长江科学院院报

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赵德招,刘杰,张俊勇,程海峰,王珍珍

长江科学院院报. 2014, 31(7): 1-6,20. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2014.07.001

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1998年长江口深水航道治理工程实施以来,开展了常年定期的长江口河势跟踪监测分析工作。基于此,从宏观角度系统分析和总结了长江口河势近15 a来的总体变化特征,并探讨了河势演变特征对后续河口治理开发的若干启示。结果表明:近15 a来长江口河势变化整体仍符合陈吉余等1979年提出的河口历史发育模式;长江口深水航道治理工程、青草沙水库等重大涉水工程建设对稳定“三级分汊、四口入海”的河势格局起到了重要作用;在2007年之后长江口河床冲淤调整程度总体趋于放缓,年内冲淤变化受径流过程影响仍较明显。从河势发展的角度看,未来长江河口的治理开发,须继续遵循河口向东南方向的演化趋势,综合考虑河口开发的相互影响,以及加快长江口综合整治开发等规划的实施步伐。

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丹江口水库汉江干流库区近期淤积规律分析

林云发,罗媛,叶志雄,赵义军

长江科学院院报. 2014, 31(7): 7-12. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2014.07.002

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丹江口水库修建后,改变了原有天然河道的水沙输移条件,入库水沙经多年人工调度运用,形成了一定的水库冲淤规律。以往研究成果分析仅至2003年,为了对近期水库淤积情况进行了解,根据2003,2009,2011年丹江口水库断面测量资料,利用断面法进行淤积量计算;根据计算结果,对汉江干流库区的纵、横、垂3向的淤积分布进行了详细的对比分析。结果表明:水库淤积速度较以往减缓;淤积部位仍是宽阔段淤积多,狭谷段淤积少。

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城市湖泊生态修复及水生植物群落构建研究进展

杨程,马剑敏

长江科学院院报. 2014, 31(7): 13-20. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2014.07.003

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介绍了经典的湖泊生态修复理论在国内外的应用及发展现状,并总结了在该理论指导下实施城市湖泊生态修复过程中,内源及外源性营养盐、光照、浮游植物、底泥、生物扰动等因子对水生植物群落恢复的影响,及其应对策略。针对外源性点源、面源污染多的问题,通过修建污水管网以及人工湿地等水利设施进行控制;内源性污染如底泥,则可采用原位以及异位等处理技术进行控制;对水质产生较大影响的浮游植物可采用物理、化学、生物-生态学方法进行调控;人类干扰、鱼类牧食及其他水生动物、浮游植物等综合作用共同影响水生植物生长、分布。因此,在利用水生植物修复湖泊水体时,必须综合考虑多方面生态因子对其所造成的影响。

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利用氮稳定同位素识别农业面源污染源的研究进展

李力,任斐鹏,王志刚,张平仓

长江科学院院报. 2014, 31(7): 21-28. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2014.07.004

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准确识别农业面源污染源是面源污染防治、环境政策落实的前提。不同来源的污染物含有不同的氮同位素,对比受污水体和潜在污染源的同位素组成,可直接识别污染源。目前国内外已经开展利用氮同位素对面源污染进行定性识别以及污染贡献率定量计算的研究,但缺乏对该技术识别面源污染的全局介绍。对氮同位素识别农业面源污染的基本原理进行了简要阐述,重点介绍氮同位素识别农业面源污染源的研究进展,结合研究现状讨论该技术现有的不足,并对未来发展方向作了综述。

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基于Monte-Carlo的滑坡失稳概率计算研究

廖景高,赵其华,刘宇,陈欢

长江科学院院报. 2014, 31(7): 29-33. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2014.07.005

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普通的滑坡稳定性计算,只能对滑坡的安全性做一个直观的计算,而滑坡的失稳概率却无从得知。利用蒙特卡洛(Monte-Carlo)法可确定滑坡的失稳概率,但传统应用蒙特卡洛(Monte-Carlo)计算滑坡失稳概率时,常认为c和φ值服从正态分布,其实在不同情况下c和φ值服从多种分布。基于此,探讨了岩土体参数c和φ服从不同分布形式时的滑坡失稳概率计算。结果表明,不考虑c和φ值的变异系数和偏度系数计算得出的失稳概率比考虑c和φ值的变异系数和偏度系数计算出的失稳概率偏高,且2种失稳概率误差为10%~25%。上述研究对滑坡失稳概率计算有一定的参考价值。

