隧道突涌水灾害缩尺物理模型试验研究综述

随着我国经济的快速发展,隧道工程建设越来越多地面临着大埋深、高地应力、高地温、高渗透压力等复杂地质环境,运用物理模型试验开展复杂环境下隧道突涌水灾变机理与安全防控研究已成为岩石力学的热点问题。结合近年来国内外针对隧道突涌水灾变缩尺物理模型试验开展的研究工作,重点对该类物理模型的流固耦合相似理论、相似材料研制、渗透压加载方法等内容进行了系统梳理,并对下一步的可能发展方向进行展望。参考部分文献和突水典型案例后,总结了流固耦合相似准则和高地应力下的相似准则、相似材料选用方案及材料配比、试验中的水压加载方案,认为未来关注的重点包括考虑温度场的物理模型试验相似准则的研究和涌水涌泥与突水突泥间渐变过程的研究2个方面。

基于CNN-LSTM-Attention的月生活需水预测研究

需水预测是进行水资源配置的重要部分,对于水资源合理开发利用和社会可持续发展有重要指导意义.本文以陕西省为研究区,结合大数据分析法,提出一种基于CNN-LSTM-Attention的月生活需水预测模型.首先,通过卷积神经网络(convolutional neural networks,CNN)提取数据动态变化特征,然后利用长短期记忆(long short-term memory,LSTM)网络对提取的特征进行学习训练,最后使用注意力(attention)机制分配LSTM隐含层不同权重,预测月生活需水量并对比实际数据.结果表明,CNN-LSTM-Attention模型的相对平均误差值和决定系数(R2)分别为2.54%、0.95,满足预测精度需求,相比于LSTM模型预测精度更高.进一步证明了模型预测的合理性,可为陕西省水资源规划提供指导.

膜阻垢剂及其阻垢机理研究新进展

由于水资源紧缺的问题,反渗透膜处理技术发展迅速。膜阻垢剂因能减缓膜组件的结垢、提高水净化效率,因而被广泛应用于反渗透膜处理技术。常见的膜阻垢剂有磷酸盐类、阴离子聚合物类、阳离子聚合物类以及绿色阻垢剂等,一般认为它们可以通过螯合、分散、晶格畸变等作用或阈值效应阻碍或缓解垢的形成。树枝状聚合物膜阻垢剂具有优异的阻垢性能,与其结构相似的球形聚电解质刷作为一种刷状聚合物膜阻垢剂也在膜处理领域中崭露头角。深入研究新型膜阻垢剂的阻垢机理可为设计开发针对性强、经济环保的高效阻垢产品奠定理论基础。

我国深远海养殖高质量发展动力机制研究

论文基于动力来源的不同,分析深远海养殖高质量发展的内生动力机制和外生动力机制。其中,养殖企业的经济利益、创新发展和效率提升驱动力形成产业发展的内生动力机制,政策推动力、市场拉动力、技术资金支持力和协同合作力构成产业发展的外生动力机制。依据内外生动力发挥作用的大小不同,将其划分为外生动力主导和内生动力主导两种混合动力机制。通过分析我国深远海养殖案例发现,目前我国深远海养殖高质量发展主要由外生主导的混合动力机制驱动,并形成了“政策+技术+资金”的产业发展启动模式。为确保深远海养殖的高质量发展,未来应进一步激发内生驱动力。

基于改进的U-Net卷积神经网络的遥感影像水体信息提取方法

针对当前遥感影像水体信息提取存在细节水体提取能力较弱、重要特征损失较大的问题,文章提出一种基于改进的U-Net网络实现遥感影像水体信息提取的方法。该方法首先通过引入Resnet残差卷积模块深化传统U-Net网络架构提升特征挖掘能力,并引入Respath残差连接模块减少跳跃连接过程中的语义差距,同时引入PSConv多尺度卷积模块、Eca有效通道注意力机制模块,提高网络特征学习能力,构建PS-Eca-Multiresunet网络模型,弥补传统U-Net网络存在的细节特征提取能力较弱问题。选择“2020年第四届中科星图杯高分遥感图像解译软件大赛”数据集进行实验,结果表明,与传统U-Net网络模型相比,该方法水体提取的平均交并比提高了9.08,像素精度提升了7.4%。改进的网络提取结果能够有效避免阴影影响,提高对细节水体的提取精度,实现遥感影像水体信息的高精度提取。

