DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 3. 结果与讨论 3.1. 实验条件的选择 3.1.1. 色谱条件的选择 选择FFAP弹性石英毛细管色谱柱30 m × 0.32 mm × 0.25 μm，顶空进样量为100 μL，在改变不同的柱温、进样口温度和柱前压等色谱操作条件下，进行气相色谱分析，经过反复多次进样分析后发现，乙醛和丙醛可以达到良好分离效果的适宜条件为：柱前压0.082 MPa (N2)，恒压不分流模式，柱温60℃，进样口温度150℃，检测器温度250℃，氢气40 mL/min，空气400 mL/min。 3.1.2. 振荡温度的选择 在上述最适宜色谱操作条件下，固定振荡平衡时间20 min，改变振荡温度分别为25℃、30℃、35℃、40℃、45℃，使乙醛和丙醛在气液两相充分达到动态平衡，考察不同的振荡温度对乙醛、丙醛色谱响应峰面积的影响，结果见图1。 液面上方的蒸汽压与振荡温度直接相关，因而影响气液分配系数，对顶空样品有重要影响 [ 15 ]。一般地，溶液振荡温度越高，液面上方组分蒸汽压越高，气相中待测组分浓度也越高，气相色谱分析灵敏度也相应提高，故较高的振荡温度有利于顶空气体样品的分析。由图1可知，随着振荡温度的升高，乙醛、丙醛的色谱响应值都出现了不同程度的增大，但增幅不是很明显。另外，在实验过程中发现，若振荡温度过高(高于40℃时)，手动顶空操作过程中易产生误差，而且温度越高乙醛越易挥发。综合考虑实验过程中的各种因素，本试验选择适宜的平衡振荡温度为30℃。 3.1.3. 振荡时间的选择 气液(固)平衡时间主要由物质分子从样品基质到气相的扩散速率所决定。固定平衡温度30℃，改变振荡平衡时间，考察其对乙醛丙醛色谱响应峰面积的影响，结果见图2所示。 由图2可知，乙醛和丙醛的色谱响应值随平衡时间的增加而呈现逐渐增加的趋势，丙醛的变化趋势较乙醛明显，但乙醛在20 min、丙醛在25 min后，两者的色谱响应峰面积变化基本趋于平稳。综合考虑色谱响应值和分析时间，本试验选择适宜的平衡时间为20 min。 图1. 振荡温度对乙醛丙醛色谱响应峰面积的影响 图2. 振荡时间对乙醛丙醛峰面积的影响 综上所述，在本实验操作范围内，适宜的顶空气相色谱分析条件为：顶空振荡平衡时间20 min，平衡温度30℃；色谱柱温60℃，进样口温度150℃，FID检测器温度250℃，柱前压0.082 MPa (N2)，氢气40 mL/min，空气400 mL/min。 3.2. 标准曲线的绘制及方法的准确度和精密度 3.2.1. 标准曲线 按照1.2配制的乙醛和丙醛混合标准系列，在上述优化的色谱操作条件下，进行顶空进样分析，以醛的色谱峰面积(y，uV * S)为纵坐标，溶液中醛的质量浓度(x，mg/L)为横坐标，绘制标准曲线，进行线性回归计算，得到乙醛的线性方程为y = 59.36x − 118，相关性系数R 2 = 0.9978，丙醛的线性方程为y = 25.69x − 265.1，相关性系数R 2 = 0.996。 3.2.2. 方法精密度 配制不同质量浓度的乙醛和丙醛混合水溶液，每组做7个平行样，以相对标准偏差RSD表示方法精密度，结果见表1。从表1可以看出，乙醛的相对标准偏差在1.28%~5.52%，丙醛的相对标准偏差在1.94%~5.49%。 Table 1 Sample analysis precision experiment 组分 测定值/(mg/L) 平均值 /(mg/L) 标准偏差S 相对标准偏差 RSD/% 1 2 3 4 5 6 7 乙醛 18.14 19.85 18.55 21.02 19.02 18.46 18.23 19.04 1.05 5.52 30.05 29.65 29.20 30.15 29.60 30.24 30.12 29.86 0.38 1.28 41.96 40.41 41.31 38.24 41.73 42.07 40.33 40.86 1.35 3.31 49.70 50.91 51.31 47.96 48.01 47.64 52.16 49.67 1.84 3.70 丙醛 20.63 21.22 18.42 20.91 20.79 21.57 20.56 20.59 1.02 4.94 28.30 27.99 27.21 28.07 28.97 28.54 28.38 28.21 0.55 1.94 40.18 42.94 37.76 38.42 41.38 41.77 41.03 40.05 1.85 4.57 53.14 53.96 47.57 47.69 50.80 51.89 47.57 50.37 2.77 5.49 表1. 样品分析精密度实验 3.2.3. 方法准确度 在乙醛和丙醛本底浓度分别为0、10.45、15.05和0、10.56、15.57 mg/Ｌ的混合标准溶液中，分别加入不同质量浓度的乙醛和丙醛混合液(见表2)，每组加标样品分别做7个平行样，得到平均测定值，再计算出样品的平均加标回收率，以平均加标回收率来表示方法的准确度，结果见表2。从表2可知，乙醛和丙醛的平均加标回收率分别为95.63%~106.11%和87.33%~110.10%，该方法可用于水中乙醛和丙醛的浓度测定。 Table 2 Spike recovery experiment 组分 本底浓度/(mg/L) 添加值/(mg/L) 平均测定值/(mg/L) 平均回收率/% 乙醛 0 15.05 14.39 95.63 23.52 25.08 106.61 31.65 32.20 101.75 10.45 10.45 21.52 105.96 15.05 26.42 106.11 23.52 34.06 100.38 15.05 15.05 30.05 99.67 23.52 39.25 102.87 31.65 49.12 107.66 丙醛 0 15.57 13.60 87.33 24.35 26.81 110.10 32.18 33.41 103.82 10.56 10.56 21.39 102.57 15.57 27.42 108.28 24.35 35.53 102.56 15.57 15.57 31.92 105.01 24.35 40.47 102.27 32.18 50.38 108.16 表2. 加标回收率实验
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user: 4. 结论 建立并优化了顶空毛细管气相色谱法同时测定水中乙醛和丙醛的分析方法，该方法具备快速、简便、线性关系好、精密度高、准确度好等优点，有良好的应用前景。该方法不仅适合测定水中乙醛和丙醛的浓度，而且还适用于气体中乙醛和丙醛的分析测定。
