摘要：为研究流域洪水形成过程及淹没风险规律,采用二维全水动力模型GAST模拟灞河部分流域的降雨成洪情况,分析不同降雨集中度下的洪水形成过程及淹没风险区变化规律。结果表明,降雨集中度影响流域洪水的洪峰流量与峰现时间,也影响淹没风险区面积及峰值出现时间。雨量大且集中的降雨容易在短时间内形成大洪峰洪水,也较快达到淹没风险区面积峰值;流域干支流在出山口断面峰现时间顺序为清峪沟、流峪河、灞河上游、蓝桥河,汇流起始点与流域出口断面峰现时间最大相差80 min;淹没风险区域主要分布于流域出山口外的灞河干流沿河两岸,淹没面积达到峰值最早为低风险区,最晚为极高风险区,峰现时间均在4 h之前。流域干支流洪水过程及淹没风险变化过程分析结果可为灞河流域不同降雨条件下的防洪响应及部署提供参考。

摘要：为准确评估高速公路环圈匝道不同交通状况下碰撞护栏和追尾的风险,改善出口环圈匝道行车安全不足现状,提出一种基于航拍数据的行车风险评估方法。首先,通过分析3个实际案例的车辆速度和轨迹数据,总结高速公路互通式立交出口环圈匝道的车辆行驶特征,并定义2种主要的事故类型(车辆进入匝道后与左侧护栏相撞、由于跟驰状态导致的追尾)。其次,介绍如何计算安全评估指标(横向距离和碰撞时间),并根据出口环圈匝道特点选择合适的评估阈值,建立行车安全性评估方法。最后,通过实际案例的分析,验证该方法的有效性。研究结果表明:车辆在匝道内的速度和轨迹控制呈现一致性,车辆需要约135 m的距离从变速到稳定;为避免与左侧护栏相撞,车辆在匝道内会有向右偏移的趋势,偏移长度与初始车速相关;在减速车道上,车辆几乎没有撞击护栏的风险,但在跟驰状态下,前车进入匝道可能导致追尾事故;车速过快可能导致在匝道入口处与左侧护栏相撞;所提出方法与历史事故数据的预测结果相符。研究提供了一种新的出口环圈匝道行车安全性分析方法,将行车特征与安全性分析量化,可为立交出口的管理和设计提供理论支持。

摘要：根据水化反应方程和紧密堆积理论确定了常温养护下超高性能混凝土(UHPC)的基础配合比,基于此考虑水胶比和钢纤维掺量设计了8组UHPC抗弯试件。通过四点弯曲试验,分析了试件的受弯破坏形态、荷载-挠度曲线、弯拉特征参数和弯曲韧性等;基于试验结果采用倒推方法得到了UHPC轴拉应力-应变曲线,采用回归分析提出了考虑纤维特征的轴拉本构模型,并经过材料和构件两个层次的验证。结果表明:掺加钢纤维可抑制主裂缝的发展,从而明显改善UHPC的抗弯韧性,钢纤维掺量为2.0%的UHPC弯曲韧性指数达到116.9 J;随着水胶比增大,试件抗折强度和峰值挠度均呈下降趋势;增大钢纤维掺量明显提升了试件弯曲性能,掺入2.0%钢纤维的UHPC与未掺纤维相比,其初裂挠度和抗折强度分别提升157.14%和148.63%;当纤维含量为1.5%~2.0%时,试件具有良好的弯拉性能;水胶比对曲线平台段趋势影响不大,纤维掺量大于1.0%时曲线具有较明显的应变硬化特征,可保证UHPC良好的抗拉性能,其应变硬化特征随着纤维掺量增大而变得更明显;所提模型对UHPC受拉应力-应变关系具有较好的预测性。

