DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 4. 水资源现状与社会经济发展匹配分析 根据洛伦兹曲线相关原理，构建了嘉陵江流域水资源与表征当地社会经济发展一系列指标(人口、农业用地、GDP和牲畜业)的分析模型，进行分析描述，最终计算得到的基尼系数，用于量化水资源与社会经济发展指标的匹配程度。 4.1. 水资源与人口 从水资源量与人口的洛伦兹曲线(图1)可以看出水资源量–人口洛伦兹曲线呈现微弱弯曲现象，偏离绝对平均线较小。通过计算，基尼系数为0.10，为绝对平均的水平。嘉陵江流域的水资源与人口处于绝对平均的匹配程度，表明流域内较少出现人多水少或人少水多的现象。 水资源量–城镇人口的洛伦兹曲线，相对于人口，弯曲现象较为明显，偏离绝对平均线较大。通过计算，基尼系数为0.21，为相对平均的水平。嘉陵江流域的水资源与城镇人口处于相对平均的匹配程度，匹配程度不如水资源量与人口。例如在广元昭化以上流域，17.5%的水资源分别匹配11.4%的人口和8.9%的城镇人口，该区域属于经济欠发达地区，尽管拥有较多的水资源，但人口仅占全流域总人口的11.4%。更为明显的是，该区域城镇化发展较为滞后，没有大型中心城市，城镇人口只占全流域城镇人口的8.9%。与之形成对比的是广元昭化以下流域，由于重庆的存在，25.8%的水资源对应了36.5%的城镇人口。 4.2. 水资源与农业用地 从水资源量与农业用地的洛伦兹曲线(图2)可以看出水资源量–耕地洛伦兹曲线呈现微弱弯曲现象，偏离绝对平均线较小。通过计算，基尼系数为0.08，为绝对平均的水平。嘉陵江流域的水资源与耕地处于绝对平均的 Table 1 Level standard of the Gene coefficien 基尼系数 不平均程度 0~0.2 绝对平均 0.2~0.3 相对平均 0.3~0.4 比较合理 0.4~0.5 差距过大 0.5以上 高度不平均 表1. 基尼系数划分标准 图1. 水资源量–人口洛伦兹曲线 图2. 水资源量–农业用地洛伦兹曲线 匹配程度，表明流域内较少出现耕地多水少或耕地少水多的现象，耕地和水资源处于相对平衡的状态。 水资源量–有效灌溉农田的洛伦兹曲线，可以看出洛伦兹曲线相对耕地，弯曲现象较为明显，偏离绝对平均线较大。通过计算，基尼系数为0.21，为相对平均的水平。嘉陵江流域的水资源与有效灌溉农田处于相对平均的匹配程度，匹配程度不如水资源量与耕地。例如在涪江流域，22.3%的水资源分别匹配28.8%的耕地(1599.86万亩)和39.9%的有效灌溉农田(731.7万亩)。广元昭化以上流域部分区域属欠发达地区，节水灌溉技术较低、农田水利设施陈旧，耕地主要以旱地为主，该流域1093.07万亩的耕地中，只有185.1万亩的有效灌溉农田。 4.3. 水资源与GDP 从水资源量与耕地的洛伦兹曲线(图3)可以看出洛伦兹曲线弯曲明显，偏离绝对平均线较大。通过计算，基尼系数为0.28，为相对平均的水平。嘉陵江流域的水资源与GDP处于相对平均的匹配程度，表明流域内GDP和水资源处于相对平衡的状态，但也偶有GDP多水少的情况发生，例如广元昭化以下流域处于经济较发达地区，25.8%的水资源对应产生了40%的GDP (3137.3亿元)，而广元昭化以上流域，部分地区属于经济欠发达地区，2011年所产生的GDP仅为588.6亿元。 4.4. 水资源与牲畜业 嘉陵江流域牲畜业较为发达，牲畜行业作为社会经济发展中的一个重要指标，由于其行业特性，对水资源的依赖程度较高。图4为水资源量与牲畜业的洛伦兹曲线，可以看出水资源量–大牲畜和水资源量–小牲畜的洛伦兹曲线弯曲均较为缓和，偏离绝对平均线较小。通过计算，前者的基尼系数为0.18，为绝对平均的水平；后者的基尼系数为0.13，也为绝对平均的水平。 嘉陵江流域的水资源与牲畜业处于绝对平均的匹配程度，表明流域内牲畜业和水资源处于绝对平衡的状态。但由于流域内各子流域的牲畜业发展模式的不同，仍存在局部的不平衡状态，也可以为进一步发展牲畜业提供参考，例如，广元昭化以上流域和渠江流域的大牲畜分别占全流域的30.5%和37.6%，相对于嘉陵江流域其他区域，比例明显偏高。 对比分析嘉陵江水资源与各社会经济发展指标的基尼系数，结果见表2。嘉陵江流域水资源量与GDP的匹配程度最差，基尼系数为0.28，处于相对平均的水平；水资源量与耕地的匹配程度最好，基尼系数为0.08，达 图3. 水资源量-GDP洛伦兹曲线 图4. 水资源量–牲畜业洛伦兹曲线 Table 2 The Gene coefficient of water resources with various social-economic development indexe 匹配指标 水资源–人口(城镇人口) 水资源–耕地(有效灌溉农田) 水资源-GDP 水资源–大牲畜(小牲畜) 基尼系数 0.10 (0.21) 0.08 (0.21) 0.28 0.18 (0.13) 表2. 嘉陵江水资源现状与各项社会经济发展指标的基尼系数 到绝对平均的水平。此外，水资源量与城镇人口和有效灌溉农田的匹配程度也仅为相对平均水平，略差于其他指标。
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user: 5. 结论与建议 本文引入洛伦兹曲线和基尼系数来分析嘉陵江流域水资源与社会经济发展的匹配程度，旨在为更好地揭示水资源与社会经济发展之间的相互关系。计算结果表明，嘉陵江流域的水资源与人口和城镇人口的基尼系数分别为0.10和0.21；水资源与耕地和有效灌溉农田的基尼系数分别为0.08和0.21；水资源与GDP的基尼系数为0.28；水资源与大牲畜和小牲畜的基尼系数分别为0.18和0.13。总的来看，流域水资源与经济社会发展呈现相对匹配的局面，然而两者的匹配程度仍有上升的空间。 嘉陵江流域水资源开发利用率为12.5%，低于长江流域水资源开发利用率17.3%，水资源开发利用程度不高。随着长江经济带发展战略的提出，该流域的经济发展对水资源的开发利用提出了更高的要求，这也对流域水资源与经济发展的匹配程度提出了新的挑战。立足现状，面向未来，兼顾水资源开发利用与经济发展相协调的原则，建议如下： 1) 提高流域调蓄能力，改善水资源时空分布不均的局面。嘉陵江流域是洪涝旱灾并存多发地区，洪枯矛盾突出。区域内水利工程的水资源调节能力有限，汛期洪水资源利用困难，以丰补枯的措施不够完善，水资源的有效利用率相对较低。亟需通过工程与非工程措施，解决因水资源的时空分布不均所造成得水资源与社会经济发展空间匹配不均衡的问题，例如2014年在干流广元市境内建成的亭子口水利枢纽，为解决流域水资源供需矛盾发挥了重要作用。 2) 加强节水宣传，提高节水意识。由于地处水资源量比较丰沛地区，节水意识有待提高，城市、工业企业、农田灌溉等节水工艺落后，不利于提高水资源的利用效率。通过舆论宣传和政策引导来提高城镇居民节水意识和加强城镇节水管理，可以有效改善水资源与城镇人口的匹配程度；升级城镇工业企业生产工艺，提高水资源与GDP的匹配程度；发展节水灌溉技术，加强水资源与灌溉农田的匹配。 3) 更新并维护老旧供水设施，提高供水能力。流域大部分水利工程是在1958年大跃进时期兴建，配套设施不完善。工程存在老化问题，病害多，防渗差，输水损失大，供水能力不足，不能充分发挥工程应有的灌溉效益。更新维护老旧供水设施，尤其是农田灌溉设施，可以有效缓解水资源与灌溉农田的不匹配程度。
