一流专业建设背景下毕业设计改革与实践--以郑州大学水利水电工程专业为例

立足于一流专业建设,参照水利水电工程专业的人才培养要求(工程能力强、具备国际竞争力),郑州大学在2021届水利水电工程专业毕业设计中进行了改革与实践。本研究基于调查问卷结果对改革的效果进行评价与深入分析,并有针对性地提出了一些持续改进的建议,为水利水电工程一流专业建设与人才培养提供科学指导。

郑州大学校园积水原因和降水特征分析

大学校园作为城市中重要的大型开放场所,在发生强降水时,易出现积水和内涝状况,给师生正常出行造成一定影响。以郑州大学新校区柳园宿舍园区为研究区,基于数据收集和现场调查,分析了柳园生活区内涝和积水问题的成因,主要包括地面硬化程度高、排水系统老旧、植被规划不合理等,并开展了研究区降水年际和年内变化特征分析,最后提出了改善校园积水问题的措施建议。

基于组合赋权-TOPSIS法的引江济淮工程河南受水区节水水平评价

【目的】评价引江济淮工程河南受水区现状节水水平。【方法】从综合、农业、工业、生活、生态环境5个方面选取11项用水指标建立引江济淮工程河南受水区节水水平评价指标体系,构建基于AHP-CRITIC法组合权重的TOPSIS模型,对受水区2020年节水水平进行综合评价。【结果】受水区9个县区中,评价分级为Ⅰ级的有1个(永城市),Ⅱ级5个(梁园区、鹿邑县、睢阳区、柘城县、夏邑县),Ⅲ级3个(郸城县、淮阳区、太康县)。节水水平Ⅱ级(较高)以上的县区占比为66.7%,受水区整体节水水平较高。万元GDP用水量、节水灌溉率、城镇人均生活用水量、城镇公共供水管网漏损率、再生水利用率是制约受水区节水水平的主要影响因素。评价结果与受水区实际情况基本相符。【结论】基于AHP-CRITIC组合赋权的TOPSIS评价方法适用于评价引江济淮工程河南受水区现状节水水平,评价结果与区域实际情况相符,可为水资源优化调配提供参考。

郑州大学眉湖水生态环境评价

以郑州大学新校区眉湖为例,选取pH、COD、BOD_(5)、总氮、总磷、氨氮、硝酸盐等水质指标,通过对眉湖的水质监测分析,分别采用污染指数法和线性回归分析,以掌握水质现状及对眉湖水质进行质量评价,为景观湖泊富营养化控制提供一定理论依据和技术支撑。

重大线型水利工程征迁安置风险评价

针对重大线型水利工程征迁安置工作影响范围广,存在着众多不确定性风险因素等问题,引入集对分析法,并对其存在的不足进行优化改进。在构建指标体系的基础上,建立基于改进集对分析法的重大线型水利工程征迁安置风险评价模型。将该模型应用于南水北调中线工程潮河段征迁安置风险评价中,并与其他评价方法进行对比分析。结果表明该改进集对分析法的评价结果更贴近研究对象的实际状况,更具合理性,简单易操作,可作为重大线型水利工程征迁安置风险管理的评价和决策方法,具有较好的理论与工程应用价值。

引江济淮工程河南受水区水资源利用效率及其空间自相关性分析

选取引江济淮工程河南受水区9个县(区),构建包括水资源、经济社会和生态环境3个维度的水资源利用效率测算指标体系,采用“单指标量化-多指标综合-多准则集成”评价方法对水资源利用效率进行测算,构建障碍度模型辨析受水区水资源利用效率制约因素,通过空间自相关模型分析各县(区)水资源利用效率的集聚性特征。结果表明:受水区水资源利用效率指数(water resource utilization efficiency index,WREI)呈现波动上升趋势,年均增幅为3.55%;主要障碍因子是生态用水占比和人均水资源占有量;WREI具有较为明显的空间正相关作用,空间集聚性呈降低趋势。

郑州市水资源生态经济价值时间演化趋势及其影响因素分析

水资源生态经济价值是经济价值、社会价值和生态环境价值的统一,分析其价值变化规律对合理优化配置水资源、促进水资源生态经济系统可持续发展具有重要意义。在采用能值分析方法核算郑州市2009~2020年水资源生态经济价值的基础上,对其时间演化规律及影响因素进行探讨,并采用R/S分析法分析了其未来发展趋势。结果表明,郑州市水资源生态经济价值总体呈增长趋势,价值变化主要受GDP、人均可支配收入、污废水排放量等多种因素的影响,其时间序列结果显示未来趋势与过去特征呈正相关关系,即郑州市水资源生态经济价值未来仍呈增长趋势。

