水工隧道施工过程中围岩的高应力场容易引发岩爆现象，对工程安全造成威胁，围岩的钻孔卸压是岩爆主动防治措施中一类较为经济的方法。为研究不同钻孔数量和钻孔深度组合下水工隧洞砂岩力学性质和破坏特征，基于单轴压缩试验机和VIC-3D非接触式全场应变测量系统对8种不同钻孔组合的砂岩进行了单轴压缩试验，分析了8种钻孔组合下砂岩抗压强度、弹性应变能积聚及释放特征，拟合了砂岩剩余体积率与砂岩抗压强度之间的回归关系; 通过数字图像相关法(DIC)和断裂相场模拟分析了8种钻孔组合下砂岩裂纹演化与破坏特征，并基于有限元数值模拟对比分析了直孔和10°斜孔对砂岩应力重分布的影响。结果表明：1) 钻孔半径相同时，钻孔越深砂岩抗压强度越低; 2) 钻孔半径和钻孔深度相同时，随着钻孔数量增加，砂岩抗压强度非持续下降，钻孔布置亦可能影响砂岩抗压强度; 3) 砂岩弹性应变能与抗压强度呈高度正相关，损失能与弹性应变能的比值越接近0，砂岩破坏越剧烈; 4) VIC-3D系统测量和数值模拟结果均证实了单轴压缩下砂岩的蝶形破坏趋势，且非对称结构3个钻孔的方案砂岩抗压强度低，远场应力下降多，破坏时间早，经济可行; 5) 在岩性和钻孔深度相同时，直孔和10°斜孔对砂岩最大主应力重分布的影响相近，但施工时要结合现场实际和需求进行钻孔。研究为水工隧洞钻孔卸压方案的优化设计提供了一定参考。
特高拱坝施工隐患的及时排查对减少工程事故、保障工程安全意义重大。隐患通常具有隐蔽性和多样性，在产生初期难以通过常规检查发现。工程现场碎片化的隐患记录文本对隐患挖掘排查和及时发现非常重要，可以帮助管理人员及时判断潜在工程风险。该文提出基于增强半监督对比学习的特高拱坝施工隐患智能排查方法。构建了一种基于增强半监督对比学习的隐患文本多分类模型，以识别碎片化隐患文本的隐患类别与等级，建立系统化隐患排查框架。引入对比学习模块改进Transformer架构，充分运用类间关系扩大异类样本的差别，在适应多属性隐患分类的同时显著提高分类效果。该方法融合了自监督学习和有监督学习，在关注类间信息的同时利用了标签内容。引入记忆库(memory bank)解耦训练批次实现了负样本的全面采集，增强了半监督对比学习的效果。最后结合隐患类别和隐患等级识别结果，可视化分析了安全隐患的分布情况，通过隐含Dirichlet分布主题模型提取隐含的隐患风险排查线索，构建不同等级的隐患排查信息表。结果表明，该方法在隐患类别和隐患等级识别任务中相较Transformer的F1值分别提升4.9%和3.3%，且显著优于常见模型，提升了特高拱坝施工隐患排查的系统性与科学性，为工程安全智能化管理提供了新的解决方案。
全球气候变化和人类活动影响下，洪水事件发生的频率和强度呈显著增加趋势。该文基于紧急灾难数据库(EM-DAT)利用数理统计法分析了1965—2023年全球洪水事件的时空演变规律; 从危害性、暴露度、脆弱性3个角度遴选了地理高程、降水量、人口密度及城市化率等作为洪水风险分析的主要因素，探究了洪水风险因素的时空变化并利用熵权法计算了世界六大洲的洪水风险值。主要结论如下：1) 从1965年到2023年，全球洪水事件呈现波动上升趋势，随着防灾减灾能力的提升，影响人数和死亡人数自20世纪90年代以来呈现下降趋势; 其中，亚洲、非洲和南美洲地区洪水发生频繁。海地单位国土面积洪水发生次数最高，为23次/104km2。孟加拉国单位国土面积洪水影响人数和死亡人数最高，59年累计值分别达到2 710万人/104km2和3 313人/104km2。2) 世界六大洲的洪水危害性、暴露度和脆弱性具有显著差异性，其中人口密度和降水对洪水风险影响程度最大，权重分别为0.33和0.30; 亚洲洪水风险最高，并在1965—2023年呈显著增加趋势。未来研究可基于人口流动性进一步探讨暴露度变化，并结合洪水应对能力等影响脆弱性的因素分析，以更全面地揭示洪水风险的动态特征。