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user: 摘 要 依据实地监测数据，本文分别对旱季和雨季末星云湖水体在垂向和空间分布上的水质变化特征进行了分析，探讨了季节性水量变化对星云湖水质的影响。监测结果显示：星云湖丰水期水质空间差异较小，枯水期水质空间差异较大，主要表现在丰水期溶解氧含量高于枯水期。同时，丰水期水体的比电导明显高于枯水期。星云湖水体的pH值在8.9~9.4之间变化，且有枯水期高于丰水期的特征。在垂向上，星云湖丰水期水温、pH值与溶解氧含量具有相似变化趋势，整体上均随深度的增加而呈现下降的变化，这可能与浮游藻类的呼吸作用有关；丰水期水体中叶绿素含量在整个湖泊较低且趋于一致，而枯水期具有由表层向下增高的变化。营养盐分析结果显示，丰水期的总磷(TP)含量平均为0.43~0.48 mg/L，枯水期平均为0.29~0.39 mg/L；而丰水期的总氮(TN)含量平均为2.1557~2.5225 mg/L，枯水期1.9388~2.875 mg/L，指示丰水期河流物质输入作用明显增加，人类活动影响明显增强。计算分析结果显示，星云湖水体全湖全年为重富营养水平，且具有枯水期水质富营养水平南部 >中部 > 北部水体、底层 > 中层 > 表层水体、丰水期北部 > 南部 > 中部水体，中层 > 底层 > 表层水体的特点。认识这些特点及时空变化规律，对于有的放矢、高效的开展星云湖富营养化治理具有一定的指导作用。 关键词 :星云湖，水质参数，时空变化 Copyright © 2017 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 湖泊是在一定的地质、地理背景下形成具有一定规模和持续时间、并具有一定生物种属和组合的自然水体。自然湖泊在自其形成到成熟、最后消亡的演化过程中，地质、物理、化学、生物及气候等作用互相影响与依存，表现出明显的区域特色 [ 1 ] 。高原断陷湖泊作为一个特殊的自然综合体，具有湖岸陡峭，湖盆较深，出湖河流较少，换水周期较长等特点，生态环境比较脆弱，一旦被污染或发生富营养化，很难在短时间内被有效治理。由于人类活动的影响，湖泊污染，特别是重金属污染和富营养化问题已成为当今世界面临的最主要生态环境问题之一，严重制约了当地经济的发展。认识和了解湖泊现状、明晰湖泊水质的时空变化规律是评价湖泊水环境质量、分析污染来源和改善湖泊水环境的基础 [ 2 ] 。在这方面，不少研究者进行了很多监测工作，杨文花和曹瑛杰(2005)曾对浙江省长潭水库水质指标进行监测，分析了该水库的水质指标变化的统计特征值及相关性，并提出了控制水库周围点源和农业面临的污染等建议 [ 3 ] ；魏星和易杨柳曾对武汉市某小型浅水人工湖泊水质进行一年的理化监测、分析，发现COD和BOD5均有季节性的变化规律，气温的变化会影响湖水及底泥中微生物的活性，从而影响底泥污染物的释放量 [ 4 ] ；对于陡河水库水质中TN、TP等指标的季节变化趋势进行分析，发现控制TN浓度不仅是抑制陡河水库富营养化的关键因子，更是提高和改善陡河水库水质的关键指标 [ 5 ] 。从区域已经状况来看，目前对于水质的时空变化规律的研究主要集中在青藏高原 [ 6 ] ，云贵高原 [ 7 ] ，河北 [ 8 ] ，江苏 [ 9 ] ，长江流域 [ 10 ] 及淮河流域 [ 11 ] 等。与之相比，云南高原湖泊的资料积累、系统性和对数据资料的解译明显不足。 星云湖为典型的高原湖泊，对调节当地气候、提供水源和美化环境起着不可替代的重要作用，是千百年来人们生产、生活之地。但近年来由于人类活动的影响，大量工业废水和生活污水的排入及不合理的农业耕作方式，不但造成星云湖水位剧烈波动，更严重的是水质持续恶化，富营养化加剧，已成为除“三湖”(太湖、巢湖、滇池)之外的又一遭受蓝藻常态化爆发严重“水华”的湖泊 [ 12 ] ，对当地生态环境建设和水安全造成严重影响，严重制约了当地经济的发展和人民生活质量的提高。本文主要通过对雨季前后星云湖水体在垂向上和空间分布上的水质监测数据，分析其变化特征及影响因素，探究季节性水量变化对星云湖水质的影响，并提出相应的对策与建议。
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user: 2. 研究区自然地理环境 星云湖是云南八大湖泊之一(杞麓湖于2012年湖泊面积减小现维持在20余km 2 ，跌出九大湖泊之列 [ 13 ] )，位于云南省江川盆地东部，主要形成于中新世—上新世，迄今约有340万年的历史，目前已进入湖沼发育的中晚期阶段。湖泊水面地理范围为24˚17'20''~24˚23'03''N，102˚45'20''~102˚48'20''E，水位高程约为1722 m，南北长约10.5 km，东西平均宽约3.8 km，最大水深10 m，平均水深7 m，水域面积34.7 km 2 ，湖水容量1.833亿m 3 (2005年实测数据)，目前为一半封闭性高原断陷浅水湖泊，沉降中心靠近湖盆东侧，因而造成了湖盆东侧较陡西侧较为平缓，周围多温泉。主要入湖河流有东西大河、螺蛳铺河、渔村河、大庄河、海浒河等十余条季节性河流。星云湖曾为抚仙湖上游河流，经人工开凿的隔河与抚仙湖相连。后经“星云湖–抚仙湖出流改道”工程，人工开凿小街河，成为星云湖唯一出水口。据江川县县志记载，在湖盆发育最盛时期，曾与抚仙湖和杞麓湖连为一体，即古抚仙湖，直至第四纪南北向断裂活动，地壳沿断裂沉陷，使抚仙大湖解体，才形成了如今的星云湖 [ 14 ] 。 湖区属于中亚热带半湿润高原季风气候，可分干湿两季，降水81.4%集中在每年的5~10月形成雨季。据1957~2009年的气象数据可知，该地多年平均气温约为18.4℃，多年平均降水量约为879.1 mm；主要风向为西南风，年平均风速约为2.2 m/s，最大风速为33 m/s。流域内土壤以红壤为主，并兼有紫色土和水稻土3个土类，现区内主要植被为云南松林、华山松等针叶次生林和人工林。
