研究生学院科技创新协会第170期“绿色土木发展”主题论坛活动于2024年4月9号在7教7716举行。参加本次论坛的同学为2023级研究生，主讲同学为赵煜涵、杨君峰、孟嘉乐、赵萤、张振洋、吴英俊、刘韩郸、董燕灵。

赵煜涵——改性乳化沥青除冰雪路面材料

中国大约有3/4的国土属于冬季积雪地区，冬季降雨或空气潮湿时，较低的气温会使水分在路表及一定构造深度内迅速结冰，再经过车辆碾压逐渐密实，形成强度很大的冰层。由于路面具有一定的构造深度，冰层与路表黏结紧密，难以通过机械或者人工清除，研制出一种环保型路面融冰雪涂层材料及其制备和使用方法，通过构建微纳米路表面，并与超疏水材料涂覆技术相结合，改善沥青路面的防覆冰性能。通过沥青路面疏水性性能检测、沥青路面疏水涂层摩擦系数试验、融冰雪材料制备试验、改性乳化沥青性能检测试验研究。结果表明：改性乳化沥青路面中的疏水涂层提高了路面接触角，使路面呈疏水状态；疏水涂层改变了冰层与路面凹槽的咬合状态，从而降低冰层与路面的咬合力；涂刷缓释材料的改性乳化沥青后，沥青路面摩擦系数仅降低0.03，说明抗滑性能影响不大。其同时具有较好的融冰雪效果，可以在较低温度下融化冰层和降低冰层附着力，具有良好的抑制结冰效果。

杨君峰——低吸热路面研究报告

近年来，我国公路建设发展突飞猛进。沥青路面是采用柔性沥青材料作为粘结料将矿质集料粘结成为整体所形成的柔性无接缝路面结构，具有平整度高、抗滑性能好、噪音低、养护方便和行驶舒适度高等优点。然而，沥青路面作为典型黑色路面在夏季易吸热，也会因为材料高温带来诸多问题。基于路面高温现象出现的原因，从主动降低路面结构热量吸收的角度出发，根据热阻和热反射技术，利用灌浆材料的低导热特性和负载能力，设计制备了热阻、热反射和复合低吸热的灌注式沥青路面。灌注式沥青路面是一种由水泥基灌浆材料填充开级配沥青混合料的空隙形成的复合路面结构，结合了沥青材料的柔性和水泥基材料的刚性，具有极强的承载能力和使用寿命，在交叉路口、重载路面和机场跑道应用效果优异。选用灌注式沥青混合料作为研究对象，从提高混合料高温性能和降低路面内部温度两个角度提出其对路面抗车辙性能的影响。采用分层灌注的手段制备了低吸热灌注式沥青路面上面层结构，将热阻技术和热反射技术复合应用，进一步降低了路面的降温效果。

孟嘉乐——新型路面材料

由于沥青路面夏季吸热会导致路面材料高温失稳进而引起一系列早期破坏：车辙、拥包、推移等，其中车辙是最普遍的破坏形式。还会影响道路周边热环境，加重城市“热岛效应”。沥青路面作为典型黑色路面，具有较高的吸热能力，新建沥青路面的太阳辐射吸收率可达90%以上。沥青材料作为粘弹性材料，在高温下呈现粘性体特征，沥青路面容易产生变形失稳，在车辆荷载和高温耦合作用下，极易产生车辙和拥包等变形病害，会严重影响路面的平整度，容易引发诸如裂缝、松散、坑槽和老化等路面次生病害，加快路面结构的破坏，这将会大幅增加公路养护的数量和成本。因此提出了四种低吸路面的新型材料和技术：1、热反射涂层法：通过涂料中的热反射功能填料粒子，将能量反射出去，从而降低被覆物体的表面及内部温度；2、蒸发降温法：利用水分蒸发由液态变为气态的过程可带走大量热量，所采用的路面一般为透水型路面；3、热阻材料降温法：加入低导热系数的材料来设置一层隔热层来减少热量向路面内部的传递；4、红外粉降温法：在沥青混合料中添加红外粉，吸收热量产生能级跃迁并向外辐射能量，从而达到降低路面温度的目的。

赵萤——基于电缆覆冰实时监测预警系统

在架空输电线路中，覆冰是一种常见的现象，是导致输电线路断路、短路和设备损坏的主要原因之一；会给输电线路和设备带来不必要的负荷和损耗，长期积累可能导致设备老化；容易导致输电线路和设备的负荷超载，从而引发安全事故。架空线覆冰进行覆冰检测和处理是确保输电线路安全运行的重要措施。因此提出了除冰小车的概念：运用微气象系统对温度和湿度、风速、降雨量进行检测，控制系统判断输电线路存在结冰情况，会发出指令给除冰小车，除冰小车根据控制系统的指令，在输电线路上行驶并执行除冰任务，确保输电线路畅通无阻，同时，利用神经网络等技术进行结冰情况的判断，可以提高除冰小车的智能化和自动化水平，更好地适应不同气象条件下的除冰需求。除冰小车具有无地形地貌、气候条件限制，具有极强的抗干扰和抗噪能力，具有高准确度等优势，且能在同时采集大量数据的情况下，做到无延迟的实时监测，做到无需人工干预。