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珠藏洞隧道施工安全监测与量测分析

邱青长,谢仁红,文辉辉,秦志光

长江科学院院报. 2014, 31(7): 34-38. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2014.07.006

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为保证谷城至竹溪高速公路珠藏洞隧道开挖过程中的施工安全,在优化围岩变形监测方案与预警方法的基础上,采用指数函数回归分析模型,对典型监测断面位移量测数据进行了回归分析与精度判定。结果表明:指数函数能较好地拟合实测值,且能反映隧道开挖后围岩的时态变化情况,可以作为围岩稳定性判定和确定二次衬砌施作时间的依据;典型监测断面的拱顶沉降和周边收敛累计位移均远小于警戒值,隧道围岩稳定性较好,支护结构合理。

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考虑壁面阻力水跃共轭水深的计算方法

张志昌,赵莹

长江科学院院报. 2014, 31(7): 39-43. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2014.07.007

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根据前人对附壁射流区流速分布和壁面切应力的研究成果,通过边界层的动量积分方程研究水跃区的边界层发展和壁面阻力系数的计算方法,通过动量方程研究考虑壁面阻力时的水跃共轭水深的计算方法。研究表明:水跃区的边界层厚度沿程增加;壁面阻力系数是水跃旋滚长度、跃前断面水深和弗劳德数以及水流运动黏滞系数的函数;水跃共轭水深比是跃前断面弗劳德数和壁面阻力系数的函数。提出了水跃区水流边界层发展、水跃旋滚长度和壁面阻力系数的计算公式,并将壁面阻力系数用于计算水跃的共轭水深。通过F.G.Carollo和W.C.Hughes的试验资料对公式进行验证,证明提出的公式形式合理、考虑参数全面、计算简单、具有足够的精度。

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一种新的岩石黏弹塑性流变模型

蒋海飞,胡斌,刘强,王新刚

长江科学院院报. 2014, 31(7): 44-48. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2014.07.008

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根据岩石流变力学特性,提出了一个能描述岩石加速流变阶段的黏塑性流变模型。然后,将这个岩石黏塑性流变模型与5元件黏弹性剪切流变模型串联起来,构成了一种新的岩石黏弹塑性流变模型。利用花岗岩剪切流变试验曲线对该岩石黏弹塑性流变模型进行辨识,获得了模型的流变参数。将岩石黏弹塑性流变模型拟合结果与剪切流变试验结果进行比较,结果表明岩石黏弹塑性流变模型能够较好地描述岩石的加速流变特性。

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玛尔挡水电站边坡岩体宏观力学参数优化反演及应用

周时,黄宜胜,胡耀普,刘玲,左亚

长江科学院院报. 2014, 31(7): 49-52,59. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2014.07.009

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裂隙岩体的变形、强度特性研究以及其力学参数的确定是岩土工程界、工程力学界最为关注的参考指标。在室内试验的基础上,考虑地应力与结构面尺寸、方向、连通率等因素情况下,采用分区分级方法对玛尔挡水电站边坡岩体的宏观力学参数进行优化反演,并将结果应用到三维有限元计算中。计算结果表明:模型采用反演所得宏观参数能够客观、合理反映出边坡整体的安全稳定状况。研究结果为相关参数反演与边坡稳定性研究提供了参考。

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基于分析分解模型数值试验的围岩力学参数估算

申艳军

长江科学院院报. 2014, 31(7): 53-59. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2014.07.010

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地下硐室围岩因结构面存在稳定性显著降低,且受结构面影响难以进行力学参数室内试验测定,导致不同围岩力学参数难以准确表示。提出一种采用分析分解模型数值试验估算围岩力学参数的新方法,依据围岩分类体系结果,借助FracSim 3D程序构建不同围岩类别的三维结构面网络模型,并通过x,y,z方向截取二维结构面网络图以反映岩体各向异性特征,实现构建分析分解模型;之后,应用已有试验成果将分别得到的对应的完整岩块及相关结构面的力学参数值作为模型基本输入参数;最后,应用有限元法(Phase 2D程序)建立其对应的岩体结构数值模型,通过有效控制边界条件实现对单轴压缩、三轴压缩等试验的模拟,即实现用宏观等效的岩体模型来预测岩体强度与变形特性,进而完成对不同类别围岩力学参数值的确定。

