DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
system: [SYSTEM]

user: 4. 数值结果分析 将入口条件作为初始条件进行初始化，迭代步设置为3000步进行求解计算。通过CFD-POST进行后处理，得到了海洋平台外流场的流线图，如图5所示，以及风压分布图(如图6所示)，针对某一剖面给出了0˚和90˚风作用下的风压分布图，见图7。 由于各个结构之间存在干扰作用，使得流场和压力场产生变化，导致结构受风面压力分布不同。从图6和图7可知，由于风的直接撞击作用，迎风面压力数值较大，背风面较大区域压力为负值，“遮蔽”效应明显。同时可以看出，在直接受风面上压力较大，比如平台的底部圆柱面、甲板侧面以及上层建筑的受风面等。图8给出了载自存工况条件下分别通过数值模拟方法和经验公式获得的Spar平台在0˚~90˚入射风向角时平台上部结构所受的风载荷，图9为计算工况下不同风向角作用时的风载荷。 从图中可以看出，两种方法所得的结果趋势类似，当入射风向角为45˚时，Spar平台的风载荷达到最大值。数值计算的结果比经验公式的结果偏小，可能是由于遮蔽效应会降低作用在下风构件上的风压，从而使整体风载荷有所降低；而经验公式未考虑遮蔽效应的影响，对风载荷进行了偏保守估计。经统计分析，数值计算的风载荷比经验公式所得的风载荷偏小14%~26%。其中90˚风向角时，二者的偏差最大， 图5. 平台外流场流线图(自存风向0˚) 图6. 平台表面压力云图(自存风向0˚) 从图2和图3也可以看出，这与上层甲板上的建筑群、生活楼以及直升机平台的布置相关。同时，从图9可以看出，由于非线性原因，不同风速下的载荷并不是与风速的平方呈线性关系，但各个计算工况下均是45˚对应的风载荷最大。
system: [SYSTEM]

user: 5. 结论 1) 从表中数据可看出，在不同的入射风向角时，规范计算结果都要比数值模拟结果偏大，这是由于规范计算时没有建筑物之间的遮蔽效应，导致结果偏于保守。 2) 数值模拟计算结果和规范计算结果表明，两种方法计算的平台风载荷均在45˚风向入射角时达到最大值，不同风向角时风载荷的变化趋势大体相同。 3) 由于非线性原因，不同风速下的载荷并不是与风速的平方呈线性关系，但各个计算工况下均是45˚ 图7. 0˚和90˚风作用下的压力分布对比图 图8. 自存工况下不同风向角时平台所受的风载荷 图9. 所有计算工况下不同风向角时平台所受的风载荷 对应的风载荷最大。 4) 通过数值风洞所得的风载荷与规范值相比，降低幅度在14%~26%之间，该平台未做风洞物理模型试验，但与其他平台的风洞物理模型试验相比，降低幅度接近 [ 2 ] [ 6 ] ，该计算结果可为Spar平台的风载荷研究提供参考依据。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 增强型地热系统(EGS)作为地热资源重要的开发形式，储量十分丰富，开发利用前景广阔，所以EGS的开发利用引起国际社会和研究领域的广泛关注。本文从孔隙尺度(PSM)、岩心尺度(CSM)到场地尺度(FSM)3种流体力学模拟方法展开分析，阐述了不同数值方法在增强型地热系统的应用现状、技术优势和存在的问题。认为可将PSM方法作为基础模型，3种不同尺度的数值模拟方法有机协同地联系在一起，为基于增强型地热系统的数值模拟方法研究指明了方向。 关键词 :增强型地热系统，流体力学数值模拟，孔隙尺度，岩心尺度，场地尺度 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/
system: [SYSTEM]

user: 1. 前言 近年来，日益增长的能源需求和备受重视的环境问题使得利用清洁可再生能源成为国家经济健康可持续发展的重要途径。地热能作为一种基本的清洁可再生能源，是普遍存在于地球内部岩体和天然流体中的热量，是地球内部广泛存在的清洁能源，对于缓解我国能源压力、减少污染排放具有重要的作用。我国地热能资源储量丰富，可分为浅层地温能、水热型地热能和干热岩三种类型 [ 1 ] 。我国对于浅层地温能和水热型地热能的资源利用较早，而干热岩作为一种普遍埋藏于地表深3 km至10 km、温度150℃~650℃、几乎没有水或者蒸汽的热岩体，分布几乎遍布全球，资源储量十分丰富。就我国而言，大陆区域3 km至10 km深处的干热岩储量为2.5 × 10 25 焦耳，即使只开发2%，也是我国2010年能源消费总量的5300倍 [ 1 ] ，开发利用前景广阔。所以干热岩的开发利用吸引了越来越多的国际社会和研究领域的关注。 作为开发利用干热岩资源的重要技术，增强型地热系统(Enhanced Geothermal Systems，缩写为EGS)为了从低渗透性和低孔隙率的地热储层中提取具有一定经济效益的热能，通过一定的技术构建了工程储层 [ 2 ] 。EGS具体的开发原理和过程是通过一定的资源开发评价后进行开发区域定位后，在地表往地层深处打注入井，而后向井中注入高压水，对岩层进行水力压裂，使得没有天然裂隙或者天然裂隙很小岩层产生很多裂隙，裂隙不断发展并互相连通成为裂隙系统，即人工热储，作为后续采热阶段换热工质的流通通道。然后在距离注入井合理距离的位置上钻一口井或者几口井，并与人工热储连通，作为产出井收集换热工质从热储中带出的热量。在人工热储构造完成后进入地热采热阶段。通常水作为换热工质通过注入井注入到岩层中，温度较低的换热工质进入到高温裂隙岩层中流动并与周围岩层进行换热。通过热储被加热后的流体通过产出井到达地面进行发电或者用于综合利用。高温流体的热量被利用后温度降低再重新回注到注入井中进行循环利用。增强型地热系统的整个过程如图1所示。 1974年，美国Los Alamos国家实验室在新墨西哥州的芬顿山开始最早的干热岩研究，并建成世界上第一座高温岩体发电站。1993年中国国家地震局在北京房山区进行了干热岩发电的研究试验工作。水通常作为干热岩开采的流动换热工质，随着温度效应日益严重，2000年提出了用CO 2 代替水作为增强型地热系统中的流动换热工质，附加的CO 2 埋存的环境效益 [ 4 ] 。 詹麒 [ 5 ] 总结了国内外地热资源开发利用中存在的主要问题：一是人们对地热产业和地热资源缺乏科学的认识，导致地热资源开发利用水平低，存在浪费资源等问题；二是开发不当容易破坏和污染环境(如地面沉降、热污染、地温变化等问题)。地热系统数值模拟技术是解决以上两个问题的关键方法，也是实现地热系统的精细化、科学化、高效化开发的主要工具。因此，地热系统数值模拟技术已经成为国外知名地热公司致力发展的技术，现有增强型地热系统中的多物理过程的主要研究工具主要有TOUGH2、STARS、FEHM、CMG和PetraSim等软件，表1展示了近几年开展的项目。 增强型地热系统中涉及流动、传热、应力、化学等多种物理过程，而且各种物理过程之间相互作用。地层岩体的温度变化产生热应力，同时应力场中应力变化贮存的能量会影响到温度场，岩石应力达到一定程度会造成岩层渗透率的变化，进而影响到岩层中的渗流场。地层中的流体通过孔隙压力作用到岩石以引起岩石应力场的变化，同时流体渗流换热会带走岩石的热量，同时流体换热过程中温度的变化造成的流体粘度的变化影响到流体的流动状态。 总而言之，增强型地热系统中的多物理过程相互影响，采热工质在储层中的流动采热过程是一个复杂的热–流–力–化学耦合过程。如何实现数值模拟技术成为地热系统的重要开发工具，就要从孔隙尺度数值模拟到岩心尺度数值模拟，最后延伸到场地尺度数值模拟，形成全尺度封闭式的数值模拟技术。本文将从孔隙尺度数值模拟技术、岩心尺度数值模拟技术和场地尺度数值模拟技术展开讨论，最后归纳总结了增强型地热系统全尺度数值模拟研究路线框图，为下一步的数值模拟研究提供了思路和方向。 图1. 增强型地热系统(EGS)示意图 [ 3 ] Table 1 Numerical simulation programs conducted by international geothermal companie 时间与公司 项目名称 主要结论 2010年6月 北加州电力公司 盖瑟尔色区块地热系统 一体化数值模拟 使用TOUGH2、STARS、FEHM储层模拟软件耦合THERMOFLEX井筒模拟软件进行计算 2015年 冰岛国家电力公司 基于Hágöngur地热区块的 数值模拟技术 使用TOUGH2和PetraSim软件耦合计算 2016年2月 印尼志高能源公司 印尼Muara Laboh地区的热储模拟 使用TOUGH2，PetraSim软件进行热储耦合井筒的一体化模拟 表1. 国外地热公司开展的数值模拟技术
system: [SYSTEM]