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user: 摘 要 五里冲水库水源保护区是蒙自城区、草坝和大屯坝等地5个乡镇27万人口的主要供水地，距蒙自县城22 km，同时蒙自县是滇东南干旱缺水严重地区之一。针对2017年五里冲水库受到污染这一实际，采用水质监测方法和同年对比法从五里冲水库污染物来源方面进行分析，五里冲水库水质为Ⅳ类，污染物以氮、磷、钾为主，水库污染物主要来源于工业、农业、生活方面。五里冲水库因受到污染供水量远远不能满足蒙自的需水量，为维护水库的调解能力，不管是政府还是群众都应该采取积极的措施加以控制，才使五里冲水库的效应能充分发挥出来，水库的水量达到平衡，水循环得以进行。通过系统与部分相结合的原理对五里冲水库进行治理，以及生态保护与水质改善同时进行，恢复五里冲水库的生态功能，从而满足人们生活所需的水环境和生活环境。 关键词 :五里冲水库，水质，污染源，污染控制，治理 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 研究区域概况 五里冲水库(图1)，是云南省重点水利工程之一，自1991年10月开始启动。水库设计库容为7949万m 3 ，灌溉面积达10万亩，在一年范围内它供应了1500万立方米余的居民生活和工业用水。五里冲水库目前是蒙自最大的一个水库，它是蒙自——云南滇南部中心城市的重要供水源，供水范畴主要包含蒙自新、老城区周边及大屯镇、雨过铺镇一带。 图1. 五里冲水库所在地理位置 五里冲水库有一个十分重要的水源补给地——庄寨水库，只要庄寨水库提闸放水，水库水将被注入云南越南铁路三孔桥下的南溪河，一路南冲，通过芷村镇南部、老芷村南部汇入五里冲水库。这段南溪河，沿岸有石灰窑、新村、独家、庄寨、老芷村等多个村庄。村寨之水顺斜坡而流，汇入南溪河。村寨所产生的垃圾与污水能否经污水处理措施处理，直接影响着五里冲水库的水质，事关蒙自饮水是否安全和卫生 [ 1 ]。
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user: 2. 五里冲水库污染现状调查分析 五里冲水库水质为IV类，主要污染物为氮、磷、钾，以及重金属含量所占比重较大。“过去，村里产生的垃圾大多数是易腐烂的蔬菜、果皮、牲畜粪便和其他生活垃圾，这些垃圾都被当做肥料应用到田里。”老芷村村委会副主任罗柱庭介绍，可近10几年来，新的垃圾逐步兴起：石棉制品、塑料袋、农用膜、废电池、农药瓶等有毒、有害垃圾随处可见，并出现了毒害化的新趋势，尤其是水和土壤易受毒害，从而对生态环境、饮水造成消极影响 [ 1 ]。针对以上现象，蒙自市政府高度重视，并不断加强指导和加大管理力度，建立和完善饮用水源保护规划，制订饮用水源保护计划，形成政府统一领导，环保部门统一管理，人民代表大会、政协监督，公众积极参与的五里冲水库水源保护工作机制 [ 2 ]。 五里冲水库水质对比 分析2016~2017年9月五里冲水库与周围河流水质对比统计表(表1)，可看出：五里冲水库相对于团山桥、燕子洞、蔓耗桥、金平桥等水质略差，相对于个旧湖中、异龙湖、长桥海水质略好。五里冲水库2016年和2017年水质均为Ⅳ类，但根据达标情况可看出2017年超标。意味着在一年时间内五里冲水库的水受到一定的污染，亦可能导致五里冲水库的供水量降低，水库的水量平衡失调以及水库的自然效应不能有效的发挥出来。针对此情况我们应实施积极有用的措施加以控制，以保护水库的水环境。 五里冲水库的主要超标因子为磷、氮、钾，周围河流的主要超标因子可从(表2)得到，以便与五里冲水库进行对比。 Table 1 Comparison of water quality between Wulichong reservoirs and surrounding rivers， September 2016-201 2016年9月水质情况 2017年9月水质情况 断面名称 水质类别 同比变化 水质类别 达标情况 五里冲水库 IV类 稳定 IV类 超标 个旧湖中 劣V类 稳定 劣V类 超标 异龙湖 劣V类 稳定 劣V类 超标 长桥海 劣V类 稳定 劣V类 超标 团山桥 II类 变差 V类 超标 燕子洞 III类 变差 IV类 超标 蔓耗桥 II类 稳定 II类 达标 金平桥 II类 稳定 II类 达标 红河桥 II类 变差 III类 达标 表1. 2016~2017年9月五里冲水库与周围河流水质对比统计 Table 2 Statistical table of major over-standard factors in the Wulichong reservoi 2017年9月水质情况 2016年9月水质类别 同比变化 断面名称 水质类别 达标情况 主要超标因子 五里冲水库 IV类 超标 氮、磷、钾 IV类 稳定 个旧湖中 劣V类 超标 总氮、氟化物 劣V类 稳定 异龙湖 劣V类 超标 氮、磷、化学需氧量 劣V类 稳定 长桥海 劣V类 超标 总氮 劣V类 稳定 团山桥 V类 超标 高锰酸钾指数、生化需氧量 II类 变差 燕子洞 IV类 超标 高锰酸钾指数、总磷 III类 变差 蔓耗桥 II类 达标 II类 稳定 金平桥 II类 达标 II类 稳定 红河桥 III类 达标 II类 变差 表2. 五里冲水库主要超标因子统计表
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user: 3. 五里冲水库水体中主要污染物及其表征分析 采用水环境监测分析方法，其结果显示：五里冲水库南支流除TP、TN、粪大肠菌群外，其余监测项目达I类；北支流除DO、粪大肠菌群为m类外，TP为II类，其余项目为I类。相对于总硬度、DO、COD、BOD、NH、NO 2 、电导率、PH等南支流的浓度偏高 [ 3 ]。 3.1. 溶解氧 DO 水中的溶解氧是水生生物得以生存的根本前提，DO越多越适合微生物的生长，水体的净化能力就越强，若水中溶解氧不足鱼类就会窒息死亡，厌氧细菌大量繁衍，导致水体发臭。溶解氧含量能权衡水体受有机物污染的程度，是重要的水质指标之一。溶解氧值越小，水质越差。五里冲水库受到污染，溶解氧含量降低，其中生存的动植物因缺氧而死亡，氮磷钾含量不断增高，五里冲水库水质则不可避免的变差。 3.2. 生化需氧量BOD 通常用水中有机物经微生物分解时所需的氧量来分析水中有机污染物的数量。用单位体积的氧气消耗量表示。其中耗氧量值越大，说明水中需氧有机污染物越多。 3.3. 植物营养物 植物营养物主要包含氮、磷、钾、硫及其化合物。当氮、磷、钾等植物营养元素过量排入湖泊、水库等流动缓慢的水域，藻类大量滋生，水体受到破坏，就会导致富营养化现象的发生。富营养化不仅会导致鱼类的死亡，而且还会随着人类摄食鱼类进入人体，从而影响人体健康。 3.4. 重金属 水环境中的重金属主要包含汞、镉、铬以及砷。重金属不能被水中的微生物所降解，只可以发生形态之间的相互转化、富集和毒害 [ 4 ]。含有重金属的污水被鱼类所吸收，使得鱼的体内聚积了相当数量的重金属，并随着食物链不停的传递，浓度不断的加大。 3.5. 农药 随着农药的广泛使用，它通过大气圈、岩石圈等途径进入水库。尤其是有机磷农药和有机氯农药是造成人类中毒的重要污染物 [ 5 ]。利用含有大量农药的污水灌溉和饲养动物，会造成农业的减产，家畜的死亡 [ 6 ]。
