在城市化进程加速与气候变化的背景下，实现防洪韧性的精准评估对城市的可持续发展具有重要意义。现有的防洪韧性评估研究多采用经典统计方法，对小样本数据较为敏感，且未考虑空间相关性对城市防洪韧性的影响。该文采用基于Markov链Monte Carlo(MCMC)方法的Bayes时空交互模型(BSTIM)，将邻接城市的空间信息纳入时空演化过程，深入揭示防洪韧性在时间与空间上的耦合过程，最后将其应用于长三角地区的防洪韧性评估研究。结果表明：BSTIM对城市防洪韧性的时空解译度达到93%以上，对时空数据的拟合较好，实现了对防洪韧性时空特征的精准评估。长三角地区的防洪韧性在研究期间呈现上升趋势，空间布局整体上形成“低-高-中”的空间格局，局部变化趋势呈现“东高西低，北部居中”的特点。城市防洪韧性空间格局的冷热聚集差异性显著，局部变化冷热聚集形成“西冷东热”的格局；半数地区呈现“热-热”与“冷-热”的聚集特点，表明长三角地区城市抗洪的未来趋势向好。该研究成果可为城市防洪韧性发展重点的有效识别提供理论支撑与决策参考。
随着光伏发电系统的广泛应用，直流串联故障电弧已成为威胁光伏系统安全运行的因素之一，为了解决光伏串联故障电弧难以准确识别的问题，该文使用不同形状电极，开展不同电流强度下的光伏直流串联故障电弧实验，获取了故障电弧特征，构建了不同电极形状条件下的伏安特性曲线，然后结合数学统计和快速Fourier变换(FFT)方法对故障信号的时域、频域特征进行提取与分析。研究发现光伏直流串联故障电弧电流信号在0~50 kHz频段的特征较为明显，且不同形状电极产生的故障电弧频谱能量差异明显。最后，基于此特征构建了FFT-1DCNN-LSTM模型，通过模型训练，实现了不同形状电极产生故障电弧的准确识别，准确率达到99.87%，可为光伏系统故障电弧检测提供有效技术手段。
外界环境因素(如环境温度、相对湿度、大气压力、风速等)对故障电弧引发火灾过程有重要影响。为了探索温湿度对故障电弧特性和能量释放的影响机制，搭建了多参数可控的故障电弧试验平台，结合恒温恒湿试验机与高精度电信号采集系统，定量分析了环境温度(5~30 ℃)、相对湿度(20%~80%)及阻性负载对电弧时域特征的影响。利用电流电压的均方根值(RMS)及瞬时功率积分作为典型特征，研究典型环境因素(以环境温度、相对湿度为例)对交流串联故障电弧特性和能量释放的影响。研究发现：电流RMS与环境温度呈极强正线性相关关系，说明环境温度是影响电流强度的重要因素；电压RMS与环境温度呈中等负线性相关关系，环境温度升高导致电压有效值下降；能量释放与环境温度线性相关性较弱，说明环境温度对电弧释放总能量的影响有限。相对湿度对电流、电压及能量的影响较弱，线性相关性不显著。环境温度、相对湿度对于交流串联阻性负载电路产生的故障电弧具有比较复杂的非线性影响机制。该结果为不同环境因素下的故障电弧火灾早期风险预警提供了决策支撑。
针对复杂山区环境下无人机覆盖搜索任务中路径冗余与地形阻碍问题，该文提出一种基于混合策略的覆盖搜索方法。该方法融合传统固定式路径规划方法与基于自适应惯性权重改进的粒子群优化算法，当无人机遇到死点时，利用改进粒子群优化算法回溯路径。对比分析了队列回溯与栈回溯两种搜索策略及其对应的优化后的混合策略在不同地形条件下的适用性，结果表明：混合策略在复杂山区任务中展现出显著优势，其搜索路径长度较基于栈回溯的固定式搜索方式减少31.8%，且路径覆盖率稳定增长至100%；改进粒子群优化算法通过自适应权重调整，较传统粒子群优化算法和人工蜂群优化算法收敛速度更快。在不同地形特征环境中进行模拟的结果验证了混合策略在覆盖搜索路径优化与地形适应性上的有效性。该研究为无人机在应急救援等场景中的应用提供了可靠的路径规划方法。