user: 2. 孔隙尺度数值模拟技术 孔隙尺度数值模拟技术(Pore Scale Method， PSM)常用的计算方法是格子玻尔兹曼方法(Lattice Boltzmann Method)，LBM方法是近年来发展最迅速的介观模拟方法，具有双重特性，即微观尺度的望远镜和宏观尺度的显微镜，进而成为了从宏观到微观的多尺度、跨尺度耦合计算的桥梁。该方法由流体粒子的离散速度集合、格子结构和演化方程3大要素组成。LBM方法易于编程、并行效率高、可处理复杂集合边界的问题，易于模拟多孔介质中的流体流动换热等问题，特别是该方法还没有连续介质条件的限制，对于天然微尺度裂缝、孔隙内的渗流问题能够精确描述。LBM方程如式(1)所示 (1) 其中， 是表征流体粒子在 位置i方向的分子数目的分布函数，δt是时间步长，τ是表征流体粘度的弛豫时间， 是离散速度空间的外力项，e i 是离散的速度矢量。 澳大利亚悉尼大学Mora等人 [ 6 ] 使用LBM方法研究了地热系统的天然裂隙内的渗流换热规律，结果表明LBM可以较好地模拟考虑渗流、温度、应力、化学反应三场耦合情况。印尼万隆大学Anissofira和Latief [ 7 ] 使用LBM开展了热储岩石渗透率的模拟计算，研究结果表明使用LBM方法计算得到的地热岩心渗透率与常规的Kozeny-Carman公式预测的渗透率更为精确，能够更好体现热储的非均质性。 目前使用LBM方法对于增强型地热系统孔隙尺度的数值模拟还比较少，因为增强型地热系统的天然裂缝和孔喉尺寸都是纳米级别，这与微尺度流动的壁面效应比较复杂，物理图像不清晰有关。这也是我们下一步要进行研究的重点。
system: [SYSTEM]

user: 3. 岩心尺度数值模拟技术 换热工质在单个裂隙内的对流换热系数是裂隙网络模型和等效多孔介质模型的基本参数，使用岩心尺度数值模拟技术(Core Scale Method， CSM)研究单个岩石裂隙的流动换热规律是完善裂隙网络模型和多孔介质模型的基础和前提。若含有裂隙的基质岩石的渗透率很小，裂隙壁面可以看作不可渗透的边界，如图2(a)。1951年，Lomize [ 8 ] 提出了描述裂隙内水渗流的平板模型，建立了著名的裂隙水力学定律，即 (2) 结合Darcy定律式和式(1)可以得到不可渗透裂隙的渗透率与裂隙开度的关系式。 (3) 图2. 具有不可渗透壁面和可渗透壁面的光滑裂隙 对于岩石基质渗透率较大的情况，裂隙和基质孔隙之间会存在质量和能量的交换。可渗透壁面的特性会对裂隙内的流动换热产生影响，如图2(b)所示。使用LBM方法和常规求解N-S模型方法均可用于解决增强型地热系统岩心尺度的数值模拟。
system: [SYSTEM]