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user: 4. 五里冲水库污染物来源调查分析 4.1. 农业面源污染 4.1.1. 水库灌溉面积 五里冲水库可供灌溉的面积(表3)达10万亩余，灌溉工程分东、西干渠。东干渠全长22.516 km，设计流量3.2 m 3 /s，加大流量为4 m 3 /s；西干渠29.715 km，设计流量4.2 m 3 /s，加大流量为5 m 3 /s。 Table 3 Statistics on reservoir irrigation flo 灌渠分支 长度/(km) 设计流量(m 3 /s) 加大流量(m 3 /s) 东干渠 22.516 3.2 4 西干渠 29.715 4.2 5 表3. 水库灌渠流量统计表 4.1.2. 农田径流排水污染 五里冲水库沿岸人口稠密，农业分布密集，许多村寨农田污水未经处理直接流入五里冲水库(见图2)，导致五里冲水库受到污染。 图2. 五里冲水库附近村寨农田排水流向图 农业面源污染主要是指污染物无固定出口，以较大规模的形式通过降水、地面流水等途径进入水库，主要指农田径流的排水。其污水具有数目大、面积广、分散和难以收集及治理的特点。面源污染的变动特点主要与粮食作物的遍布和经营水平相关。五里冲水库附近生活大量的村民，为满足其生存，村民们在其附近种植并施用一定数量的化肥，雨季或排水时间，贮存在土壤的农药收到冲刷，随着流水进入五里冲水库，导致总氮及总磷的含量升高，强化水库的富营养化进度。 4.1.3. 农业化肥、农药污染 随着农药、化肥及地膜的大批的使用 [ 7 ]，对水圈、生物圈和土壤圈都带来相应的危害。农村施用的化肥由于天然固氮效果和N、P肥的利用，使土壤中积累了相当数量的营养物，它们随农田排水流进水库，化肥的流失使水体中磷、氮的浓度加大，富营养化现象加重，同时水污染，导致生活用水的紧缺，饮用水安全不能得以保障。农药对水库的污染主要是农药投入直接或间接水库或施用后残留在土体中的农药随水流到达地下水中，从而构成地下的水污染。地下水补给水库枯水期所需的水量，地下水的污染导致地表水域的污染，如此循环往复，有毒有害物在水中不断积累，水质不断的变差，甚至不能饮用、灌溉。 4.2. 工业废水污染 4.2.1. 周边工业概况 蒙自工业园区远期日最大污水量为6.26万m 3 /d。五里冲水库供工业用水25万m 3 。五里冲水库附近的五里冲生态茶叶有限公司的扩大、祥泽塑料加工厂的建设，尤其是芷村老鹰山片区的发展。老鹰山工业片区面积约10.43平方公里，位于蒙自市城区东部芷村镇打马坎蒙自矿业开采区一带，规划范筹东为五里冲水库水源地保护区的边界(分水岭)，西为云南东南本土树木繁育基地的边界，北为豹巢新寨以南，南至新村以北，距蒙自市城区12公里左右 [ 8 ]。 4.2.2. 工业废水排放污染 随着经济社会的发展，工业水资源的利用量一直增进，相应的污水的排放量也同时加大 [ 9 ]，如果的污水处理能力跟不上排放量，可能五里冲水库及周边的水体受到不同程度的污染。工业废水排放属于点源污染，由固定的排水沟、渠、管道进入水中，其排放特征有时令性和偶然性。工业废水含有机物多，元素种类多而复杂，在水中不易净化，工业废水排放超过水体的净化能力，水体遭到污染，处置起来也较困难。同时，五里冲水库附近有色金属的冶炼，不可避免的使工业废水排入附近河流污染地表水和地下水，使地下水质变差，汇入五里冲水库里，从而五里冲水库中有机物需氧量高，对微生物有一定的毒害作用，PH变化幅度大，工业废水的温度普遍较高，排水水体还可引起热污染。 4.2.3. 工业废气干沉降湿沉降污染 五里冲水库沿岸工业的发展，必然需要环境付出代价，在工厂运营的过程中，会产生工业三废即废气、废水、废渣。工业废气伴随风的流动而飘动，多种多样的有毒有害物，硫化物、氟化物等随着风速的降低而上，若上空有逆温层存在时，废气不易排出去，自然沉降于陆面或海湖面，导致近地面废气浓度加大，在一定高度沉降造成更大的水污染。废气中所含的硫化物遇到降水时则形成酸雨，酸雨降落致水中，水体PH发生改变，用含酸性的水灌溉有可能会使作物的根系受到损坏，从而抑制农作物的生长，倘若污水渗入作物的体内和果实内，农作物的品质会发生显著的改变。 4.2.4. 工业废渣淋溶污染 五里冲附近工业矿山的开发，废渣的露天堆放，随着降水和地表水的淋溶进入地下水，地下水进一步污染水库。鉴于工业矿渣中含有大量的重金属，重金属和其他有毒有害物质一样随食物链传递，引起鱼类体内富含难降解的重金属，重金属余留在鱼类体内，人类食用后有致畸、致癌、致突变的危险。 4.3. 日常生活行为污染 4.3.1. 饮用水源概况 五里冲水库对居民生活的供水量达1210万m 3 ，是当地居民的主要饮水源，五里冲河发源于期路白水头冲村见(表4)，其流经多个村寨，解决了大量人口的饮水问题。 Table 4 Statistical table on the situation of water conservation areas from rural drinking water safety project 河流名称 支流级别 发源地 流向 河长(公里) 径流面积(平方公里) 金厂河 红河二级支流 期路白乡山后村 东南 12 24 绿水河 红河一级支流 冷泉镇 东南 30 338.7 新现河 红河一级支流 期路白乡箕咪底村 南北 4.5 21.9 莫别河 红河二级支流 期路白大树丫口 南北 11 20.3 五里冲河 红河二级支流 期路白水头冲村 东南 12 25.4 表4. 蒙自农村饮水安全工程水源保护区情况统计表 4.3.2. 生活污水污染 生活污水是导致五里冲水库受到污染的又一重要原因，生活在水库周边的居民的不良的生活习惯导致五里冲水污染加剧。人们的日常活动中所产生的污水和污物，大多数为无毒的无机盐类，需氧有机污染物以及各类微量金属，病原微生物和洗涤剂。生活污水的水质变动遵循较规则的日变化，含N、P等营养物质较多，日常生活中的污水直接进入水库，牲畜粪便经面源污染进入湖泊，生活垃圾的乱扔随着地表水流入水库，水中溶解氧快速下降，鱼类逐渐死亡。生活污水含有一定的硝酸盐，硝酸盐过量时有毒性，当亚硝酸盐进入人体，危害人体健康，造成经济损失。