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user: 3. 研究方法 针对湖水的理化性质在垂直方向上和空间分布上的季节变化，在星云湖中部和北部分别选点进行了野外调查监测工作(见图1)。其中，XYL-1，XYL-2，XYL-3和XYL-4采集于2014年4月6日；XYL-5，XYL-6和XYL-7采集于2015年10月25日。用于测量的仪器是美国维赛YSI 6600V多参数水质监测仪，现场进行仪器校正后测定选点位水温、pH、溶解氧、电导率、浊度、水深等水质参数。在野外工作时，将仪器垂直放入湖中，平均约每隔1 m采集一个数据。数据处理采用Grapher和Arcgis等软件进行统计分析。2016年5月29日和2016年10月14日分别在星云湖北中南三点(T1， T2， T3)以1 m为间隔采集垂直水体水样，并使用预先清洗好的1 L聚乙烯塑料水样瓶封装，采样结束后，冷藏保存，并在本实验室内采用分光光度计法测量其水体中总氮和总磷的含量。水质评价的方法是依据国家《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)进行分类，并将其中劣于V类的划分为Ⅵ类水质，即分为6个级别，各评价项目环境质量级别标准与国家标准相同。评价过程中采用单因子评价法判断水体类型。营养级的评价主要采用相崎守弘的湖泊营养程度评分标准对各采样点进行评分(保留两位小数) [ 15 ] ，然后用卡森指数法对各监测点进行分级(见表1)。 由于湖区降雨主要集中在每年的5~10月，且其水位主要受降雨量的影响，雨季前后，水位大约会有1m左右的上涨。本文所使用的数据由于不是在1年之内采集，而是将近两年的监测数据综合起来，因此，本文着重依据星云湖在枯水期末期或最干旱的时期(2014年4月6日)和丰水期或降水积累最大的时期(2015年10月25日)时所获数据，对星云湖湖水垂直方向上和空间分布上的水质变化特征进行分析，并结合2016年的氮磷检测数据，探讨雨季前后星云湖水质参数变化的规律和影响因素。 Table 1 The standard of grading & classificatio 评分值 0~35分 36~45分 46~55分 56~65分 66~75分 76~85分 86~95分 96~100分 营养程度 贫营养 贫中营养 中营养 中富营养 富营养 重富营养 严重富营养 异常富营养 表1. 评分与分级标准 图1. 星云湖流域图及水质监测点图
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user: 5. 结论 通过在枯水期和丰水期对星云湖水体进行现场连续监测，室内总氮总磷的分析及水质评价等方法，可以得出以下初步认识。 星云湖丰水期湖泊水动力增强，水体混合度较高，水质空间差异较小。枯水期，水质空间差异较大。在垂直方向上，星云湖水体中的pH值与溶解氧含量变化趋势相似，整体上均随深度的增加而呈下降趋势，这可能与藻类光合作用有关；而丰水期其溶解氧的含量增加，与湖浪作用有关。星云湖水体中叶绿素含量的季节性变化，可能与藻类演替有关，这需要进一步的专业实验分析研究。星云湖丰水期水体的比电导明显高于枯水期，丰水期的TP含量几乎为枯水期的2倍，说明丰水期河流物质输入作用十分明显，人类活动明显增强的同时雨水的冲刷将将农田施肥残留物带入湖中的问题应予以足够的重视。 通过水质评价可知，星云湖水体全湖全年已均为Ⅵ类水质，各点全年几乎均为重富营养级阶段。星云湖的营养盐主要来源于外部输入和内源污染同时作用。从TP和TN的评分来看，枯水期水质富营养水平南部 > 中部> 北部，底层水体 > 表层水体 > 中层水体；丰水期则表现为北部 > 南部 > 中部，中层水体 > 底层水体 >表层水体得特点。 通过对初步监测数据的分析认为，星云湖已经常年处于严重富营养化状态，其有效的治理将是一个长期而艰巨得工作。但首先可以开展的工作应从逐步控制和缩小近湖周围农田的面积入手，减少农药化肥的使用，提倡绿色蔬菜的种植；其次，在周围入湖河流处增设湿地污水处理系统，减少生活污水及禽畜养殖污染的影响；最后，定期进行清淤治理、减少湖泊内源污染危害、延续湖泊自身生命周期。
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user: 摘 要 微电网在孤岛运行时无公用电网的支撑，仅由分布式电源维持系统稳定，可采用以同步发电机作为主控制单元的运行模式。论文对基于V⁄f控制的同步发电机调速系统特性进行数字仿真研究，给出了同步发电机调速系统和自动发电控制系统的数学模型，分析了调速系统的稳定性。通过对不同负荷变化情况进行仿真，分析了微电网孤岛运行时同步发电机无差调节及有差调节的特性。 关键词 :微电网，孤岛运行，同步发电机，调频特性 Copyright © 2017 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 作为集中式发电的有效补充，分布式发电技术正日趋成熟。但风、光等新能源具有不可控性，常规配电系统已无法满足大规模分布式电源的接入。研究跟实践证明，将分布式发电系统跟负荷等一起组成微电网运行，可以充分提高风光等新能源的利用率，提高供电质量 [ 1 ] 。 微电网在并网运行模式下，其电压和频率由公用电网提供支撑，分布式电源采用PQ控制，按照给定的有功和无功进行输出。而在孤岛运行时，采用主从控制模式，需要一个分布式电源采用V⁄f控制，提供电压和频率参考，其他分布式电源采用PQ控制 [ 2 ] 。微电网中的同步发电机具有更好地可控性，因此可以其作为主控制单元，方便进行功率的连续调节，保证微电网的长时间稳定运行。所以孤岛运行时，同步发电机的调速性能对频率的稳定性具有重要作用。 文献 [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] 从系统稳定和经济性上，对微电网分布式电源的容量配置问题进行了分析。文献 [ 6 ] [ 7 ] 给出了不同类型发电机的模型，分析了孤岛运行时不同微电源的频率特性。文献 [ 8 ] [ 9 ] 对微电网一次调频和二次调频策略进行了分析。 本文主要对孤岛运行时的同步发电机调速特性进行了研究，首先建立了同步发电机的数学模型，选择了一个微电网的容量，进行了一次调频和二次调频的仿真，研究了同步发电机的调频性能及稳定性。
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user: 2. 同步发电机数学模型 为了研究微电网孤岛运行时同步发电机调频特性，首先建立同步发电机的数学模型。 2.1. 负荷频率控制 负荷频率控制(Load Frequency Control， LFC)是为了保持系统频率为额定频率，当负荷功率发生变化导致频率变化时，通过检测频率误差信号并转化为有功功率控制信号 ，把它送到原动机以获得转矩增量。原动机带来发电机输出功率的变化 ，它将改变 和功率误差 ，使之保持在允许范围内 [ 10 ] 。 同步发电机的负荷频率控制如图1所示。 图中： 是调速器输出功率偏差； 是调速器时间常数； 是原动机时间常数； 蒸汽开度的变化； 是原动机输出功率的变化； 是频率的偏差； 是设定功率； 是调差系数； 是发电机惯性常数； 是负荷变化的百分数与频率变化的百分数之比； 是负荷功率的变化。 以 作为输入，以 作为输出。可以得到负荷变化量 和频率偏差 的闭环传递函数为： (1) 2.2. 自动发电控制 当负荷发生改变时，LFC控制环可以根据调差系数的值将系统的频率调节到一个存在频率偏差的稳态值。为了将频率的偏差调节到零，必须提供一个积分控制器，积分系统将系统的阶数增加一阶。当系统负荷连续发生变化时，发电机频率被调整到额定值，这称为自动发电控制(Automatic Generation Control， AGC)，根据自动控制理论，此时对于阶跃输入信号下的稳态误差为零。 在LFC上增加第二个环，必须调整积分控制器增益满足暂态响应的要求，得到的控制框图如图2所示。 图中： 是积分控制增益。 如图2所示，以 作为输入的闭环传递函数为: (2)
