灾害损失;溃坝评价;抗震安全;风险评估   
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      更新时间:2026-07-22
    • 高温与地震耦合作用套筒灌浆连接损伤评价方法 AI导读

      周显鹏, 刘良林, 李伟华
      2026, 58(4): 242-252. DOI: 10.12454/j.jsuese.202500400
      摘要:套筒灌浆连接是当前预制混凝土结构节点纵向钢筋连接的主流方式之一。火灾后引发的地震作用,会造成材料性能退化,是对套筒灌浆连接性能充分发挥的重要挑战。为研究连接接头在火灾与地震耦合作用下的性能演变特征,开展15组试件的套筒灌浆连接高温后加载试验。结果表明:试件失效模式包括套筒外钢筋断裂、套筒灌浆料与钢筋界面黏结滑移。试件荷载‒位移曲线轮廓与钢筋单独受拉曲线形状相近,由弹性上升段、屈服平台段、强化上升段、下降段4部分组成。套筒灌浆连接整体本构关系建议为理想弹塑性模型。升温至600 ℃以前,试件屈服荷载、峰值荷载基本保持稳定;超过600 ℃后,荷载显著下降,最大降幅达21.9%,并采用双折线模型进行拟合;套筒灌浆连接等效弹性模量随着温度升高呈线性下降,并采用线性表达式进行拟合;建议套筒灌浆连接位移延性系数取值不低于6.0。本文基于套筒灌浆料与钢筋界面的黏结承载力建立损伤指数计算表达式,并结合高温后套筒灌浆连接反复拉压作用试验现象,建立了高温与地震耦合作用的套筒灌浆连接损伤评价方法。  
      关键词:套筒灌浆连接;高温作用;反复拉压作用;失效模式;损伤评价   
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      更新时间:2026-07-22
    • 高温喷水冷却后型钢UHPC界面黏结性能研究 AI导读

      周超锋, 朱重澳, 庞瑞, 付楷赫, 朱言, 郭亮
      2026, 58(4): 253-264. DOI: 10.12454/j.jsuese.202401070
      摘要:为研究高温喷水冷却后型钢与超高性能混凝土(UHPC)的界面黏结性能,以受热温度T、型钢保护层厚度Cs、体积配箍率ρv、恒温时长t、冷却方式为变化参数,设计制作了12个型钢UHPC试件并进行高温冷却后的单调加载推出试验,记录高温后试件的表面特征及质量损失,观察单调加载破坏过程,获取荷载‒滑移曲线,分析其特征点黏结强度,以揭示不同设计参数对界面黏结性能的影响规律。结果表明:随着T的升高,冷却后试件颜色由深变浅,质量烧失率逐渐增大至4.48%;界面黏结强度不断退化,与常温工况相比,400 ℃高温后试件黏结强度损失超过50%;随着t的增加,界面黏结强度先升后降,恒温90 min时为最大;增大Cs和ρv能有效提高水冷后试件的界面黏结强度;与自然冷却试件相比,喷水冷却后型钢UHPC界面极限黏结强度τu、残余黏结强度τr均提高约30%。基于试验结果,提出了喷水冷却后型钢UHPC界面黏结强度计算方法,可为型钢UHPC组合结构的灾后性能评估及修缮加固提供依据。  
      关键词:型钢超高性能混凝土;高温作用;喷水冷却;推出试验;黏结‒滑移;黏结强度   
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      更新时间:2026-07-22
    • 水分动态演化下高聚物注浆材料的频率响应介电模型 AI导读

      孟美丽, 赵肖, 杨茂林
      2026, 58(4): 265-277. DOI: 10.12454/j.jsuese.202500934
      摘要:聚氨酯(PU)注浆材料的介电常数易受水分和仪器测试频率影响。为建立基于频率和水分效应的聚氨酯注浆材料介电模型,本文利用矢量网络分析仪搭载同轴探头,在0.50~6.00 GHz频率范围内对不同密度试件的介电常数进行扫频测量,系统探究材料在干燥与湿润状态下的介电特性。试验结果表明,在干燥状态下,介电常数随频率升高呈对数关系下降。基于该规律,结合介电常数与密度的拟合关系,推算聚氨酯基质的介电参数,并引入Maxwell‒Garnett多相混合模型,构建干燥状态下的频率依赖型介电模型。开展吸水试验发现,试件含水率随密度增大呈二次多项式下降,湿润试件的介电常数随含水率增大呈二次多项式上升。结合已建立的干燥模型,最终构建同时考虑频率与水分效应的综合介电模型,该模型平均相对误差(MRE)<8%。研究结果证实,本文提出的综合介电模型能够有效表征频率和水分对聚氨酯注浆材料介电行为的影响,为注浆效果的检测与评价提供了可靠的理论工具。  
      关键词:频率;水分;聚氨酯;介电常数   
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      更新时间:2026-07-22
    • 硬岩与软岩峰后力学特性对比及细观颗粒流分析 AI导读