危化品道路运输事故在车辆-道路-环境灾情下的演变十分复杂。为探究运输系统中不同风险因子相互作用强度和耦合特性，预防相关事故并提高运输安全，该文提出了一种基于混合模型的危化品道路运输风险演化评估方法。首先，基于事故数据库对风险因素进行辨识，确定风险耦合类型；其次，利用网络规模-相互作用度(N-K)模型，计算不同风险耦合类型的耦合度值，量化风险因素间的相互作用强度；然后，根据不同耦合类型和耦合度值构建包含耦合节点的动态Bayes网络(dynamic Bayesian network，DBN)，基于多个数据库(危化品道路运输事故综合数据库、重点路段环境监测数据库)和现有知识确定节点参数，通过考虑时间步长开展DBN分析；最后，运用风险等级指标揭示不同风险耦合类型的时间特征和风险演化潜在机理，提出风险防控策略。结果表明：多因素耦合节点的耦合程度明显高于双因素耦合节点。在双因素耦合中，驾驶员-环境耦合节点的耦合程度最高。风险耦合节点的发生概率随时间推移而逐渐增加，“违规操作”和“恶劣天气”对相应的风险耦合节点有显著影响。驾驶员因素与环境因素属于“非常强”的耦合类型。该混合模型能较准确地描述危化品道路运输事故风险演化和风险耦合的动态特征，为决策者和安全管理人员有效预防相关事故提供参考。
针对无人机路径规划中能量消耗优化不足的问题, 提出一种基于椭圆切线图并考虑飞行能耗的三维路径规划方法。采用椭圆柱体模型对障碍物建模, 在保证安全距离的同时降低计算冗余; 通过双向搜索策略和节点筛选机制对椭圆切线图法进行改进以生成二维基准路径点; 耦合二维基准路径点与能量消耗模型实现三维路径规划。构建3种测试场景, 将所提方法分别与A*、快速探测随机树(RRT)、粒子群优化(PSO)和向量场直方图(VFH)算法进行对比分析。实验结果表明：所提方法的平均路径长度减少了4.1%~18.7%, 转向次数降低了68.8%~82.8%, 能量消耗缩减了34.0%~59.1%; 不同安全距离(2、4、6 m)设置下的对比模拟实验结果表明, 适当增加安全距离可在不影响路径最优性的前提下提升飞行安全性。该文所提方法有效解决了传统方法在路径长度、路径平滑性与能量消耗间的权衡难题, 为提升无人机续航能力提供了兼具理论创新性与工程实用性的解决方案。
在现代化工过程中, 过程监测技术是确保化工生产安全、提高产品质量的重要技术。随着近年来分布式控制系统、物联网及数据存储等技术的不断融合与发展, 实时获取工业过程数据的能力大大提高, 因此基于数据驱动的过程监测方法逐渐成为过程监测的主要分支。然而, 实际工业过程往往会呈现明显的非平稳特性。与平稳过程相比, 非平稳过程变量的统计特征随时间发生变化, 使得传统的过程监测方法无法有效区分故障和正常的非平稳趋势。同时, 工业数据还呈现出非线性特征, 传统的过程监测方法难以提取复杂变量之间的非线性关系。因此, 该文提出了一种基于平稳子空间分析的核主成分分析方法, 先利用平稳子空间分析处理原始数据, 分离出平稳子空间, 再利用核主成分分析对平稳子空间进行非线性特征分析, 提高监测效果。该方法在连续催化重整工业案例上, 取得了良好的监测效果, 表现出了良好的综合性能。
针对化工车间布置中存在的高风险、多目标、复杂耦合等挑战, 提出了一种基于智能体交互的生成式方法SAC-GEN, 用于化工车间布局优化。该方法以强化学习算法——软演员-评论家算法(soft actor-critic, SAC)为核心, 引入设备几何模型、空间重叠与越界约束、爆炸影响建模及管线连接优化等机制, 构建多目标布局优化框架。特别地, 通过构造包含爆炸因子的奖励函数, 引导智能体在满足安全约束的同时生成经济高效的布置方案。以硫酸烷基化车间的关键设备为例, 定义主线与支线物流路径, 通过仿真生成多个布局方案, 验证了所提方法的可行性与实用性。研究结果表明, 该方法可显著提升危险工艺区域布置的智能化水平, 具备良好的扩展性与工程应用潜力。
