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植被覆盖和坡度对铁尾矿边坡产流产沙的影响
1
作者 海龙 樊国莉 +1 位作者 赵亚波 王嘉瑞 《水土保持研究》 北大核心 2025年第4期124-130,共7页
[目的]研究灌草混合植被覆盖度和坡度对铁尾矿砂坡面产流产沙的影响,揭示降雨对铁尾矿砂坡面的水土流失发生规律,为铁尾矿边坡水土流失治理与生态恢复提供理论依据。[方法]采用人工模拟降雨试验,分析了不同植被覆盖度(30%,60%,90%)、坡... [目的]研究灌草混合植被覆盖度和坡度对铁尾矿砂坡面产流产沙的影响,揭示降雨对铁尾矿砂坡面的水土流失发生规律,为铁尾矿边坡水土流失治理与生态恢复提供理论依据。[方法]采用人工模拟降雨试验,分析了不同植被覆盖度(30%,60%,90%)、坡度(20°,25°)和降雨强度(60 mm/h,120 mm/h)下坡面侵蚀的产流、产沙规律及相关关系。[结果]相同降雨强度下,灌草混合植被覆盖度的增加可有效延缓铁尾矿砂坡面的径流起始时间,坡面径流率及土壤侵蚀率随植被覆盖度的增加而减小,且植被覆盖度越高,径流率及侵蚀率波动的范围越小,侵蚀过程越稳定,而坡度对径流产沙的影响与植被覆盖度相反。累积产沙量随累积径流量的增加而增加,二者呈幂函数关系(R2>0.96)。[结论]对于铁尾矿坡面而言,增加地表植被覆盖度可以有效减少径流产沙量,有效防治边坡水土流失。 展开更多
关键词 铁尾矿坡面 人工模拟降雨试验 植被覆盖度 坡度 产流产沙
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人工淹没式空化射流流场特性的数值模拟分析
2
作者 王匀 余亮 +2 位作者 何培瑜 张林强 杨进 《江苏大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第6期723-730,共8页
针对双入口式喷嘴的内部流动特性复杂且对空化发生能力影响显著的问题,研究了人工淹没式空化射流发生过程中射流速度、汽液两相及压力的分布特性,探究了外喷嘴出口宽度对流场的影响规律.结果表明:高速射流流经内喷嘴收缩段进入喉管时,... 针对双入口式喷嘴的内部流动特性复杂且对空化发生能力影响显著的问题,研究了人工淹没式空化射流发生过程中射流速度、汽液两相及压力的分布特性,探究了外喷嘴出口宽度对流场的影响规律.结果表明:高速射流流经内喷嘴收缩段进入喉管时,由于出流断面收缩,使得射流速度骤增,并在喉管及其出口附近形成一段高速低压区,在低速射流包裹效应下,该区域速度分布最终呈水滴状,且该区域内液相在汽相的作用下出现先分流、后聚合的现象;随着外喷嘴出口宽度的增大,射流速度衰减加剧,汽相分布范围减小,最大汽相体积分数降低. 展开更多
关键词 人工淹没式空化射流 空化 流场特性 喷嘴结构 数值模拟
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增设倾斜侧板的新型人工鱼礁体流场效应研究
3
作者 于定勇 陈雅林 +1 位作者 李忠勤 李玉峰 《中国海洋大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第S1期55-68,共14页
为更有效地改善和提升人工鱼礁的结构性能,本文提出了一种增设倾斜侧板的新型人工鱼礁体结构。本研究基于雷诺平均纳维-斯托克斯(Reynolds-averaged Navier-Stokes,RANS)方程和可实现的k-ε湍流模型,研究了该新型人工鱼礁体在4种来流速... 为更有效地改善和提升人工鱼礁的结构性能,本文提出了一种增设倾斜侧板的新型人工鱼礁体结构。本研究基于雷诺平均纳维-斯托克斯(Reynolds-averaged Navier-Stokes,RANS)方程和可实现的k-ε湍流模型,研究了该新型人工鱼礁体在4种来流速度(0.5、0.6、0.7和0.8 m/s)和6种迎流角度(0°、15°、30°、45°、60°和75°)下的流场效应,还计算了礁体在波浪作用下的受力和抗滑移安全系数,并对比了有无增设倾斜侧板的礁体周围流场变化情况。利用声学多普勒流速仪(Acoustic Doppler velocimeter,ADV)实测了迎流角度为0°时,不同来流速度下人工鱼礁体前、后共8个测点的流速,并将其与数值模拟结果对比分析。研究结果表明:数值模拟的流速值与实验模拟结果吻合较好,这说明数值模拟方法可行,结果可靠;在来流速度为0.8 m/s且增设倾斜侧板的新型人工鱼礁体的迎流角度为0°时,生成的上升流相对体积和背涡流相对体积比未增设倾斜侧板的人工鱼礁体分别提升了4.51和9.54倍;在一定范围内,单个礁体的上升流和背涡流相对体积随着来流速度的增大而增大,且当迎流角度为45°布设时,礁体流场效应最佳;当迎流角度为75°时,礁体所受最大波浪力最小,稳定性最优。该研究结果为人工鱼礁体结构设计提供了参考。 展开更多