地热水腐蚀与结垢研究现状与展望

随着全球能源需求的不断增加和环境污染问题的加剧,地热能作为一种清洁、可再生的能源形式备受瞩目。然而,地热水腐蚀和结垢问题一直是地热能开发中的一大难题,也是制约其应用的主要因素之一。腐蚀会导致管道泄漏,造成昂贵的维修费用,还可能导致设备故障;结垢物则会阻碍水的流动或降低传热效率,导致能源成本增加。因此,了解地热水的腐蚀特性和结垢组成对于选择适当的抗腐蚀材料和维护技术、延长设备使用寿命、确保地热能利用系统的稳定运行至关重要。阐述在地热水开发中腐蚀和结垢的特点,梳理地热水的水质特征及腐蚀结垢趋势预测的研究方法,分析影响地热井管网腐蚀的几个重要因素(高温、CO_(2)、溶解氧、Cl^(-)、H_(2) S)造成管道的腐蚀和结垢的特性,总结腐蚀和结垢的机理,以期为地热能的开发和利用提供一定的参考。

基于多尺度特征融合的遥感影像水体检测

地表水在全球生态环境中发挥着重要作用,因此动态捕捉地球上地表水的分布和范围是必要的。然而,由于地表环境的高度复杂性,现有的地表水体检测方法在适用性和精确度方面存在局限性,特别是在高异质性区域,如城镇、山地和云覆盖区域等。为了提升不同地表环境中不同类型水体的识别精度,提出一种基于多尺度特征融合的遥感影像水体检测方法(MFWD)。该方法首先基于深度残差网络模型提取水体和地表的不同级别特征;其次,设计空洞空间金字塔池化(ASPP)模块和通道—空间注意力机制(CSAM)模块充分挖掘高级语义信息,捕获水体的高级特征;最后,利用跨尺度连接融合不同尺度的低级空间细节特征和高级语义信息,获得全面的特征表示,从而有效识别水体。利用Sentinel-2数据进行水体检测实验,结果表明,MFWD方法获得了95.6%的整体识别精度,提高了不同类型水体的识别准确性,改善了对细小水体和高异质性区域水体的检测效果。

马来酸衍生物水处理剂的合成及阻垢机理研究

在不同条件下合成了不含磷氮的环保型水处理剂马来酸/烯丙基磺酸钠(MA/SAS)共聚物。对产物性能进行测试后得到最适宜合成条件:氮气存在下,原料质量比1∶1,聚合温度为95℃,聚合时间6 h,药剂用量20 mg/L时对碳酸钙的阻垢率可达100%,分散氧化铁后,上层清液的透光率最低为27%。采用SEM和XRD对阻垢机理进行研究,结果表明,该药剂使垢样外貌发生很大改变,对晶型也有一定影响。

组织行为范式下小型农田水利的资金供给新机制

运用博弈论对中国小型农田水利设施建设资金供给主体的行为逻辑进行分析,探究当前中国小型农田水利设施建设资金供给困境的主要成因:一是各个供给主体追求的目标存在冲突,二是地方政府与农户进行小农水设施建设时的成本大于收益。在此基础上,依据组织行为学的激励→行为→目标范式,构建一种新型资金供给机制,提出“使用权按资分配”和“水利补贴”的激励机制,让产权激励经组织传导至个人,并给予具体实施建议。

综采工作条件下覆岩导水裂隙带高度预测模型优化

准确预测导水裂隙带高度是煤炭防治水中的重要问题,也是保障煤矿安全生产的前提。目前,导水裂隙带高度预测模型存在预测准确性差等问题。在广泛收集各地不同煤矿区综采导水裂隙带发育高度实测数据的基础上,总结前人研究成果,选取采厚、工作面斜长、倾角、采深和硬岩比例系数5个因素建立导水裂隙带高度预测模型。同时,采用因素分析法分析了影响因素的权重,确定主控因素,并建立多元线性回归模型、多元非线性回归模型及BP神经网络预测模型,并对预测模型计算导水裂隙带高度进行准确性检验。以西山矿区实测导水裂隙带高度为例,选出最优模型,对最优预测模型BP神经网络模型进行检验分析,并与“三下”规范经验公式、多元线性回归模型和多元非线性回归模型计算结果进行对比。结果表明,“三下”规范经验公式与实际数据存在失真,已不能指导综采条件下导水裂隙带高度预测,而BP神经网络预测模型误差在10%以内,且绝对误差和相对误差较为稳定,同时该模型降低了因素之间的相关性,提高了预测准确性。因此,BP神经网络预测模型在预测导水裂隙带高度方面具有较好的准确性和应用性。研究成果可为指导矿井现场防治水害的工作提供参考建议。

