长春工程学院第178期研究生论坛——“土木技术新探”主题科技论坛于2024年5月30日，在湖西校区7教7716教室开办。参加本次论坛的同学为2023级研究生，本次主讲的14位同学分别为：韩正、何向阳、刘宇、闵志金、余四海、郑超凡、洪烨明、胡贺程、夏佳乐、徐欣江、侯嘉晨、朱新宇、张亚栋、张皓楠。

01韩正——装配整体式叠合剪力墙

装配整体式叠合剪力墙结构全部或部分剪力墙采用叠合墙板，通过可靠连接并与现场后浇混凝土形成整体的装配整体式混凝土剪力墙结构，简称叠合剪力墙结构。分为预制单面叠合墙板与预制双面叠合墙板。预制单面叠合墙板中单叶预制混凝土板及钢筋架在工厂制作而成，现场安装就位后兼作外侧模板使用，在内侧浇筑混凝土，作为剪力墙的一部分共同参与结构受力形成单面叠合剪力墙。预制双面叠合墙板由内外叶双层预制混凝土板、中间空腔及连接双层预制混凝土板的钢筋桁架在工厂制作而成，简称双面叠合墙板。叠合剪力墙与传统全现浇剪力墙相比，最主要的差异是墙体是否分层制作，有无新老混凝土结合面。目前已有相关学者通过试验和有限元研究，考察了新老混凝土叠合面对叠合剪力墙受力性能的影响，结果表明叠合结构的破坏往往始于叠合面粘结破坏。在综合考虑结构整体受力性能要求和保温隔热性能，目前前沿领将研究投入了进性能良好的纤维聚合物连接件，如棒状GFRP连接件、钢-纤维复合连接件、玻璃纤维复合连接件等。

02何向阳——结合InSAR变形的滑坡危险性评价——以四川省扎姑瑙河流域为例

扎姑瑙河是岷江的上游支流，位于四川省中部，是2008年汶川地震中受灾严重的地区之一。本研究采用三种方法来收集滑坡数据，包括对谷歌Earth的光学图像进行解释(70个滑坡)、结合InSAR技术的实地调查(49个滑坡)和历史滑坡记录(9个滑坡)。最终，确定了128个滑坡，其中70%用于模型构建，30%用于模型验证。选取高程、坡度、坡向、岩性、NDVI、到断层距离、到河流距离、到道路距离、土地覆盖等9个因素作为滑坡易发性建模的指标；采用Pearson相关系数评估相关性；频率比(FR)模型是一种有效的地理空间工具，用于计算滑坡发生的可能性。基于滑坡数据，采用随机森林模型和自然断点法对滑坡易发性进行评价将滑坡易发性分为五类；利用SBAS-InSAR获取变形速率，上升轨道的最大年变形率为-137mm和121mm，下降数据，最大年变形率分别为-155mm和72mm；利用普通克里金法进行空间插值，变形率分为极高、高、中、低和极低。得到变形率图、结合滑坡易发性结果和地表变形率，得到研究区滑坡危险性评价图：极高风险区占0.17%，高危险区占0.87%，中危险区占2.41%，低危险区占3.29%，极低危险区占93.26%。极高危险和高危险地区主要分布在扎姑瑙河两岸。

03刘宇——综合多遥感技术的潜在滑坡识别

滑坡是一种常见的自然灾害，对人民的生命财产安全造成极大威胁，通过遥感技术，可以实时监测滑坡的变形、移动等过程，为预防和控制滑坡灾害提供重要信息。研究区域位于中国四川省西南部的丹巴县。利用Stacking-Insar技术，在聂呷斜坡识别出3个潜在的位移较大的滑坡。利用Planet Scope Scene光学遥感图像，基于上述滑坡微地貌特征对研究区域潜在滑坡边界进行解码，共识别出4个滑坡地貌特征明显的滑坡，并对其中部分滑坡的微地貌进行了详细的展示。基于LiDAR的子滑坡微地貌识别，以这些滑坡微地貌为基础，通过目视解译，对9个滑坡进行了整体识别。综合分析得出，InSAR 技术主要用于滑坡识别和根据滑坡体位移大小确定边界。而LiDAR 技术获得的反映真实微地貌特征的遥感图像和 DEM 是基于滑坡微地貌进行潜在滑坡边界解释的。因此，对于一些植被覆盖密集地区的山体滑坡，以及一些由于自然和人为因素导致原始地貌发生变化的古老山体滑坡，很难通过光学图像来解释潜在山体滑坡的边界，而LiDAR 技术由于具有良好的植被穿透能力，可以在很大程度上减少这些因素的影响，因此两种技术的解译结果的数量和边界也可能有所不同。