关键词 人工鱼礁 来流速度 迎流角度 流场效应 数值模拟 稳定性 上升流 背涡流
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人工模拟降雨装置及其功能应用综述 被引量：1
4
作者 张天雪 杨东烨 +1 位作者 蒋涛 余新晓 《中国水土保持科学》 北大核心 2025年第1期1-9,共9页
人工模拟降雨能够消除无关因素的干扰,缩短试验周期、克服试验场地限制并加速雨水入渗过程,有利于根据研究需要模拟雨强、坡度等试验条件,同时节省时间和精力。人工模拟降雨装置因其便捷简单的特性被广泛应用于各种领域的试验研究中,早... 人工模拟降雨能够消除无关因素的干扰,缩短试验周期、克服试验场地限制并加速雨水入渗过程,有利于根据研究需要模拟雨强、坡度等试验条件,同时节省时间和精力。人工模拟降雨装置因其便捷简单的特性被广泛应用于各种领域的试验研究中,早在上世纪60年代,就已经开始被各国采用。根据不同试验的需求,可以通过设计和改造模拟降雨装置,有效地控制降雨,从而使相关试验顺利进行。笔者根据目前降雨装置的发展状况,整理国内外不同类型的人工模拟降雨装置,根据室内和室外人工降雨2个角度对降雨装置进行分类与归纳,提出降雨装置的评价标准,并对其功能和应用进行详细的比较与分析,根据存在的缺点和不足为其未来发展提出建议。 展开更多
关键词 降雨 人工模拟装置 模拟试验 功能应用
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降雨强度及有机无机肥配施对太湖地区典型菜地氮磷动态流失过程的影响 被引量：2
5
作者 程明琨 闵炬 +3 位作者 张艳颖 王雨荷 郝雅琼 施卫明 《中国生态农业学报(中英文)》 北大核心 2025年第2期265-277,共13页
以往研究多关注菜地氮磷径流流失系数、流失量的研究,对菜地氮磷径流流失动态过程研究尚缺乏。为此,本文选择在降雨频繁、径流发生量高的太湖地区,开展降雨强度及有机无机肥配施对菜地氮磷流失过程影响的研究,以此为太湖地区菜地氮磷面... 以往研究多关注菜地氮磷径流流失系数、流失量的研究,对菜地氮磷径流流失动态过程研究尚缺乏。为此,本文选择在降雨频繁、径流发生量高的太湖地区,开展降雨强度及有机无机肥配施对菜地氮磷流失过程影响的研究,以此为太湖地区菜地氮磷面源污染防控提供科学依据。本试验采用田间模拟降雨的方法,设置55和110 mm·h^(-1)两个降雨强度,不施氮(-N)、不施磷(-P)、施纯化肥(N+P)、有机无机肥配施(1/4MN+1/3MP)和施纯有机肥(MN+MP)5个处理,观测不同降雨强度及施肥处理下径流氮磷各组分浓度随时间的变化特征和对氮磷径流流失量的影响。结果表明:与N+P处理相比,在55和110 mm·h^(-1)降雨强度下,1/4MN+1/3MP处理可使径流初损历时分别延后7.0和5.3 min。在产流0~25 min,各处理径流总氮浓度在5.5~25.1 mg·L^(-1)间波动;产流25~60 min,各处理径流总氮浓度在5.3~14.0 mg·L^(-1)间波动。在55和110 mm·h^(-1)降雨强度下,N+P和MN+MP处理的总氮流失量分别最高,与其相比,1/4MN+1/3MP能减少21.9%~44.7%的总氮流失。产流0~35 min,各处理径流总磷浓度在0.31~3.20 mg·L^(-1)间波动;产流35~60 min,各处理总磷浓度在0.35~1.60 mg·L^(-1)间波动。在55和110 mm·h^(-1)降雨强度下,MN+MP处理总磷流失量最高,与MN+MP处理相比,1/4MN+1/3MP可减少65.4%~69.0%的总磷流失。综上,1/4MN+1/3MP处理可延长初损历时;在产流0~25和0~35 min分别是控制径流氮和磷流失的关键时期,有机无机肥配施可有效减少氮磷流失。 展开更多
关键词 蔬菜地 模拟降雨 降雨强度 有机无机配施 氮磷流失 地表径流 面源污染
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不同调控措施下黄土高原坡耕地氮磷流失特征研究
6
作者 李东原 申楠 +5 位作者 张风宝 李玄添 兰许阳 李佳敏 杨成龙 杨明义 《水土保持研究》 北大核心 2025年第6期84-95,共12页