user: 4. 场地尺度数值模拟技术 为了更好地设计和预测增强型换热系统的运行特性，促进增强型地热系统的大规模商业应用，研究者通常针对包括注入井、储层和产出井的整个系统进行场地规模数值模拟(Files Scale Method， FSM)，采用已有计算程序可以对储层内的热–流–力–化学耦合作用进行数值模拟。增强型地热系统中经过压裂后的人工热储裂隙交错贯通，流通通道复杂。针对采热工质水的问题，已有的研究将复杂的储层裂隙结构简化为单一裂隙 [ 10 ] 、平行裂隙群 [ 11 ] 、裂隙网络 [ 12 ] 、等效多孔介质 [ 13 ] 四种物理模型，如图3所示。 目前FSM常用的是Darcy-Brinkman-Forchheimer模型，该模型在Darcy定律的基础上考虑了流动惯性、粘性耗散和空间孔隙率变化的作用，如式(4)所示 (4) Cheng和Ghassemi等 [ 10 ] [ 14 ] 在垂直于流动方向的裂隙内流体温度相同，并且和裂隙-岩石壁面温度相同假设的基础上，得到常物性工质在干热岩储层内的二维单一裂隙、三维平面裂隙内换热的积分方程解。Gringarten等 [ 11 ] 得到储层内冷水从下部流过平行竖直裂隙被加热后的出口热水温度的理论解，分析了裂隙间距、裂隙个数对水出口温度和发电量的影响。Mohais等 [ 15 ] 将增强型地热系统等效为注入井、具有可渗透壁面的单一水平裂隙和产出井三部分，采用相似解和摄动展开的方法得到具有可渗透壁面裂隙内的速度分布和温度分布，分析了低雷诺数(Re < 7)下Beavers-Joseph滑移边界条件及其重要参数对裂隙内速度分布和温度分布的影响。Fox等 [ 16 ] 采用格林函数法得到在交替进行采热和恢复的过程中，含有单个裂隙的理想储层内的传热效应的理论解，并与TOUGH2软件计算的单个裂隙和多个裂隙结果进行对比分析，多裂隙EGS储层更有能力保证较高的出口流体温度。上述的耦合岩石壁面的单一裂隙内的流动换热问题大多基于沿流动方向流体温度和裂隙–岩石交界面温度相同的基本假设，也即局部热平衡的假设。Lu和Xiang [ 17 ] 在已有研究的基础上采用裂隙内流体和岩石壁面对流换热系数描述一维假设下的流体温度和岩石壁面的热量交换，分析了单一裂隙内局部非热平衡效应对裂隙出口流体温度的影响，当对流换热系数越小，储层岩石热容和导热系数越大，裂隙内流体和岩石壁面的局部非热平衡效应越明显。Zeng等 [ 18 ] 针对Desert Peak地热场地的EGS项目，构建单一竖直裂隙联通注入井和产出井的数值计算模型，采用TOUGH2-EOS1程序计算并分析了裂隙孔隙率、裂隙渗透率、岩层导热系数、工质水的流量和 图3. 热储的研究方法 注入温度等参数对电能产量的影响。 将增强型地热系统的储层简化为单一裂隙或者平行裂隙的研究更侧重于获得储层裂隙内流动换热的理论解，分析裂隙宽度、裂隙间距等基础参数对于系统产出温度的影响。为了建立更为符合实际EGS场地数据的数学物理模型，更好地指导和预测运行EGS运行特性，离散裂隙网络模型能够根据实地测量得到的裂隙观测数据，通过计算机处理建立三维裂隙网络的几何模型，是模拟采热工质在裂隙网络中渗流和换热过程的基础。离散裂隙网络模型能够详细地描述压裂后储层内裂隙联通构成的真实通道，但是计算量大也是其不可避免的缺点 [ 19 ] 。Witherspoon等 [ 20 ] 指出裂隙网络模型中裂隙内的流动特性可以采用平行平板模型的立方定律近似。对于裂隙网络模型中的传热模型，陈等人 [ 21 ] 采用裂隙水温度和裂隙表面岩石温度相同的假设，在建立的二维离散裂隙网络模型中加入裂隙内渗流和裂隙–岩石传热模型，实现了低温水通过高温岩石内裂隙网络被加热的过程的数值模拟。Kolditz和Clauser [ 22 ] 根据裂隙几何尺寸、渗透率、热源项等参数构建三维裂隙网络和多孔基质的耦合模型，采用Darcy定律和无源项能量方程分别对多孔基质和裂隙内的层流流动和传热进行描述。建立的裂隙网络模型对位于Rosemanowes的干热岩场地的900天测试进行了数值模拟，计算结果和实验数据较好吻合。Shaik等 [ 23 ] 根据裂隙开度、裂隙密度和方位建立裂隙网络模型，裂隙内流体和岩石基体之间的换热采用对流换热系数描述，计算结果表明裂隙内流体和岩石之间的对流换热系数对于储层出口流体温度和岩石温度降低具有重要影响。 实际增强型地热系统储层中裂隙网络复杂，根据储层观测数据建立的相应储层的裂隙网络模型，虽然能够较好地反映储层裂隙网络内的流动，但是对于压裂较为充分，裂隙交错复杂的储层，模型建立困难而且计算量大。将储层内复杂的裂隙网络采用体积平均的方法等效为具有相同渗透性能和传热性能的多孔介质，采用多孔介质流动换热的控制方程来描述压裂后储层内流动换热的过程，此研究方法也被许多研究者应用到水-EGS [ 24 ] [ 25 ] [ 26 ] [ 27 ] [ 28 ] 的场地数值研究中。Bataille等 [ 24 ] 研究了水的自然对流在增强型地热系统储层中竖直裂隙区域内流动传热的影响，结果表明不考虑大渗透率裂隙区域中的自然对流，流体产出温度将大大降低。Blocher等 [ 25 ] 以德国Groβ Schonebekc EGS 真实岩层参数构建三维储层流动换热模型，该模型考虑了采热工质水的物理性质随矿物饱和度、温度和压力的变化。国内研究机构清华大学、广州能源所、天津大学和吉林大学等采用等效多孔介质的研究方法分别对德国Groβ Schonebekc地热项目、美国Desert Peak地热项目、我国松辽盆地和大庆徐家围子地热项目进行了场地规模的数值模拟以及采热量和发电量的预测。 已有的增强型地热系统场地规模数值模拟的研究大多假设岩层内岩石和裂隙孔隙内的流体的局部温度相同，即采用局部热平衡模型。但是增强型地热系统中岩层内部固体骨架和流体之间的温差是否可以忽略，采用局部热平衡模型是否合理，是我们值得关注的重点和下一步研究的重点。
system: [SYSTEM]

user: 5. 结论与展望 在增强型地热系统中，涉及尺寸从孔隙尺度(微纳米级别的天然裂缝)，到岩心尺度(微米到毫米级别)，再到场地尺度(毫米到米/千米级别)，跨越了6~9个数量级。流动换热规律从非达西流到达西流，从微尺度换热到常规尺度的换热。如何将纳米尺度得到的机理性的认识和结果反映到宏观尺度人们更为关心的问题呢？通常人们更为熟悉的是岩心尺度以上的问题。 本文提出，借助岩心的微观结构，使用孔隙尺度数值模拟方法计算岩心尺度上的渗透率、换热系数与孔隙度之间的关系，并根据相容性条件借助裂缝密度等关键参数推导到场地尺度上渗流和换热的控制方程，可以得到尺度升级后的表观渗透率和换热系数。同时，对于非均质的增强型地热系统，表观渗透率和换热系数的表达形式会在尺度升级过程中发生变化。 目前还没有关于增强型地热系统的尺度升级方面的数值模拟的文献。概括起来，PSM方法、CSM方法和FSM方法在处理增强型地热系统数值模拟方面各有千秋。其中，CSM可作为PSM结果尺度升级到FSM的有效载体，又能很方便的将PSM计算得到的结果以及孔渗数据溶入其中，从而使得FSM方法的计算效率更高。因此，使用尺度升级的计算方法，有助于深刻认识增强型地热系统的富集和成藏机制，从而更加合理、准确地评价增强型地热系统的资源潜力。
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 自1977年，日本东京工业大学的伊贺健一(Kenichi Iga)提出VCSEL的概念开始，VCSEL各个方面的研究到现在均获得了长足的进展。VCSEL的光学谐振腔与半导体芯片的衬底垂直，能够实现芯片表面的激光发射，有阈值电流低、稳定单波长工作、易高频调制、易二维集成、无腔面阈值损伤、动态单模工作、圆形对称光斑和光纤耦合效率高等优点。典型的VCSEL为顶发射结构。结构示意图如下图1所示。 VCSEL从诞生起就作为新一代光存储和光通信应用的核心器件，为互联网的需求和光学存储密度的不断提高提供了一条新途径。随着VCSEL的研究深入以及应用需求的拓展，VCSEL不仅在手机、消费性电子等领域发挥越来越重要的作用，VCSEL还可以用来进行人脸识别、3D感测、手势侦测和VR(虚拟现实)/AR(增强现实)/MR(混合现实)等。当然，VCSEL将来也可以大量应用在物联网、5G通信、RF元件、ADAS(先进驾驶系统)等，所以VCSEL未来应用和市场热度应该会受到更多的重视。 尤其是近期苹果公司宣布iphone8即将采用VCSEL半导体激光器技术，VCSEL更是引起广泛关注。业界认为VCSEL产品进入苹果产业链不仅是产业公司业务的重大突破，更是以VCSEL技术为代表的半导体激光技术在消费领域的重大突破，VCSEL激光器将进入iphone产业链，光器件也将从工业领域走向消费领域 [ 1 ] 。 为了满足市场对各种VCSEL产品的需求，对其性能进行优化得到各方研究人员的重视。世界上各大公司也是重点把握住VCSEL市场，及时地制备出各种满足市场需求的产品，抢占先机。本文将从商用和实验室研究两大方面对VCSEL进行概括描述。
system: [SYSTEM]