摘要：为满足动态交通分配对高精度、高时效性交通需求的要求,本文建立了一种交通需求深度学习预测方法。根据动态交通分配要求确定交通需求数据的时间间隔,构建对复杂交通需求预测性能较优的长短期记忆神经网络预测方法;针对动态交通分配中交通需求的周期性、随机性和非线性等特征,为减少数据噪声的干扰,引入局部加权回归周期趋势分解方法将交通需求数据分解,将其中的趋势分量和余项分量作为深度学习预测方法的输入量,周期分量采用周期估计进行预测;选用具有随机寻优能力强、寻优效率高等特点的布谷鸟寻优算法优化预测方法的隐藏层单元数量、学习速率和训练迭代次数等核心参数。应用西安市长安区的卡口车牌数据验证该方法。结果表明:本文模型的预测结果在高峰及平峰各连续4个时段内相比于自回归滑动平均模型、长短期记忆神经网络模型、支持向量回归模型,平均绝对误差降低了10.55%~19.80%,均方根误差降低了11.20%~17.99%,决定系数提升了8.62%~12.48%;相比遗传算法、粒子群算法优化的模型,平均绝对误差降低了7.36%~13.81%,均方根误差降低了4.23%~10.67%,决定系数提升了3.50%~7.01%,且本文模型运行时间最短。说明与对比模型相比,本文所建立的预测方法在面向动态交通分配的交通需求预测中具有更高的预测精度。

摘要：螺纹连接中螺母与螺栓接触型面复杂,对于螺纹牙上的应力状态分析困难,且不同加工方式对内螺纹的失效载荷影响较大。这里建立螺纹连接的简化力学模型和有限元模型,分析了内螺纹牙表面应力分布,重点对冷挤压内螺纹的力学性能进行了试验分析,并与切削内螺纹的力学性能进行对比。结果表明:内螺纹在负载状态下,应力集中和塑性变形主要集中在螺母与螺栓的牙根和第(1~3)个螺纹的牙顶处,应力大小和变形量沿载荷反方向逐渐递减;挤压内螺纹的连接强度明显高于切削内螺纹,失效载荷比切削内螺纹提升了(18~58.6)%不等;随着内螺纹牙高率从65%增加至80%,挤压内螺纹和切削内螺纹的力学性能均增加,切削内螺纹的失效载荷提升了(28.86~55.45)%,挤压内螺纹的失效载荷提升了(22.89~41.93)%。

摘要：纳米材料(MNPs)暴露于天然水体中会与溶解性有机物(DOM)相互作用,影响其生物效应,但对于DOM作用下MNPs毒性机制的研究还不充分。分析了不同DOM对纳米三氧化二铬(nCr_(2)O_(3))胁迫条件下小球藻生长生理影响,同时基于转录组学揭示了腐殖酸(HA)和nCr_(2)O_(3)共暴露条件下对小球藻的毒性作用机理。结果表明,加入HA后,小球藻的细胞密度和光合色素含量均显著提高,这在一定程度上缓解了nCr_(2)O_(3)对藻细胞的光合活性的影响。同时,海藻酸(AA)在长期作用下加重了nCr_(2)O_(3)对小球藻的毒性效应,而牛血清蛋白(BSA)对藻细胞密度和光合活性并未产生显著的影响。在1-10mg·L^(-1)范围内,HA对nCr_(2)O_(3)的毒性缓解作用与HA浓度呈正相关,且随着培养时间的增加,HA对nCr_(2)O_(3)的毒性缓解作用更加明显。相应的,低浓度的HA就可显著减轻由n Cr_(2)O_(3)所引起藻细胞内的氧化应激,减少活性氧(ROS)的累积。通过细胞结构观察,HA可以减轻由内化的nCr_(2)O_(3)对叶绿体造成的细胞器损伤,减少细胞空泡化,同时形成具有解毒功能的电子致密颗粒。转录组结果显示,加入HA使DNA复制相关基因表达上调,以及通过影响藻细胞碳水化物代谢和脂质代谢过程来缓解nCr_(2)O_(3)的毒性作用。因此,HA通过与nCr_(2)O_(3)相互作用,诱导小球藻内相关基因表达水平的变化来缓解nCr_(2)O_(3)的毒性效应。该研究从分子层面对进一步明确纳米颗粒在实际水体中的生物效应及控制策略提供理论依据。