基于RFA-LinkNet模型的高分遥感影像水体提取

针对现阶段卷积神经网络模型在复杂地物背景下水体提取精度低、多尺度特征捕获能力差、模型复杂的问题,基于LinkNet模型提出一种结合RFB模块和通道注意力机制的RFA-LinkNet高分辨率光学遥感影像水体提取模型.首先,将RFB模块用于获取高阶水体语义信息与多尺度特征;其次,利用通道注意力机制,对特征编码和解码的特征进行加权融合,抑制背景特征,增强水体语义.与现有卷积神经网络模型相比,提出方法不仅具有高效的性能和鲁棒性,而且能实现高精度的水体提取.

循环冷却水用绿色阻垢剂的研究进展

近年来,为缓解水资源匮乏,循环冷却水系统得到了广泛应用。冷却水中通常含有钙、镁等多种矿物离子,容易形成不溶性盐,在设备表面结垢。使用阻垢剂是解决结垢问题最有效的方法之一。综述了近年来国内外绿色阻垢剂的研究进展,介绍了绿色阻垢剂的开发与应用现状,分析了不同类型阻垢剂的特点和阻垢性能,从螯合增溶、晶格畸变和凝聚分散作用等方面阐述了阻垢机理,可为未来绿色阻垢剂研究发展提供借鉴。

电磁水处理的结垢和腐蚀控制研究进展

电磁水处理是一种绿色的水处理技术,可应用于工业冷却水系统,通过电磁场对水的物理化学性质进行改变来达到热交换表面的阻垢和对金属的缓蚀。综述了近年来国内外学者的相关研究动态,分析了电磁场对水溶液物理化学特性(如氢键、Zeta电势、电导率、pH)的影响,探讨了电磁处理对水溶液中成垢物质的阻垢作用和阻垢机理,分析了电磁处理对水中金属耐蚀性能的影响及机制,并对电磁水处理的应用前景进行了展望。

基于半监督深度学习网络的水体分割方法

水体分割是遥感图像语义分割的一个重要应用方向,现有的深度学习语义分割方法,无法有效分割复杂的水体边界、难以将空间信息和语义信息统一。为了解决上述问题,提出一种针对水体分割的深度学习网络。网络引入了注意力感知机制,能够对特征图中重要的信息加权,提高了对水体边界轮廓的感知能力。为了解决网络上采样过程中语义信息和空间信息不平衡的问题,将不同尺度的特征图融合进行预测。采用半监督框架对网络进行训练,充分利用无标记图像的特征信息,增强了网络的分割性能。实验表明,提出的网络分割性能优于其他现有语义分割网络。

油田注水采油中高压注水管网积垢清洗新技术研究与应用

为有效清除油田注水采油中注水管线的积垢,实现注水管线的畅通,保证注水质量,分析管道积垢机理及种类,研究清洁复合酸液清洗技术。该技术在S采油厂W注水站现场实施应用,清洗后的管线压差从平均2.57 MPa降至平均1.68 MPa,实施管线首末端悬浮物固体含量差值控制在10%以内,井口水质达标率提高20%,清洗效果达标,极大地提高了注水效率和生产效率,对油田实现降本增效具有一定的意义。