user: 4. 结论 随着市场对VCSEL的需要日益多样化，国内外各大公司以及研究机构均是顺应潮流对其进行深入研究，优化VCSEL性能以及提高输出功率。相信在不久的未来，VCSEL将会有更好的发展，为我们的生活提供更多的便利。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 背照式CCD的入射光是从其背面入射，避免了正面入射时电极对光的损耗，因而量子效率高。以背照式CCD为核心器件的EBCCD，具有增益高，噪声小等特点。在简要分析了EBCCD的结构和成像特点基础上，着重介绍了EBCCD的关键制作工艺：减薄和背面处理。减薄的目的是要均匀地去除硅衬底的无源部分，使光信号从CCD背面直接注入到芯片的有源区，减少信号载流子的复合几率。背面处理的主要目的是在CCD基片内建立较强的电场，以减少表面载流子复合所引起的信号电子损失，使增益在容许的最大电压下到达最大值。减薄工艺中采用仅减薄CCD的光敏区，其它面积不减薄法，可以将基片厚度可减薄到8 um，且整个光敏面的均匀性好；硼离子注入退火的背面处理法，使增益控制范围可达到2000。 关键词 :背照式CCD，成像环节，减薄，背面处理，增益 Copyright © 2017 by author and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 随着科学技术的发展，在天文学、国防科技、航空航天等众多应用领域中，对成像器件的分辨力和灵敏度的要求越来越高。常见的微光实时成像的方式有两种：一种是通过真空摄像器件，另一种是固体摄像器件，如增强型电荷耦合器件(ICCD)、电子轰击式电荷耦合器件(EBCCD)和电子倍增电荷耦合器件(EMCCD)。随着新型半导体材料的出现及微细加工技术的发展，固体摄像器件优点日益凸现 [ 1 ] 。 根据结构和工艺的不同，CCD分为前照式和背照式(BCCD)。一般前照式CCD感光时，入射光是从MOS结构的正面进入，即由带有复杂金属电极或多晶硅电极结构的SiO 2 层射入。而背照式CCD (BCCD)刚好相反，光子由CCD背面的单晶硅层射入，避免了金属电极对光的反射和多晶硅电极以及SiO 2 层对光的吸收，故能获得较高的量子效率，从而提高CCD的感光灵敏度。图1是一般前照式CCD与背照式CCD的量子效率的对比 [ 2 ] 。可见，无论感光灵敏度还是光谱响应宽度，背照式CCD都比前照式CCD要高要宽。 前照式CCD中光线从电极一面入射，CCD的量子效率比较低，短波响应差，在很多方面满足不了探测和成像要求。在BCCD中，光线从无电极的背面入射，量子效率高，对微弱光、短波有比较好的响应灵敏度。BCCD通常具有足够薄的衬底厚度，使得弱光信号或电子能从CCD背面直接注入到芯片的有源区，这样不但可以大大提高CCD的量子效率，而且对波长从0.1~1000 nm的光子以及高能量带电荷粒子都很灵敏 [ 3 ] 。而ICCD和EBCCD由于具有很大的增益，灵敏度比ICCD进一步提高，甚至可以达到单光子探测。 本文首先介绍了前照式CCD、BCCD、ICCD以及EBCCD的成像特点，然后分析了ICCD和EBCCD的结构和成像环节及特点，并详细介绍了EBCCD的关键制备工艺和应用。
system: [SYSTEM]

user: 2. EBCCD的成像特性分析 ICCD结构如图2所示，其成像过程是：低照度景物的光子图像投射在ICCD光学输入窗内侧的光阴极面上发生光电转换而逸出光电子；光电子通过电子聚焦装置被聚焦到微通道板(MCP/Micro Channel Plate)上，并经MCP倍增后轰击荧光屏；荧光屏输出的光子图像通过光学中继透镜或是光纤器件被耦合到CCD上；CCD再次把光子图像转换成电子信号，最后由其外围的电子电路读出并进行相应的处理和 图1. 前照CCD与背照CCD (BCCD)的量子效率对比 [ 2 ] 图2. ICCD和EBCCD结构图 显示。ICCD的成像过程表现为“光子–光生电子–倍增电子–光子–电子”链，显然过多的成像环节会使图像质量逐渐恶化：MCP的增益过程使噪声被引入图像；光电成像路径中的莫尔条纹、元器件本身的瑕疵以及光纤阵列的不均匀性等；光学元器件中的能量损耗及弥散会使ICCD的MTF (调制传递函数)进一步下降 [ 3 ] [ 4 ] 。 在传统的ICCD结构基础上，用背照减薄式CCD取代ICCD中的荧光屏，同时去除ICCD中的MCP和光学耦合器件，便可制得EBCCD。EBCCD减少了ICCD中的图像传输链，成为“光子–光生电子–电子”链。当光生电子轰击在减薄式CCD的背面时，产生电子–空穴对，电子得到增益。由于电子轰击半导体的噪声要远远低于MCP倍增的噪声，因此它能提供几乎无噪声的增益 [ 5 ] 。 EBCCD的优点是增益高、空间分辨力高、噪声低，在景物照度为10 −4 ~10 −5 lx的环境下仍然可以正常工作，理论上甚至可以探测到单个光子，但是制作工艺复杂。
system: [SYSTEM]

user: 3. EBCCD制作工艺 EBCCD像管的制作是通过一个真空法兰用激光焊接的方式将背照减薄式CCD及其封装体与像管主体相连接，然后再进行光电阴极的制作并对像管进行抽空、烘烤及退火处理。EBCCD像管的制作工艺与一代像管不同的是，管体的抽空、烘烤及退火处理的温度不能高于320℃，而这正是该工艺的难点之一 [ 5 ] 。具体的制作步骤如下：①初始(未减薄) CCD的制作；②CCD基片测试；③切成薄片；④单片CCD基底减薄；⑤背面处理(形成电场与光敏面钝化)；⑥减薄CCD的最后测试。CCD的减薄和背面处理是较为关键的两个技术。 3.1. 减薄 减薄工艺的目的是要均匀地去除硅衬底的无源部分，使弱光信号或电子从CCD背面直接注入到芯片的有源区。有源区的厚度通常须在20 μm左右，因此腐蚀的均匀性控制要求相当严格。CCD的减薄通常有两种方式：①仅减薄CCD的光敏区，其它面积不减薄。这一结构适用于单片工艺，并能进行各种背面处理。②对CCD的整个面积区域都进行减薄处理并将其耦合到合适的基底上。但只有连续的“冷”或高温脉冲的背面处理才适用于此方案 [ 6 ] [ 7 ] 。 CCD的减薄工艺取决于许多因素，其中起主导作用的是晶体尺寸。下面主要介绍第一种方式： 首先对单块CCD基片进行测试与挑选，然后把选中的CCD基片用抗酸的环氧树脂粘贴到聚四氟乙烯(Teflon)盘上，基片的边缘同样用环氧树脂防护，但要留出CCD的成像面积，即该面积上没有环氧树脂的防护。经过48小时的干燥后，将带有基片的Teflon盘安装到备有刻蚀液的旋转腔室内。减薄采用的是化学蚀刻的方法，所用的刻蚀液是各向同性的硅刻蚀液，整个刻蚀过程是在旋转圆盘系统上完成的，被刻蚀基片的膜厚是通过周期性的检测其在白光照明下透射光的强度和颜色来控制的。由于运动方式是三维的，因此在膜的边缘处通过刻蚀液流与膜层的交互作用形成一个三维流体(扩散)的边界层。通过这种工艺，可以将基片厚度由300 μm减薄到8 μm，且整个光敏面的非均匀性小于10% [ 8 ] 。 3.2. 背面处理 背面处理的主要目的是在CCD基片内建立一个不小于5 × 10 3 ~5 × 10 4 V/cm的电场，以减少由于表面载流子复合所引起的信号电子损失，从而使增益在容许的最大电压下到达最大值。背面处理的方法有很多，如背面放电、闪电选通及脉冲激光退火的离子注入等方法 [ 9 ] 。 北京理工大学光电子工程系的周立伟院士在该工艺中采用的是“硼离子注入及随后退火”的方法。从长期稳定性的观点来看，该方法适于制作用于连续工作的EBCCD。如能恰当的选择离子注入的剂量和能量，则可得到一个小于0.1 μm的稳定的“死层”，其主要目的使EBCCD增益尽可能达到最高值。评价EBCCD性能好坏的技术指标通常有二个：一是在容许的最大加速电压下EBCCD的增益所能达到最高值；二是在容许的最小加速电压下EBCCD的增益所能达到最小值。达到这两个技术指标的EBCCD既具有高的灵敏度也具有高的增益控制范围。这种近于“完美”的EBCCD，其增益在10 kV的加速电压下可达到2400左右，增益控制范围在加速电压从2 KV变化到10 KV时可达到2000。该技术的参数经过优化后，通过其制备的EBCCD样品的增益和增益控制范围非常接近于它们的理论极限值 [ 10 ] 。典型的EBCCD在10 KeV的光生电子轰击下的增益值为2000~2200。 通过减薄和对CCD背面进行钝化处理，可减小光生少子(须收集的电信号)与光生多子复合的几率以提高电荷的收集率，从而提高量子效率。采用减薄工艺制作的背照式CCD (BTCCD)，甚至可以获得90%的量子效率，且光谱响应延伸到紫外及软X射线区域。如在背照减薄式CCD在背面，即单晶硅层一面，镀有适当的紫外增透膜，其在200 nm附近的量子效率可达50% [ 11 ] [ 12 ] 。
system: [SYSTEM]