坝基稳定是高拱坝安全的核心, 复杂坝基中软弱带的加固处理设计是高拱坝设计中的难点问题。提出了一种基于能量指标的坝基软弱带稳定评价和加固处理确定方法, 建立了基于能量耗散率及域内积分变化的稳定性演化分析模型, 基于软弱带的稳定性演化规律确定需要加固的关键软弱带及其加固部位。将该方法用于某高拱坝坝基平行断层组的稳定性分析和加固处理设计中。最后综合多项指标对确定的加固方案的效果进行了分析评价。结果表明, 坝肩断层在蓄水后能量耗散率及其域内积分呈现先迅速增大、后逐渐减小、最终趋于稳定的趋势。同时, 下游侧断层的能量耗散率峰值出现时间晚于拱肩断层的, 表明拱端推力在地基中的传递需要时间, 对结构面稳定性态的扰动作用存在一定的时空滞后性。与拱端下游侧相比, 拱端上游侧断层受水荷载引起的工程扰动的影响较小, 而下游侧断层的薄弱部位主要分布在与拱端相交处及沿断层产状延伸的下游侧区域。左岸的f123和f120断层为影响拱坝-地基整体稳定的关键断层, f123断层的2 440~2 470 m高程区域和f120断层的2 395~2 425 m高程区域为相对薄弱的关键加固部位。基于坝体位移、断层屈服区、能量耗散率及其域内积分指标的对比分析表明, 加固处理对拱坝-基础的整体稳定具有一定的改善作用。
蓝色空间与积极的身心健康有关。然而, 以往的研究缺乏对这些关联的定量证据。该文通过引入虚拟现实技术, 构建沉浸式水环境实验平台, 定量评估不同水域空间尺度对人脑综合状态的影响, 突破了传统问卷调查在蓝色空间研究中主观性强、缺乏生理依据的局限。通过采集受试者脑电图(EEG)和心率变异性(HRV) 2项生理指标, 结合Gauss过程回归(GPR)模型, 建立了可视水域面积占比与流速等水域空间特征与大脑状态之间的非线性耦合关系。进一步采用聚类分析识别出人群响应的显著差异性, 并构建基于支持向量机(SVM)的分类预测模型, 实现在个体背景信息基础上对其大脑响应模式的精准预测。结果表明, 水域空间尺度对大脑放松与创造性状态具有非线性影响, 不同个体对尺度变化的生理反应具有显著分型特征。该研究在水环境健康效益的量化评估方法上实现了突破, 为城市水域空间设计提供了科学依据, 推动蓝色空间从普适性营造迈向个性化优化, 展现出重要的技术增量与实践价值。
针对单纯依赖阀门调控难以有效避免带分岔管供水系统关阀水锤危害，该研究构建了以阀门与双向调压塔控制参数为决策变量，以系统压力极值最小、阀门调控时长最短为目标函数的塔阀联合调控优化模型，同时提出了一种基于LMOEA-DS-TOPSIS的塔阀联合调控优化-决策方法，应用定向抽样多目标进化算法(LMOEA-DS)求解塔阀联合调控优化模型，利用优劣距离算法(TOPSIS)对计算生成的Pareto前沿解进行方案优选。以中国山东某供水工程为例，通过超体积参数(HV)、空间距离(SP)指标评估，结果表明，LMOEA-DS算法在求解塔阀联合调控优化模型时，设置个体数量、引导解数量、总体数量分别为50、30、8 000，收敛性能良好。据此求解得到的Pareto前沿解分布均匀、可达性良好。同时，采用TOPSIS在Pareto前沿解中可决策出塔阀联合优化方案，显著提升了系统运行稳定性，其最大、最小压力包络线变化幅度分别降低了21.25%、47.72%，阀门总关时间缩短了5.43%。该研究成果可为带分岔管供水工程塔阀联合调控优化问题提供参考。
YMM滑坡是三峡库区近坝库段距离大坝最近、规模最大的崩滑堆积体，因规模巨大、位置敏感且一旦失稳后果严重而备受关注。近20 a的观测数据表明，滑坡变形持续缓慢增长且未收敛。该文采用逐步线性回归方法和水动力触发机制力学模型，深入探究滑坡地质条件、外部影响因素与变形特征之间的关系。基于外部触发因素作用效应的阶段性转换时间节点，将滑坡体自蓄水以来的变形演化过程划分为3个阶段：1) 2003年6月至2006年9月，受库水位大幅抬升影响，滑坡以前缘牵引变形的方式复活。