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user: 5. 五里冲水库治理措施 农业污水和生活废水是导致五里冲水库受到污染的主要方面。水体受到污染后，可通过食物或饮水传播疾病；水中的砷、贡等重金属一旦被人类吸收则不易排出体外有致癌的危险；水污染严重可致整个生态系统的毁灭，以及构成严重的经济损失。针对五里冲水库的污染治理可从以下几个方面进行。 5.1. 从政策策略和管理上加以治理 5.1.1. 用较系统的观点来进行水污染的控制 水环境的保护要恪守合理开发、减省使用和防治污染的准则，积极协调地表水和地下水直接的补给，农业污水和生活废水的处置协同并行 [ 10 ]。从五里冲水库的源头来综合考虑制定相应的决策，建立污水处理站，废水重复利用，以保证水量的供给，统筹河库的上下游和左右岸的利益和影响。开展相应的民意调查和宣传，调动各个方面的意见共同维护河流的洁净，保护水源，用全局的、系统的方法来协调和控制，才能真正解决实际问题。 5.1.2. 因地制宜发展污水处理技术 地区不同河流受污染的程度不同，从不同的角度采用不同的污水处理技术，以污水回用为目标，以污水资源化为重点，有利于更高效的将污水和废水利用起来。开发契合五里冲水库状况的污染防治技术，其费用将更节省，处理流程更简略和快速。利用五里冲水库小河较多的特点，科学构造，合理筹划，适当发展一些氧化塘，氧化沟，氧化湖和脱氧除磷技术；大力开展工业污水处理技术，同时开发以二级生物处置技术为主的处置设备 [ 11 ]。关于工矿企业，污水排放应符合“谁污染、谁治理、谁付费”的准则，限制工业废水中的重金属的含量、降低难降解的有机污染物和高难度有机废水的浓度，对于这些废水应进行必要的处理并回收其中的有用物质，如利用有效的废水、废渣，发展家禽、家畜养殖和渔业养殖。 5.2. 从生态平衡方面加以治理 5.2.1. 水质控制措施 水质控制包含对生活污水，工业废水，农业废液的控制，对城市垃圾处理、工业废水和城市生活污水排放进行严格管理，严禁直接排入河流湖泊水体；严禁游客向水中抛撒污染物质；公共垃圾集中收集运送到垃圾处理厂处置，严禁直接排放到生态系统；通过植物配置减少化肥农药对水质的破坏。针对五里冲水库要严格控制农业和生活污水的进入，同时要加强植被种植的力度。 5.2.2. 生物措施 建立五里冲水库水生生态系统。根据五里冲水库本身的自然特性，按水体生态系统的守恒原理，构造良性水域生态环境。水中得当放养水生生物，可有效剔除其中多余的营养物，如贻贝类等可以摄取水中的藻类以及有机碎屑物，并改善水库的清澈度；螺类摄食藻类，同时渗出大量的促絮凝，在一定程度上促使水变得更加剔透 [ 12 ]。 5.2.3. 加强生态环境修复与改善 根据生态学原理，五里冲水库要保证一定的水量以及良好的水质，还应采取水利控制工程优化调度非工程措施使水具有一定的流动性以及一些曝气技术防止水体富营养化，以建立健康的生态环境。增加湿地生物的多样性，建设具有良好饱览价值的湿地生态系统，达到调节气候、湿润空气、均化洪水，为广大居民提供优雅的水环境和居住环境 [ 13 ]。
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user: 6. 结语 水量水质是维持水库健康的基本条件，应通过水资源的合理配置和水利工程优化调度来维持枯水季节五里冲水库的最小生态需水量。同时，增强污染源头整治，严格限制污水排放量，工业废水和生活污水处理后达标排放，使水库水污染指标达到功能区水质标准。抑制工业点源和农业面源污染，增大力度保护五里冲水库及周边地下水，特别注重保护五里冲水库可饮用的水源，对工业废料，生活垃圾进行恰当处置，农业提倡施用有机肥和生物灭虫，严格控制农药和化肥的使用。
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user: 摘 要 红坑子水库坐落于新疆天山北坡达坂城东南低山丘陵，系引水灌注式小型水库承担下游0.23万hm 2 灌区灌溉用水任务，水库工程自建成蓄水运行15年来，为下游农业灌溉供水发挥了重要作用。本文针对水库工程多年运行以来，大坝坝后下游坝基渗流处于增大趋势是否正常安全问题，基于水库正常蓄水位和坝后坝坡出逸段及下游坝基表面的防渗与无防渗情况考虑，采用现场检验与计算复核方法进行了分析研究，结果表明，防渗情况下坝后最大出逸比降小于允许水力比降，不会发生渗透破坏；无防渗情况下最大出逸比降已显著大于允许水力比降，坝后渗流增加会发生渗透破坏，这说明了水库长期运行过程水库主坝和副坝防渗铺膜材料已发生了破损、撕裂情况，水库坝后渗流性态属于不安全运行状态。分析结果为进一步加强重视水库工程管护及工程除险加固提供了支撑。 关键词 :水库工程，坝后渗流，安全评估分析 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 土石坝建设过程中面临最为关键技术处理是渗漏问题 [ 1 ]，水库坝后渗流状态直接影响水库安全运行管理，水库坝后渗流状态安全稳定性分析尤显重要，采用对水库大坝坝址工程地质资料现场勘察安全监测等方法，章学明 [ 2 ] 分析了滁州城西水库坝后局地渗流压力偏高原因及处理措施；李恩鸿 [ 3 ] 研究分析了桃山水库运行左坝端出现的渗流异常现象，对其分析评价后进行了灌浆处理，消除了水库坝体渗漏隐患。对于水库大坝后渗流稳定性计算设计问题，张军 [ 4 ] 针对水库水坝体填筑料偏细工程特性，运用Autobank软件对水库渗流及坝坡稳定进行计算表明，沥青心墙下游及下游坝坡出逸点最大比降均小于允许出逸比降，不会发生渗透变形破坏，沥青心墙防渗效果较好，满足规范设计要求，为同类工程设计提供参考。本文针对红坑子水库工程多年运行坝后渗流出现增大趋势，采用现场检验与计算复核方法，对水库坝后安全状态评估，为水库管护及除险加固提供依据。
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user: 2. 材料与方法 2.1. 基本概况 红坑子水库 [ 5 ] 位于乌鲁木齐达坂城区西沟乡上雷家村东南低山丘陵，地处88˚20'19.4E，43˚24'48.6N，海拔高程1495 m，是一座引水注入式小型水库工程，由主、副坝及放水涵管等建筑物组成，水库主坝、副坝均采用塑膜防渗材料斜墙坝，水库最大坝高25.5 m，水库总库容300万m 3 ，死库容10万m 3 。水库通过上游黑沟河渠首引水入库调节下游0.23万hm 2 耕地灌溉用水。水库自蓄水运行以来近十五年，水库坝后渗流出现增加趋势是否处于正常状态及对水库安全运行影响，需要进行必要的分析判断，为水库工程安全鉴定分析及管理运行提供依据。 2.2. 评估分析方法 针对水库长期运行现状的工程防渗体、坝后渗流变化、防渗和反滤排水设施工作性态等进行现场观察研究。根据水工结构及渗流安全评价相关技术规范 [ 6 ] - [ 13 ] 要求进行技术性比较分析。坝后渗流量按拉普拉斯方程有限元分析法计算： K X ∂ 2 H ∂ X 2 + K Y ∂ 2 H ∂ Y 2 = 0 (1) 式中：H = Y + P/γ为坝后渗流场的水头函数；P为水压力，N/m 2 ；γ为水密度，t/m 3 ；K X 、K Y 分别为x、y方向的渗透系数。 坝后渗透稳定及土壤的渗透变形，根据坝体、坝基所揭露土层，以细颗粒含量Px值分析判断管涌型还是流土型判别式： P L ≥ [ 1 / 4 ( 1 − n ) ] 100 (2) (3) 式中：P L 、P G 分别为流土型、管涌型土壤的细粒颗粒含量以质量百分率计，%；n为土的孔隙率，%。