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地铁隧道TBM施工围岩振动效应的数值分析

杨龙,杜守继

长江科学院院报. 2014, 31(7): 60-64,69. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2014.07.011

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为分析TBM施工地铁隧道引起的围岩振动效应及其影响,通过数值模拟并结合频谱分析方法,获得地表以及围岩振动的振速峰值和主振频率参数,分析不同掘进速度下TBM施工振动在地表和围岩中的分布,参考爆破安全规程给出的安全允许质点振动速度限值,评估振动影响范围。结果表明:在隧道轴线两侧6D(D为隧道直径)范围内TBM施工振动影响明显,超过6D范围后振动幅值较小,为振动微影响区;随着刀盘掘进速度降低,振速峰值减小,但二者不是线性关系;地表质点振动的主振频率一般在10～25　Hz范围,受掘进速度的影响不明显。

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分形理论在岩体稳定性分析中的应用

颜敬

长江科学院院报. 2014, 31(7): 65-69. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2014.07.012

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为推进岩土工程全过程的信息化,依据边坡工程、基坑工程、隧道工程的位移监测信息,将分形理论应用于岩体的稳定性分析。指出岩土变形是一个升维过程,且工程实例的分析结果表明位移时间序列的分维随着变形的发展将逐渐增加,无标度区也将越来越明显。利用分维的动态特征可以评价岩体对象的安全性,从而为实际工程的现场施工、反馈设计与后续运营提供参考。

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丹江口大坝高水头水泥-化学复合灌浆试验研究

闵征辉,施华堂

长江科学院院报. 2014, 31(7): 70-73. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2014.07.013

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丹江口水利枢纽帷幕补强灌浆系在高水头、细微裂隙发育、反复灌浆条件下进行,补强灌浆难度大。为了探求经济有效的灌浆形式,分析了目前高水头帷幕灌浆方式,详细介绍了现场复合灌浆试验设计方案、关键施工工艺及灌后检查成果;并分别对压水资料、声波测试成果和疲劳压水成果进行分析。结果表明:水泥-化学复合灌浆具有处理效果好、节约投资及节省工期等优点,能有效解决丹江口坝基帷幕补强灌浆问题。

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考虑材料非均匀性的Oyuk坝静动破坏模式分析与安全度评价

熊堃,花俊杰,李锐

长江科学院院报. 2014, 31(7): 74-80,90. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2014.07.014

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Oyuk坝是世界上仅有的两座百米级硬填料坝之一。在宏观均质假定的基础上考虑硬填料较为明显的细观非均匀性的影响,基于损伤本构模型对Oyuk坝在正常运行工况以及地震工况下的大坝工作性态进行了分析,采用水荷载与地震荷载超载法,探讨了Oyuk坝在静动条件下的破坏模式与安全度,并与弹塑性本构模型的计算结果进行了对比。研究结果表明:在正常运行工况以及OBE地震工况中,Oyuk坝基本全断面受压,坝体强度安全系数与抗滑稳定系数均较高,坝体基本处于弹性工作状态;大坝存在静力整体失稳的破坏模式,但对水荷载的超载安全度高,且抗震性能好;采用考虑细观非均匀性的损伤本构模型所得大坝的破坏过程与破坏形态比弹塑性模型的模拟结果更贴近实际。

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遮帘式板桩码头变形机制有限元分析

张昊,高玉峰,谭慧明,刘夫江,刘辰

长江科学院院报. 2014, 31(7): 81-85. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2014.07.015

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遮帘桩作为新型的支护结构作用在板桩码头结构上,造成常规板桩码头结构发生变形,现有的理论计算方法还不能完全反映其变形机制。借助ABAQUS通用有限元软件,结合工程实例,进行了二维及三维数值计算,计算结果表明:①对比数值计算结果与原型观测试验,模拟的结构变形与原型观测结果相仿,前墙上水平位移沿深度方向呈抛物线变化,而遮帘桩、锚碇墙上水平位移沿深度方向大致呈线性分布,竖向沉降与原型观测结果相似;②比较三维模型中间桩、边桩断面和原型观测上水平位移,前墙受遮帘桩影响,存在明显的遮帘效应。