[目的]研究不同调控措施对山西黄土高原坡耕地氮磷流失特征的影响,为多措施耦合作用下山西黄土高原坡耕地氮磷流失机理与生态化调控供理论依据。[方法]以山西黄土高原典型坡耕地为研究对象,设置传统耕作、免耕、生物炭、秸秆、生物菌肥... [目的]研究不同调控措施对山西黄土高原坡耕地氮磷流失特征的影响,为多措施耦合作用下山西黄土高原坡耕地氮磷流失机理与生态化调控供理论依据。[方法]以山西黄土高原典型坡耕地为研究对象,设置传统耕作、免耕、生物炭、秸秆、生物菌肥及其组合的不同措施,基于野外原位人工模拟降雨试验,研究不同调控措施下氮磷流失与产流产沙的关系,量化不同措施氮磷径流携带损失与泥沙携带损失贡献比例,探明不同调控措施下泥沙总氮与泥沙总磷富集比。[结果](1)布设秸秆措施的6个小区均未产流产沙,该措施可以有效控制坡耕地的水土流失,从而减少氮磷流失。(2)不同调控措施下径流总磷含量随降雨过程的变化整体平稳,而泥沙总磷变化波动相对较大。传统耕作+生物炭+生物菌肥措施下,径流总磷含量较低,但泥沙总磷含量较大。(3)不同调控措施下径流总磷、泥沙总氮、泥沙总磷与产流产沙关系密切(|r|:0.648~0.930,p<0.05),而硝态氮、铵态氮、径流总氮与产流产沙关系较弱(|r|:0.008~0.605,p>0.05)。(4)不同措施下坡耕地产流产沙过程中,氮主要以径流途径流失(63%~90%),径流里的氮主要以硝态氮的形态流失,磷主要以泥沙途径流失(97%~99.9%)。(5)坡耕地侵蚀产沙过程中泥沙总氮的富集比在各措施下均值为2.94,均存在氮的富集现象。泥沙总磷的富集比在免耕及其与其他措施组合条件下均值为0.97,没有明显富集现象。[结论]免耕及其与生物炭、生物菌肥组合条件下坡耕地氮磷流失较少,在防治坡耕地氮磷流失方面具有良好效果。 展开更多
关键词 黄土高原 坡耕地 野外人工模拟降雨 养分流失 生物炭 耕作措施
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城镇和非城镇降雨径流污染初始冲刷效应分析
7
作者 王洁 叶春 +4 位作者 苗可欣 王燕 李春华 徐煜北 石佳丽 《环境科学研究》 北大核心 2025年第8期1783-1798,共16页
城镇和非城镇区域的降雨径流污染是目前水环境治理的重要问题。重庆市是长江上游生态屏障的最后一道关口,也是我国城镇化进程和程度差异显著的地区。以重庆市永川区为例,合理判别该区域城镇和非城镇降雨径流污染特征,确定不同污染物的... 城镇和非城镇区域的降雨径流污染是目前水环境治理的重要问题。重庆市是长江上游生态屏障的最后一道关口,也是我国城镇化进程和程度差异显著的地区。以重庆市永川区为例,合理判别该区域城镇和非城镇降雨径流污染特征,确定不同污染物的截流时间,对长江流域水环境健康具有重要意义。运用人工模拟降雨装置,系统监测了45和90 mm/h降雨强度下重庆市永川区城镇和非城镇不透水下垫面降雨径流的迁出过程,计算不同污染指标的初始冲刷效应〔M(V)曲线〕,为不同区域主要污染物高效截留提供参考。结果表明:①重庆市永川区城镇和非城镇区域15种污染物中NO_(2)^(-)-N和PP(颗粒态磷,particulate phosphorus)初始冲刷效应最明显,对于NO_(2)^(-)-N,降雨24 min时城镇和非城镇区域的累积负荷分别占总负荷的88.27%和81.84%,此时PP的累积负荷则分别占总负荷的79.52%和82.82%。②城镇区域污染物初始冲刷效应表现为PP>TP>NH_(4)^(+)-N>TN>NO_(2)^(-)-N,非城镇区域污染物初始冲刷效应表现为NO_(2)^(-)-N>PP>TP>NH_(4)^(+)-N>TN;90 mm/h降雨强度下污染物的初始冲刷效应高于45 mm/h降雨强度,与90 mm/h降雨强度大、雨水冲刷作用强有关。③城镇污染负荷总量和初始冲刷效应均高于非城镇区域,污染负荷总量最高的是城镇城市出口和非城镇养鸡场区域,前者降雨径流污染物TN和TP的污染负荷总量分别为67.92和73.90 mg/(30 min),后者则分别为34.00和41.96 mg/(30 min)。④可将降雨产流后18~24 min作为永川区城镇和非城镇区域初始雨水截流时间,能有效拦截61.25%~82.33%的污染物。研究显示,重庆市永川区城镇初始冲刷效应显著于非城镇区域,前者降雨径流的PP和TP冲刷效应最强,后者则为NO_(2)^(-)-N,建议该地区在降雨产流后18~24 min内做好雨水截流工作,研究结果可为不透水路面雨水源头控制提供参考。 展开更多
关键词 城镇和非城镇 人工模拟降雨 降雨径流 初始冲刷效应 M(V)曲线 雨水截流时间
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海上风电场单桩与人工鱼礁空间布局的流场数值模拟研究
8
作者 韩树伟 李大伟 +2 位作者 茅烨男 唐衍力 王欣欣 《海洋科学》 北大核心 2025年第3期64-83,共20页
聚焦于山东省昌邑市三峡300 MW海上风电融合试验示范项目,本文探讨海上风电场与海洋牧场的融合发展新模式。基于该项目背景,研究在海上风电设施周围布设人工鱼礁,以实现海上风电与海洋牧场的有机结合。利用计算流体动力学建模并通过Flu... 聚焦于山东省昌邑市三峡300 MW海上风电融合试验示范项目,本文探讨海上风电场与海洋牧场的融合发展新模式。基于该项目背景,研究在海上风电设施周围布设人工鱼礁,以实现海上风电与海洋牧场的有机结合。利用计算流体动力学建模并通过Fluent数值模拟,对海上风电单桩基础与人工鱼礁周围的流场效应进行了详细分析。研究通过改变人工鱼礁的投放规模、鱼礁与桩基的距离(G/D)、礁体间纵向距离(T/L)、礁体间横向距离(P/L)以及空间布局,系统考察了不同工况条件下,人工鱼礁与桩基周围流场效应的变化。结果表明,增加G/D和P/L可显著增强上升流效果,并减少剪切力的不均匀分布。较大的T/L有助于剪切力的均匀分布,但可能导致局部背涡流增强,进而影响结构的稳定性。 展开更多