摘要：在“双碳”目标背景下,探索CO_(2)高效地质封存和高能利用途径,是CO_(2)减排研究的热点问题。基于CO_(2)多相态变化特性以及能源利用方面表现出的安全环保及成本优势,提出一种新型碳封存超临界CO_(2)螺旋管换热器,并建立了数值仿真模型,以5℃条件下CO_(2)为对象,设计水作为载热流体的换热方案,研究了螺旋换热器在不同水温作用下对CO_(2)的温度、压力及其热应力耦合变化规律。结果表明:随着水热流体温度的增加,CO_(2)的升温速率与水温成正比,CO_(2)输出温度与水热流体温度呈正相关变化;与CO_(2)传热效率相比,受CO_(2)相变吸热影响导致水热流体传热效率较慢,水热流体传热与温度变化成正比;初始水温升高,CO_(2)相变速度明显增加,流量对CO_(2)相变吸热影响较大,水热流体的体积流量与CO_(2)温度变化呈负相关;受CO_(2)升温吸热影响,水热流体的耗散温度与CO_(2)吸热温度成正比;当管径和入口压力恒定情况下,100℃的水热流体与CO_(2)进行换热可以较好地满足CO_(2)相变吸热的要求。试验验证了水热流体螺旋管换热器的有效性和便捷性,研究为超临界CO_(2)螺旋式换热器的设计提供了依据。

摘要：为探索高地应力软岩隧道施工期间仰拱结构受力特性与合理支护参数,以陕西省宝汉高速公路连城山隧道工程为依托,针对仰拱施工病害及其主要影响因子,采用现场试验与数值模拟相结合的方法,探讨了不同影响因素下的仰拱结构变形与力学响应,分析了仰拱结构变形与受力对不同影响因素的敏感性,基于仰拱结构病害特征及数值模拟结果,对仰拱半径(深度)、仰拱厚度等支护参数进行了优化,并进行了工程验证。结果表明:连城山隧道施工期间仰拱二次衬砌最大接触压力达1.034 MPa,混凝土最大应力超过其抗压强度(30 MPa),出现了仰拱回填隆起、开裂等病害,仰拱设计支护参数难以保障结构稳定;地应力水平和基底围岩劣化对仰拱结构变形与受力状态均有显著影响,其中基底软化深度的影响最为突出,地应力水平次之;减小仰拱半径、增大仰拱厚度、增大仰拱钢筋直径、减小仰拱钢筋间距均能显著抑制仰拱变形,而提高混凝土强度等级对控制仰拱变形效果不明显,且经济性较差;优化后的仰拱受力得以明显改善,有效控制了仰拱结构病害,避免了频繁拆换仰拱,保障了隧道结构安全稳定。研究成果可为类似软岩隧道仰拱变形控制及病害防治提供重要借鉴。

摘要：水凝胶在生物医学、脑机接口、传感器、制动器等高科技领域具有广泛的应用前景。然而,水凝胶在面对不同应用环境时仍存在力学性能上的挑战,包括易发生拉伸断裂、塑性变形以及疲劳破坏等问题,这严重限制了其应用范围。为了增强水凝胶的力学性能以适应不同的工作条件,本研究对当前不同组分水凝胶所具备的力学性能以及多种力学强化水凝胶的典型应用进行了综述。首先,对水凝胶的成分构成进行了介绍,包括天然聚合物水凝胶和合成聚合物水凝胶等。进而,通过系统总结不同水凝胶的力学特性和强化方式,深入剖析了抗拉强度、黏接强度和疲劳阈值等力学性能的优化途径。最后,指明了具有优秀力学性能水凝胶相应的应用场景,并对未来的发展方向进行了展望。本综述提供了水凝胶力学性能提升的多元化视角和解决方案,为设计特定需求的新型水凝胶材料提供了科学指导。

摘要：有机和无机有害物质严重危害着环境安全和人类健康,因此,加强对这些有害物质的检测具有实际意义。本文总结了树枝状介孔纳米粒子(DMNs)在有害物质检测领域的最新研究进展。涉及的有害物质主要包括酚类化合物、医药及农药、食品添加剂、挥发性有机化合物(VOCs)、苯甲酮类紫外线吸收剂、重金属离子及有毒非金属元素。重点分析了以树枝状介孔纳米粒子为基础,构建有害物质检测传感器的设计思路和制备过程,为发展其它新型检测系统提供参考。对树枝状介孔纳米粒子型传感器的未来研究方向进行了讨论与展望。