针对加压输水与重力输水相结合的长距离复杂输水工程利用单阀调控难以改善全线水锤控制效果的问题，该文建立了耦合水力计算的泵阀联合优化调控模型，应用了基于非支配排序的多目标浣熊优化算法(NSCOA)求解，并通过改进理想点法(IIPBD)对计算生成的Pareto前沿解进行方案优选。以山东省某加压输水与重力输水相结合的输水工程为例，分别采用NSCOA、NSGA-Ⅱ、NSSA对其泵阀联合优化调控模型进行求解，通过超体积指标(HV)、间距指标(SP)进行评价，验证了NSCOA在泵阀联合调控问题中寻优性能的优越性。结果表明，利用IIPBD优选的方案比现状方案的最大水锤压力降低了15.28 m，最小水锤压力降低了0.03 m，高位水池水位波动幅度减小了70.37%。研究成果可为解决实际工程中的泵阀联合优化调控提供参考。
铀资源是保障核电稳定运行的物质基础, 近年来中国核电快速发展, 对铀资源需求日益增加, 需建立可靠的铀价预测系统, 为企业海外投资及采购提供有效参考。该文以中长期铀价预测为目标, 从基本供需面出发, 设计了基于政策或事件的供需决策量化方法, 邀请5位铀资源行业专家对105个铀市场中具有代表性的政策或事件进行评价, 对评价结果的量化和分析表明选用均值化处理方式可以消除个人偏好干扰; 提出了描述供需决策与铀价关系的响应模型, 利用多分量时移指数衰减模型进行验证, 证明了供需决策响应比供需数据更适用于铀价预测; 利用全连接网络的逼近能力, 学习和表达“决策-价格”响应特征, 基于响应叠加建立了中长期铀价预测模型。将均值化处理的供需决策量化结果作为输入信息, 该模型在测试集上的中长期铀价预测精度优于模型融合方法, 可以为铀价预测和市场交易提供有效参考。
为了探究计算流体力学耦合化学反应器网络的燃烧室数值模拟方法, 提高对燃气轮机燃烧室NOx排放的预测精度, 该文基于已有全参数全尺寸燃烧室流动燃烧过程的数值模拟结果, 研究了化学反应器网络自动分区/求解方法及其程序化、燃烧空间分区策略和通用准则。结果表明：在不同负荷、不同燃烧模式和变结构条件下, 该文所提出的数值模拟方法对NOx排放的预测误差不大于6.4%, 远低于现有商用软件采用后验模型预测NOx的误差, 可为燃烧室研发提供更有力的工具。
针对旋转叶轮叶顶间隙泄漏流试验测量和机理分析的难题, 该文提出一种基于全窗透明转轮室、等距弦长测量截面和旋转同步锁相的粒子图像测速(PIV)试验测量方法, 实现了混流泵叶顶间隙泄漏流的精细化试验测量。基于该方法, 搭建了水力机械综合性能试验台, 加工了一台比转速为484的混流泵, 系统测量了叶片头部到尾部6个测量截面上速度、涡量和涡结构分布。结果表明, 随着流量增加, 测量截面内相对速度逐渐增大, 额定流量下其方向与叶片型线基本一致, 验证了叶片水力设计的合理性。轴向速度随着流量增大而不断增大, 但受泄漏流影响分布逐渐不均匀, 叶片吸力面附近形成低速区, 并随泄漏涡向下游迁移逐渐偏离叶片。此外, 泄漏涡由泄漏流与主流剪切作用产生, 其面积和涡量从叶片头部到尾部均呈先增后减趋势, 面积峰值位置随流量增大依次迁移至30%、60%和80%弦长处, 涡量峰值则集中于40%~60%弦长区间。该研究揭示了叶顶间隙泄漏流的空间分布特征及其随流量的变化规律, 为混流泵优化设计与稳定运行提供了基础支撑。