04闵志金——水资源规划与管理

当前我国河流存在的主要问题是：过量的河道外引水使得河道水量日减，大量未处理的城市工业废水、生活污水排入河流，造成河水污染十分严重，部分河道常年处于干涸状态，破坏了生态环境。当前，水资源规划与管理在技术创新、政策支持、公众参与等方面取得了一定的成果，但仍面临着水资源短缺、水污染严重、管理效率不高等诸多挑战。水资源具有流动性和跨界性，需要各地区、各部门之间的密切合作与协调，共同制定和执行水资源规划与管理政策。未来，随着物联网、大数据、云计算、人工智能等技术的不断发展，水资源规划与管理将更加智能化和信息化，实现水资源的实时监测、数据分析和预测，提高管理效率。在全球气候变化和环境问题日益严重的背景下，可持续性和绿色发展将成为水资源规划与管理的重要方向。未来的水资源规划将更加注重生态环境保护，推动水资源节约利用，实现经济社会和生态环境的协调发展。

05余四海——水资源规划与管理

随着全球人口增长、气候变化、城市化进程加速等因素的影响，水资源面临着日益严峻的挑战。水资源的短缺、污染和不合理利用等问题已经成为制约全球可持续发展的瓶颈。加强水资源规划与管理，实现水资源的可持续利用和保护，已成为全球共同关注的焦点。水资源规划是指根据经济社会发展的需求和水资源的自然条件，对水资源进行合理的开发、配置、利用和保护的一系列活动。在水资源规划时，需要遵循整体性、可持续性、公平性和科学性原则，确保水资源的合理利用和保护。本文旨在探讨水资源规划与管理在可持续发展中的重要性和应用，以期为全球水资源规划与管理的实践提供理论支持和实践指导。首先对水资源规划与管理的相关概念进行了界定，并详细阐述了其在全球可持续发展中的核心地位，通过深入分析国内外水资源规划与管理的案例，揭示了当前水资源规划与管理面临的诸多挑战和问题，结合国际经验和教训，提出了针对性的政策建议和未来研究方向，为全球水资源规划与管理的实践提供理论支持和实践指导。

06郑超凡——LED热管理研究进展

响应国节能减排政策，比传统白炽灯和荧光灯更节能的发光二极管（LED）应运诞生。这种新型光源与传统光源相比，具有高效能、长寿命、抗震动、小体积、色彩丰富等优点。一般照明中，需要将大量的LED放置在一个模组中，即组成高功率密度的LED才能达到所需要的亮度，这种高功率密度高亮度照明 LED 将会引起严重的发热问题。目前LED灯的发光效率仅能达到10％～20％，80％～90％的能量转化成了热能。随着LED产品功率密度和封装密度的提高，这将会引起芯片内部热量聚集导致发光波长漂移、出光效率下降、荧光粉加速老化以及使用寿命缩短等一系列问题。随着 LED 芯片功率的不断攀升，散热问题已成为制约产业发展的主要瓶颈，因而 LED 器件的热管理与热分析测试技术成为其封装与应用的关键。LED 向小型化、集成化、多芯片和大功率发展，现有的 LED 封装技术也需要进一步发展以适应新的应用需求。提升取光效率，减少传播过程中光线被吸收，对提高 LED 的光热性能至关重要。新型界面材料、新型材料制造的散热器以及高效率的传热强化技术为 LED 散热性能改善提供了可能。

07洪烨明——微生物矿化岩土材料(MICP矿化材料）

MICP技术利用微生物在多孔介质中生长、运移和繁殖的特性，并借助尿素等有机物以及钙离子源，在微生物酶化过程中诱导生成碳酸钙，使松散的砂粒间的孔隙减小，密实度提高，颗粒间的胶结力增强，得到一种新的岩土矿化材料，即微生物矿化岩土材料。细菌是土壤中最常见的微生物，也是MICP技术里主要利用的微生物，细菌在土壤中的生存和繁殖需要空间。因此，微生物岩土技术处理的对象，大部分都是砂土、砾土等粗粒土；而细粒土的研究难点主要在于细菌缺少生存空间，处理溶液流动缓慢，故对细粒土的处理，往往需要采用机械搅拌等方法。传统的 MICP 技术在细菌培养、矿化液的制备等方面成本较高，难以大规模的工程应用。因此，利用天然产物制备 MICP 所需的原料是提高 MICP技术经济可行性的方法之一。而强度均匀性问题，采用间歇性水流，反向水流（细菌接种流体和处理溶液流体流向相反），可以提升碳酸钙沉积的均匀性。总体来说，MICP 技术在诸多应用方面已经被证明具有潜在可行性。