高校课程思政建设体系与实践--以水利工程类专业课程为例

本文以水文与水资源工程专业课程《水文学原理》为例,以“一致对准——做有家国情怀的课程思政建设”为教学理念,提出“三位一体”的教学组织以及“一体两翼”的课程思政内容设计方法,梳理与课程知识脉络相关的17个中国故事,挖掘思政要素,以期解决课程思政建设中的薄弱环节。

水利工程一级学科培养下硕士研究生课程体系改革

随着经济和社会的发展,二级学科模式下培养出的研究生已不能满足社会对人才多样化的需求,按一级学科培养模式培养研究生成为国内外高等教育发展的趋势。以郑州大学水利工程学科为例,分析了水利工程一级学科培养研究生的必要性,介绍了水利工程一级学科培养模式下课程体系的改革情况,从课程设置、教学方式、教学产出等方面对参与课程体系改革的研究生进行调查,大部分学生对课程设置满意,学生各方面能力得到了提升。

黄河水工程多维协同调度的初步理论框架研究

流域水工程协同调度是控制和管理洪水、协调水沙关系、合理配置水资源、支撑流域生态保护和高质量发展的关键手段,必须协调上下游、左右岸、干支流、汛期与非汛期等关系。围绕当前黄河水工程调度存在的多目标调度协同难、水库排沙与河道输沙协同难、全河大尺度生态调控难等难题,从属性协同、空间协同、时间协同、目标协同、工程协同5个维度全面分析了黄河水工程调度的协同与竞争关系。从充分发挥流域水工程综合效益的角度出发,以协同学理论为指导,识别了黄河水工程协同调度的序参量并确定其阈值,构建了黄河水工程多维协同调度模型,系统提出了黄河水工程多维协同调度的初步理论框架,为流域多目标激烈竞争关系的水工程协同调度研究提供参考。

南水北调中线明渠工程服役性态综合评价方法

为实现南水北调中线输水工程的安全运行和长效服役,规避明渠异常状态给整个输水工程的服役性态造成影响,针对明渠工程评价指标的模糊性以及单一评价方法的片面性,利用目标分析法构建了输水明渠工程服役性态评价指标体系,基于可拓理论对传统的层次分析方法进行区间化,提出了改进可拓层次分析模型,用于指标主观权重的确定,与客观权重进行融合,并将模糊综合评价法和灰色聚类评价法进行优势组合,构建输水明渠服役性态的灰色-模糊评价模型。以南水北调中线某明渠工程段为例,应用建立的方法和模型对其进行服役性态评价,评价结果证明了该方法和模型的有效性及实用性,可为南水北调中线明渠工程的运维提供依据。

面向室内场景三维重建的分区联合双边滤波方法

基于RGB-D传感器的三维重建在高精度制图中应用广泛,然而深度相机采集的图像存在深度值缺失和噪声等问题,影响了三维点云建图的准确度。针对此问题,提出分区联合双边滤波算法。该算法依据深度图像和灰度图像的左右差异分析像素置信度,并对深度图像中缺失像素做插值处理,实现了对图像基于置信度的分区联合双边滤波。采用Middbur标准数据库和Fast Sensor Motion Dataset数据集进行定性分析和定量对比,证明分区联合双边滤波算法有效平滑了噪声。将该算法应用于三维重建,实验结果表明该算法有效修复了深度图像,提高了三维点云建图和位姿估计的精度。

约束并行自适应代理模型优化算法及在弧形闸门优化设计中的应用

针对并行仿真技术下复杂大型工程结构的优化设计问题,将自适应代理模型优化和计算机并行计算技术相结合,提出一种基于约束并行自适应采样的代理模型优化算法。算法的采样方法由局部最小模型预测单加点策略和全局双目标约束多加点策略构成,通过构造约束期望提高函数和样本空间稀疏度函数对样本点进行筛选,使所获得的新样本点兼顾搜索目标函数局部最优区域和开发全局可行边界。通过对比分析测试算例与已有算法表明,该算法具有更好的优化效率、优化精度和稳定性。最后将算法运用于大型钢结构弧形闸门结构的多参数优化,分别采用3种自适应代理模型优化算法与基于静态代理模型的遗传算法进行求解,验证了所提算法的优越性。

径向不耦合装药爆压消峰作用及其对岩石破裂范围影响

弄清单孔爆破岩石破裂规律是揭示群孔爆破岩石破碎机理的基础。从理论上阐明了单孔爆破岩石破裂机理,采用高能爆轰炸药模型和混凝土损伤模型,分别模拟了空气与水不耦合装药下单孔爆破的应力变化过程、裂纹扩展过程以及不耦合系数为1.0~3.5时岩石粉碎区与裂隙区大小;分析了炮孔壁上爆破压力峰值、粉碎区与裂隙区的大小随不耦合系数的变化规律。研究结果表明:由于不同介质的影响,空气不耦合装药结构对于爆压的削峰作用约是水不耦合装药结构的2倍;当不耦合系数介于1.0~3.5时(药卷直径不变),空气不耦合装药下粉碎区直径介于4.44~1.59倍炮孔直径,裂隙区直径介于22.5~7.62倍炮孔直径;水不耦合装药下粉碎区直径介于4.44~2.74倍炮孔直径,裂隙区直径介于22.5~10.67倍炮孔直径。