关键词 海上风电 人工鱼礁 流场效应 数值模拟 空间布局
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模拟降雨藏东南地区施工便道草皮回铺对砂壤质草甸土坡面侵蚀的影响
9
作者 肖遥 赵洋 +5 位作者 任宇飞 格桑卓玛 姜群鸥 解晨 赵伟航 刘毅鹏 《生态学报》 北大核心 2025年第16期8042-8053,共12页
青藏高原高寒草甸区是中国西南地区重要生态屏障,近年来由于社会经济发展与基础设施建设对其生态环境破坏增大,水土流失日趋严重。以青藏高原高寒草甸扰动坡面为研究对象,在不同降雨(30mm/h、60mm/h)、坡度(20°、30°、40... 青藏高原高寒草甸区是中国西南地区重要生态屏障,近年来由于社会经济发展与基础设施建设对其生态环境破坏增大,水土流失日趋严重。以青藏高原高寒草甸扰动坡面为研究对象,在不同降雨(30mm/h、60mm/h)、坡度(20°、30°、40°)和草皮回铺比例(1/3草皮回铺、2/3草皮回铺、全草皮回铺)条件下,通过模拟降雨试验来揭示研究区砂质壤土坡面侵蚀机理。结果显示,(1)随着草皮回铺比例提高,坡面产流量和产沙量均有显著下降;在雨强30mm/h坡度20°条件下,全草皮回铺坡面30min累计产流量和累计产沙量分别是1/3草皮回铺坡面的53.5%和40.67%。(2)随着降雨强度增加,不同草皮回铺比例坡面产流量和产沙量均有显著提升,但草皮回铺比例提升对于减流减沙效率在降低;当降雨强度为60mm/h时,1/3草皮回铺、2/3草皮回铺和全草皮回铺三种坡面30min累计产流量分别为30mm/h的3.34、2.48倍和2.18倍,累计产沙量分别为30mm/h的1.42、1.11倍和1.03倍。(3)对比不同坡面侵蚀,坡度增加对于坡面侵蚀影响更为显著;在30mm/h雨强下2/3草皮回铺坡面在坡度20°、30°和40°条件下30min累计产流量分别为1290mL、2558mL和2908mL,累计产沙量分别为22.51g、30.43g和46.22g。(4)坡面累计产流量和累计产沙量呈显著的幂函数Y=aX^(b)关系,且随雨强增加,坡面产沙与产流相关性更加显著(R^(2)>0.978),但当坡度和雨强增加到一定程度,部分2/3回铺草皮水沙防控效果与全铺草皮效果基本一致,植被覆盖对减流减沙效果不再显著。这些研究结果可为高寒草甸区水土流失防治与生态恢复提供重要参考。 展开更多
关键词 藏东南地区 人工模拟降雨 高寒草甸 施工便道 草皮回铺 草甸土
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基于人工模拟降雨试验的粤北典型牛肝土坡耕地坡面侵蚀特征
10
作者 明俊男 王泉泉 +7 位作者 袁再健 张宇婷 于波 黄斌 廖义善 郑明国 姜世晗 欧海东 《水土保持学报》 北大核心 2025年第3期88-96,共9页
[目的]探讨粤北典型牛肝土坡耕地坡面侵蚀规律对当地水土保持工作与农业可持续发展具有重要意义。[方法]以粤北南雄盆地坡耕地牛肝土为研究对象,通过人工模拟降雨实验方法,设置3种坡度(5°、10°和15°)和5种雨强(80、90、... [目的]探讨粤北典型牛肝土坡耕地坡面侵蚀规律对当地水土保持工作与农业可持续发展具有重要意义。[方法]以粤北南雄盆地坡耕地牛肝土为研究对象,通过人工模拟降雨实验方法,设置3种坡度(5°、10°和15°)和5种雨强(80、90、100、110、120 mm/h),探讨次降雨事件牛肝土坡耕地坡面产流产沙特征,分析坡面侵蚀量与降雨、产流、坡度的关系。[结果]1)牛肝土较缓坡面(5°)的初始产流时间比较陡坡面(10°、15°)长2~10 s,且雨强对坡面初始产流时间的影响大于坡度;2)较陡坡面比较缓坡面的产流量大,3种坡度与5种雨强的坡面径流量为22.86~34.78 L,相同坡度不同雨强及相同雨强不同坡度下坡面产生的径流差异不大,且雨强对坡面径流量的影响大于坡度;3)牛肝土坡面在产流初期产沙率较高,之后趋于波动稳定,且在相同坡度情况下,雨强越大,坡面侵蚀产沙量越大;在相同雨强情况下,坡度越大,坡面侵蚀产沙量越大;在实际雨强119.5 mm/h与15°坡度的侵蚀泥沙量最大;4)牛肝土坡耕地坡面侵蚀受到降雨量、降雨强度、径流量和坡度等因素的影响,且坡面产沙量与径流量、降雨量呈显著正相关,决定系数R大于0.56。[结论]牛肝土坡耕地坡面初始产流时间与雨强和坡度均有关,坡面初始产流时间随雨强变大而变短,随坡度变大而变短;坡面产流量与产沙量均随坡度、雨强的增大而增加;可以用线性方程或二次函数方程拟合坡面产沙量与径流量、降雨量及雨强的关系,方程的决定系数较高。 展开更多