user: 4. 结束语 减薄工艺和背面处理是EBCCD的两大关键工艺技术，这两项技术还在不断的发展完善中。EBCCD可极大的弥补人眼在分辨率、灵敏度、光谱响应范围等方面的局限，因此被广泛的应用于天文学、高能物理、生命科学、空间探测以及武器装备等众多学科领域，尤其是在空间探测和武器装备这两大应用领域。 CCD器件经过几十年的发展，其性能得到不断的改进，比如：可以提高电荷转移效率的埋沟器件、抗晕器件、用于降低暗电流的反相模式、用于提高量子效率的背射减薄加抗反射膜处理、加紫外转换层以扩展器件对紫外区的响应以及用于X射线探测的深耗尽器件等 [ 13 ] [ 14 ] 。然而性能良好的背照减薄CCD的工艺还有很多技术瓶颈。最近，人们主要集中在通过将灵敏度提高到15 μV/e来降低噪声：通过使用ITO等透明电极材料来提高前照式CCD的量子效率；在由更高时钟脉冲驱动的输出寄存器中利用碰撞电离实现电荷倍增，可以确保EBCCD在非常低的光照条件下无需增强器采集信号。随着人们对CCD的工作过程认识的不断深入和工艺的提高，其性能将会得到不断的完善。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 浙江大陆淤涨型岸线处于持续淤涨状态，筑堤围涂进行农业种植、养殖及工业与城镇建设是其主要利用方式，滩涂面广而量大使其防灾减灾能力严重不足，研究淤涨型岸线保护与利用的管控措施及制度，对浙江生态环境安全、经济持续发展有深远意义。本文对浙江省大陆淤涨型岸线的保护与利用情况进行了调查和分析，总结了存在的诸多问题，海岸线管理体制分散、法律规范缺失，缺乏规划统一引领，岸线生态系统受损严重，防灾减灾能力不足是淤涨型岸线利用中存在的主要问题。并从完善海岸线管理机构及法律制度，加强海岸线保护与利用的规划引导，创新海岸线管理制度，探索海岸线资产化管理制度，筑堤围涂与滨海湿地保护区相结合的利用模式等几个方面针对性的提出了解决的建议。以期为管理部门对淤涨型岸线的管控提供参考。 关键词 :淤涨型岸线，海岸线，管控制度，滩涂，淤涨型滩涂 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/
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 海岸线是由各种地质因素相互作用、河流和海洋沉积物的淤积、各种气象和海洋条件，以及人类社会经济活动造成的。海岸带是海水和陆地彼此强烈影响的过渡地带，又是人类活动频繁的地区。而海岸侵蚀、淤涨、海平面上升等因素都会使海岸带发生变化，从而产生淤涨型岸滩、侵蚀型岸滩、稳定型岸滩。在我国约18，000 km的大陆海岸线中，淤泥质类型的海岸占20%以上，约达4000 km，主要分布在长江、黄河、珠江、钱塘江、海河等河流入海口的三角洲冲积平原，以及浙、闽、粤沿海局部的港湾地区。海岸资源是海洋资源的重要组成部分，也是海洋经济发展的主要载体。 近年来，国内外学者越来越关注海岸带尤其是海岸线的变化问题，他们就如何快速地从不同类型的遥感影像中解译出不同概念的海岸线、如何利用多时相遥感影像并结合历史地图监测海岸线变化做了很多有意义的探讨和研究。H. Lantuit等利用航空及航天影像图研究位于加拿大Yukon地区Beaufort海南部Herschel岛，近50年(1952~2000年)海岸侵蚀及多年冻土地区消融、沉降现象 [ 1 ] 。Robert A Morton等通过地貌、地层、沙量、沉积物质测年分析，及海洋气候变化、突发地震事件等外部驱动力的相关分析，研究位于美国西海岸Willapa湾入口处离岸沙坝、水下潮沙主通道在大尺度范围内周期性海岸演变 [ 2 ] 。李蕴梅(2005)运用RS与GIS技术，研究1976~2002年的黄河三角洲的冲淤演变特点，分析影响三角洲冲淤演变的因素，探讨三角洲冲淤演变与黄河来水来沙的关系，并基于BP神经网络模型对黄河三角洲岸线发育趋势进行预测；于彩霞针对海岸线定义及其位置确定不明确的现状，指出海岸线定义存在的问题，给出完善定义的意见；分析海岸线常规的测绘方法，探讨海岸线精确测绘的新方法和技术 [ 3 ] 。李亚宁基于1993、2006、2013年遥感影像提取渤海大陆海岸线，分析了渤海海岸线和围填海的时空演变，并给出了针对性的保护与利用的建议 [ 4 ] 。王兆兰基于遥感和GIS技术，以2000年、2005年、2010年LandsatTM数据和2014年LandsatOLI数据共4期的遥感影像为数据源，完成了对大连市海岸线变迁及围填海区域演变信息的提取，分析了大连市围填海区域的动态演化特征，并探讨了围填海区域变化的驱动因素 [ 5 ] 。 王江涛(2014)认为，面对经济发展方式转型、海洋强国战略实施、资源环境约束增强、城市化和工业化深入发展，应从国家战略高度出发，加快海岸线保护立法工作，制定综合性、差别化的海岸线管控政策，加强海岸线的综合统筹规划，强化海岸线保护与管理的技术研究，提高海岸线综合管控能力和社会服务功能，促进海岸线资源保护与利用的协调发展 [ 6 ] 。丁丽霞利用遥感方法对浙江省海岸线的变迁幅度与速度进行了调查研究，对各岸段在不同时期海岸线变迁的幅度与速度进行了数量化的分析与比较 [ 7 ] 。楼东在对海岸线基本概念、属性特征、自然和功能利用类型分类讨论的基础上，根据卫星遥感图片的各阶段资料以及浙江省围垦工程的实际进展情况，定量定性分析了浙江海岸线变动的时空特征以及成因，并根据浙江海岸线的保护利用功能类型，对浙江省海岸线的开发现状进行评价 [ 8 ] 。冯利华根据历史和实测资料研究慈溪市海岸变化过程及其成因 [ 9 ] 。 国内外的研究多集中在海岸线的时空演变上，针对岸线尤其是淤涨型滩涂岸线的演变原因及管控措施的研究较少，我国淤涨型滩涂岸线占岸线比例在20%以上，多以围填造地、修筑堤坝等方式利用，尚未形成统一的管理体制机制。为此，本文以浙江省为例，分析了大陆淤涨型岸线在保护与利用中存在的问题，给出了解决问题的建议，以期为管理部门对大陆淤涨型岸线的管控提供基础。
system: [SYSTEM]

