DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 2. 国内外研究进展 2.1. 乡村景观功能/价值评价 郑文俊 [ 1 ] 从旅游视角探讨了乡村景观的价值认知与功能重构，提出在乡村景观开发中注重景观可辩性、乡村性与旅游可参与性。晋国亮与汤晓敏 [ 2 ] 对乡村景观价值、乡村景观价值取向的变迁和局限三大方面进行研究，构建了乡村景观多元价值体系所涵盖的价值领域。谢花林 [ 3 ] 认为乡村景观功能评价主要体现在提供农产品的第一性生产功能、保护与维持生态环境平衡的功能以及作为重要旅游观光资源的功能。 Plieninger等 [ 4 ] 以当地居民定量评价德国文化生态系统服务，得出景观特征类型与生态系统服务供给的对应关系。Fagerholm等 [ 5 ] 从社区利益相关者对景观评价来确定乡村景观服务的指标。Willemen等 [ 6 ] 从景观的服务对象，对荷兰乡村的多元景观功能的相互作用进行定量研究，根据居住、集约农业、文化遗产、旅游区、植物栖息地(保护林地)、农业用地以及骑车休闲这七类景观功能，描绘了多功能空间分布。Rescia等 [ 7 ] 对西班牙北部的乡村山地文化景观的社会—生态系统，从土地拥有者的感知，再现了景观空间分布与土地利用的方式。Nijnik等 [ 8 ] 研究乡村景观变化基于六类功能：经济生产功能、生态功能、审美功能、游憩功能、历史文化、科教功能。 2.2. 乡村景观社会学视角研究 景观的社会需求在不断增长，从原先对自然与景观的功能印象转化为享乐主义的印象，如田园式或野性的景观印象 [ 9 ] 。公众对景观自然资源的舒适感需求导致乡村景观功能空间发生变化 [ 10 ] 。不少研究关于个人社会因素与乡村景观偏好的关系，如大众的乡村景观感知取决于其与景观的关系密切程度及景观管理知识 [ 11 ] 、与景观的功能联系与社会实践 [ 9 ] ，以及对场所的个人了解 [ 12 ] 与地方感 [ 13 ] 。 Petrolil等 [ 14 ] 提出发展新的富有生机的景观的关键在于以尊重景观内在价值，参与分享式的景观发展途径。景观的发展只有被有意识地需要，并与农耕的目标相结合，才能持续发展。屠爽爽等 [ 15 ] 分别从乡村土地利用及重构乡村空间格局的角度探讨与乡村转型发展的关系。乡村景观发展与乡村土地利用改变有直接联系，是乡村经济社会发展的外在体现。
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user: 3. 研究方法 3.1. 研究样村概况 本研究以浙江西北部杭州余杭区、临安、长兴与安吉县市各一个村为研究地点。 杭州余杭区径山镇长乐村位于余杭区西部偏南，西南与临安市接壤，距杭州市中心40公里。全村总面积8.6平方公里。耕地面积3004亩，山林面积6000亩，森林覆盖率90%，茶园800余亩，是余杭重要的茶叶产区。村境内有各类企业30多家，种植业与养殖业，成为该村的主要产业。 潘山村位于临安锦北街道的东面，总面积11.3平方公里，山林面积7563亩。东临青山街道，南邻青山湖与八百里农庄，西与新联村结界，北面丘陵绵绵，科技大道从村域穿过。该村坚持规划先行，建设整洁村庄，居民们住上统一规划的联栋住宅房。大多数村民土地被公路或地产开发征用。该村受城镇化影响较大。 周坞山村位于长兴县和平镇南部，东与湖州接壤，西与安吉毗邻，北临西苕溪，南倚天目山脉。连接杭宁高速和在建的申苏浙皖高速入口，均在15分钟车程。距离县城30公里，距离306国道9公里，交通位置优越。全村面积约10平方公里，拥有林地面积18，000余亩，其中生态公益林地9000余亩，茶园面积2000余亩，毛竹林地7000余亩。 高家堂村位于安吉县山川乡南端，山林面积8456亩，竹类资源丰富，毛竹林4639亩。村中心建有仙龙湖景观水库，是浙江省农村第一个应用美国阿科蔓技术的生活污水处理系统，拥有湖州市第一个生态公厕、湖州市第一家以环境教育、污水处理示范为主题的生态公园。生态农业与乡村旅游发展相得益彰，尤以农家乐与民宿为生态经济亮点。 3.2. 问卷设计 本研究主要采用随机抽样问卷调查法。问卷主要包括五部分，第一部分是林地功能重要性的认知与所赞同的林地其它利用方式(开放式问项)；第二部分是乡村景观的偏好；第三部分是景观功能重要性认知；第四部分是对乡村发展途径的认同程度。第五部分是被调查者的个人信息，包括其性别、年龄、职业、教育程度、居住区域、收入及务农背景。 问卷第一部分林地功能认同至第四部分进行了四级的评分制度，分别是不喜欢(不赞同) 1分，有点喜欢(有点赞同) 2分，较喜欢(较赞同) 3分，很喜欢(很赞同) 4分。 