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user: 3. 微电网中同步发电机调速特性仿真分析 在采用主从控制模式的微电网中，孤岛运行时以同步发电机做主控制单元，采取定电压定频率的控制方式，其他分布式电源采用定功率控制。 当微网根据情况需要独立运行或者配电网出现故障时，断开了与配电网的连接，负荷的变化主要由 图1. 同步发电机负荷频率控制框图 图2. 孤立发电系统AGC等效框图 同步发电机跟随。此外在微电网处于孤岛运行时，负荷的变化也主要由同步发电机跟随，以提供电压和频率支撑。因此同步发电机的调频性能关系着微电网能否稳定独立运行，下面以某海岛微电网为例，对其中同步发电机的调速特性进行仿真分析。 某海岛微电网的峰值负荷为2200 kW，其中风机容量200 kW、光伏容量700 kWp、储能容量270 kW∙h、同步发电机容量2500 kW。同步发电机的参数为：汽轮机时间常数 ，调速器时间常数 ，发电机惯性常数 ， 。 3.1. 同步发电机有差调节 对于微电网功率的较小波动，同步发电机采用有差调节的方式进行频率稳定。 3.1.1. 调差系数分析 首先分析调差系数的选择对调速系统暂态性能和稳态性能的影响，LFC控制框图的开环传递函数为： (3) 这里 。特征多项式为： (4) 特征多项式的劳斯表Routh-Hurwita array为： 由劳斯判据可得 ，即 系统稳定。 为了比较分析调差系数的变化对调速系统暂态性能的影响，取K = 15/20/25，进行仿真，如图3所示。 从上图可以看出，K越大，调差系数R越小，稳定时间越长，稳态频率偏差越小。所以调差系数过小，稳定时间过长；调差系数过大，稳态频率误差又会过大。而同步发电机从空载到满载调速系统一般有5%~6%的调差系数，在该案例中选择调差系数为5%。 3.1.2. 有差调节建模仿真 若电网故障或其他原因导致微电网由并网转孤岛运行，此时微电网的功率可能不足也可能会盈余；此外孤岛运行时，微电网的负荷会一直发生波动，这都需要进行频率的调整。 如果微电网功率波动较小，同步发电机需要跟随的功率变化也较小，调速器只需要进行一次调频即可满足频率波动要求。例如在孤岛运行时，负荷突然增加或减少了100 kW ( )，在simulink进行建模如图4所示。(以阶跃信号模拟负荷的变化量，本文进行的仿真均以标幺值计算。) 仿真得到的频率变化如图5所示。 达到稳态时， 为±0.001923，频率偏差实际值为0.096 Hz。满足电网要求频率偏差限值±0.2 Hz。 根据终值定理， 的稳态值为： (5) 计算得 ，与建模仿真得到的数据相同。 图3. 不同调差系数的仿真图 图4. 有差调节建模图 图5. 有差调节仿真图 同时由于微电网同步发电机功率有限，所能进行有差调节的功率波动具有一定的限度。如果负荷波动较大则无法满足频率的要求，根据频率限值计算出有差调节的 最大变化范围 ，由公式(5)计算得到功率的波动最大为 。 3.2. 同步发电机无差调节 对于周期在10 s至2~3 min以内而幅度变化较大的负荷，只由调速器自身的调频特性以不能满足频 率要求，需要调整调频器的整定机构，使发电机的静态频率特性曲线向上平移，直到频率达到额定值，这称为二次调节，即无差调节。无差调节增加了一个积分环节，先判定系统稳定时积分控制增益的取值范围。 系统开环传递函数为： (6) 特征多项式为： (7) 特征多项式的劳斯表Routh-Hurwita array为： 由劳斯判据可得 ，取 。 在该微电网中，当负荷发生较大波动，或者并网转孤岛运行时功率缺额较大，需采用无差调节进行频率的稳定。根据2.1.2求得的有差调节功率变化范围，假定负荷增加或减少500 kW ( )时，在simulink中进行建模如图6所示。 仿真得到频率变化如图7所示。 由上图可以看出达到稳态时，频率偏差基本为零。因此当负荷波动较大时，采用无差调节的方式可以使频率稳定在额定频率。但如果负荷增大过多，超过了分布式电源的最大功率，导致频率下降过大时只能进行低频减载，在此不进行详细讨论。
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user: 4. 结论 本文通过对微电网中同步发电机一次调频及二次调频进行仿真，并对实验结果进行分析，得到了以下结论： 1) 同步发电机的调差系数和积分控制增益会影响系统的暂稳态性能，调差系数R越小，稳态误差越小，调节时间会增长，而过小会导致系统不稳定。因此需要选择适当的调差系数。同时积分控制增益也不宜过大。 2) 一次调频所能调整的负荷变化具有一定限度，负荷变化较大时仅由一次调频作用会导致频率发生 图6. 无差调节建模图 图7. 无差调节仿真图 较大偏移不能满足电网的频率要求。此时需要调频器进行调整以实现无差调节。 通过分析可以看出，同步发电机由于它自身的频率特性，作为微电网主控制单元进行定电压定频率控制更加方便操作。
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user: 摘 要 本文在简要分析上海地区冬季气候特点以及耐寒多肉植物其原生态环境的基础上，介绍遴选出可在上海冬季应用立体绿植的多肉植物，并对耐寒多肉植物在上海的绿化及景观应用提出了建议和展望。 关键词 :耐寒多肉植物，立体绿植，应用与选择，上海 Copyright © 2017 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 冬季立体绿植的主要目的是增添城市绿植景观，美化环境，同时增加城市的绿化面积。因此立体绿化的植物应以常绿植物为主。由于立体空间的特殊环境，植物的适生性及冬季植物的养护问题应优先考虑。所以在植物选择上，以冬季能在露地自然越冬以及低养护成本的植物为主。多肉植物有相当多的种类个体比较小巧，适用于城市建筑的屋顶及户外立体绿化的景观制作。但是，总体而言，多肉植物立体绿植在上海地区冬季的应用还比较少。 广义多肉植物包括仙人掌科在内，覆盖番杏科、景天科、大戟科、龙舌兰科、萝摩科、百合科等共计50余科，达1万余种 [ 1 ] 。由于多肉植物的特性所致，多数多肉植物生活于干旱、高温地区，或生活在温室条件的环境中。但是仍有部分多肉植物可以生长在适度低温的地区，甚至有一些多肉植物可以适应或忍受较低的寒冷温度。 本文在分析上海地区冬季气候特点以及耐寒多肉植物其原生态环境的基础上，介绍筛选出可在上海冬季应用立体绿植的部分多肉植物，包括应用于冬季屋顶绿化或户外植物立体雕塑。
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user: 2. 上海地区冬季气候特点 上海市地处东经120˚52'~122˚12'，北纬30˚40'~31˚53'，北界长江，东濒东海，南临杭州湾。为北亚热带季风气候，日照充分，春秋较短，冬夏较长。雨量充沛，呈现季风性、海洋性气候特征。上海四季分明，夏季高温多雨，呈现湿热，冬季寒冷少雨，呈现阴冷；最冷1月平均气温4.7℃左右，最低气温可达−5.7℃，极端最低温度−12.1℃。 按照气象意义上的冬天定义(比较真实反映一个地区季节变化的物候情况)，连续五天日平均气温均在10℃以下为冬季开始。上海每年约11月下旬后，平均气温正好10℃左右，开始进入冬季，植物生长停滞或进入休眠。第二年3月中下旬，连续五天日平均气温大于10℃左右，又开始走出气象意义上的冬季。 在此段漫长的冬季时间，大多数植物进入休眠期。此季节可用于户外绿植的植物，尤其是用于屋顶绿化、立体绿植的植物种类相对非常少。