轮毂电机在电动汽车中的应用标志着交通电气化的重要进步。轮毂电机提供车轮的直接驱动能力, 简化了机械传动系统, 并增强了扭矩输出的灵活性。然而, 颠簸路面激励可能会扰乱轮毂电机液体冷却系统中流体状态。该文探讨了低频大振幅的颠簸运动对轮毂电机液体冷却性能的影响。在理论分析中, 基于正弦路面定义颠簸运动, 根据Navier-Stokes方程引入与竖直方向加速度相关的附加力, 以分析冷却回路流量波动状态。在仿真分析中, 建立了轮毂电机冷却回路的一维流动方程、轮毂电机水套的三维流体模型和轮毂电机的三维热模型。通过热模型和流体模型的热-流耦合仿真分析, 获得颠簸运动过程中冷却回路瞬态流量变化和轮毂电机内部温度分布。在实验测试中, 基于已有的颠簸运动物理模拟平台, 进一步搭建轮毂电机样机的液体冷却系统, 并实验验证理论和仿真分析的有效性。研究结果说明, 在颠簸运动中, 冷却回路流量以颠簸频率波动且平均值下降, 但对轮毂电机液体冷却性能的影响有限。
内悬置电动轮是一种将驱动系统通过弹簧阻尼元件支撑在车轮内部的特殊电动轮, 可延长电机使用寿命、并缓解簧下质量负效应。然而, 轮内悬置系统的引入, 不仅增加了零部件数量, 还减少了轮内空间, 显著提高了构型设计的复杂性。评估现有构型并探索潜在的新构型, 成为实现内悬置电动轮的关键问题之一。该文基于系统化设计理论, 提出了一种内悬置电动轮构型的系统化枚举与评估方法。首先, 从功能需求分析入手, 通过剖析现有内悬置电动轮各零部件的功能, 制定了功能需求表; 其次, 运用形态学矩阵生成相应的零部件方案; 然后, 依据零部件间的连接关系, 绘制了拓扑连接图, 进而进行系统化枚举, 得出了多种已知构型与新构型; 最后, 基于偏好矩阵对各构型进行评估和对比分析, 由此得到了一种新的内悬置电动轮构型。对比分析结果表明, 相比现有构型, 所提出的新构型在悬架空间利用率、转向节复杂度及散热性能等方面具有显著优势, 有望解决内悬置电动轮零部件的布置困难问题。
培育发展现代化都市圈需要推动构建一体化交通网络体系，如何构建高效、稳定的综合交通网络推动现代化都市圈发展值得重点关注。该文以都市圈多模式交通网络(metropolitan area multi-modal transportation network, MA-MTN)为研究对象，基于复杂网络方法建立了不同类型交通网络构建流程，定义了MA-MTN运行中的负载重分配模型。然后基于集成化视角构建了MA-MTN集成韧性指标。最后，以中国西安市的都市圈为研究对象，通过情景模拟方法分析了MA-MTN中不同模式交通子网的敏感性水平；分别对MA-MTN受攻击时的网络性能损失阶段、实施恢复策略的恢复阶段以及网络进行动态恢复阶段进行模拟分析。研究结果表明，当MA-MTN遭受攻击时，在网络节点失效比例达到60%前，网络性能损失的变化程度最高；需对MA-MTN节点容量调节参数β进行动态调整，在网络日常运行中β宜设置为0.2，在面临极端天气或节假日期间β宜调整为0.7；在调整网络节点间的客流转移过程中重点考虑运输效率因素有助于全面提升MA-MTN的韧性水平；基于节点负载容量水平的恢复策略对MA-MTN具有优异的集成韧性水平提升效果。该研究通过多维集成化视角测度交通网络的韧性水平，对推动建设高效、稳定的都市圈综合交通网络具有重要意义。