关键词 人工模拟降雨 南雄盆地 牛肝土 坡面侵蚀
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极端暴雨作用下排土场边坡土壤剥蚀率对植被覆盖度的响应
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作者 熊姝臻 吕刚 +2 位作者 李叶鑫 王京行 李坤衡 《土壤学报》 北大核心 2025年第5期1271-1281,共11页
排土场是一种典型的人工再塑地貌,由于近年受极端暴雨的影响,边坡极易发生滑坡和泥石流等地质灾害,造成水土流失,导致矿区植被恢复困难。为此,本研究通过人工模拟降雨试验,旨在探究不同降雨强度(50、75、100 mm·h^(-1))和植被覆盖... 排土场是一种典型的人工再塑地貌,由于近年受极端暴雨的影响,边坡极易发生滑坡和泥石流等地质灾害,造成水土流失,导致矿区植被恢复困难。为此,本研究通过人工模拟降雨试验,旨在探究不同降雨强度(50、75、100 mm·h^(-1))和植被覆盖度(0%、40%、70%)下,排土场坡面土壤剥蚀率随产流时间的变化特征及土壤剥蚀率与水动力学参数之间的定量关系。结果表明,土壤剥蚀率主要受降雨强度及植被覆盖度的影响,对土壤剥蚀率的贡献率分别为50%、36%。3种降雨强度下,植被覆盖度为70%的产流产沙总量较0%分别显著下降18%~27%及84%~87%(P<0.05)。不同植被覆盖度,降雨强度为100 mm·h^(-1)的产流产沙总量较50 mm·h^(-1)分别显著增加1940~2530 mL及66.92~386.14 g(P<0.05)。在0%、40%、70%植被覆盖度下土壤剥蚀率与雷诺数、剪切力和径流功率三个水动力学参数均呈极显著幂函数关系(P<0.01),各水动力学参数间呈极显著线性正相关关系(P<0.01)。就拟合优度而言,不同水力参数植被覆盖度均表现为70%>40%>0%,土壤剥蚀率与径流功率拟合效果最显著,决定系数R^(2)为0.894。该项研究阐明了排土场覆土边坡植被覆盖度与坡面侵蚀动力的关系,揭示了排土场覆土边坡在不同植被覆盖度下的土壤侵蚀过程,研究结果可为矿区排土场植被建设和生态修复提供理论依据。 展开更多
关键词 露天煤矿 矿山生态修复 排土场 土壤侵蚀 人工模拟降雨 水动力学参数
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基于模拟退火遗传算法的全向AGV路径规划 被引量：6
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作者 牛秦玉 李博 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2024年第10期3730-3741,共12页
针对传统遗传算法在规划自动导引小车路径时易陷入局部最优、收敛慢且路径长度非最短等问题,提出一种融合人工势场法和模拟退火思想的改进遗传算法。首先,结合人工势场法设计了一种引导式初始种群生成策略来提高算法的初始化速度;然后,... 针对传统遗传算法在规划自动导引小车路径时易陷入局部最优、收敛慢且路径长度非最短等问题,提出一种融合人工势场法和模拟退火思想的改进遗传算法。首先,结合人工势场法设计了一种引导式初始种群生成策略来提高算法的初始化速度;然后,将转角大小、非必要转向次数等约束条件加入适应度函数提升路径的平滑性,基于模拟退火算法改进选择算子来增强全局搜索能力,引入编辑距离筛选交叉前的个体以防止无效交叉,并添加删除算子解决冗余节点问题,获得了较短路径。最后通过实验仿真表明,改进算法规划的路径较短、收敛效果较好,有效防止了算法陷入局部最优。后经ROS机器人操作平台验证,搜索到的路径更具优势,在一定程度上证明了改进算法的有效性和可行性。 展开更多
关键词 遗传算法 人工势场法 模拟退化算法 自动导引车 路径规划
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智能网联汽车超车路径规划方法 被引量：1
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作者 马庆禄 李美强 +1 位作者 黄光浩 高勇 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期1882-1898,共17页