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user: 3. 耐寒多肉植物原分布地区气候特点 了解多肉植物的原生态环境，对引种栽培从而在当地的应用具有十分重要的意义。多肉植物中绝大部分种类的原产地不在我国，耐寒多肉植物较为集中的原产地主要在美洲和欧洲地区，这些原产地的气候特点如下 [ 2 ] ： 美洲地区：墨西哥北部地区以及和其接壤的美国西南地区。这些地区雨量较少、气候夏热冬寒，每年有一个周期性的旱季，主要发生在冬季。这些地区其植被种类主要为多肉植物、耐旱的禾本科植物、多刺小叶灌木。多肉植物的种类以仙人掌科、龙舌兰科和景天科的植物为主。 欧洲地区：欧洲的阿尔卑斯山和高加索地区及南美的巴塔哥尼亚高原分布大量的多肉植物。这些地区属高纬度、高海拔区，气候寒冷。主要多肉植物主要有仙人掌科的拟叶仙人掌属(Maihuenia)和狼爪玉属(Austrocactus)、景天科的长生草属(Sempervivum)及圆叶地毯属(Chiastophyllum)。其中圆叶地毯(Chiastophyllum oppositifolium)能耐−40℃的低温(短期)，其黄色的花非常美丽，享有“高原玫瑰”的美称。 我国本土多肉植物中，也有少数生活在河北、安徽、河南的种类，在当地可以安全越冬。如景天科瓦松属的瓦松(Orostachys fimbriatus (Turcz.) Berg.)。
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user: 4. 适合上海地区冬季气候特点的多肉植物部分种类 通过研究及实际引种栽培发现 [ 3 ] [ 4 ] ，在多肉植物中，有不少品种适合上海冬季户外的立体绿植应用。表1主要是介绍一些个体小巧、低养护成本的种类。供上海地区冬季户外立体绿植应用参考。 Table 1 Plant species of succulents of resistant to low temperatur 中文名 科属 学名 耐受低温 备注 观音莲 景天科、长生草属 Sempervivum tectorum −20℃~−10℃ 紫牡丹 景天科、长生草属 Sempervivum ciliosum cv. stansfieldii −20℃~−10℃ 栽培种 瓦松 景天科、瓦松属 Orostachys fimbriatus (Turcz.) Berg. −20℃~−10℃ 秀女 景天科、瓦松属 Orostachys spinosa −20℃~−10℃ 中华景天 景天科、景天属 Sempervivum ciliosum cv. stansfieldii −20℃~−10℃ 栽培种 子持莲华 景天科、瓦松属 Orostachys boehmeri −10℃~−5℃ 鲁氏石莲 景天科、拟石莲花属 Echeveria runyonii rose ex walther −10℃~−5℃ 薄雪万年草 景天科、景天属 Sedum hispan icum −10℃~−5℃ 不死鸟 景天科、伽蓝菜属 Kalanchoe daigremontiana −10℃~−5℃ 姬秋丽 景天科、风车草属 xGraptopetalum “Mirinae” −10℃~−5℃ 杂交种 姬星美人 景天科、景天属 Sedum dasyphyllum −10℃~−5℃ 千佛手 景天科、景天属 Sedum sediforme −10℃~−5℃ 锦晃星 景天科、拟石莲花属 Echeveria pulvinata −10℃~−5℃ 黄丽 景天科、景天属 xSedum “Golden Glow” −5℃~0℃ 杂交种 佛甲草 景天科、景天属 Sedum lineare thunb. −5℃~0℃ 垂盆草 景天科、景天属 Sedum sarmentosum Bunge −5℃~0℃ 黄金佛甲草 景天科、景天属 Sedum lineare cv. Yellowleaf −5℃~0℃ 栽培种 胭脂景天 景天科、景天属 Sedum spurium cv. coccineum −5℃~0℃ 栽培种 胧月(石莲花) 景天科、风车草属 Graptopetalum paraguayense −5℃~0℃ 姬胧月 景天科、风车草属 xGraptosedum “Bronze” −5℃~0℃ 杂交种 冬美人 风车草属X厚叶草属 xGraptophytum “Supreme” −5℃~0℃ 杂交种 黄金花月 景天科、青锁龙属 Crassula portulacea −5℃~0℃ 艳日辉 景天科、莲花掌属 Aeonium decorum f. variegata −5℃~0℃ 变型 子宝 景天科、鲨鱼掌属 Gasteria gracilis baker −5℃~0℃ 雷神 龙舌兰科、龙舌兰属 Agave potatorum −5℃~0℃ 表1. 耐受低温的多肉植物种类
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user: 5. 几点建议及展望 由于景天科植物植株个体大多体量较小，且管理粗放，养护成本低，耐热、耐旱，因此，在上海地区屋顶绿化中，通过引种筛选、培育以及种植选择，选育出适合上海地区气候因素尤其对上海的冬季具有良好的抗性的景天多肉植物，应予以重点关注。 上海近些年一直在进行耐寒多肉植物课题研究 [ 5 ] ，欲通过引种筛选、培育以及种植选择，选育出适合上海地区气候因素尤其对上海的冬季具有良好的抗性的屋顶或立体绿化植物。其中开展了对景天科植物中景天属、长生草属、瓦松属、青锁龙属等植物的耐寒性研究，包括植物种类调查、耐寒植物筛选与筛选体系的建立，从露地栽培表现、在形态指标、耐寒生理指标上，以及栽培繁殖技术等方面，去发现这些多肉植物中耐寒性，并争取在上海地区得到广泛应用。 加大对多肉植物引种栽培选育力度，选择耐寒、耐热、耐旱且生长缓慢、少浇水、少修剪、少病虫害的多肉品种，并制定栽培技术规程。未来可以建造出低成本养护的、可持续利用的屋顶绿化或垂直景观，服务于土地资源紧缺的都市。