      崔岚, 盛谦, 郑俊杰, 常柳明, 宋孝天
      2026, 58(4): 278-289. DOI: 10.12454/j.jsuese.202400565
      摘要:在岩石三轴试验加载过程中,硬岩与软岩的峰后力学行为差异明显,应变软化与剪胀效应是峰后的重要特征。现有研究并未从宏细观角度全面考察,也未对比硬岩与软岩峰后应变软化与剪胀效应的演化规律。针对此,将花岗岩与砂岩视为典型的硬岩与软岩,基于花岗岩和砂岩室内三轴压缩试验,提出峰后衰减模量、临界塑性剪切应变随着围压变化的拟合公式,揭示强度参数(如摩擦角与黏聚力)随塑性剪切应变的衰减规律;提出不同围压下剪胀角随塑性剪切应变的拟合公式,构建硬岩与软岩峰后应变软化‒剪胀力学模型。采用细观颗粒流方法探讨花岗岩与砂岩在达到残余强度时细观裂纹扩展情况,研究在完整破坏阶段不同特征点时细观位移矢量演变规律。研究结果表明:硬岩与软岩破坏全过程的强度参数演化规律完全不同,例如:随着塑性剪切应变的增加,花岗岩内摩擦角先增加至峰值后减小,但砂岩的内摩擦角不断增大;硬岩的剪胀角变化规律受围压影响较小,而软岩则受到围压影响显著。  
      关键词:硬岩;软岩;应变软化;剪胀;颗粒流;宏细观   
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      更新时间:2026-07-22
    • 环式土工管袋充填特性模型试验研究 AI导读

      来志强, 徐书岭, 赵连军, 陈林, 张明
      2026, 58(4): 290-300. DOI: 10.12454/j.jsuese.202400453
      摘要:中国每年从江河湖库等水域疏浚淤泥量达数亿立方米,通常进行陆地自然堆存,长期占用大范围土地。本文提出一种新型环式管袋堆场蓄淤排水技术,能有效解决疏浚淤泥堆放场地有限的问题,其中,环式土工管袋的充填对环式管袋堆场蓄淤排水技术的实施至关重要。为研究环式土工管袋充填过程中形状、高度、充填机制、压力等特性,开展不同工况下环式土管袋充填室内模型试验,研究逆时针、径向、竖直3种充填方式条件下,充填速度分别为2.43、2.55、2.66和2.77 m/s时的土工管袋充填后高度及充填机制。结果表明:逆时针充填时,挟沙水流首先向逆时针方向流动,泥沙淤积至一定程度后,挟沙水流运动受阻,开始向顺时针方向流动;径向充填时,挟沙水流以一定角度向两侧进行充填;竖直充填时,挟沙水流撞击靠近地面管袋一侧后向两侧进行充填。当充填方式为逆时针、充填速度为2.77 m/s时,管袋充填后平均高度最高;当充填方式为径向、充填速度为2.43 m/s时,管袋整体充填后平均高度最高;当充填方式为竖直时,4种充填速度条件下充填后管袋内泥沙分布极不均匀,管袋充填后高度与充填速度无关。12种工况下,逆时针充填且充填速度为2.77 m/s时,管袋充填后平均高度最高(0.09 m),袋体内泥沙颗粒分布较为均匀。基于试验测得的管袋充填后高度,应用机器学习原理,使用随机森林算法对逆时针、径向、竖直3种充填方式条件下的管袋高度进行模拟预测,结果较为准确,均方误差值分别为5×10-5、3×10-4、2×10-5 m2。  
      关键词:环式土工管袋;模型试验;充填方式;充填高度;充填机制;机器学习   
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      更新时间:2026-07-22
    • 基于AE和DIC的超高性能湿喷混凝土轴压和劈拉破坏特性 AI导读