张振洋——太阳能热泵系统形式以及研究进展

随着太阳能热泵技术的不断发展，太阳能热泵系统的应用范围越来越广，形式也越来越多样化。太阳能热泵系统旨在充分利用不同强度的太阳辐射能以提高热泵系统的运行性能，但在实际运行条件下，太阳辐照度受地理位置、季节、天气等多种因素影响而呈现非线性变化。由于热泵系统运行参数可调范围宽且控制灵活方便，而太阳能集热系统具有间歇性和不稳定性等不足，故太阳能热泵系统往往利用热泵系统作为太阳能集热系统的辅助热源，既能克服太阳能低密度和集热不稳定等不足，有效提高太阳能资源利用率，又能改善热泵系统热力性能，提高其COP，实现两种系统的优势互补。目前对太阳能热泵系统的研究工作，主要采用实验研究及数值模拟的方法，针对特定的工况（即太阳辐射条件良好）展开，侧重于提高系统本身的瞬时热力性能，而系统难以在较为宽泛的外界环境条件下正常工作。未来需要进一步提高系统在不同天气条件下的运行可靠性及适应性，分析系统投资回收期，促进系统制热性能和经济效益的全面提升，以期进一步推广太阳能热泵系统的应用范围。

吴英俊——贝叶斯网络在水利工程中的应用

贝叶斯网络大量应用于对概率性事件以及不确定因素较多的事件，对多种因素控制的信息分析时效果明显，有助于进行信息的决策和处理。贝叶斯网络的研究人员对其长期研究发展得到了两种算法：精准推理算法和近似推理算法。前者使用于小规模贝叶斯网络，算法较精准，但推理效率不高，后者适用于大规模的网络，算法推理效率高，但是精准性却较低。在水利工程中，应用耦合曲线和贝叶斯网络可以对工程成本及进度进行定量分析。通过应用耦合曲线能够判断工程进度是否合理，确定施工成本；应用贝叶斯网络的风险因素，反向规划施工进度，进而优化后续施工成本。以某桥涵建设为例进行施工成本与进度仿真分析，桥涵建设工程包括施工围堰与明渠导流、施工排水、砌石工程、土方工程。通过河渠防护工程数据库进度风险识别影响该工程施工进度的因素，对十大风险因素建立风险矩阵，对施工风险等级进行评估。贝叶斯网络应用于水利工程中范围大、效果佳，准确度高，继续研究探索贝叶斯网络以应用在更多的水利工程中存在着重要意义。

刘韩郸——浅谈我国灌区常用量水设备

我国是用水大国，农业用水占到总用水量的60%以上，目前我国灌溉用水的生产效率和利用率水平仍较低。我国常见的量水设备主要分为四种：1、水工建筑物量水：灌区常用的量水方法，采用水工建筑物量测水，主要利用水闸、渡槽、倒虹吸、涵洞、陡坡等，通过量测上、下游水头差或上游水头等参数，依据水力学基本原理，再结合该水工建筑物进口尺寸、水流流态等因素精确计算过流流量；2、特设设备量水：为得到某特定渠段的水情信息，在该渠段安置特设量水设备，一般将特设量水设备安置在上游行进渠槽和下游段之间，水流通过上游行进渠槽段的引导进入 量水设备；3、流速仪量水：通过量测渠道断面特征点的流速值，进而推导出整个断面平均流速，最后根据渠道断面面积计算过流流量；4:、量水仪表量水：分为一次量水仪表和二次量水仪表两种类型，一次量水仪表通过获取观测值后人工换算得出流量值，二次量水仪表具有较高的自动化，能够直接获得流量的数值。精准的灌区量测水方法与技术是减少灌区无效弃水，保障灌区用水安全的重要手段；提高灌溉用水效率，是实现流域水安全与粮食安全的重要保障。

董燕灵——多轮越野车辆差速器锁止自动控制系统模糊控制研究

差速器锁止自动控制系统（VDLS）是一种新型主动驱动防滑控制系统。在车辆行驶过程中，VDLS电控单元（ECU）通过对传感器的检测信号计算，按照既定的控制策略对各级差速器（锁）和驱动啮合装置发出闭锁（或解锁）指令，完成车辆传动系统的横向或纵向闭锁（或解锁）。ECU对各轮速传感器采集的信号进行数据处理，实时计算出各驱动车轮的滑转率及滑转率的变化率，并将二者作为VDLS模糊控制器的两个输入变量传递给模糊控制器，来控制其锁止或解锁的时机。结果表明：在未起动VDLS电控系统时，各驱动车轮的滑转率上升的幅值很大，一直处于很高的区域，导致车辆无法充分利 用路面的附着力而正常行驶；当起动VDLS系统时，在ECU控制之下，自动锁止各驱动啮合装置、左右轴间差速器以及中央轮间差速器，所以使驱动车轮的滑转率很低，除各别跳点外，峰值滑转率不超过20%。在VDLS系统自动控制模式下，越野汽车可以始终处于最佳驱动状态，在路面附着能力极差的冰雪路面可以显著提高通过性和机动性，改善了越野性能