针对自动驾驶车辆超车路径规划的问题,本文提出改进的人工势场法并引入相对速度构建新的引力势场和斥力势场.建立道路边界势场规范行车区域,对障碍物的影响距离进行分段解决局部极值问题,将自动驾驶车辆动力学相关约束融入人工势场法建... 针对自动驾驶车辆超车路径规划的问题,本文提出改进的人工势场法并引入相对速度构建新的引力势场和斥力势场.建立道路边界势场规范行车区域,对障碍物的影响距离进行分段解决局部极值问题,将自动驾驶车辆动力学相关约束融入人工势场法建立超车路径行驶势场模型.选取重庆市内环快速路为试验路网原型,利用无人机以及定点摄像等数据采集方法进行实地调查,并采用MATLAB/Simulink,CarSim和PreScan进行联合仿真分析.实验结果表明:相比传统的人工势场法,在前车静止、前车匀速、前车减速这3种条件下的超车路径曲率分别降低了85.07%,62.69%和83.86%,横向加速度均小于0.13m/s^(2),改进后的路径规划算法可成功实现平稳超车,驾乘人员的舒适性上有显著提升. 展开更多
关键词 自动驾驶 超车路径规划 人工势场法 联合仿真
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聚氨酯用作煤矸石固化材料综合性能研究
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作者 张巍 杨海龙 +2 位作者 张颂扬 杨鹏辉 杨思远 《中国水土保持科学》 CSCD 北大核心 2024年第3期109-119,共11页
针对青海木里矿区露天煤矿风化煤矸石堆场边坡发生优先流现象导致土壤破坏、水土流失以及边坡不稳定等生态环境问题,选用高分子材料聚氨酯作为固化剂,通过固结表层风化煤矸石,达到固化坡面,降低坡面入渗率目的。针对聚氨酯固化煤矸石实... 针对青海木里矿区露天煤矿风化煤矸石堆场边坡发生优先流现象导致土壤破坏、水土流失以及边坡不稳定等生态环境问题,选用高分子材料聚氨酯作为固化剂,通过固结表层风化煤矸石,达到固化坡面,降低坡面入渗率目的。针对聚氨酯固化煤矸石实际效果及关键影响因素研究尚不充分问题,本研究开展45组不同配比煤矸石—聚氨酯固化试件的单轴压缩试验,60组不同工况煤矸石—聚氨酯固化坡面的人工降雨试验,研究煤矸石—聚氨酯复合材料的主要力学性能、渗透性和技术经济,运用层次分析法对不同配合比进行综合评价,揭示其关键影响因素,筛选最优配比方案。结果表明:1)聚氨酯浓度对提高固化试件的抗压强度贡献最大,而弹性模量主要受煤矸石粒径大小的影响;2)固化煤矸石坡面的平均产流率与聚氨酯浓度成正比,与煤矸石密度成正比,与粒径成反比;平均产沙率与粒径、密度和聚氨酯浓度均成反比;稳定入渗率与粒径成正比,密度与聚氨酯浓度成反比,与密度成反比;3)综合评价45组煤矸石—聚氨酯固化方案,其中最优方案为煤矸石粒径0~0.5 mm、密度1.55 g/cm^(3),聚氨酯浓度3.5%,该煤矸石—聚氨酯固化方案能够大幅提升坡面的抗压强度,并有效降低入渗性能,同时保持较好的经济性(约17元/m^(2))。研究结果可为木里煤矿生态修复工程提供重要技术参考。 展开更多
关键词 煤矸石 聚氨酯 力学性能试验 人工降雨模拟 层次分析法
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基于人工智能的非高斯风压预测虚拟仿真实验教学
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作者 李锦华 邓羊晨 +2 位作者 李涛 黄永虎 李春祥 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2024年第11期78-81,共4页
利用有限的随机风场时程数据预测未知点位置的随机风场时程,以实现虚拟仿真实验教学的目的,可在一定程度上节省实验费用和资源,降低实验测试难度。利用Matlab仿真软件建立基于支持向量机(SVM)非高斯风压预测仿真方法。仿真结果表明,SVM... 利用有限的随机风场时程数据预测未知点位置的随机风场时程,以实现虚拟仿真实验教学的目的,可在一定程度上节省实验费用和资源,降低实验测试难度。利用Matlab仿真软件建立基于支持向量机(SVM)非高斯风压预测仿真方法。仿真结果表明,SVM核函数的选择对非高斯风压预测仿真影响较大,线性核函数模型对非高斯风压的预测仿真效果优于高斯核函数与指数核函数。基于SVM线性核函数模型能有效预测非高斯风压,为风洞试验或风场实测的虚拟仿真教学提供借鉴。 展开更多
关键词 非高斯风压 虚拟仿真 教学改革 人工智能 支持向量机 预测
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模拟降雨对面源污染影响的参数率定研究 被引量：5
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作者 王洁 李春华 +5 位作者 叶春 苗俊侠 王燕 冯婧微 汪洋 王昊 《环境工程技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1686-1694,共9页