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user: 3. 结果与分析 3.1. 水库地质状况 红坑子水库利用红坑子半封闭丘陵凹地地形修建(图1)，东、南、北三面有天然丘陵台地，主坝左肩段局部利用原丘陵坡体作为坝体外，其它主坝及左右副坝均将哑口段人工填筑成为坝体。水库区岩性为第三系始新统–古新统紫泥泉子组地层，岩性以棕红色层状泥岩夹浅棕色砾岩为主，含钙质结核，下部可见有浅棕色含砂砾泥灰岩与砾岩互层，层厚度一般在84~383 m。地形东北高西南低，高地形由丘陵坡地组成，低地形由冲积扇及凹洼地组成。库区紫泥岩夹浅棕色砾岩性表层3~5 m为强风化状况，棕红色、浅棕色土层分布较连续，节理裂隙发育，强风化层遇水一般呈软塑可塑态，受到泥岩遇水软化膨胀特性的影响，渗透性偏小，基本属相对不透水层。其中局部夹薄层的含砾石透镜体。 图1. 红坑子水库地形地貌示意 3.2. 水库运行坝后观测情况 经对水库坝后现场检查可知，水库主坝0 + 056、1号副坝0 + 300断面、2号副坝0 + 125断面存在明显渗漏情况。其中：主坝0 + 056和2号副坝0 + 125断面，坝后地表有水流流出。在渗流较大的0 + 056断面，距下游坡脚60 m左右有三角量水堰用于观测主坝渗流量。经对水库坝后渗流观测资料可知，2014年5月10日库水位189 m，主坝下游利用三角形量水堰观测渗漏水流量为15.0 l/s；库水位到或高于设计水位192.3 m时，主坝下游渗流量明显增大一段时间后保持稳定；1号副坝库水位达到设计水位时，坝后地面湿润个别位置有明显水迹浸出。主坝的左坝肩迎水面采用浆砌石护坡。护坡顶高程195m，坡顶路面宽5 m，为现浇混凝土。受边坡滑塌的影响，路面距岸边2~3 m处出现平行于岸坡贯穿裂缝，桩号0-062处路面裂缝最宽有80 mm。桩号0-116 (垭口)是水库左坝肩的最窄处，顶部基本与坝顶等高，现场检查结果表明，垭口处无库区水渗漏迹象。 3.3. 坝后渗流安全性分析 3.3.1. 渗流分析计算 根据现场调查及室内试验资料参数选用，基于式(1)采用“北京理正软件设计研究院”理正岩土软件程序计算分析看出(表1)，水库坝体不同部位渗流量为0.01787~0.20445 m 3 /d，平均0.07499 m 3 /d。水库年蓄水时长以11个月计，水库坝体总渗流量0.8111万m 3 ，由于水库坝基年渗漏量为0.4366万m 3 ，则水库坝体、坝基年渗漏量1.2477万m 3 。运行期水库坝体、坝基采用三角形量水堰观测渗流15.0 l/s，即年渗漏量42.77万m 3 。可以看出，实际的渗漏水量远大于理论计算值，这说明坝体存在一定的非正常渗漏水量。经分析原水库坝体塑膜。 Table 1 Calculation results of dam leakag 水库坝体部位 渗流量q/(m 3 /d) 总计/万m 3 主坝0 + 056 0.20445 1号副坝0 + 300 0.03364 2号副坝0 + 125 0.09104 主坝左坝肩0-062 0.01787 主坝左坝肩0-116 0.02543 平均 0.07449 坝体及主坝左坝肩长度/m 1189 水库年蓄水时长/月 11 渗漏量 24.58 0.8111 表1. 水库坝体渗漏量计算结果 防渗层部位可能出现了破损、撕裂，从而导致坝体局部部位渗水流量增加。为此，需要进行对坝体在无防渗情况下渗流比较分析，由计算结果表2看出，水库日渗漏量1513.17 m 3 ，年蓄水时长11个月的总渗流量为49.93万m 3 ，分析结果比实际观测年渗漏量42.77万m 3 高出了16.7%，水库坝后渗流观测结果渗漏水量大，表明了坝体塑膜防渗部位存在破损撕裂的情况。 3.3.2. 坝体渗流稳定性分析 根据大坝渗透稳定分析采用式(1)~(3)，对坝体、坝基土渗透变形判别和稳定性进行分析，考虑水库坝体渗流情况，选定主坝0 + 056断面、1号副坝0 + 300断面、2号副坝0 + 125断面，作为典型剖面分析，典型部位主要水位特征情况如表3所示。基于表3选择的水库坝体部位典型断面，考虑有防渗和无防渗两种情况下的坝体坝基渗流稳定性分析结果如表4所示。由结果看出，坝后渗逸段和下游坝基表面在防渗和正常设计蓄水位情况下，水力比降计算值J = 0.01~0.05，明显小于临界[J] = 0.16~0.50是安全的；对于坝后渗逸段和下游坝基表面在无防渗和正常设计蓄水位情况下，除了1号和2号副坝的下游坝基渗流处于稳定之外，其它坝体坝基水力比降值J = 0.67~3.94，显著性大于临界[J] = 0.16~0.50，说明坝后渗流处于不稳定不够安全状态。 Table 2 Calculation of seepage volume of reservoir dam under seepage control conditio 水库坝体部位 渗流量q/(m 3 /d) 总计/万m 3 主坝0 + 056 14.64711 1号副坝0 + 300 2.00603 2号副坝0 + 125 6.23044 主坝左坝肩0-062 0.01787 主坝左坝肩0-116 0.02543 平均 4.58538 坝体长度/m 1189 水库年蓄水时长/月 11 渗漏量 1513.17 49.93 表2. 水库坝体在防渗条件下渗漏量计算 Table 3 Main water level characteristics of upstream and downstream of reservoir da 工程部位 桩号 设计水位/m 下游水位/m 主坝 0 + 056 192.3 172.82 1号副坝 0 + 300 192.3 188.57 2号副坝 0 + 125 192.3 183.79 表3. 水库大坝上下游主要水位特征 Table 4 Seepage stability analysis of dam body and foundation of reservoi 坝体桩号 断面部位 坝体坝基防渗 坝体坝基没有防渗 水力比降J [J] 稳定性 水力比降J [J] 稳定性 主坝0 + 056 坝后出逸段 0.05 0.16 稳定 3.94 0.16 不稳定 下游坝基 0.03 0.50 稳定 0.67 0.50 不稳定 1号副坝0 + 300 坝后出逸段 0.01 0.16 稳定 0.81 0.16 不稳定 下游坝基 0.01 0.50 稳定 0.39 0.50 稳定 2号副坝0 + 125 坝后出逸段 0.03 0.16 稳定 1.30 0.16 不稳定 下游坝基 0.03 0.50 稳定 0.45 0.50 稳定 表4. 水库坝体坝基渗流稳定性分析
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user: 4. 结论 红坑子水库运行多年后的坝后渗流综合分析表明，主坝、副坝坝坡出逸段及下游坝基表面在防渗情况下，由于正常蓄水位的最大出逸比降均小于允许水力比降，可确定主、副坝坝坡不会发生渗透破坏；主坝、副坝坝坡出逸段及下游坝基表面在无防渗情况下，由于正常蓄水位的最大出逸比降大于允许水力比降，说明水库长期运行过程中主、副坝防渗铺膜已有破损、撕裂情况，导致了坝后坝坡出逸段渗流增加会发生渗透破坏。依照水库大坝安全评价导则 [ 14 ] 的分析显示，水库工程坝后渗流性态属于不安全运行状态，分析结果进一步提示，水库工程管理单位需要加强重视水库工程管护，需要根据水库坝后渗流特征情况，做好水库工程除险加固前期准备，需要在红坑子水库除险加固合理规划料场、坝体材料制备方法，以及水库大坝填筑施工方案 [ 15 ] 等方面提出技术思路。