user: 2. 淤涨型岸线的相关概念、特征及类型 2.1. 海岸线的内涵 由于国内外对海岸带向陆地和海洋两侧延伸的范围存在差异，目前海岸带在国际上没有取得一致的定义。根据国家标准《海洋学术语海洋地质学(GB/T18190-2000)》的规定：“海岸线即海陆分界线，在我国系指多年大潮平均高潮位时海陆分界线”。海岸带是海洋与陆地的过渡地带。它包括3个部分：沿着海岸线的陆地、海潮出没的滩地以及陆地向海面以下延伸的部分。我国在1979~1986年进行了全国海岸带和滩涂资源综合调查。这次调查中对海岸带的范围作了明确的规定：陆域一般自海岸线向陆延伸10 km，有的省、自治区和直辖市根据海岸带的实际情况可适当延伸；海域一般自海岸线向海扩张至10~15 m等深线；河口地区向陆自潮界区，向海至淡水舌锋缘。 根据海岸线的自然属性，可将浙江省海岸线的自然类型分为不同类型。根据海岸线所处的水域位置不同，海岸线可分为大陆岸线和海岛岸线；根据海岸线的地质岩性特征不同，可分为基岩岸线、砾质岸线、沙质岸线、粉沙淤泥质岸线；根据海岸线稳定型不同，可分为侵蚀型岸线、淤涨型岸线、稳定型岸线；根据海岸线前沿水深条件，可分为深水岸线、中深水岸线、浅水岸线。 2.2. 淤涨型岸线的定义 淤涨型海岸即为淤泥质海岸，淤泥质海岸是由粉砂和淤泥等细颗粒物质所组成的坡度平缓的海岸。淤泥质海岸发育在有丰富泥沙供应和较大潮差的大河河口附近的地带。那里波涛通过浅滩能量减弱，而潮汐作用相当活跃，从而发育了大范围的淤泥质浅滩。此外，由于沿岸水流搬运的泥沙，在波浪作用较弱的隐蔽的海岸堆积而发育了淤泥质海岸。淤泥质海岸的岸线平直，岸坡平缓，一般为(1~2) × 10 −3 。潮间带宽广，可达数千米至一二十千米。滩面物质很细，其粒径多数小于0.05毫米。在潮流的冲刷下，滩面的潮沟地貌非常发育。
system: [SYSTEM]

user: 3. 浙江省淤涨型海岸线利用与保护存在的问题 浙江省是中国所有省份中海岸线最长的省份，浙江海岸线长度约6696 km，其中大陆海岸线2254 km。浙江省现有理论深度基准面以上海涂资源约2400 km 2 ，主要为淤涨型滩涂，根据2004年的红外线遥感测绘数据显示，浙江省共有理论基准面以上沿江沿海滩涂资源面积391万亩。重点分布于杭州湾南岸、三门湾口附近、椒江口外两侧和瓯江口至琵琶门之间，具有多宜性的特点，是重要的土地后备资源(表1)。 浙江省大陆淤涨型海岸线的基本特征是，滩涂资源具有一定的再生能力；滩涂资源面广量大分布相对集中；滩涂资源土壤成分多样而丰富；滩涂资源利用以渔业养殖为主，高涂区进行筑堤围涂形成工业与城镇建设区。浙江省大量分布的淤涨型岸线在保护与利用中存在诸多问题。 1) 海岸线管理体制分散、法律规范缺失 中央政府将我国沿海滩涂的管理职能赋予给水利管理部门，水利部的职责之一就是负责“海岸滩涂的治理和开发”，其中的建设与管理司具体负责沿海滩涂的管理与保护；国务院又将滩涂湿地的管理职能赋予了林业管理部门。中国加入了湿地公约后，国务院在林业局设立了湿地保护管理中心(又称“国际湿地公约履约办公室”，简称湿地办)，全面负责湿地的管理与保护；在管理实践中，沿海滩涂被看成土地的一种，所以也被涵盖在土地管理部门的管理职能之中；沿海滩涂的潮间带和潮下带都涉及到海洋，海洋管理部门的管理职能也必然会延伸到沿海滩涂。海洋管理部门负责水域滩涂的许可发放；农业(渔业)管理对海洋渔业资源及生态的保护负有职责，而沿海滩涂是海洋渔业资源的重要领域；沿海滩涂及其重要的生态环境功能，使得环境保护部门的职能延伸其中。这种职能分割的滩涂管理体制造成了沿海滩涂管理的权责不清、协调不畅，它表明职能管理理念下我国沿海滩涂的分散管理体制。而且我国并没有出台一部专门的淤涨型岸线或沿海滩涂管理及生态环境保护的法律和行政法规。 2) 缺乏规划统一引领 全省各市县对各辖区内的海岸线利用控制程度各不相同，有些市县有岸线保护和利用的专项规划，用于规范辖区内海岸线的利用；有些市县仅在港口规划、围涂规划中体现对岸线的利用；有些市县则以项目引领，没有相关规划来引领和约束海岸线利用。这种缺乏全省规划统一引领和约束的现状造成各地海岸线利用程度和科学性参差不齐。 3) 岸线生态系统受损严重 近些年，随着社会经济的发展，人类对排放河流海洋的污染物增加，对沿岸生态环境产生影响；随着沿海诸多围涂工程的实施，改变了海岸线潮流、泥沙环境条件；还有历史海岸线低效能、粗放式的利用、造船工业的兴衰更替，部分用海企业和用海个人对海岸的资源环境特性与承载能力缺乏清晰的认识，使部分生态破坏的海岸线没有及时修复。 4) 防灾减灾能力不足 由于浙江海域地理位置特殊，泥沙来源丰富，滩涂自然淤涨较快，数十年来积累在全省沿岸海域，自然淤积形成了一大批高涂，由于天然的淤涨型滩涂资源比较脆弱，涂面营养层不稳定且极易硬化， Table 1 Coastline type of Zhejiang provinc 岸段地址 稳定性类型 功能类型 杭州湾南岸 淤涨型 养殖、工业与城镇建设、湿地保护 石浦–三门沿赤 淤涨型 农业围涂、养殖、盐业、城镇建设 沿赤–椒江口北 淤涨型 农业围涂、盐业、养殖 椒江口南–玉环鲜迭 淤涨型 工业与城镇建设、农业围涂、养殖、避风、旅游、港口 龙湾上岙–瑞安上望 淤涨型 综合开发、养殖 瑞安阁巷–平阳仙人岩 淤涨型 工业与城镇建设、养殖 表1. 浙江省海岸线类型 不经人工及时改造难以持续利用。特别是滩涂淤涨较快的区域老滩成陆速度很快，形成了既不是土地又不是海域的荒滩高涂，因缺乏资金而不能及时予以整治，不仅浪费资源，而且高涂区毗邻的内陆地区在雨季常常造成排涝泄洪困难，形成洪涝灾害。部分渔民自发在高涂区筑土坝养殖、搭棚生产居住，这些工棚远离一线海塘之外，存在安全隐患，一旦台风暴潮来临，如不能及时撤离，往往造成家破人亡。
system: [SYSTEM]