鉴于现有地铁系统韧性研究中对地铁牵引电网特性考虑不足的问题，该文提出了一种基于网络耦合特性的地铁网络韧性评估方法。通过捕捉地铁牵引电网与地铁网络之间的多对一和一对多耦合特性，该方法定量分析了地铁牵引电网失效对地铁网络运营性能的动态影响。采用考虑客流加权和出行时间阻抗的网络效率作为韧性评估的基础，并运用Monte Carlo方法模拟地铁牵引电网的恢复过程，定量化评估地铁系统在牵引电网部分及完全失效故障情境下的韧性能力。以西安市地铁网络为例，进行了牵引电网不同失效场景的仿真模拟。研究结果表明，考虑牵引电网的多对一冗余特性，地铁网络韧性提升幅度约为6.8%~14.4%；然而，未考虑牵引电网的一对多特性会过高评估地铁网络的韧性，因为未能充分考虑失效带来的连锁效应。高客流区域受影响后网络效率损失最高可达50.2%，网络韧性损失达到36.1%。通过对比不同失效场景下的韧性曲线演化特征，发现当失效设施较为集中且恢复目标明确时，韧性曲线的上升速率显著加快，提升近2倍。
永临结合装配式地连墙作为一种新型基坑支护体系，具有单墙受力和全预制建造2种相互制约的显著特征。为科学地界定其在受力和产业链运作中的性能，该文首先根据力学试验构建了力学性能理论评估模型；其次，通过对建造过程分析构建了碳排放理论评估模型；然后基于以上模型，进一步建立了适用于永临结合装配式地连墙的“力-碳”双控评估模型，以评估单位力学性能下的建造碳排放量即碳效率；最后，运用该双控评估模型对永临结合装配式地连墙和永临分离结构体系的碳效率进行了对比分析。研究结果表明：相比采用双墙模式的现浇永临分离结构体系，永临结合装配式地连墙因使用高强度预制混凝土，在施工和使用阶段的抗弯承载性能分别提升了74.5 kN·m (增幅4.55%)和426.5 kN·m (增幅26.05%)；同时得益于临时支护的取消，平均每环碳排放(以CO2当量计算)降低了8.05 t (降幅30.99%)。此外，实心永临结合装配式地连墙虽然抗弯承载性能比带空腔设置方案高出81 kN·m (增幅5.07%)，但每环建造碳排放也增加1.21 t (增幅6.98%)。进一步评估发现，带空腔设置方案每单位抗弯承载性能下的建造碳排放比实心方案降低了0.2 t (降幅1.81%)，表明带空腔设置方案的碳效率更优。该研究结果有助于为复杂地质环境中高强低碳建造技术提供科学评估方法，以促进地下工程的绿色低碳转型。
灰岩在形成过程中往往会产生大量的缝合线构造。为研究浸水作用对该构造线拉伸蠕变力学特性的影响，采用巴西劈裂对3类含不同宽度缝合线的灰岩试样进行了宏观力学行为测试，并利用偏光显微镜和扫描电镜对浸水前后微细观结构变化进行了分析。研究结果表明：浸水作用后各试样的瞬时应变和蠕应变较自然干燥下均有增加，而抗拉强度和长期抗拉强度均会降低；强度的降低幅度明显大于变形的增加幅度，其中长期抗拉强度的降低幅度最大。随着缝合线宽度的增加，浸水作用的影响愈发显著；这一影响在微细观层面主要体现在交代白云岩的侵蚀上，而缝合膜基本无变化；交代白云岩的侵蚀率与缝合线长期强度的降低率在数值上非常接近。最后，基于以上试验结果提出了考虑浸水劣化的缝合线拉伸流变模型，并利用3DEC(distinct-element modeling of jointed and blocky material in 3D)进行数值模拟计算验证了模型的适用性。