      刘振威, 魏凯, 石丹丹, 张国志, 陈飞翔, 陈徐东
      2026, 58(4): 301-314. DOI: 10.12454/j.jsuese.202400548
      摘要:为研究钢纤维掺量对超高性能湿喷混凝土(UHPSC)力学性能的影响,对4种不同体积掺量(0、0.5%、1.0%、1.5%)的UHPSC立方体试件开展了轴压和劈拉试验。结合声发射(AE)和数字图像相关(DIC)技术,探究了UHPSC试件在压缩和拉伸静载工况下的破坏特征。结果表明:UHPSC试件的抗压强度和劈裂抗拉强度均随钢纤维掺量的增加而增大,分别提升77.0%和63.8%;钢纤维的掺入会延后试件局部应变集中带的形成,同时也会改变裂缝的扩展路径,使试件在受压过程中裂缝由边缘向内部扩展,劈拉过程中裂缝从上侧向中部扩展;最大主应变均在试件表面裂缝处,以局部应变集中带的形式出现;试件在压缩和劈拉过程中的声发射振铃计数分别呈现出4阶段和3阶段的变化规律;试件在破坏时,累计振铃计数和累计能量急剧增长,声发射b值显著降低至1.0以下;随着钢纤维掺量的增加,剪切裂纹占比增大;基于声发射累积振铃计数定义的峰前损伤变量所建立的损伤演化模型能够实现对不同钢纤维掺量UHPSC损伤的定量分析。  
      关键词:超高性能湿喷混凝土(UHPSC);钢纤维;抗压;劈裂抗拉;声发射;数字图像相关   
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      更新时间:2026-07-22
    • 钢模块单元承插式柱‒柱节点纯剪力学性能研究 AI导读

      魏宏远, 陈浩, 张明亮, 王其良, 周凌宇, 王关朝
      2026, 58(4): 315-326. DOI: 10.12454/j.jsuese.202400415
      摘要:为研究钢模块单元承插式柱‒柱节点的受剪性能,开展了两个节点试件的静力加载试验,分析节点的工作机理和应变分布规律。基于ABAQUS有限元软件建立节点有限元模型,通过试验结果验证模型的准确性,并分析插头厚度、承接口厚度、承插深度、浆料强度和钢材屈服强度对节点受剪性能的影响。试验结果表明:注浆能够保证节点的整体性和良好的延性,抗剪刚度达到了952 kN/mm,提高了121%;节点注浆后,主要受力部位的纵向应变和切应变均明显降低,砂浆与插头间的协同受剪能力较强,两者间的界面摩擦和自然黏结抵抗了截面部分剪力,可以有效改善节点的受剪性能。有限元分析结果表明:随着承接口厚度和承插深度的增加,节点的抗剪承载力和抗剪刚度基本保持不变;提高浆料强度能够改善节点的受剪性能,但影响程度有限;增加插头厚度和钢材强度可以显著提升节点的抗剪性能。根据有限元参数分析,提出了考虑插头腹板和浆料贡献的抗剪承载力和抗剪刚度计算公式,并与有限元分析结果进行了对比,验证了公式的准确性。  
      关键词:钢模块单元;承插式柱‒柱节点;抗剪性能;有限元分析;抗剪承载力;抗剪刚度   
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      更新时间:2026-07-22
    • 条壁式地连墙基础竖向及水平承载特性试验研究 增强出版 AI导读

      席爽, 李小娟, 杜国庆, 竺明星, 施炜安, 凌晨, 李守国
      2026, 58(4): 327-338. DOI: 10.12454/j.jsuese.202400408
      摘要:为解决传统地下连续墙结构在特定工程环境下难以满足地下结构安全性和稳定性高标准要求的问题,本文以新型地下连续墙基础为研究对象,考虑了墙间距与墙埋深影响因素,设计9种不同截面尺寸的有机玻璃模型墙进行竖向载荷及沿墙、垂直墙水平载荷模型室内试验,以研究基础的承载性能变化规律、墙身内力分布规律以及水平和竖向群墙效应系数变化规律。结果表明:墙间距和墙埋深的增加可提高基础整体抗弯刚度与承载性能;随着荷载的施加,墙身弯矩的最大值会随着深度加深逐渐增大;地连墙的承载性能最优间距为11 cm,在发生相同位移时,垂直墙水平荷载比沿墙水平荷载要高出10%以上;墙体摩阻力的占比会随墙埋深的增加而变大,承台土反力分担比随着墙间距增大而变大,且承台土反力分布在承台中心区最大,边缘处最小;竖向群墙效应系数α、水平群墙效应系数β均随埋深的增大而减小,随墙间距的增大而增大,且系数α均小于1,β均大于1。本文基于上述群墙效应系数取值规律,提出了该基础竖向及水平承载力简化计算公式。  
      关键词:条壁式地下连续墙;模型试验;承载特性;群墙效应系数   
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      更新时间:2026-07-22
    • 山洪输移漂木演进特征数值试验研究 AI导读