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user: 摘 要 本文采用机器学习算法对晶体的生成焓的预测进行了研究。利用由多个神经层组成的深度神经网络(DNN)模型学习数据间的关系，对深度学习模型在材料结生成焓的预测做了深入的研究和讨论。通过对开放量子材料数据库(OQMD)中275，778种化合物的生成焓参数进行学习，建立了深度学习多层全连接网络，并用来预测未知晶体材料的生成焓。优化后预测模型的精度达到了0.075 eV/atom，达到了量子力学软件的计算精度。 关键词 :晶格结构，机器学习，高通量计算 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 近年来，第一性原理高通量计算(ab-initio high-throughput computational methods)在预测新材料和优化材料的属性等方面被证明是一种强大而且成功的方法。例如：多组分晶体、合金相图的成功预测 [ 1 ] [ 2 ]，太阳能电池材料的电极透明度和电导率的优化，得到更好的电流–电压特性 [ 3 ]。然而，大量的计算资源需求成为了高通量计算的瓶颈。当化合物可能的结构搜索空间变得很大，元胞的结构变得很复杂时，即使采用高效的Kohn-Sham密度泛函理论(KS-DFT)，所需的计算量对于有限的计算资源来说也是一项挑战。人们希望有一种更快的方式来预测新材料的物理属性，而无需求解KS-DFT方程。最近，机器学习(ML)技术逐渐被人们重视。对于预测新材料的物理属性研究方面，机器学习技术和传统的基于第一性原理计算的本质区别在于，机器学习摒弃了传统计算方法中通过求解多电子体系薛定谔方程来预测材料的物理属性，而是直接从大量已知的物理数据出发，通过多层次神经网络的运算，找到不同材料的不同物理属性的内在网络关系，从而迅速地得到未知新材料的物理属性。基于机器学习的计算效率很高，模型训练结束后，预测给定材料的特定属性通常仅需要几秒。此外，机器学习在预测分子特性，过渡态，表面反应等领域也有了较大发展，出现了一系列精准的模型 [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]。 深度神经网络(DNN)模型可以直接从输入表示中学习，例如文本的数字编码，图像的颜色像素等，无需研究人员考虑如何进一步描述数据 [ 8 ]，从而省略了建立传统机器学习模型中所需的特征工程等人工步骤。由于这种优势，深度学习近些年在计算机科学领域获得了极大的关注，在计算机视觉 [ 9 ] 、语音识别 [ 10 ] 和文本处理领域 [ 11 ] - [ 18 ] 取得了突破性进展。尽管深度学习模型在上述应用中取得了巨大成功，但材料科学中深度学习的发展还处于早期阶段。本文采用深度学习快速预测晶体性质，利用由多个神经层组成的DNN模型学习数据间的关系，对深度学习模型在材料结生成焓的预测做了深入的研究和讨论。
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user: 3. 结论 本文使用了机器学习算法在OQMD数据库的基础上建立了深度学习多层全连接网络，用来预测材料的生成焓。在优化后预测模型中，80%的预测误差小于0.080  eV/atom，平均误差为0.075 eV/atom，达到了DFT计算的精度，说明我们的模型可以用来预测未知材料化合物生成焓，之后我们将尝试将机器学习运用在其他材料属性的预测中。
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user: 摘 要 当前“网络中心战”形式的复杂战场态势下，战争形态从单一兵种对抗逐渐演变为整体军事力量对抗。为推进云计算在军事领域中的应用，对基于虚拟化的地空导弹网络化协同作战模式进行研究。介绍了虚拟化的定义和特点，设计了基于虚拟化技术的网络化协同防空作战体制架构和作战模式，最后分析了主要技术途径，以实现协同防空反导，最大限度地发挥地空导弹的整体防空作战能力。 关键词 :云计算，虚拟化，网络化，协同作战 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 随着信息化战争的加速发展演进，攻防体系对抗的复杂性、多样性、不确定性等日益凸显。与此同时，伴随先进信息技术的发展及军事应用，战场信息获取及组织模式也正悄然发生变化，给战争组织形态带来深刻变革。从近十年来世界范围内发生的较大规模战争可以看出，空袭作战已实现了体系化、信息化和网络化。信息化作战条件下的战争形式由“平台中心战”向“网络中心战” [ 1 ] 发展，网络中心战的核心思想是要让所有作战单元都融入作战信息传输网络，使所有参与作战的单元都能在正确的地点、正确的时间、以正确的方式获得正确的信息，也就是实现所有作战参与单元协同的联合作战。未来信息化、体系化作战将打破军种、领域之间的界限，需要将各种力量要素融合起来 [ 2 ]，美国陆军“多域战”概念正是在这种背景下提出的，是在所有领域协同运用跨域火力和机动，以达成物理、时间、位置和心理上的优势，实现从“军种联合”向“多域融合”的转型 [ 3 ]。 为有效对抗当前及未来的信息化空袭打击体系，未来防空应发展为网络化、体系化作战模式。美国特别重视发展协同作战指挥控制和通信系统，如IBCS、CEC、“下一代企业网”项目等，通过指挥控制作战管理和通信(C2BMC)系统，将分布在全球的探测传感器、拦截武器、多级指挥控制系统联结成一个整体，形成了体系作战的合力 [ 4 ]。近年来，尤其随着云计算、大数据、物联网和人工智能的不断发展和融合，其服务领域也不断扩大，除广泛应用于社会智能、医学、商业、地理信息、生物学等行业外，世界主要军事强国正加紧推进云计算等军事智能技术的应用研究 [ 5 ]，希望通过云计算将信息优势转化为决策优势、作战优势，实现向“网络中心战”转型 [ 6 ]。借助云计算虚拟化的网络服务优势，研究基于虚拟化的地空导弹网络化协同作战模式，实现资源优化配置与信息共享运用，提升网络化防空作战能力。