user: 4. 浙江省大陆淤涨型岸线保护与利用的建议 城市化和工业化是我国经济社会发展的重要任务，海岸线开发与管理不仅要保障沿海地区经济发展，同时，更要重视海岸线亲海公共设施建设，提高海岸线公共服务功能，促使海岸线公共属性回归，为构建生态海洋发挥重要作用。 1) 完善海岸线管理机构及法律制度 为统筹协调管理海岸线，省级成立省海岸线管理办公室，实施水利、林业、农业、海洋、土地、环保等部门统一协调下的综合管控模式，研讨海岸线，尤其是淤涨型岸线自然保有率、海岸线公共功能建设、海岸线开发利用结构和调整方向等重大问题。沿海各地也要建立相应的海岸线统筹协调管理机构，具体负责辖区内海岸线的协调管理工作。加快海岸线立法，明确海岸线管理范围和海岸线管理主体，建立海岸线使用申请审批等管理制度。近期结合海域使用管理法或土地管理法的修订，将海岸线的管理制度纳入海域使用管理、土地使用管理的法律制度体系中，为海岸线管理、公共功能维护等提供坚实法律依据。2017年3月，国家海洋局颁布实施《海岸线保护与利用管理办法》，是海岸线管理制度化、法律化的重要举措。 2) 加强海岸线保护与利用的规划引导 开展海岸线功能区划，制定海岸线保护和利用规划，统筹海岸线的开发、保护、保留，划分保护岸线、公共岸线、生产岸线，划定海岸线开发红线，统筹布局好海岸线的保护与开发、公共亲海服务功能建设。 3) 创新海岸线管理制度 探索建立健全海岸线监测评价制度，实时掌握海岸线情况，提高海岸线节约集约利用水平。探索实行海岸线分类管理制度，根据岸线保护等级、围填海控制类型和主体功能类型，对各类岸线采取不同的管理要求，做到松紧有度，各有侧重。探索拓展海岸线整治修复多元化投资融资制度，通过争取中央扶持性投资，地方自筹资金，省级专项岸线修复资金，其他行业投资以及私营、民间股份投资，开展海岸线整治修复；在海岸线管理中，按照“谁使用、谁保护，谁损坏，谁修复”的原则，加强海岸线保护和修复。 4) 探索海岸线资产化管理制度 探索建立海岸线收储、有偿供应和转让制度，收储和整理一批优质岸线，保障国家和省重大涉海工程建设的需要。海岸线无偿使用现象严重，不仅造成了国有海岸线资产流失，也加剧了圈占海岸线发生，以及海岸线资源配置不合理现象。实行海岸线有偿使用制度，不仅有助于维护国家海岸线所有权，也有利于海岸线资源节约利用，同时依托收取的海岸线资源金，加强海岸线资源公共设施建设，维护海岸线公共服务功能。 5) 筑堤围涂与滨海湿地保护区相结合的利用模式 我国沿海海洋灾害频发，因海塘建设相对滞后每年造成的生命财产损失巨大，加之工业化与城市化的发展使人稠地狭、人地矛盾突出。在与自然灾害不懈抗争的同时，利用丰富的滩涂资源，创造了建设护堤结合围垦造地的历史。以御潮减灾为主的滩涂围垦，不仅提高了沿海地区抗灾能力，还极大地缓解了经济社会发展、人口增长带来的土地压力。 滩涂湿地是重要的生态系统，是近岸海洋生物的产卵地、育幼场和摄食场及海洋生物的回游通道，是鸟类的栖息地，是沿海污染重要的消纳基地，也是抵御极端天气灾害的自然屏障。对于滩涂湿地可采用红树林、碱蓬等种植和潜坝围网养殖相结合的方式，对海岸线进行生态修复、增强其防灾减灾功能以及对滩涂湿地生态系统进行修复与重建。碱蓬喜高湿、耐盐碱、耐贫瘠、少病虫害，通过种植碱蓬，扩大近海海湾带河口性淤泥沉积滩涂的面积，为后期滩涂湿地植物的种植、修复以及湿地生态系统的重建提供基础。红树林突出特征是根系发达，能在海水中生长。凡是堤外分布有红树林的地方，海堤就不易冲跨，经济损失就小，红树林是海岸线滩涂湿地生态系统修复和保护的屏障。潜坝的修建可以达到后期生物促淤的功能，远期形成相对稳定的植物群落。在岸线修复的基础上打造生态湿地体验示范区，主要意图是比较和研究海水生态系统与淡水生态系统的差异，以及科普海水生态与淡水生态的知识，并提供一定观赏、游玩、休闲的功能。工程内容一般为湿地栈道建设工程、防护林工程和科普科研管理房等功能性建筑。 通过筑堤围涂与滨海湿地保护区相结合的利用模式，不仅提高了岸线内的防灾减灾能力，减少台风对后方陆域的侵害，同时使海岸带成为具有滨海特色景观的生态亲水岸线，具有社会、经济、生态效益。
system: [SYSTEM]