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基于MATLAB图像处理的潮位数字化方法及应用

郭磊,黄锋华,邱静

长江科学院院报. 2014, 31(7): 86-90. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2014.07.016

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采用MATLAB图像数值分析和专业位图图像软件相结合的方法,对以图像形式保存的潮位过程进行处理和分析,提取其潮位数据。首先利用位图图像软件对图像进行前期处理,包括图像旋转扭正、增设像素点、色阶处理、点绘关键点及位图化;然后利用MATLAB读取处理后位图图像,通过程序判断关键点所在矩阵位置,通过潮位关键点、横纵坐标关键点对应的矩阵点位位置信息,进行计算分析从而确定潮位值,针对点线型图和连续曲线图提出了不同处理手段。将本方法应用到某潮位站潮位图像的数据提取中,与实测值对比表明,数字化值与实测值吻合度较好,平均误差小于1.0%。本方法可扩展应用于其它类似图件的数值化处理。

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基于云计算的水资源管理预警专家决策系统

赵治羽,张娟

长江科学院院报. 2014, 31(7): 91-95. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2014.07.017

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为了解决当前水资源管理中由于未及时预警导致的各种问题,在当前的水资源信息化基础上,提出了基于云计算架构的水资源管理预警专家决策系统。该系统通过物联网接口层采集实时数据、利用Web GIS展示地理信息以及Ajax(Asynchronous JavaScript+XML)异步交互处理方式加快响应速度。最终实现了基于云计算架构的指挥中心和移动终端同时实时监测的水资源管理预警专家决策系统。

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ZigBee无线网络与公网数据传输协同技术研究

姚振和,徐彪,郭亮

长江科学院院报. 2014, 31(7): 96-98. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2014.07.018

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ZigBee无线网络与公网数据传输过程中,公网在执行TCP/IP协议时对ZigBee无线网络上传的数据进行分包,为了解决由此可能会导致数据传输混乱的问题,提出了几种解决方案并进行了相关测试。测试结果表明:采用服务器软件与动态IP相对应的多缓冲区数据接收模式的方案,能够很好地解决ZigBee无线网络与公网数据传输中存在的数据协同处理问题。该项技术成果已成功应用于多个灌浆施工监测物联网项目。

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水轮发电机推力轴承在线振动监测系统设计与应用

江学文

长江科学院院报. 2014, 31(7): 99-102,108. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2014.07.019

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传统推力轴承运行参数的监测对象局限于油温、瓦温、油膜压力和油膜厚度等,无法得到镜板波浪度、推力瓦不水平度、推力瓦不水平方位、镜板与大轴的不垂直度、镜板与大轴的不垂直方位等重要参数。针对上述问题,提出了一种新型的推力轴承在线振动监测系统。在详细阐述系统体系的基础上,给出了数据处理的关键技术,获得了表现推力轴承状态的量化结果。该系统具有通用性强、精度高的特点,有较好的应用和推广价值。

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工程建设安全监理方法与实践

赖跃强,杨娟,徐蕾

长江科学院院报. 2014, 31(7): 103-108. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2014.07.020

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为解决工程建设安全生产形势依然严峻的问题和排除不规范的工程建设环境给安全监理工作带来的干扰,提出了按照“程序化、标准化、科学化”开展安全监理工作时,要注重解决好3方面的问题:加强对安全控制重要性认识的教育;提高监理人员的综合素质和专业技术能力;教育和督促监理人员用心去做安全监理工作。并结合安全监理实例阐述了如何通过建立健全安全管理保障体系和通过风险分析并结合工程实际状况,制定各种安全监理的措施和方法来开展监理工作,确保工程建设过程中的安全生产。从而得出了做好安全监理工作的根本,就是在不断建立健全安全保证体系,完善安全监理的措施、方法和手段的基础上,切实加强安全生产教育,注重工程建设过程的每一个细节并及时狠抓整改落实,用心去关爱生命,用心履行安全监理的职责。实例中介绍的监理方法,可供其他工程建设安全监理借鉴。