2) 2006年10月至2018年9月，YMM滑坡的变形模式由蓄水初期的前缘牵引转变为整体蠕滑，其实质为滑坡岩土介质因库水浸泡产生的劣化效应导致的变形调整；滑坡变形速率随着劣化效应的衰减而逐渐减小；在这个阶段库水位波动的影响要明显大于季节性降雨的影响。3) 2018年10月至2024年2月，水岩作用引起的岩土介质物理力学性状劣化过程基本完成，滑坡体适应了地下水环境改变所产生的影响，滑坡整体变形速率进一步明显降低，季节性降雨对滑坡变形的影响超越库水位波动的影响。研究表明，滑坡整体呈稳定的收敛型蠕滑，极端降雨将是滑坡产生局部失稳的重要触发因素。识别滑坡的变形演化阶段并确定各阶段居主导地位的外部影响因素是滑坡研究的关键，该文对此提供了一种有效的研究范式。
渗碳钢轴承的滚动接触疲劳寿命与渗碳层硬度及其分布密切相关，而渗碳热处理工艺决定了渗碳层的硬度分布，进而影响渗碳层深度。为延长高速列车轴箱轴承的滚动接触疲劳寿命，该文以国产G20CrNi2MoA轴承外圈为研究对象，结合试验与热处理仿真技术，系统研究了渗碳层硬度分布对外圈滚动接触疲劳性能的影响规律。首先通过滚动接触疲劳试验明确了适中的渗碳层深度是延长外圈滚动接触疲劳寿命的关键；进而结合遗传算法(GA)与BP神经网络，优化并获得了使套圈具有高滚动接触疲劳性能的渗碳层硬度曲线，其关键参数为：表层硬度693 HV，渗碳层深度1.71 mm；基于此，通过对套圈渗碳热处理工艺的GA-BP神经网络优化，提出了一种旨在实现轴承外圈长寿命的渗碳热处理工艺优化方案，并通过G20CrNi2MoA轴承外圈的渗碳热处理试验验证了其可行性，其关键工艺参数为：强渗时间16.5 h、扩散温度930 ℃、扩散时间6.54 h、扩散碳势1.05%、等温时间3.6 h。渗碳热处理工艺优化后，轴承外圈的滚动接触疲劳寿命比现有轴承外圈的寿命延长约4.7%。
腕关节的运动能力显著影响手部操作的准确性和稳定性，为实现腕关节的精细康复训练，该文提出一种3自由度索驱动腕康复机器人。该文首先基于康复训练穿戴便捷和舒适要求，对满足腕关节康复训练需求的3转动自由度索驱动机构进行适应性构型设计，并以人体骨骼作为支撑，设计具有开放式结构的索驱动腕康复机器人；其次，建立索驱动腕康复机器人运动学和静力学模型，并分析其力控工作空间和运动灵巧性；最后，搭建索驱动腕康复机器人样机，并提出适用于腕关节初期康复训练的被动柔顺康复训练策略。研究结果表明：该文所提腕康复机器人可满足腕关节桡偏/尺偏的全范围运动需求、背伸/掌屈87.7%和旋外/旋内38.7%的日常生活活动运动需求，力控工作空间内的条件数值范围为1.6~4.0，运动灵巧性较好；被动柔顺训练试验验证了该文所提索驱动腕康复机器人的可行性。该文研究结果可为索驱动腕康复机器人的构型设计和运动性能分析提供参考。
依据连续碳化硅纤维增强钛基复合材料在实际制造工艺过程中形成的纤维/基体微观界面结构，该文构建了一种原子尺度的SiC/C/Ti多层界面结构模型。采用分子动力学方法分别计算了热解C/无定形C、TiC/Ti两种类型界面的混合模式断裂能(临界Ⅰ与Ⅱ型能量释放率分别为(7.87 J/m2)/(15.50 J/m2)、(8.71 J/m2)/(12.14 J/m2))，分析了不同加载方式下纤维/基体界面的断裂形式差异，揭示了在拉伸载荷主导条件下，热解C/无定形C界面是纤维增强钛基复合材料的性能薄弱位置。该研究为后续构建纤维增强钛基复合材料的多尺度仿真模型提供了基础。