      宋思源, 费高高, 王协康
      2026, 58(4): 339-349. DOI: 10.12454/j.jsuese.202400560
      摘要:洪水期间河道附近的木材在水流作用下被输运到下游,并产生堆积,造成水位上升,进而加剧山洪灾害。现阶段漂木运动模型主要复现漂木的二维运动状态,但对漂木的拥挤运输、三维堆积行为的模拟存在缺陷,因此,此类模型不适于应用在宽深比较小、蜿蜒崎岖的山区河流。计算流体力学与离散元(CFD‒DEM)耦合的三维流场与漂木运动的数值模型(3D‒3D)能模拟漂木三维输移与堆积行为,将其与水槽试验对比,可支持后续山洪输移漂木的演进特征研究。基于“8·20”三江镇发生的山洪事件,采用3D‒3D模型模拟漂木输移与堆积,结果显示:在不同漂木补给量下,分布在距河段上游100~200 m、400~500 m的漂木分别占总补给量的14%~31%、51%~71%。漂木分布的空间位置并未受补给量的变化而发生显著变化。漂木补给量超过200根时,漂木长度对输移距离的影响并不显著。漂木长度超过3.6 m时,淹没率随漂木补给量的增加而降低。相同漂木长度下,不同漂木补给量对淹没率有影响,但相关关系并不显著。漂木易在河道缩窄处与较大弯道处外侧堆积,导致水位上升,前者堆积行为受河道缩窄处的河岸阻碍影响,后者受弯道处离心力或二次流的影响。上游的河道缩窄处漂木长度从短到长(分别为2.4、3.0、3.6 m)形成堆积体的数量为47、50和52根,形成堆积体的漂木越长越易拦截后续漂木,从而扩大堆积范围。  
      关键词:山洪;漂木;数值模拟;三维数值模型;漂木堆积   
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      更新时间:2026-07-22
    • 钙质胶结西域砾岩浸水力学特性劣化机制研究 AI导读

      沈静东, 刘亮, 杨武, 曾涛
      2026, 58(4): 350-359. DOI: 10.12454/j.jsuese.202400509
      摘要:西域砾岩广泛分布于新疆维吾尔自治区天山南北,针对其遇水易软化,物理力学性质变化影响库岸边坡变形与稳定的问题,以新疆维吾尔自治区天山南麓某工程钙质胶结西域砾岩为研究对象,通过不同浸水时间后单轴、三轴压缩试验,研究钙质胶结西域砾岩的应力‒应变曲线特征及变形破坏模式,并结合扫描电子显微镜(SEM),分析不同浸水时间后岩石微观结构变化特征,阐明钙质胶结西域砾岩力学特性劣化机制。结果表明:浸水作用对钙质胶结西域砾岩的力学性能影响显著,相较于干燥状态,浸水7、14、28 d后,单轴抗压强度下降了45.5%、65.6%、71.3%,浸水7 d岩样劣化效应尤为明显,浸水14 d后强度及变形参数劣化趋势逐渐缓慢;围压越大,劣化趋势越明显;随着浸水时间增长,钙质胶结西域砾岩的破坏模式由脆性向延性破坏特征转化,破坏时在砾石颗粒边缘位置处产生了绕砾发展裂纹和砾石颗粒劈裂破碎特征;浸水作用下钙质胶结西域砾岩的微观结构变化特征明显,岩样内部黏土矿物吸水膨胀及胶结物溶解破坏,使岩石结构由致密孔隙胶结结构逐渐向松散多孔结构发展,从而导致宏观上强度及变形参数的劣化。研究结果可为西域砾岩地区库岸边坡变形与稳定分析提供理论依据。  
      关键词:西域砾岩;力学性能;破坏特征;矿物成分;微观结构   
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      更新时间:2026-07-22

      环境工程

    • 游俏, 彭颖, 王侯, 邓雨晨, 宋兴龙, 易哲
      2026, 58(4): 360-372. DOI: 10.12454/j.jsuese.202500531
      摘要:随着生活垃圾填埋场老龄化问题的加剧,老龄渗沥液的高效处理成为当前固废污染控制领域的重要技术挑战。该类渗沥液普遍具有高盐、高氮、低可生化性等特征,传统处理工艺普遍存在占地较大、浓缩液处置困难与运行成本较高等局限。本文以湖南某市生活垃圾填埋场渗沥液处理站扩容改造工程为例,针对原系统处理能力不足、用地紧张、碳源匮乏等问题,构建了“生化+膜生物反应器(MBR)+芬顿(Fenton)+曝气生物滤池(BAF)”复合处理工艺,并采用“三层立体集成化”构筑设计,将全流程处理单元集成于2 000 m2的综合处理车间内,占地面积较传统布局减少约80%,处理能力提升至800 m3/d。运行结果表明,该系统出水化学耗氧量(CODCr)、五日生化需氧量(BOD5)、氨氮(NH3‒N)去除率均超过99%,总氮(TN)、总磷(TP)浓度分别稳定低于21.0、0.5 mg/L,出水水质全面满足《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889—2024)中表2限值。通过协同处置餐厨废水与中转站渗沥液,系统外加碳源消耗降低70%以上,结合风机系统优化,电耗下降20%,单位处理成本控制在92元/t。研究表明,该集成工艺在高盐、高氮老龄渗沥液治理中具有处理效率高、占地少、运行稳定等优势,为中国用地紧张地区渗沥液处理系统的改造提供了可行的技术路径与工程借鉴。  
      关键词:芬顿技术;老龄渗沥液处理;扩容改造;集成化应用   
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      更新时间:2026-07-22
    • 基于数值方法的三维皮托管对向校准研究 AI导读