08胡贺程——管壳式相变储热强化传热

管壳式相变储热单元是一种结合了相变储能技术和管壳式换热器设计的储能设备。它主要以传统的管壳式换热器作为结构基础，壳程内填满相变材料（PCM），如石蜡、脂肪酸等。这些相变材料在特定的温度范围内能够发生相态变化（如固态到液态或液态到固态），从而吸收或释放大量的热量。管壳式相变储热单元强化传热方法分无源强化和有源强化。对于管壳式相变储热单元来说，强化传热技术的引入可能涉及到复杂的系统设计、材料选择和制造工艺，这些都需要经过严格的测试和评估。强化传热技术的应用往往会使系统变得更加复杂，增加了系统的维护和管理难度。不同应用场景下的管壳式相变储热单元具有不同的需求和特点，强化传热技术需要具有良好的适应性和可扩展性。为了推动技术的实际应用，需要加强实验研究与工业应用之间的结合，将实验室的研究成果转化为实际可行的技术解决方案。技术的经济性和成本效益是影响其广泛应用和可持续发展的关键因素。需要在技术设计和应用过程中充分考虑成本效益分析，确保技术的经济可行性。

09夏佳乐——污水热泵技术在城市污水中的应用现状

城市污水余温低，但可回收的热能是化学能的6~8倍，且流量稳定，冬暖夏凉，是巨大低位热源。利用热泵技术回收污水中热能，可降低能源消耗和温室气体排放，是实现减污降碳协同增效的重要手段。直接式污水源热泵，无中介换热循环，污水直接进入热泵机组换热，减少了热损失，但易造成严重的污堵、腐蚀问题。间接式污水源热泵，增加了中介换热循环，污水先与清水进行热交换，再进入热泵机组换热，缓解了热泵机组受损的风险，但热损失增大。通过将更精准的污水流动换热模型融入污水源热泵系统的设计、操作和管理中，可以提升污水源热泵系统的性能和经济性。模型可以帮助设计师更好地理解污水流动和换热过程，从而优化系统设计和管理。这包括选择合适的设备、确定合理的运行参数等。未来，推广热泵技术应充分考虑各地区气候差异，因地制宜地推广污水源热泵技术应用，为建筑供热供冷，同时工业园区的污水处理厂可以利用污水源热泵为附近工厂提供工艺流程所需的热量或冷量，推进清洁生产，降低企业用能成本和碳排放，实现绿色可持续发展。

10徐欣江——余热锅炉节能优化

在碳中和政策下，我国能源结构正在迎来重大调整与优化，我国能源结构以化石燃料为主。为减少能源损耗，对余热锅炉进行结构升级。现阶段余热锅炉的实际运行效果并不是特别理想，依然存在着较多的缺陷，需要改正和优化的要点也比较多，进而也就值得针对余热锅炉系统的有效运转进行全面剖析，确保其节能技术改造能够实现最强价值效果。对余热锅炉采取增加低温过热器的方式，同时对省煤器安装螺旋翅片管做成的积木式箱体模块化结构，增加受热面等节能技术改造方案，能够起到很好的效果。对于省煤器容易被腐蚀这个问题，可以通过省煤器出口的水的高温堆加热锅炉给水，减少与锅炉的温差，有效地避免露点腐蚀问题，保证了省煤器的安全运行。为了能够增加烟尘杂质的处理能力，提高吹灰能力，保障锅炉的正常运行。低碳是经济新常态的必然发展趋势 ，是促进能源再生发展、缓解我国油气供应压力的有效手段 ，是低碳经济的践行者。因此，要高度重视低碳经济的发展保障我国低碳经济的有效运行，我们务必从锅炉这些大功率的行业进行节能减排。