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user: 摘 要 由STC 89C 52单片机采集信息和智能控制，利用GPRS无线传输模块定时把温室大棚采集到的温度、湿度、光照强度以及CO 2 浓度等数据传输给上位机(PC机)，实时观察，同时又通过PC机对下位机(单片机)采集的信息进行分析，并发出相应指令给下位机作出相应的控制，如通风设备、喷淋装置、遮阳网等装置。 关键词 :温室大棚，远程监控，GPRS，STC 89C 52 Copyright © 2017 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 我国温室大棚的应用越来越广，根据农业生产的实际需要，研究设计温室大棚信息采集系统，对于温室大棚信息采集的智能化和实时监测自动化，实现土壤诊断、合理施肥灌溉、调温以及遮阳补光等具有重要的意义 [ 1 ] 。 基于GPRS的温室大棚信息采集及控制系统的设计，通过温度传感器、湿度传感器、CO 2 传感器和光敏传感器采集大棚内温度、湿度、CO 2 浓度和光照强度等信息，由STC 89C 52单片机(下位机)分时循环收集各传感器信息并实时由GPRS模块发送到管理员室的PC机(上位机) [ 2 ] ，管理员可以通过PC机实时查询大棚的相关信息。 PC机可以对采集的信息自动数据处理，做出相应的控制，如通风设备、喷淋装置、遮阳网等装置的打开或关闭；可以定时对多个大棚数据采集和保存，保存的数据有时间记录，这便于对各批次作物成长的分析。管理员可以通过pc机对大棚环境参数值适时调整设置，实现闭环控制，对不同季节、不同农作物进行环境参数的调整，实现对大棚的高效管理 [ 3 ] [ 4 ] 。 本设计大棚内单片机系统(下位机)采用模块化的设计思路。使用STC 89C 52作为控制核心、无线传输模块使用GTM900C GPRS模块，液晶显示使用LCD12864等元器件，设计出的硬件系统使用简单，功耗低，性价比高 [ 5 ] 。
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user: 2. 系统硬件设计 2.1. 系统结构 系统结构主要由传感器、单片机及GPRS模块(下位机)和数据中心PC机(上位机)四部分组成如图1所示。通过各传感器把采集到的信息传送至单片机，单片机把接受到的信息通过GPRS模块传输到PC机上，然后再由PC机对这些信息进行分析处理 [ 6 ] [ 7 ] 。其中一台PC机可以访问多个GPRS模块，从而实现多个温室大棚的分时控制，形成一对多的温室大棚测控系统。 2.2. 硬件结构原理 硬件电路主要由信息采集、数据收发控制、信息显示、系统控制四部分组成。其中信息采集主要由温湿度传感器、光照强度以及CO 2 浓度传感器组成；数据收发控制主要由GPRS模块和PC机组成；信息显示由LCD12864组成；系统控制主要由单片机和PC机构成；其系统结构框图如图2所示。通过温度传感器、湿度传感器、光敏传感器以及CO 2 浓度传感器把采集到的信息传送至MCU和GPRS模块单元，单片机把处理好的数据在通过串口发送至GPRS模块，由LCD12864显示采集的信息，在由GPRS模块与PC机进行联通，并由GPRS模块发送至Internet网络，PC机通过访问Internet得到数据。对这些采集到的信息，PC机可以进行分析，并做出相应的控制，如打开或关闭通风设备、喷淋装置、化学反应 图1. 整机系统框图 图2. 单片机系统结构框图 装置和遮阳网等。 其中温湿度传感器是利用到了单片机的P3.7引脚进行单总线数据信息的采集和传输，光照强度传感器是利用了单片机的P3.6和P3.5两个引脚通过I 2 C 总线进行数据的采集和传输，GPRS模块利用单片机的P3.0和P3.1两个引脚进行串口通信。 温湿度传感器选用DHT11，具有响应速度快、抗干扰能力强、性价比高等优点； 光照强度传感器选用BH1750FVI，是一种数字型光强度传感器集成电路，它支持I 2 C 总线接口，具有高分辨率，抗干扰能力强； CO 2 传感器选用VC1008T，其精度高、性能稳定； GPRS模块选用华为GTM 900C 双频900/1800 MHZ，其内嵌TCP/IP协议模块，使用简单，设计成本低。GTM 900C 模块的工作原理图如图3所示。
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user: 3. 软件设计 程序编写主要包括信息采集和显示，单片机和GPRS的串口通信，以及控制GPRS实现联网和发送数据的功能 [ 8 ] [ 9 ] 。 3.1. 系统程序流程图 系统主程序流程图如图4所示。 图3. GTM 900C 工作原理图 图4. 主程序流程图 3.2. 单片机部分程序 LCD12864显示流程图、向BH1750发送单个字节流程图和连续读取数据及储存流程图如图5所示。 3.3. 单片机通过串口向GPRS发送AT指令到网络 通过单片机和GPRS进行串口通信，把单片机采集的信息发送到上位机，其程序流程图如图6所示。 图5. 部分程序流程图 图6. GPRS联网流程图 3.4. PC接收数据程序 接收数据程序流程图如图7所示。 编译程序生成应用软件后，服务器接收界面如图8所示。 图7. 上位机(PC)流程图 图8. 上位机(PC)界面图
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user: 4. 整机调试 4.1. GPRS串口联网的测试 依次在GSM串口调试助手程序界面输入以下AT指令，若板子正常且连网成功，且能够在TCP/UDP Socket调试工具中显示发送的数据(http)，显示如图9和图10所示，说明板子正常，能够正常连网和发送数据。 AT + CGDCONT = 1， IP， CMNET AT%ETCPIP AT%IOMODE = 0， 2， 0 AT%IPOPENX = 1， TCP， 111.164.240.229， 1001 AT%TPS = 1， 1， 3000， 1024 http 本系统通过温湿度传感器、光照强度传感器以及CO 2 浓度传感器采集信息并传送至单片机，由单片机屏显采集的信息，经GPRS模块串口通信，把采集的信息发送至上位机，上位机对接收到的信息进行相应的信息处理及管理。 图9. GPRS联网测试串口调试助手图 图10. GPRS联网测试上位机接收图 4.2. GTM 900C 模块连接Internet网络的测试 第一步：连接电源线；将串口线的端口一端与板子的端口相连，另一端与电脑的串口端口相连。如图11所示。 第二步：插入SIM卡，如图12所示。 第三步：打开电路板电源，红灯亮，黄灯闪。 第四步：打开电脑中的GSM串口调试助手程序。 第五步：在GSM串口调试助手程序界面打开串口，依次点选GSM调试专用栏的几个按钮，若板子正常，则显示如图13所示。 4.3. 单片机控制显示数据测试 将温湿度传感器、光敏传感器和LCD12864插入所设计的板中，将调试好的程序烧写入单片机，打开电源开关，液晶会显示如图14所示的值，说明硬件和软件都测试成功了。 4.4. GPRS传送数据测试 将GPRS模块与单片机通过串口连接好后，打开上位机，设置好端口和IP，将调试好的程序烧写到单片机。打开GPRS模块和开发板电源，查看上位机是否与下位机联上网。如果联上网了，上位机将接 图11. GTM 900C 模块 图12. 插入SIM卡模块图 图13. GSM串口调试助手程序界面 图14. 单片机控制显示数据测试图 图15. GPRS 传送数据测试 收到下位机发送的数据，同时会将接收到的数据在相应的窗口显示，在对接收到的数据进行分析处理后将对下位机进行相应的控制。测试成功，上位机屏显如图15所示。