郑州城市暴雨特性研究

根据郑州城市暴雨资料,结合网络爬虫技术、IDF曲线和暴雨衰减指数对郑州市不同时期的短历时暴雨规律进行研究,结果表明:(1)郑州市近几年短历时暴雨主要为单峰降雨类型,且以1h为主,其综合雨峰系数为0.39;(2)郑州市现行2002年暴雨强度公式设计值偏小,已不能准确反映近期暴雨特征,亟待修正;(3)1a重现期下,暴雨强度-历时双对数曲线在20min时出现明显转折,超过1a重现期,暴雨强度-历时双对数曲线在30min时出现明显转折,暴雨衰减指数增大。

高校土木工程类专业课程思政的实践与探索

在习近平总书记提出高校牢记培养什么样的人、如何培养人、为谁培养人三个问题,高校教育的各个环节、各个学科都要融入思政教育内容的背景下,分析了高校理工科专业课程融入思政内容与思政必修课程的功能异同,以作者任教的课程为例提出土木类专业课程思政融入内容的提炼原则与确定方法,探讨了课程思政在课外实践中实施的方法,对于目前高校专业课程融入思政内容的实践和改革具有参考价值。

珠海一号高光谱遥感的郑州天德湖水质CDOM反演方法

城市水环境污染监测是水色遥感研究中的热点,有色可溶性有机物CDOM(Chromophoric Dissolved Organic Matter)为水体有机污染物含量遥感反演的基础参数之一。以郑州天德湖水域为例,利用珠海一号高光谱卫星数据和实测水样数据,研究构建CDOM遥感反演模型,绘制天德湖水体CDOM空间分布专题图。实验主要结论为:CDOM与遥感反射率在440 nm处有最大相关系数;高光谱影像第11波段(626 nm)的遥感反射率与CDOM(440 nm)的吸收系数相关;一阶微分数据处理能有效降低高光谱影像数据中的环境噪声影响,便于遥感反射率与水质参数间进行相关性分析;相对于线性、二次和指数模型,三次方程反演模型的拟合度较高(R2=0.548),均方差仅为0.014;模型反演的CDOM空间分布图与实测数据得到的分布特征基本吻合。实验结果表明,利用珠海一号高光谱数据反演CDOM参数可行,能够快速掌握监测水域CDOM空间分布状况,从而弥补传统水质监测模式的不足。

人与自然和谐共生的水利现代化建设体系及实施路线图

水利现代化是全面实现社会主义现代化的关键,厘清人与自然和谐共生的水利现代化建设体系和实施路线,是目前亟须解决的课题。在深入剖析人与自然和谐共生理念的基础上,分析了水利现代化建设需要坚持人与自然和谐共生理念,提出了人与自然和谐共生的水利现代化建设体系框架,从理论、技术、工程、投资、制度、监控、管理、服务等8个方面详细介绍了其主要建设内容;将水利现代化建设分为准备工作阶段、快速发展阶段、不断完善阶段3个阶段,并绘制了水利现代化建设路线图。

基于不同预测方法组合的郑州市工业需水量评价

合理预测需水量是水资源优化配置的关键,为预测2025、2030年郑州市的工业需水量,运用定额法、回归分析法和系统动力学方法开展确定性需水预测,在三种方法预测结果的基础上,采用随机数生成及置信区间算法等推求95%置信区间的需水预测。结果表明,郑州市2025年工业需水量为7.086×10^8~7.163×10^8 m^3,2030年工业需水量为8.619×10^8~8.876×10^8 m^3。研究结果对指导区域水资源可持续利用具有一定的理论与实践意义。

工程伦理课程体系建设及案例教学探讨

工程活动在人类社会发展过程中始终发挥着重要作用。随着工程规模不断扩大,工程实践活动对人们的生产生活产生越来越广泛的影响,同时引发了各种伦理问题,因此,对专业学位研究生工程伦理素养提出了更高的要求。但目前针对专业学位硕士的工程伦理教育尚未深入开展。基于工程伦理师资培训及课题组相关实践及研究成果,从工程伦理课程体系建设目标、面临问题及应对策略、案例教学方法等开展研究,以期为我国工程伦理课程建设提供有益参考。通过实践教学表明:该研究成果对完善工程伦理课程体系建设、提高授课质量、丰富案例教学素材和手段,具有重要的指导意义。