环境DNA(eDNA)技术是一种水生态系统生物检测手段，通过捕获水体中的游离DNA片段，在分子水平上高效解析水生生物群落的结构特征。该研究应用eDNA宏条形码技术，结合β多样性分析、线性判别分析效应大小(LEfSe)、共现网络及随机森林模型等方法，系统评估了金沙江下游向家坝水电站对冬季浮游动物多样性时空分布及群落演替的影响。结果表明，向家坝水电站显著改变了浮游动物α多样性特征：坝下干流的物种丰富度(Chao1)和系统发育多样性(PD)显著高于上游区域，且沿大坝方向呈递减趋势；支流的功能多样性显著高于干流。优势类群在不同水体类型中的分布差异显著：坝下干流中原生动物相对丰度最高，而坝上支流中以桡足类占优。坝下干流浮游动物群落的共现网络复杂度及稳定性更高。在河段尺度上，冬季浮游动物的β多样性由周转组分驱动，坝上支流因空间隔离和栖息地异质性较高，β多样性显著高于干流。水动力和水质条件是影响向家坝河段冬季浮游动物α多样性的关键环境因子，而营养和水质条件的变化则是驱动β多样性及其组分变化的关键环境因子，在向家坝河段的冬季浮游动物群落构建中发挥关键作用。
随着宽带通信卫星波束数量和带宽的快速增长，光电混合交换有望成为大规模低复杂度星载交换的有效途径。然而，在采用Clos网络扩展光交换规模的设计中，基于解耦的星载光电混合交换设计方法忽略了各部分交换之间的配合作用，增加了光交换映射次数，转发器资源开销大。该文提出了一种基于扩展与合并的联合优化设计方法。首先，扩展光交换规模以满足整体的光交换功能需求，通过将下、上变频部分的光交换合并至下变频部分执行，降低了光交换映射的次数；然后，通过重复使用电交换等效合并部分光交换，进一步降低了光交换映射的次数。通过分析表明，在不提高交换调度复杂度水平的条件下，可将光交换单元的数量降低9.5%~50%。
高通量堆是核科技工业领域重要的辐照试验平台和基础研究设施，在工业、农业、医疗等领域发挥着不可替代的作用。中国高通量堆设计研发始于20世纪60年代，高通量工程试验堆(HFETR)、中国先进研究堆(CARR)、中国绵阳研究堆(CMRR)等高通量堆为核能与核技术发展、国民经济建设作出了重要贡献。然而，中国现有高通量堆与国际先进水平仍存在显著差距，主要体现在中子注量率、辐照能力、配套设施、应用领域等方面，制约了战略关键技术的发展。该文归纳了高通量堆的主要技术特征，分析了中国高通量堆的设计研发和应用现状，并从创新驱动、统筹规划、开放共享3个方面对中国高通量堆的发展战略进行了展望。最后指出，通过技术改造升级和资源整合，同步开展新型高通量堆设计研发，可进一步提升中国高通量堆的技术水平和先进性，为核能与核技术发展提供有力支撑。
能源盾构隧道是一种地热能利用新技术，通过向盾构隧道结构中植入热交换管将其改装成能源盾构隧道，兼具结构和换热双重属性。该文依托北京市重点工程项目——北京东六环改造工程，通过恒定入口温度(TPT)、恒定加热功率(TRT)原位试验，获得了能源盾构隧道换热功率设计值计算方法，并给出了适用条件；基于实测数据验证了能源盾构隧道温度分布解析解的准确性，在此基础上得出了能源盾构隧道热影响半径计算公式，为相邻能源盾构隧道设计提供了依据；利用分布式光纤技术对能源盾构隧道结构热响应进行监测，发现基本不会出现结构附加温度应力，能源盾构隧道在冷热循环过程中不会对结构安全产生影响；基于试验研究，设计了东六环能源盾构隧道供能系统并开展示范应用，系统经济性良好，节能减排效果显著，利于实际应用推广，助力国家“双碳”目标。
原位转化技术是松辽盆地嫩江组中低熟页岩油藏最具前景的开采技术，转化过程涉及油页岩中有机质多步热解反应的耦合，因此建立可靠的有机质热解动力学模型需对该过程进行解耦。该文对0.5、1、2、4 ℃/min升温速率下嫩江组油页岩热解的热重曲线开展了反卷积分峰，基于分峰精度以及活化能均一性判据，将有机质热解过程解耦为3步反应并获得了各步反应的热解特性。随后对3步反应分别开展了动力学分析，获得的动力学方程对3步反应过程的预测精度均高于0.96。结合各步反应对应的产物分布及在有机质热解过程中的权重，建立了嫩江组油页岩多反应耦合有机质热解动力学模型。该模型对于0.2~4 ℃/min升温速率范围内有机质热解过程的预测精度高于0.994，远超有机质热解总包反应动力学模型(预测精度0.932)。采用该模型可较好地预测不同升温历程下油页岩有机质热解过程及产物组成，对于该油藏原位转化技术的开发具有指导意义。