阻垢剂对家用反渗透净水机的防污堵效果及阻垢机理探究

随着GB 34914-2021《净水机水效限定值和水效等级》的实施,对净水机中反渗透膜的使用寿命带来很大的挑战,阻垢剂的使用已经成为净水行业应对高水效等级下反渗透膜净水机污堵的主要方式。本文通过将阻垢剂添加在净水机的反渗透膜前,研究不同阻垢剂的用量对反渗透净水机的产水流量、脱盐率和回收率的影响,得出阻垢剂的使用可以很好的延长反渗透净水机在高水效条件下的使用寿命,同时用量需要控制在一定范围内才能发挥最佳效果;为明确阻垢剂的阻垢机理,通过测定阻垢实验前后硬度的变化,及对垢晶形态进行扫描电镜和能谱分析,发现阻垢剂的参与使水垢晶体的形态和成分发生了一定程度的变化,结果表明,阻垢剂主要通过螯合增溶和晶核畸变的共同作用,减少了水垢的形成和在反渗透膜表面的沉积。

水土流失研究中尺度效应及其机理分析

空间尺度的大小对水土流失研究影响很大,尺度效应是地理分异规律和地理综合规律在时间和空间上的表现。随着尺度变大,研究对象内的综合性、概括性增强,研究对象之间的主导分异因子级别提高;随着尺度变小,研究对象内的分异性、多样性增强,研究对象之间的主导分异因子级别降低。在尺度变化的同时,水土流失规律、主要影响因子、评价方法等同时发生变化。水土流失研究的尺度效应,对水土流失与泥沙资料扩展应用,以及提高流域/区域等较大尺度水土流失量的评价与预测精度等尺度转换问题研究有重要意义。

油田注水开发中水源混配防垢技术

为解决油田结垢伤害问题 ,国内外采用了多种除垢方法 ,如加防垢剂、酸洗除垢、高压射水流除垢等 ,并针对不同油田、结垢特点开发了不同的除垢、防垢产品。但到目前还没有一种经济实用、简单易行、高效无污染的方法。水源混配防垢技术是将地层水或油田污水与注入水混合 ,在地表以最佳比例混配 ,用Ca(OH) 2 溶液调节pH值 ,当pH值大于 8 35 ,溶液中Ca2 + ,Ba2 + ,Sr2 + ,Fe3 + ,Fe2 + 等阳离子和OH-,CO2 -3 ,HCO-3 ,SO2 -4,S2 -等阴离子发生反应 ,全部生成沉淀。一方面可去除水中的成垢离子 ,避免地层水和注入水在油层内相遇结垢 ,达到保护油层的目的 ;另一方面 ,使铁进入腐蚀钝化区 ,防止输水管道的结垢与锈蚀。通过模型实验研究 ,该方法不仅可防止油层结垢伤害、输水管道的结垢与锈蚀 ,实现油田污水的再利用 ,大大降低采油成本 ,而且也适用于各种油田的注水开发。

陆梁油田作业区生产系统结垢机理研究

从井筒到地面集输系统的管线及加热设备结垢给陆梁油田的生产带来了极大危害。对陆梁油田垢样组分分析,垢样的主要成分为CaCO3、硅垢、少许硫酸亚铁;通过油田采出水水质分析,发现水中含有大量Cl-、HCO3-及Ca2+,矿化度高。从离子反应平衡式、热力学因素、动力学因素、酸碱度、CO2分压及含盐量的角度,着重研究了这些因素对CaCO3的溶解度的影响,探讨陆梁油田生产系统结垢机理,为结垢预测、阻垢剂的筛选提供理论依据,从而解决生产中的实际问题。

静电场对CaCO_3结晶过程的影响及与绿色阻垢剂的协同阻垢性能

使用非蒸发浓缩法研究了静电场对碳酸钙结晶过程及晶型的影响。研究发现经静电处理后,碳酸钙结晶过程初期晶体生长速度缓慢,存在一个稳定期,这个稳定期的长短受温度影响很大。60℃时稳定期可达3h,当温度升高到80℃后,稳定期缩短到0.5h内。SEM和IR分析结果表明,经静电处理后,水垢中文石型碳酸钙的含量增加。晶体稳定期和文石型碳酸钙的出现主要是因为,高压静电场导致水分子和HCO3-极化变形,使得二者的极性增加,反应活性增强。静态阻垢实验和动态阻垢实验结果表明,静电水处理和聚环氧琥珀酸(PESA)之间存在明显的协同阻垢效应。PESA在静电水中的静态阻垢率可达95.8%,比在配制水中的提高了18.9%;动态阻垢率为92.1%,阻垢率提高了14.5%。