由于焊接智能化发展的迫切需求，焊缝三维重建技术已成为焊接领域研究的热点。焊接场景中存在强烈的噪声干扰，如何从噪声中提取焊缝有效信息、精准重建焊缝形貌成为研究难点。针对复杂环境下难以精确提取焊缝拐点的问题，该文提出了一种高精度焊缝三维重建与拐点识别方法。采用Gauss背景建模去噪技术对原始焊缝图像进行预处理，以提升图像质量；设计了一种基于不确定性与自注意力机制的条纹区域分割模型，用于准确提取激光条纹；通过三维重建算法实现焊缝形貌的重建，并结合最优视角投影与时序滤波方法进行拐点识别。实验结果表明：该方法不仅能有效抑制噪声干扰、准确重建焊缝三维形貌，而且能够鲁棒地提取焊缝拐点信息，从而实现焊缝的高精度重建与焊接引导。通过真实焊接场景数据验证，该方法的焊缝拐点识别成功率相较传统方法提高约13.3%，三维重建误差在0.1 mm以内。该方法为实现焊缝拐点的精确跟踪提供了可靠的技术支撑。
降雨径流模型是海绵城市、韧性城市、智慧城市建设的重要工具，准确模拟降雨径流是城市现代化管理的关键支撑。以往的模型参数识别研究中，模型的参数率定和验证通常仅考虑不同下垫面的影响，较少系统探讨降雨条件对参数的动态影响。已有研究表明，模型参数可能表现出显著的降雨强度依赖性。该文以中国海绵城市示范城市典型排水分区为例，基于Infoworks ICM模型，通过灵敏度分析与参数率定验证，系统揭示小、中、大雨情景下产汇流参数的动态响应规律。研究发现，固定径流系数随降雨量增大呈阶跃式增长，而汇流参数和初期损失参数则随雨强增大呈系统性减小的特点。这种动态响应印证了强降雨条件下地表饱和产流效率提升的物理机制。通过构建降雨条件驱动的动态参数调整机制，模型在所有降雨情景下均表现出较好的模拟验证效果(NSE均大于0.8)，显著优于不考虑降雨量影响情况下模型的表现(NSE小于0.5)。研究证实降雨强度是驱动模型参数变化的关键因子，建立的动态参数适配框架有效解决了传统方法因忽略降雨条件影响导致的“参数失真”问题，为城市雨洪模型的工程化应用提供了可靠的技术路径。
目前燃烧仿真软件中的湍流燃烧模型能够对多种典型燃烧室开展仿真计算，但其预测精度受模型参数影响较大，工程实践中往往需要进行多次的模型参数的调整才能实现仿真结果的优化。如何在湍流燃烧多模型耦合计算中准确量化各模型参数对仿真结果的影响，进而实现对模型参数的校准优化，成为燃烧仿真软件研制面临的瓶颈问题。基于此，该研究选取具有预混燃烧典型特征的非受限强旋流贫油预混火焰，基于活性子空间方法对现有湍流燃烧模型的仿真误差进行了分析，结果表明火焰加厚因子最大值是该旋流预混火焰温度和轴向速度误差的主控模型参数。进而根据活性子空间方法的降维结果，构建了多维参数输入空间的低维响应面，并提出一套基于活性子空间方法的多模型参数优化流程，基于该优化流程对湍流燃烧模型关键参数进行校准，使用简单遗传算法单独对温度或速度进行优化时，关键截面温度平均误差和轴向速度平均误差分别降低7.58%、42.60%；采用带精英策略的非支配排序遗传算法同时对温度和速度进行优化时，关键截面温度平均误差和轴向速度平均误差同时降低1.08%和2.96%，这实现了预混火焰温度和轴向速度仿真精度的大幅提升。
审稿意见