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水泥含量测定法控制水泥搅拌桩施工质量研究

王保田,宋为广,赵辰洋,杜妍平

长江科学院院报. 2014, 31(7): 109-113. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2014.07.021

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目前,水泥搅拌桩施工质量常规检测方法存在时间长,费用高,过程繁琐等缺点。EDTA滴定法具有检测速度快,成本低的优点,已广泛运用于公路工程水泥含量检测。通过分析龄期、养护条件等因素对EDTA滴定的影响;并研制出新型桩芯取样装置,EDTA滴定法已成功运用于水泥搅拌桩水泥含量检测。杨林船闸工程试验桩检测表明该方法能有效检测水泥搅拌桩水泥含量和搅拌均匀性。将水泥含量搅拌均匀性作为水泥搅拌桩质量评判指标,能够直观反映水泥搅拌桩施工质量,并且具有检测速度快、成本低的优点,从而达到及时控制施工质量的目的。

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我国科技期刊摘要存在的问题及原因浅析

黄玲,姜小兰

长江科学院院报. 2014, 31(7): 114-118. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2014.07.022

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针对目前我国科技期刊摘要存在较多问题的现状,对摘要中存在的问题进行典型案例分析,并给出其相应的修正建议。同时,从作者、编辑和科技期刊摘要字数的要求等不同角度分析了摘要中存在问题的原因。分析表明:作者应提高对摘要写作规范的重视程度,在编辑适当的引导下提升摘要写作水平;同时,为与国际高水平科技期刊接轨,我国科技期刊应在将论文意思表达完整的基础上,对摘要字数提出适当的要求,以使摘要达到简明扼要的目的。

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土石坝渗流热监测理论研究进展

甘孝清,肖庆,宁晶

长江科学院院报. 2014, 31(7): 119-124. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2014.07.023

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对渗流热监测理论各发展阶段特点与相关研究作了评述,着重介绍了定量研究阶段考虑渗流场影响推求温度分布的正演分析,详述了各渗流场与温度场耦合数学模型的基本原理、模拟对象、耦合机理与模型计算方法,总结了渗流-温度场耦合模型研究的趋势与问题。介绍了耦合模型计算的2个部分(渗流场计算与温度场计算)的研究现状与发展重点,阐述了研究基于非饱和渗流双场耦合的必要性和建立模型涉及的基本理论。对未来的研究提出几点建议:考虑有关参数的温变特性,提高模型仿真精度;开展基于非饱和渗流的耦合模型研究,丰富复杂条件下渗流热监测理论;加强由温度场求解渗流场的反演分析研究。

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基于ZigBee无线传感器网络的应变采集装置

赵军华,韩贤权,熊凯,曹浩

长江科学院院报. 2014, 31(7): 125-127,134. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2014.07.024

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为解决水利自动化监测工程中有线连接布线复杂、可靠性下降、防雷困难的问题,设计了一款体积紧凑、易于组网的无线应变采集装置。该装置通过半桥式电桥和精密仪表运算放大器完成应变信号的调理,采用最新的射频片上系统CC2530完成电压信号的数字化及无线传输。基于TI公司的Z-Stack协议栈构成的无线传感器网络节点具备良好的自组网特性及网络自愈功能,并且通过休眠设置确保了无线传输的低功耗。

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地基合成孔径雷达大坝监测应用研究

邢诚,韩贤权,周校,王鹏

长江科学院院报. 2014, 31(7): 128-134. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2014.07.025

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变形监测是滑坡、沉降等灾害监测的重要支撑手段。地基合成孔径雷达干涉测量技术可提供远距离、大范围、连续空间覆盖的形变结果,无需接触观测目标,在变形监测方面具有广阔的应用前景。利用地基合成孔径雷达系统对隔河岩大坝进行了变形监测实验,分析了环境因素的变化对监测结果产生的影响,对环境改正方法进行了比较,通过对改正结果的分析选取了相应的环境改正方法,并对大坝整体的监测结果进行了分析。实验结果表明,地基合成孔径雷达技术可获取高精度的大坝表面整体形变信息,有利于后期对大坝进行整体稳定性分析。

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刊出日期：2014-07-01

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