user: 5. 结论 浙江省海岸线的变化主要受入海河流中泥沙的影响。海岸泥沙输入大于支出的过程，表现出来就是海岸淤涨，主要发生在河流入海口和河流三角洲海岸。浙江省滩涂总体来说处于不断的淤涨状态，自然条件下岸滩外移平均每年10~20 m，最大可达40 m以上，岸滩宽而坡缓。浙江沿海围海造地的历史已有上千年，尤其近50年来，围垦工程规模大，速度快，引起海岸线的剧烈变迁，在给人类提供了更多陆地生存发展空间的同时。也带了大量的生态环境问题，如沿海湿地面积减少，部分水文、水动力条件改变，影响航道的正常使用，渔业资源遭到破坏，沿海滩涂存在管理空白等。完善海岸线管理机构及法律制度、加强海岸线保护与利用的规划引导、创新海岸线管理制度、探索海岸线资产化管理制度是进行海岸线管控的制度基础，筑堤围涂与滨海湿地保护区相结合的利用模式是一种行之有效，具有生态价值的利用方式。 本文在浙江省大陆淤涨型海岸线保护与利用调查分析的基础上，总结了利用中存在的主要问题，探索了基于体制机制、法律规范及利用模式等的管控措施与制度，具有实际操作性，为海岸线尤其是淤涨型岸线的管理提供了参考基础。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 空气质量指数(AQI)是定量描述空气质量状况的无量纲指数，可用于评价大气环境质量以及控制污染。本文以北京、长沙、海口AQI及PM2.5等6种大气污染指标的日均数据为研究对象。一方面，分别对三个城市的各个指标进行偏相关分析，结果表明影响北京空气质量的主要因素是PM10、PM2.5、NO 2 和O 3 ；影响长沙空气质量的主要指标是PM10、PM2.5、NO 2 和CO；而影响海口空气质量的主要因素是PM10、PM2.5和SO 2 。北京、长沙对AQI影响最大的是PM2.5，而海口的PM10与AQI的相关关系最为显著。另一方面，应用逐步回归分析得到了影响上述三城市AQI的最显著的空气污染指标，结果与偏相关分析的结果相吻合。此外，通过偏相关分析和逐步回归分析，获得AQI的最优线性回归预测模型，模型的拟合效果显著。模型检验表明建立的预测方程能有效用于AQI的短期预测。最后针对分析结果提出一些解决对策，为空气质量改善提供建议。 关键词 :空气质量指数，偏相关分析，逐步回归分析 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/
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 随着我国经济的飞速发展，城市规模的不断扩大，大气污染日益严重，成为首要的社会问题之一，环境空气质量和整个生态系统和人类健康息息相关 [ 1 ] 。对于空气污染问题不同学者从不同角度进行了研究 [ 2 ] - [ 13 ] 。例如，王淑芸等 [ 2 ] 对河北沧州市空气质量及其污染物进行了统计分析，发现沧州市空气质量优良的天数居多，影响沧州市空气质量的首要污染物为PM10，其次为SO 2 ，空气质量受季节影响较为严重。Jassim等 [ 3 ] 通过EPA方法识别对巴林岛空气质量有影响的最重要的污染物，并将气象因素的影响纳入了考虑范围，得出PM2.5浓度在一些工业城市更高的结论。Jarauta-Bragulat等 [ 4 ] 提到空气质量指数(AQI)与一些污染物相关，而这些污染物又是各自浓度一种转化的计算，第一次提出将整合合成数据应用到空气质量表达的方法。Gocheva-Ilieva等 [ 5 ] 应用因子分析和Box-Jenkins方法检查保加利亚主要污染物的浓度以及布拉戈耶夫格勒镇臭氧浓度，用时间序列分析和ARIMA方法，短期预测空气污染并对一些城区起到提醒作用。雷正翠等 [ 6 ] 对2001-2006年常州空气质量的变化特点进行了统计分析，分析了气象条件对常州空气污染的影响和贡献程度。毕丽玫，史建武等 [ 8 ] 用皮尔逊相关系数分析了温度、湿度、气压、风速、能见度对 SO 2 ，NO 2 ，PM10，PM2.5的相关性，并以此说明气象环境对污染物浓度的影响。Lu和 Fang [ 9 ] 使用三个不同分布(正态对数分布、威布尔分布、皮尔逊V型分布)分析PM2.5、PM10和风速之间的关系，研究表明PM值与风速之间的反向相关关系可用某个关系式表示。朱奕 [ 10 ] 对污染物进行了后向气团轨迹分析，发现气象条件对颗粒污染物的浓度有着显著影响，且除本地排放外，来自中东部污染严重城市的区域性气流输送是导致长沙市颗粒物污染的重要原因。徐小丽 [ 11 ] 运用主成分分析法(PCA)探讨西安市及伦敦市的空气质量监测指标中多种污染物与PM2.5的相关性，结果表明：PM10与PM2.5最相关，同时，利用多重分形分析发现西安市和伦敦市有着共同特点。Kumar A等 [ 12 ] 通过以PCA为基础的神经网络预测印度德里AQI的日均数据，结果显示PCA神经网络要优于神经网络预测。 然而，上述研究大多针对影响空气质量的特定两个变量的相互关系进行研究，所用的方法主要是简单的相关分析。这种分析只考虑两变量间的相互作用，没有考虑其他变量对它们的影响。然而，系统内所有变量之间的相互作用在一定程度上可能掩盖待研究的两变量间的关系。例如，当两变量的简单相关系数较大时，有时并不是这两个变量本身的内在联系所决定的，它可能是由另外一些变量对它们的共同作用造成的，因此简单的相关系数不能真正反映两个变量间的线性相关程度。大气污染是一个多因素控制的、复杂的系统问题，在研究多变量的情况下，一个要素的变化往往影响到其它要素的变化，即各个空气污染指标之间具有高相关性，互相影响，因此与AQI的相关程度会受到其他指标的影响。基于此本文引进偏相关分析对AQI的影响因素进行研究。当考察两个变量之间的线性相关关系时，偏相关分析能控制其他变量对它们的影响，能有效揭示这两个变量之间的真实相关程度 [ 14 ] 。然而，在空气质量的研究中，利用偏相关分析的研究报道不多，且仅针对单一地区进行研究。例如，王涛等 [ 15 ] 利用偏相关分析描述PM2.5、PM10与NO 2 、SO 2 的关系，结果表明江苏省的二次PM2.5主要源自的SO 2 的气–粒转化过程，固定污染源的间接贡献较大；PM10更多源自固定污染源而非移动污染源。徐莲等 [ 16 ] 针对NO 2 、O 3 两种特征性大气污染物，在总结出一般性的污染变化规律的基础上，进一步采用偏相关分析方法，证实了NO 2 是生成O 3 的重要前体污染物。 当研究了AQI与各个影响因素的真实相关程度后，为其建立短期回归预测模型是另一个重要的工作。然而，利用多个自变量建立回归模型时，若试图将所有的自变量都引进回归模型，往往不能对其进行有效的解释，因此需要挑选出对因变量有显著影响的自变量。逐步回归分析是一个有效剔除冗余变量的方法，该方法通过将前进法和后退法结合，保证了最后所得的回归子集是最优回归子集 [ 14 ] 。 此外，现有的文献大多以空气污染指数(API)为标准，研究大气污染问题，随着2012年国家环保部门修订了空气质量的测量标准，首次将PM2.5、NO 2 等物质纳人到空气质量勘测的范畴，研究AQI将能更准确反映环境的实际状况，预测AQI成为现在空气质量研究领域的一个话题 [ 17 ] [ 18 ] 。基于以上分析，本文试图利用偏相关分析与逐步回归来研究AQI与各空气污染指标的影响情况及对其进行短期预测。 本文选取中国三个城市作为研究对象，分别是首都北京，内陆城市长沙，沿海城市海口，以三个城市的AQI及PM2.5等6种污染指标数据为基础，利用偏相关分析研究6种污染指标对AQI的影响情况，并通过逐步回归分析获得上述三个城市的AQI回归方程，最后有针对性地提出改善城市的空气质量的建议。
system: [SYSTEM]

user: 2. 方法与数据 2.1. 偏相关分析 偏相关分析又称净相关分析，能够有效地控制其他变量影响条件下揭示两变量之间净相关的强弱程度。偏相关系数绝对值越接近1，表示两变量关系越密切，影响程度越大；越接近0，相关性越小 [ 14 ] 。因此偏相关系数能定量描述AQI与每一种空气污染指标的真实相关程度。通过求出AQI与各影响因素间的偏相关系数并进行检验，即可以得到影响AQI的主要因素。偏相关系数计算过程 [ 19 ] 如下：控制了变量x 2 ，变量x 1 和y的偏相关系数为： (1) 式中 分别表示y和x 1 ，y和x 2 及x 1 和x 2 的相关系数。 控制两个变量 时，变量 之间的偏相关系数为 (2) 式中 为控制变量 时，变量 与 的偏相关系数； 为控制变量 时，变量 与 的偏相关系数，依此类推。 当控制变量有3个或3个以上时，计算变量之间的偏相关系数依照式(1)、(2)类推。 2.2. 偏相关系数的检验 当要素之间的相关系数求出之后，还需要对其进行显著性检验。由于抽样误差的存在，样本中控制了其它变量的影响，两个变量间偏相关系数不为0，不能说明在总体中这两个变量间便相关，此时须进行进一步检验，一般使用t检验方法 [ 20 ] 。 (3) 式中：r是相应的偏相关系数，n是观测量数，k是控制变量的数量，自由度 。选定显著性0.05，当 时拒绝原假设，认为变量间有显著的线性关系。 2.3. 逐步回归分析 逐步回归法是在前进法和后退法基础上，进行双向筛选的一种方法，它的基本思想是“有进有出”。具体做法是：将变量一个一个引入，每引入一个变量后，对已选入的变量进行逐个检验，当原引入的变量由于后面变量的引入而变得不再显著时，将其剔除。引入一个变量或从回归方程中剔除一个变量，为逐步回归的一步，每一步都需进行F检验，直到既无显著的自变量选入回归方程，也无不显著的自变量从回归方程剔除为止。这样就弥补了前进法和后退法的缺陷，保证了最后所得的回归子集是最优回归子集 [ 21 ] 。 2.4. 数据来源 本文选取北京、长沙、海口的AQI和PM2.5、PM10、SO 2 、CO、NO 2 、O 3 浓度数据来源于空气质量历史数据网站(https://www.aqistudy.cn/historydata/daydata.php)。选取2013年12月~2016年11月AQI与PM2.5、PM10、SO 2 、CO、NO 2 、O 3 6种参评污染物的日均浓度，每个城市都收集了共1095天的数据。在下面的分析中，AQI为因变量，6种大气污染指标为自变量。