      李海洋, 郭虎林, 鲁贵祥, 王灿
      2026, 58(4): 373-383. DOI: 10.12454/j.jsuese.202400710
      摘要:三维皮托管作为一种新型的流速测量仪表,由于其能辨识气体来流的俯仰与偏航角,极大提高了固定污染源流速测量的准确性。而仪表系数的确定是其实现准确测量的先决条件,但传统“离线实流校准”资源耗费大。因此,本文提出了一种基于有限元数值计算方法进行三维皮托管对向校准的方案。通过对校准环境与被校准三维皮托管的几何模型构建、网格划分、边界条件设定与数值结果提取等过程,在-45°~+45°俯仰角范围内获得了被校准三维皮托管的俯仰角‒俯仰角系数曲线(F1)和俯仰角‒动压系数曲线(F2)。数值方法与实流校准方法比对结果表明:1)在三维皮托管正对气体来流(俯仰角和偏航角均为0°)且工作介质流速为15 m/s的情况下,使用数值方法得到俯仰角校准系数F1(0)为-0.590、动压校准系数F2(0)为1.031,与实流实验方法得到的结果基本一致:F1(0)为-0.606, F2(0)为1.028;2)数值方法得到的F1曲线与F2曲线在曲线形态上与实流校准方法所得到的曲线形态基本一致;3)在-45°~+45°俯仰角范围内,以实流校准方法为参照,数值方法所得校准结果的F1、F2偏差分别为EF12.8%EF23.5%。结合三维皮托管的计量特性与固定污染源常规流速测量方法的测量不确定度约为5%,包含因子k=2,两种校准方法的结果差异处于工程实际可接受的范围内。在后续的三维皮托管校准或设计定型工作中,可以考虑使用数值方法获得三维皮托管校准系数。  
      关键词:三维皮托管;对向校准;数值方法;固定污染源;流速测量   
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      更新时间:2026-07-22
    • 陈雪, 姚宁宁, 奚欢, 张婕, 陈浪, 岑郑楠, 宋哲, 俞绍才
      2026, 58(4): 384-394. DOI: 10.12454/j.jsuese.202500828
      摘要:区域性臭氧(O3)的污染形成机理复杂、空间来源多变,因而管控难度较大。为了满足区域性大气污染日渐精细化的需求,本文联合混合受体模型(HYSPLIT‒CWT)、三维气象‒化学传输模型(WRF‒CMAQ/ISAM)和地面监测网络,构建了大气污染共同来源区域计算方法,精准识别了区域性大气污染的共同来源区域,提出了精细到网格的差异化管控方法。首先,基于共同来源区域计算方法确定了长三角O3污染的共同来源区域。然后,应用WRF‒CMAQ/ISAM模型对不同管控情景下的O3污染改善效果进行了分析。行业贡献解析结果表明,工业源和移动源是合肥、杭州、南京、上海、绍兴和嘉兴6城市O3的主要行业来源,贡献率分别达到50.9%~68.2%和21.5%~31.9%。最后,对不同情景下的O3污染改善效果进行分析。结果表明:基于长三角O3共同来源区域进行精确到网格的应急管控能在管控面积减少30%的前提下使日最大8 h平均(MDA8)O3浓度显著下降(5.8%~31.3%),比传统的长三角全面管控的方式O3浓度下降(5.2%~15.9%)更明显;而在共同来源区域内,仅对主要行业贡献源(工业源和移动源)进行管控也能使MDA8 O3浓度明显下降(4.5%~22.0%)。本文不仅厘清了区域性O3污染的共同来源区域和行业贡献,而且在管控范围和管控力度层面提出了相对精细的O3污染应急管控策略。  
      关键词:长三角;臭氧;共同来源区域;WRF‒CMAQ模型;ISAM   
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      更新时间:2026-07-22
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