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user: 2. 虚拟化的内涵及优势 2.1. 虚拟化的概念 美国“国家标准化与技术研究所”(NIST)对云计算给出的定义如下：云计算是这样一种运行模式，它要构建一个可随时随地、便利、按需通过网络接入的可配置计算资源共享池(如网络、服务器、存储器、应用程序和服务)，并且该资源共享池在只需最低限度的管理工作或与服务提供者交互情况下能够快速地提供服务和释放资源。 根据美国NIST的定义，云计算是一种分布式计算，以虚拟化技术为基础，通过网络将处理程序拆分成多个子程序，在大量计算机构成的资源池上分配计算，然后将处理结果返回给用户。计算资源存在于网络上，统称为“云”，“云”是各种资源的抽象。云计算是一种通过整合大规模动态可扩展的计算、存储、数据、应用等分布式计算资源进行协同工作的超级计算模式。本质上，云计算通过计算资源的虚拟化组织、分配和使用，实现计算资源的合理配置，避免计算过程的重复和浪费，使用户能按需获取计算能力、存储空间和信息服务，提高计算资源的利用率 [ 7 ]。 因此，虚拟化是云计算基础架构的核心，是云计算发展的基础。在云计算中，数据、应用和服务都存储在云中，云就是用户的超级计算机，云计算要求所有的资源能够被这个超级计算机统一管理，但是，各种硬件设备间的差异使它们之间的兼容性很差，这为统一的资源管理提出了挑战。虚拟化技术可以将物理资源等底层架构进行抽象，使得设备的差异和兼容性对上层应用透明，从而允许云对底层千差万别的资源进行统一管理。 虚拟化技术是指计算软件在虚拟的基础上而不是真实的基础上运行，它可以扩大硬件的容量，简化软件的重新配置过程，减少软件虚拟机相关开销和支持更广泛的操作系统方面。通过虚拟化技术可实现软件应用与底层硬件相隔离，它包括将单个资源划分成多个虚拟资源的裂分模式，也包括将多个资源整合成一个虚拟资源的聚合模式。虚拟化技术根据对象可分成存储虚拟化、计算虚拟化、网络虚拟化等，计算虚拟化又分为系统级虚拟化、应用级虚拟化和桌面虚拟化。在云计算实现中，计算系统虚拟化是一切建立在“云”上的服务与应用的基础。虚拟化技术目前主要应用在CPU、操作系统、服务器等多个方面，是提高服务效率的最佳解决方案。 2.2. 虚拟化在军事应用中的优势 由于云计算技术在军事领域具有潜在的全面而积极的影响，因此近年来美军一直致力于运用云计算技术的探索研究，美空军近期提出了“作战云”概念，试图通过云计算虚拟化最大限度发挥等美空军作战飞机配备的先进电子信息系统的潜力，实现基于高速互连网络的协同处理，充分利用整个作战编队获取的情报和数据信息，在这些信息能够在整个网络内按需自由流动的基础上，综合调配各种作战力量，将协同作战的理念扩大化、系统化和具体化。 基于虚拟化的云计算技术在网络化作战的应用，将使网络协同更进一步具体化，更加面向作战任务，也将给未来作战模式带来颠覆性的改变。 2.2.1. 提高协同作战效能 云计算核心是各节点基于高速互连网络的数据交换，虚拟构建各节点可按需获取的资源池，并且资源池的运行和管理尽可能地自主化，资源的获取和释放都简洁、快速，将作战空间内海、陆、空、天域内的所有作战节点互连成一个无缝、分布式运行、自组织、自愈的综合信息体系，也就是所谓的跨作战域、跨维度的综合信息体系，将作战平台的功能如侦察、打击、后勤等作为一个共享资源池，基于体系实现信息的无缝共享、多源融合和数据按需获取，力求实现跨域作战能力如探测、指控、火力打击、后勤等的集成，以体系能力共享的方式，充分发挥每个节点和作战系统的能力，按需统一调配，提高各作战单元和系统的整体作战效能，将网络化协同作战的效能发挥到极致。 2.2.2. 提高资源利用率 虚拟化技术为作战系统提供一种动态接入的资源池，将当前可用的设备资源都纳入到资源池中。这样系统有很强的任务调度能力，在战时系统负载迅速增高时，可以快速申请扩展资源，而当资源需求不高时则减少系统资源。分布式的资源和网络带宽甚至信息流都可以根据客户端的需求进行分配，使资源可以在同一时间支持更多的用户使用，这样就跨越了硬件的局限。虚拟化技术使硬件计算资源可以获得更高的利用率，在战时可以提高资源利用效率以满足各层次用户的不同需求。 2.2.3. 提高指挥控制效率 传统作战指挥与控制的信息流程结构绝大多数为“树状”结构，这种层级模式对应现有指控模式和情报收集、处理和分发模式，结构虽然阶梯明显、层次清楚，能够较好地实现效率与能力的平衡，但是，随着战场上数据的迅猛增加，以及各作战单元协同作战对数据支持的需求日益迫切，现有的层级结构在某些方面已经成为了数据按需流动的障碍，且一旦中心节点出现故障，整个系统就处于瘫痪状态。而虚拟化技术则采用类似异构结构的体系架构以打破不同层级之间隔离，构建扁平式的“云”结构作战指挥与控制结构，这种分布式指挥控制模式将为作战指挥提供极高的灵活性，表现出了更为高效的特征。
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user: 3. 基于虚拟化的地空导弹网络化协同作战模式 3.1. 体制设计 为了满足未来信息化作战需求，贯彻网络化作战能力建设理念，解决传统地空导弹武器系统指控架构灵活开放性差、网络重组重构能力差、火力级协同作战能力不足等现实问题，设计“宽带自组 + 资源解耦，动态组织、高效协同”的网络化协同作战体制，构建可动态自组的网络化协同通信网，实现各武器系统、作战单元、节点的互联互通，采用虚拟化技术对资源进行解耦，实现信息共享和资源动态组合，具体论述如下： a) 宽带无线自主协同，动态网络重构。 面向协同作战运用需求，采用具备较强硬件性能并支持软件升级的通信系统，使通信网络实现武器系统作战装备扁平化、无中心组网，支持各作战装备节点动态入网和脱网，支持战场环境下网络化协同作战的实时动态重构。 b) 作战资源解耦，动态资源分配。 采用虚拟化设计理念，基于“资源解耦”的概念对武器系统内探测跟踪、指挥控制、火力控制、制导和发射等资源进行资源池化，构建武器系统资源池，指挥控制中心能够根据作战部署和任务关系动态聚集，形成虚拟作战单元，确保在复杂高动态战场环境下实现最优拦截。 3.2. 架构设计 3.2.1. 通信网络架构 地空导弹网络化协同作战采用扁平化网络结构，基于网络化协同通信网，构建分布式、基于多跳可达、实时/非实时业务混合的交互网络，实现分布式组网，支持网络无中心，网络内各节点通信功能和地位平等，任意两点间均可通过有线或无线信道传输话音、数据、图像等业务，可实现网内“一点发现，全网皆知”的情报共享能力，网内各作战单元可实现“随遇入网”；同时，采用环境智能感知技术，根据战场电磁环境特性、地理位置、通信距离、信息量等，实现网络智能感知及自适应调整。 通信网络架构如图1所示。 3.2.2. 作战应用架构 地空导弹网络化协同作战采用“边缘云–端”架构。“边缘云”部署在各作战单元内，汇总本单元内各设备信息，并为其提供集中计算和信息服务。“端”指的是与“边缘云”进行数据交互的物理设备，包括雷达、光电等设备实体，以及操控席等人机交互终端。 “边缘云”以服务器为硬件平台，并使用虚拟化技术对服务器的计算、存储、数据等资源进行整合，形成计算资源池和存储资源池，为分布式计算和存储提供支持。当某计算服务出现故障时，计算资源可根据需要启动备份服务，保证作战任务通道的灵活组织 [ 8 ]。具体作用如下： 图1. 网络化协同作战通信网络架构图 a) 能将作战单元“端”设备资源化，将如雷达、光电等设备虚拟为可使用的作战资源服务； b) 能将算法模型和策略模型进行解耦，并封装成服务； c) 能起到网关作用，将资源和服务发布，并能将服务推送到指定的消费节点。 “端”以面向服务的方式向“边缘云”请求计算资源，与其进行数据交互。“端”硬件根据设备的不同使用不同的硬件平台，常规下为作战单元内设备节点。 地空导弹网络化协同作战应用架构如图2所示。 借助“边缘云”的端管理服务，基于虚拟化的地空导弹网络化协同作战模式可以打破以往作战资源强闭环状态，将武器系统的探测单元、跟踪单元、火力控制单元、制导单元和发射单元(含导弹)等作战资源直接接入协同通信网，提供各类服务，由指挥控制系统依托“边缘云”，从时间和空间上统筹调度这些功能单元，形成最优的作战资源分配规则，构建虚拟作战单元，组织和实施以虚拟作战单元为中心、资源服务支撑的协同作战，实现作战资源在拦截效能上的合理分配。 