降雨是面源污染扩散的主要动力,也是面源污染治理中需要考虑的重要因素之一。但天然降雨具有不确定性,为确定降雨对面源污染研究所需的试验条件,以我国南北3个典型示范区的降雨强度及其变化范围作为参数依据,利用可模拟降雨强度为15~120... 降雨是面源污染扩散的主要动力,也是面源污染治理中需要考虑的重要因素之一。但天然降雨具有不确定性,为确定降雨对面源污染研究所需的试验条件,以我国南北3个典型示范区的降雨强度及其变化范围作为参数依据,利用可模拟降雨强度为15~120 mm/h的人工模拟降雨装置,研究了10种降雨强度(15、20、25、30、40、45、50、60、90和120 mm/h)和2种降雨高度(2、4 m)下的人工模拟降雨过程,分析降雨强度准确性、降雨均匀度以及雨滴直径大小和分布三方面参数。结果表明:该装置在降雨强度为15~120 mm/h时,4 m降雨高度的降雨均匀度基本能保持在80%以上,2 m能保持在60%以上,雨量分布呈现出中心大、四周小,由中心向四周发散的特点;该降雨范围内雨滴中数直径基本保持在0.85~2.28 mm,雨滴最大直径不超过3.02mm。人工模拟降雨参数与天然降雨有较高的相似性。4 m降雨高度下的降雨参数在降雨强度为15~35 mm/h时优于2 m降雨高度下的相同参数,适用于北方农作物(如玉米、葵花)种植区面源污染试验研究,而2 m高度更适用于南方水稻种植区的降雨试验研究。该研究结果为探究降雨对我国农业面源污染释放的机理提供参考。 展开更多
关键词 面源污染 人工模拟降雨 自然降雨 降雨强度 均匀性 雨滴直径
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生态棒间隔距离对铁尾矿坡面减流减沙效应的影响 被引量：2
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作者 李睿杰 杨建英 +6 位作者 赵廷宁 史常青 张学沛 孙非凡 赖林枫 孙智龙 李成 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期98-107,共10页
中国铁尾矿库的排放量大而综合利用率低,遗留的铁尾矿库形成大面积裸露库面和边坡,易引发水土流失、边坡滑塌等危害。为明确边坡生态修复中生态棒拦挡措施的水土流失防治机理,该研究以张宣铁矿区尾矿库边坡为对象,采用人工模拟降雨,研... 中国铁尾矿库的排放量大而综合利用率低,遗留的铁尾矿库形成大面积裸露库面和边坡,易引发水土流失、边坡滑塌等危害。为明确边坡生态修复中生态棒拦挡措施的水土流失防治机理,该研究以张宣铁矿区尾矿库边坡为对象,采用人工模拟降雨,研究不同间隔生态棒拦挡措施的减流减沙效应。结果表明:坡度25°、30°,30~90 mm/h雨强下,1)不同间隔生态棒拦挡措施下初始产流时间较裸坡分别增加0.44%~57.76%、1.08%~39.14%,且随生态棒间隔、坡度、雨强的增大而减少;减流效应分别为-2.79%~80.68%、12.67%~76.45%,随雨强增大而减小,30 mm/h雨强下随生态棒间隔缩短呈增强趋势,60、90 mm/h雨强下无明显规律变化;径流流速削减效应分别为20.78%~55.12%、20.16%~41.57%,随生态棒间隔缩短呈增强趋势,随坡度增大而降低,同时0.67 m间隔削减坡面流速效应最佳;2)减沙效应分别为-127.47%~71.57%、-287.19%~62.01%,减沙效应弱于减流效应;3)30 mm/h雨强下累积径流量、侵蚀量随生态棒间隔的缩短而减少,60、90 mm/h雨强下规律不明显;且90 mm/h雨强下,坡度30°的累积侵蚀量显著大于坡度25°;4)对产流产沙指标进行Pearson相关分析,表明生态棒拦挡措施在坡面减流、削减流速方面发挥关键作用,雨强对产流产沙的影响处于主导地位,坡度处于辅助地位;5)建议坡度25°、30°,雨强30、90 mm/h时选择0.40 m生态棒间隔,雨强60 mm/h时选择1.00 m生态棒间隔。研究结果可为铁尾矿边坡生态修复中生态棒拦挡措施的科学应用提供参考依据。 展开更多
关键词 生态修复 生态棒 铁尾矿 减流减沙效应 人工模拟降雨
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基于REE示踪对红壤细沟间侵蚀团聚体周转和泥沙迁移特征的研究 被引量：3
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作者 张晨阳 杨伟 +3 位作者 汪零 彭珏 王军光 蔡崇法 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1492-1505,共14页