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user: 5. 结语 通过硬件系统、软件系统、GPRS模块的设计，实现了温室大棚环境参数的采集、显示、传输、接收和控制。取得的主要结果如下： 1) 对GPRS模块提出的组网方案，能够符合设计要求，很好的实现了各项功能。 2) 大棚内单片机系统设计采用模块化的思路。使用STC 89C 52作为控制核心、无线传输模块使用GTM900C GPRS模块，液晶显示使用LCD12864等元器件，设计出的硬件系统使用简单，功耗低，性价比高。 3) 用C语言编写的程序简单方便。程序主要包括信息的采集和显示、单片机和GPRS模块的串口通信以及GPRS联网和数据传输的程序，以及用VB语言编写的PC机程序。 4) 经测试，上位机(pc机)定时对多个大棚数据采集和保存，保存的数据有时间记录，这便于对各批次作物成长的分析。自动定时采集数据，每30分钟对各大棚循环采集存贮一次，这样设计使数据存贮量不会太大又达到监控的效果。 5) 本设计同时可以随时通过pc机键盘手动采集数据和操作大棚的控制系统。
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user: 摘 要 本文选取锡林郭勒市东北部四个旗县东乌珠穆沁、西乌珠穆沁、锡林浩特市、阿巴嘎旗，1956年到2012年4个气象站点的年平均气温、季平均气温、年平均最高气温、年平均最低气温、年极端最高气温、年极端最低气温进行分析。运用一元线性方程等方法，对锡林郭勒东北四个旗县这四种气温进行比较。结果表明：所研究的这四种气温均呈不同速率的上升趋势，上升的幅度均大于全国近50年的增温率0.25℃/10a，表明研究区的气候也在逐渐变暖。 关键词 :锡林郭勒盟，气温，近50年 Copyright © 2017 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 近百年来全球气温变暖趋势日益明显，尤其是20世纪80年代以来，全球增温最为迅速，统计学上达到突变程度 [ 1 ] [ 2 ] 。许多研究表明，大气中以二氧化碳为主的温室气体的过度排放使全球气候明显变暖 [ 3 ] ，我国许多城市的气温也有逐年上升的趋势，且增温幅度大于同期全国平均值。有资料显示，近50年来锡林郭勒气温累计上升了大约3.40℃。特别是最近20年平均累计上升了4.00℃，气温上升较快 [ 4 ] 。气温作为气候的一个重要指标对其进行研究分析、定量描述其变化规律，对于准确认识气候变化，以及其他方面的原因的分析研究及以后生产应用都有十分重要的意义。
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user: 2. 研究区概况 如图1所示研究区位于内蒙古东部锡林郭勒盟东北部的四个旗县，北部与蒙古国接壤，且包含了乌珠穆沁盆地，河网密布，水源丰富。海拔在800~1200 m之间。属于温带大陆性气候以干旱、半干旱为主，寒冷、多风、干旱，冬季受西伯利亚蒙古高压控制严寒漫长；夏季后亚洲低压控制炎热短暂。地处草甸草原与荒漠草原的过渡带，主要植被类型是典型草原和荒漠草原 [ 5 ] [ 6 ] 。
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user: 3. 资料与方法 3.1. 资料来源 本文选用1956~2012近55年锡林郭勒东北四个旗分别为东乌珠穆沁(50915)、西乌珠穆沁(54012)、锡林浩特市(54102)、阿巴嘎旗(53192)气象站逐月平均气温、极端最低气温、极端最高气温、平均最高气温、平均最低气温进行计算。将一年划分为春夏秋冬四季：3~5月为春季；6~8月为夏季；9~11月为秋季；12月至次年2月为冬季，分别求出各季的温度距平，并绘制距平变化图。计算了年及各季气温距平的5年滑动平均值；分析了锡林格勒盟东北四旗累年各月平均气温值和极端温度的时间分布。 3.2. 研究方法 (1) 3 s技术法，运用Arcgis对研究区进行提取，然后导入研究区各个气象站点及周围几个相邻气象站点的气温的信息，进行地理坐标、投影坐标的转换。之后进行插值。 (2) 采用一元线性回归方程表示气温变化趋势，其方程为：y = kx + b，其中k表示气温倾向率。K为负数，呈下降趋势，k为正数，呈上升趋势，k的绝对值的大小可以表示下降、上升的程度。 图1. 研究区位置示意图 (3) 用距平值来表示多少年内的气温与该时段的气温平均值差距。距平是某一系列数值中的某一个数值与平均值的差，分正距平和负距平。平均气温距平就是一系列平均气温(日平均气温、月平均气温等)与总平均气温的差值。平均气温距平增高就是说明这个差值增大了，相应时间段内的温度出现了异常。距平值在气象上，主要是用来确定某个时段或时次的数据，相对于该数据的某个长期平均值(如30年平均值)是高还是低。而原始值通常是用来表征某个时段或时次真实水平。 (4) 滑动平均来表示气温年代季的变化情况。 (5) 克里金差值法，该方法虑的是空间属性在空间位置上的变异分布。确定对一个待插点值有影响的距离范围，然后用此范围内的采样点来估计待插点的属性值。由此方法可以得出直观看出整个面上气温的平均值。
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user: 4. 气温变化特征分析 4.1. 平均气温变化 (1) 平均气温变化规律 从图2可以看出年平均气温明显波动，从1956年~1964年气温逐渐上升，到1969年又呈下降趋势，从1969年~2008年都处于波动但处于逐渐上升的趋势，从2008年开始有呈下降趋势。但从线性方程看 平均气温呈现逐渐上升的趋势，增温率达到0.42℃/10a高于全国气温平均增温率0.22℃/10a [ 7 ] ，其增温最明显的是2007年比平均气温高将近2.19℃。五年滑动平均来看气温也呈明显波动并上升的趋势，增温率为0.43℃/10a。表明研究区为气温增加较为明显的地区。 (2) 平均气温距平值 图3可以看出气温平均值均处于1℃~3℃之间，1987年之前气温均低于或者稍高于平均值，1975年明显高于平均气温将近1.08℃。1987年之后气温总体高于并明显高于平均气温，最高为2007年高将近2.19℃。2012年距平值为0.79598℃较前面十几年比较明显低于平均气温。 (3) 平均气温克里金插值 图4为在arcgis里运用Arcgis对研究区进行提取，然后导入研究区各个气象站点及周围几个相邻气 图2. 平均气温变化趋势 图3. 平均气温距平值 图4. 研究区气温示意图 象站点的气温的信息进行地理坐标、投影坐标的转换。之后对气温进行的克里金插值对研究区整个面状图上所有的点的气温进行了插值与预测，由图可以看出西部平均气温稍高于东部，东西乌珠穆沁平均气温低于其他地方。 4.2. 年平均气温季节变化 由图5可以看出研究区春季、夏季、秋季、冬季平均气温均呈上升趋势，并且增温率也各不相同， 图5. 研究区气温季节变化图 从图中可以看出研究区春夏秋冬四季的年平均增温率分别为0.441℃/10a、0.422℃/10a、0.389℃/10a、0.427℃/10a。其中春季增温率最高、秋季最低。五年滑动曲线可以看出研究区春夏秋冬增温率分别为：0.44℃/10a、0.412℃/10a、0.401℃/10a、0.48℃/10a。其中冬季五年滑动平均增温率最高、秋季最低。由表1可以看出60年代~80年代春夏秋冬气温距平值均为负值，年平均气温相对较低为偏冷期，但是年距平绝对值呈逐渐减小的趋势。