11侯嘉晨——渗流现象在土石坝、井基和闸基工程中的应用及防渗措施

我国建国初期在特殊历史背景下快速建设的水库普遍存在渗流问题。在“三边”模式下建造的众多水库，尤其是小型水库，在设计与施工前未能充分调查清楚诸如来水量、流域面积、库容基础地质情况等关键因素，这就导致了在水库运行过程中，渗流破坏成为威胁水库安全的主要隐患之一。土坝渗流问题的两种主要求解方法：流体力学解法和水利学解法，前者严谨但仅适用简单情况，后者为近似解析法，具有一定局限性。由于土坝渗流具有复杂多变的特点，传统的解析法难以有效应对。随着计算机技术的进步，数值模拟方法在土坝渗流计算中占据重要地位，尤其是有限差分法和有限元法。其中，有限元法因其广泛应用性和不断发展，能够有效模拟包括稳定与非稳定、各向同性与各向异性、以及多种耦合条件下的土坝渗流问题。在中国，有限元法自1972年起应用于渗流计算，实际案例计算结果与监测数据吻合度高，彰显了其在解决土坝渗流问题上的优越性和重要性。

12朱新宇——水处理微生物理论与技术应用

生活污水中的总氮大部分为氨氮，硝酸盐氮和亚硝酸盐氮含量较低，除此之外还包括少部分有机氮。有机氮又分为蛋白质、氨基酸等可生物降解含氮的有机物和少量难生物降解的有机物。生物法脱氮主要包括氨化作用、硝化反应、脱氮作用三个过程，同时微生物自身繁殖的也会消耗生活污水中的氮，从而达到除氮的效果。生物除磷指的是厌氧条件下，PAOs利用同化挥发性脂肪酸过程中所释放的能量释磷；好氧条件下，PAOs利用聚-β-羟基丁酸盐（PHB）氧化过程释放的能量对废水中正磷酸盐过量摄取，并储存于微生物细胞内，最终通过反应器排泥将O − PAOs从生物处理反应器中除去的过程。在同步脱氮除磷系统中，脱氮菌群与 PAOs 存在污泥龄（SRT）上的矛盾，长 SRT 往往能够实现硝化菌的富集，但是会造成 PAOs活性降低，导致除磷效果下降。短 SRT 系统适合 PAOs 的优势生长，但是排放的剩余污泥会带来二次污染等问题。因此，通过探究 C/P 对长SRT 系统脱氮除磷的影响规律，寻求长 SRT系统下高磷废水达标方法，这对解决脱氮除磷矛盾、剩余污泥二次污染具有重要的意义。

13张亚栋——基于ANN与网络迁移的双端输电线路非同步故障测距算法研究

现有双端输电线路故障测距方法或依赖于线路模型和线路参数，亦或依赖于大量历史故障数据。为了解决上述问题，本文首先分析总结了分布参数模型和Π型线路模型的测距原理，根据线路故障前后的两端正序电压和正序电流构造了双端输电线路的测距函数；然后在此基础上提出了一种基于人工神经网络与网络迁移的双端输电线路非同步故障测距算法，所提算法不依赖于线路模型和线路参数；最后在Matlab/Simulink平台上搭建了500kV输电线路仿真模型，验证了所提算法的正确性和可靠性。理论分析和仿真结果表明，所提算法测距精度高，且不受故障位置、故障类型、过渡电阻、故障初相角、负荷电流以及非同步数据等因素的影响。此外，所提算法基于网络迁移思想充分利用了线路的大量正常数据和少量故障数据，在线路参数变化不超过±1%时仍有较高的测距精度。

14张皓楠——水利工程中渗流问题分析与防漏策略

渗流问题会直接导致土壤颗粒的流失，削弱地基的承载力，造成水利工程的整体稳定性受损，甚至引发工程安全事故。水利工程中，渗流不仅导致大量水资源未经利用而流失，根据统计数据，每年因渗流损失的水资源量巨大，严重影响水资源的有效利用。渗流问题可能导致水体污染物的扩散，对周边环境造成污染，进而破坏生态平衡，影响当地生态系统的健康。渗透试验通过模拟实际水流条件，可准确测定土壤渗透系数，为分析渗流路径和速度提供关键数据，从而制定有效防漏措施。揭示了渗流特性的差异性，有助于针对不同地质条件制定个性化防漏方案，提高水利工程的防漏效果和整体稳定性。未来，利用高精度传感器和物联网技术，实时监测水利工程中的渗流情况，提升渗流监测的精准性和实时性，为防漏策略的制定提供数据支持；建立包括工程设计、材料选择、施工技术和后期维护在内的渗流防控体系，全方位提升水利工程的抗渗性能，降低渗流问题对水利设施的影响