土壤团聚体是土壤结构的基本单元,土壤表层团聚体的粒径分布变化对土壤结构和侵蚀过程发育具有重要意义。为探究细沟间侵蚀过程中土壤团聚体周转和泥沙迁移路径过程,本研究基于微型土槽,设置90 mm·h-1雨强,10°坡度的条件,进... 土壤团聚体是土壤结构的基本单元,土壤表层团聚体的粒径分布变化对土壤结构和侵蚀过程发育具有重要意义。为探究细沟间侵蚀过程中土壤团聚体周转和泥沙迁移路径过程,本研究基于微型土槽,设置90 mm·h-1雨强,10°坡度的条件,进行室内模拟降雨试验。利用稀土元素示踪技术标记土壤团聚体,通过ICP-MS测定稀土元素浓度,对不同粒径土壤团聚体(5~2 mm、2~0.25 mm、0.25~0.053 mm、<0.053 mm)的破碎和形成过程进行定量分析,同时量化侵蚀泥沙的来源特征。结果表明,细沟间侵蚀过程中,侵蚀泥沙颗粒主要由同等粒径大小的团聚体受径流搬运形成,且该粒径泥沙含量随降雨时间增加而减少;残留团聚体呈明显的周转过程,<0.25 mm的团聚体更易粘结或吸附至大粒径团聚体上,而>0.25 mm团聚体倾向于发生破碎(破碎率分别为45.8%和43.3%),且破碎程度不断增加;<0.053 mm和2~0.25 mm大小的泥沙含量及相应粒径的团聚体在泥沙中的贡献率对径流系数和泥沙粒径分形维数具有重要作用。所以,细沟间侵蚀过程中土壤表土结构变化、泥沙迁移与团聚体粒径密切相关,该成果进一步为土壤侵蚀过程模型和水土保持措施提供理论依据。 展开更多
关键词 红壤 人工模拟降雨 REE示踪法 团聚体周转 细沟间侵蚀
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喀斯特玉米坡耕地产流产沙对坡度的响应 被引量：1
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作者 吴光琴 戴全厚 +2 位作者 王勇 丁鹏玮 姚一文 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2024年第6期13-22,共10页
[目的]为揭示喀斯特地区玉米坡耕地地表、壤中、地下3种独特的水文路径对坡度的响应。[方法]以贵州省喀斯特玉米坡耕地为研究对象,采用人工模拟降雨试验方法,在相同降雨强度(60 mm/h)条件下,不同坡度(5°,10°,15°,20°... [目的]为揭示喀斯特地区玉米坡耕地地表、壤中、地下3种独特的水文路径对坡度的响应。[方法]以贵州省喀斯特玉米坡耕地为研究对象,采用人工模拟降雨试验方法,在相同降雨强度(60 mm/h)条件下,不同坡度(5°,10°,15°,20°,25°)对各水文路径产流产沙规律的影响。[结果](1)地表产流产沙与坡度呈极显著正相关(p<0.01),地表最大产流模数和最大输沙模数分别为0.18 L/(min·m^(2))、13.12 g/(min·m^(2)),地表产沙在10~30 min由面蚀演变为细沟侵蚀。(2)壤中流在中等坡度(15°)时径流系数最大(49%),可能导致土体稳定性降低,与此同时壤中产流、产沙量与坡度均呈极显著正相关(p<0.01)。虽然地下产流、产沙与坡度关系不显著,但地下产流占比受坡度影响最大。(3)地表产沙总量均大于壤中和地下产沙总量,3种不同水文路径(地表、壤中、地下)与坡度的拟合关系为地表径流>壤中径流>地下径流。[结论]在喀斯特地区的玉米坡耕地中,随着坡度的增加,不同土层的水土流失规律表现出不一致性,且水土流失形式主要以地表侵蚀为主、地下漏失为辅,玉米冠层能在低坡度时减缓地表土壤侵蚀形式的演变。研究结果可为喀斯特玉米坡耕地水土流失估算及玉米种植策略等提供理论参考依据。 展开更多
关键词 玉米坡耕地 不同坡度 人工模拟降雨 产流产沙 喀斯特
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基于改进人工势场算法的智能车路径规划方法 被引量：1
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作者 倪璇 时培成 +1 位作者 张荣芸 尹哲 《机械设计》 CSCD 北大核心 2024年第10期67-74,共8页
智能车在有障碍物的路况中行驶时,采用传统的人工势场算法进行局部路径规划时会出现局部极小值的问题,导致智能车在局部极小值点处振荡或停止,无法行驶到目标点。为解决这一问题,文中提出两种改进的人工势场算法,即右转人工势场法和基... 智能车在有障碍物的路况中行驶时,采用传统的人工势场算法进行局部路径规划时会出现局部极小值的问题,导致智能车在局部极小值点处振荡或停止,无法行驶到目标点。为解决这一问题,文中提出两种改进的人工势场算法,即右转人工势场法和基于模拟退火法的人工势场法。右转人工势场法可以在智能车处于局部极小值点时强制其进行转向,跳出局部极小点。基于模拟退火法的人工势场法可以采用模拟退火法本身的搜寻概率跳出极小值点,提高收敛速度。研究结果表明:这两种方法均可使智能小车通过局部极小值点,顺利行驶至目标点。 展开更多
关键词 局部路径规划 人工势场法 右转人工势场法 模拟退火法
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