图2. 网络化协同作战应用架构图 3.3. 作战模式设计 在地空导弹网络化协同作战过程中，系统始终保证具有一个指挥中心。在常规模式下，指挥中心为指挥车，在非常规模式下，可选择其他作战车辆升级为指挥中心。指挥中心用于提供数据和计算资源，能汇总系统中所有探测资源形成空情资源池。同时根据作战态势，将系统内跟踪资源池、制导资源池、发射资源池进行最优组合，形成云作战能力。 如作战环境需两个或以上系统进行协同时，战场将存在两个或以上指挥节点，各指挥节点边缘云数据自动融合，可将一个指挥节点升级为主要指挥中心，其余指挥节点除了承担备份任务外，还能提供计算资源，对系统计算进行负载均衡。各作战单元连接任何一个指挥节点都能获取需要的服务，行使自身任务。此模式下，指挥中心边缘云实时接收系统内部和外部作战信息，调用边缘云相关服务显示综合态势信息并接受人工操作。各作战单元边缘云将本车跟踪资源、制导资源和发射资源汇总至指挥中心。 指挥中心获取系统探测资源，实时接收系统内部空情信息、地面状态信息，通过调用边缘云相关服务对资源进行统一滤波处理、空情融合和多站定位等形成空中、地面统一态势，实时接收系统内部各项资源，并将上述信息汇总成资源池。指挥中心根据资源池，进行火力资源动态优化配置，对所属的作战资源进行汇总，可通过手动或自动模式将系统资源分配至各作战单元，虚拟为虚拟作战单元。 在作战过程中，指挥中心可指定其他一个指挥节点作为主备指挥节点，主备指挥节点将指挥中心边缘云关键数据进行热备，当指挥中心无法继续作战时，该指挥节点可升级为指挥中心，执行相关指挥任务。主备指挥节点会自动选择次备指挥节点，并将关键数据发送次备指挥节点热备。
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user: 4. 主要技术途径 4.1. 作战资源动态分配技术 所谓作战资源动态分配就是要统筹运用资源，达到作战效能的最大化。作战资源包括跟踪资源、制导资源、导弹资源等几类，实现跟踪资源动态分配、制导资源动态分配、导弹资源动态分配等。 a) 跟踪资源动态分配通过动态的调整跟踪目标，达到对目标跟踪总效益的最大化； b) 制导资源动态分配通过灵活地组建火力使能链，均衡地使用制导资源和导弹资源，避免资源使用的短板或者浪费； c) 导弹资源规划通过边界效益的约束，选择对目标的最优火力使用量化方案。 根据作战目标是否具有对抗性，将其分成非对抗性(如巡航导弹、部分类型无人机、制导炸弹)和对抗性目标(如固定翼有人机、武装直升机等、反辐射导弹载机、反辐射导弹)两种情况进行考虑。这样区分是因为对两类目标所采取的策略的积极性不同。对非对抗性目标，无需考虑目标的对策，是一种单纯的优化资源分配问题，对于对抗性目标，需要考虑目标的对抗和战术行为，需要稳妥地安排资源的使用和分配，通过资源的使用诱导和引导敌人的行为至对射击最有利的态势。 4.2. 网络化协同机制技术 传统平台中心战模式下，各作战单元传感器和导弹资源在本单元火力控制下，形成本作战单元控制、跟踪和制导闭环；各作战单元接受上层指挥控制系统的统一指挥，形成统一态势场，进行目标优化分配。 网络化协同作战模式下，通过对传感器资源、火力资源和发射资源的分布式感知、按需整合和智能化管控，综合和优化利用各平台资源，将广域空间分布的资源在信息、信号、射频等不同层次进行共享，实现对敌的体系作战能力。该模式是网络化作战概念下的云作战模式，其核心是作战资源的虚拟化和池化。
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user: 5. 结束语 随着世界武器装备和军事技术的发展，云计算、大数据等网络深化发展的新技术将对未来战场主要作战样式的发展带来深远的影响。本文针对网络化作战需求，将云计算虚拟化技术应用于地空导弹网络化协同作战，研究了基于虚拟化的网络化协同作战模式，设计了分布式、扁平化通信架构，建立了“边缘云–端”的作战应用结构，以服务化的形式使协同作战的组织更加灵活，同时，由于采用了备份和容错处理，进一步增加了系统可靠性，将极大地提升未来防空作战信息化程度，有效提高网络化协同作战能力。
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user: 摘 要 借助智能手机和两步路户外助手、中药资源一般品种调查APP等软件，在中药资源普查样地规划、样地调查、样线调查和标本采集等工作中实现了信息技术的实时应用，对中药资源普查的野外调查过程进行了优化。通过实地调查总结出的两种智能手机APP的应用方法，可在中药资源普查过程中有效的完成外业工作，并可以实时将调查结果数字化。智能手机APP在中药资源普查外业工作中的应用，可节省大量人力物力，提高普查的工作效率，并获得更为准确的调查信息。 关键词 :智能手机APP，中药资源，野外调查 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 中药资源是国家重要的自然资源，是中医药事业传承与发展的物质基础。进行中药资源普查，摸清中药资源的家底，是解决中药资源可持续发展问题的前提 [ 1 ]。随着现代科学技术的发展，信息化代表新生产力的发展方向，已成为第四次资源普查工作的核心内容 [ 2 ]。3S技术 [ 3 ] [ 4 ] 、网络技术、数据库技术 [ 5 ] [ 6 ] 和数码摄影技术 [ 7 ] 的应用，降低了工作量，提高了工作效率和准确度，为普查工作提供了可靠的技术保障。 本文作者参与了第四次全国中药资源普查山东试点及正式启动项目5个县、市(区)的工作，在野外调查中大量应用智能手机APP取代传统的调查和记录方式，总结了一定的经验。本文探讨了中药资源普查外业工作中基于智能手机的两步路户外助手APP、中药资源一般品种调查APP在样地规划和调查、样线调查和标本采集等工作中的应用，旨在为进一步推动新技术在普查工作中的应用提供实践参考。
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user: 2. 仪器与软件 2.1. 仪器 智能手机(小米6X)：骁龙660八核处理器，6 GB内存，128 GB存储，后置2000万像素双摄像头，具有内置GPS功能，能流畅运行相关软件。 2.2. 软件 两步路户外助手(简称“户外助手APP”)是由深圳市两步路信息技术有限公司研发的一款户外手机应用，具有Android和iOS平台版本。其研发的初衷是为户外爱好者提供地图和导航功能、记录户外运动轨迹，用于野外旅行、户外救援等，近年来也在道路交通工程建设中应用于现场勘探 [ 8 ]。在中药资源普查外业工作中，应用该软件进行样方套预设、路线导航、轨迹记录以及样方调查的多项参数记录。 中药资源一般品种调查APP (简称“一般调查APP”)是专为第四次全国中药资源普查开发的智能移动端，集定位、拍照和信息记录功能于一体，用于药用植物的一般调查和标本的采集记录 [ 9 ]。