90年代只有夏季距平值为负值，其他三个季节均为正值，年距平值也为正值，说明气温正在逐渐上升。到21世纪00春夏秋冬距平值均为正值，年代距平值明显高于其他年代为偏暖期，其中春夏距平值都较其他年代的各个季节较高，年平均气温的升高主要由春夏气温升高导致。 4.3. 平均最高最低气温变化 由图6和图7可以看出平均最高气温和平均最低气温都呈波动且上升的趋势，研究区历年年平均最高气温以0.29℃/10a的速度增长，上升的幅度比平均气温缓慢。历年年平均最高气温最高值为8.85℃，2007年出现最高值为11.04℃，最低值出现在1956年为6.5℃，较平均值偏低2.35℃。年平均最低气温 Table 1 Average temperatures and seasonal mean temperature anomalie 年代 年代距平 春季 夏季 秋季 冬季 60s −0.662689424 −0.4795 −0.551 −0.6235 −1.0513 70s −0.659659121 −0.90867 −0.47433 −0.33933 −0.58463 80s −0.327083364 −0.45533 −0.07933 −0.4185 −0.4688 90s 0.586363606 0.569667 −0.16767 0.4715 1.304533 21世纪00s 1.063068152 1.273833 1.272333 0.909833 0.800367 总距平 −1.51515E-07 1.78E-15 −1.1E-14 −1.7E-06 0.000167 表1. 平均气温及季节平均气温距平 图6. 平均最高气温 图7. 平均最低气温 以0.52℃/10a的速度增长，上升的幅度高于平均气温，历年年平均最低气温平均值为−4.77℃，最高值为−2.4℃明显高于平均值同样出现在2007年，最低值出现在1956年值为−7.68℃。平均最高气温最低值和平均最低气温的最低值均出现在1956年，最高值出现在2007年。 4.4. 极端最高最低气温变化 由图8和图9可以看出极端最高气温和极端最低气温都呈波动且上升的趋势，研究区历年年极端最 图8. 极端最高气温 图9. 极端最低气温 高气温以0.42℃/10a的速度增长，上升的幅度和平均气温相近。极端最高气温最高值为39.05℃，出现在2010年，最低值出现在1956年为30.95℃。年极端最低气温以0.57℃/10a的速度增长，上升的幅度高于平均气温，历年年极端最低气温最高值为−2.4℃明显高于平均值同样出现在1995年，最低值出现在1956年值为−39.6℃。极端最高气温最低值和极端最低气温的最低值均出现在1956年。
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user: 5. 结论 (1) 从研究区近55年，年平均气温、5年滑动年平均气温、年平均最高最低气温、年极端最高最低气温分析可知：研究的气温均呈上升的趋势，其增长率分别为0.42℃/10a、0.29℃/10a、0.52℃/10a、0.42℃/10a、0.57℃/10a。上升幅度大于全国54年增温率0.25℃/10a。从分析中可得出1956年为气温较低的年限，年平均最高气温最低气温、年极端最高气温最低气温的最低值均出现在该年。1998、2007、2008年气温也比往年偏高。2008年以来气温开始呈现下降的趋势。但总体还是呈现上升的趋势。 (2) 从研究区近55年分析的各个气温变化分析可知：60年代呈下降趋势，70年代中期到80年代呈上升趋势，90年急速上升，21世纪初又开始呈现下降趋势。 (3) 春、夏、秋、冬季平均增温率分别为0.44℃/10a、0.42℃/10a、0.39℃/10a、0.43℃/10a，可以看出平均气温的增温率大小为：春季 > 冬季 > 夏季 > 秋季。春季增温率最大，对平均气温的贡献最大。 (4) 将年平均最高气温和年平均最低气温进行比较，年平均最低气温增长率0.52℃/10a远高于年平均最高气温增长率0.29℃/10a。所以年平均最低气温对气温的增长贡献较大。 (5) 年极端最高气温和年平均最低气温也均呈上升趋势。
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user: 摘 要 某土压平衡盾构机工作过程中，中心回转组件接连出现旋转接头安装法兰连接螺钉断裂、轴线偏摆，回转组件整体后移等故障，本文通过对盾构机中心回转组件工作原理进行介绍，并对某土压平衡盾构机施工过程中出现的故障进行分析，提出中心回转组件优化设计及改进措施。 关键词 :土压平衡盾构机，中心回转组件，故障分析与改进 Copyright © 2017 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 土压平衡盾构机中心回转组件位于盾构机前盾的中心位置，其前端与刀盘通过螺钉连接。中心回转组件的内部设有数个流体通道，中心回转组件与刀盘连接后，该流体通道与刀盘上的管路连接，其作用是向刀盘的面板上输送泡沫或膨润土以及向仿行刀液压油缸输送液压油 [ 1 ] 。通过对某土压平衡盾构机中心回转组件旋转接头安装法兰连接螺钉断裂、轴线偏摆，回转组件整体后移等现象进行原因分析和故障排查，并提出中心回转组件的受力计算方法和结构改进方案，为盾构机设计人员、广大盾构机施工人员提供一些参考和建议。
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user: 2. 故障概况 某土压平衡盾构机在投入使用初期，中心回转组件出现了旋转接头安装法兰连接螺钉断裂故障，在对断裂螺钉更换后继续施工，随后出现了中心回转组件轴线偏摆的问题，在之后3个月的施工中中心回转组件一直在轴线偏摆的状态下运转，直至发现中心回转组件整体后移的故障，停止施工。经测量，中心回转组件整体向后移动了约70 mm距离。
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user: 4. 优化与改进措施 通过上述分析，故障发生的根本原因为：盾构机始发过加固层时未按照要求在鱼尾刀前方的加固层上预先开挖出一个缺口，导致使鱼尾刀所受的轴向力超过了设计值，使中心集成块与刀盘连接螺钉被拉断。 4.1. 施工过程改进措施 在盾构机始发过加固层前，施工方必须严格按照《操作说明书》的要求：在鱼尾刀前方的加固层上预先开挖出一个坑口、且施工中推进速度小于10 mm/min，从而保证通过鱼尾刀传递到中心集成块上的轴向力在设计许可范围内，避免通过鱼尾刀传递到中心集成块上的轴向力过大。 4.2. 鱼尾刀结构优化与改进 将鱼尾刀直接焊接到刀盘面板上，不与中心集成块发生接触相连。使鱼尾刀所受轴向力传递在刀盘上，而不再通过鱼尾刀安装座传递到中心集成块上。即使鱼尾刀所受的轴向力超过了设计值，也不会导致严重故障发生。
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user: 5. 结语 (1) 提出了中心回转组件的故障分析方法。 (2) 提出了中心回转组件在渣土中受力计算方法。 (3) 提出了鱼尾刀结构优化设计及改进措施。