3.3. 数据采集与分析 课题组于2014年的11月13日在临安潘山村、2015年3月28日在长兴的周坞山村、2015年4月8号在余杭区长乐村、2015年5月5~6日在安吉天荒坪镇山川乡进行实地调研。每次由1~2名教师带领本学院旅游管理专业大四学生及城乡规划专业硕士生共4~5人进行数据采集。分别在4个村的村口、村道、小卖部等村民聚集的场所，随机抽样发放问卷。一共发放152份问卷，当即做完收回。剔除缺失项较多的8份问卷，共获有效问卷144份，其中潘山村39人，长乐村33人，周坞山村40人，高家堂村32人。人口社会学特征见表1。数据分析和统计采用SPSS19.0软件。 问卷第一至第四部分采用描述性分析。此外对于乡村居民景观偏好，结合本小组另一课题所采集的关于城市居民对乡村景观偏好的数据，样本数326份，对二者进行均值分析的独立样本t检验。第五部分采用频率分析。
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user: 5. 总结 本文分析了乡村居民对乡村林地、景观功能类型的认知，比较了城乡居民对景观吸引物的偏好，探究了四个样村的居民对景观发展策略的态度。结果反映出乡村居民的生活对乡村景观的依赖发生转变，乡村居民与城市居民对景观吸引物偏好的异同，映射出内在的社会因素，及两个群体分别对乡村景观资源适意性的需求程度。研究结果提出了一种采用自下而上的方式，确定乡村景观管理策略与景观发展途径，构架切合实际的乡村景观发展模式，实现乡村土地利用方式转变与空间功能格局重构。乡村景观发展模式与地域资源禀赋、人口社会因素、经济基础及政府行为等都有关，而掌握城乡居民对乡村景观的社会需求，为具有资源优势的乡村通过旅游产业带动乡村转型与景观发展提供理论依据与实践启示。
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user: 摘 要 设G是有限π-可分群，H是G的任意Hall π-子群，K是G的子群。Alexandre Turull利用Hall π-子群的计算公式得到G的Hall π-子群H的个数可以被其子群K的Hall π-子群的个数整除这一关系。本文用初等方法证明了该结论。 关键词 :Hall π-子群，有限π-可分群，整除
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user: 1. 引言 设 是有限群， -是素数集， 是 的任意 -子群， 是 的子群。本文的符号是标准的，见 [ 1 ] ，记 的 -子群个数为 ， 的 -子群个数为 。当 是 -可分群时，有 ，且 为非负整数，其中 是 在 中的稳定子群，很显然有不等关系 ，另由文 [ 1 ] 可知 。为了更清楚的反映这一整除关系，本文用初等方法证明了该结论。
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user: 2. 主要结果 定理1设 为素数集， 为有限 -可分群， 是 的子群，则 。 为了完成定理1的证明，我们需要下面的引理。 引理1设 ， 均为有限群，且 互素作用在 上， 为 的 -不变子群，令 ，则 。 文 [ 2 ] 引理2.1中对 中仅有一个素数的情形进行了证明，该结论推广到由有限多个素数构成的集合 上也是成立的，见 [ 2 ] 。 引理2设 是有限 -可分群 的正规子群， 是 的 -子群，则 。 证明：设群 通过共轭作用在集合 上，由于 ，则对任意 ，有 ，于是 。对于有限 -可分群，所有的 -子群均共轭，同时，有限 -可分群的子群仍是 -可分群，见 [ 3 ] 。因此，存在 满足 ，从而 ，即 ，因此 。 引理3设 是有限 -可分群， 。若 ，则 。 证明：对 的阶进行归纳。 一方面，设 的非平凡正规子群是 ，满足 为 -群，记 。由 及 ，则有 含于 ，见 [ 4 ] ，因而 ，根据归纳假设得 。因为 是 的正规子群及 为 的 -子群，由引理2可得 ，同理有 ，因此 。 又因为 ，且 ，可得 ，于是 ，而对于 ，有 ，于是 在 中的指数等于 ，因此 由归纳假设所得的整除关系可知 ，而 ，故有 。 另一方面，设 的非平凡正规子群是 ，满足 为 -群，记 。由于 为 的 -子群及 ，根据归纳假设得 由题设条件知 ，于是 ，其中 在 中的指数为 -数，故 在 中的指数也为 -数，于是 与 互素，进而 。由同构定理有 ，于是 在 中的指数能被 整除。 现设 ， ，显然 在 中的稳定子含于 。假设 ，有 ，因 ，有 ，进而有 故 。由于 含于 及 ，有 因此 。 现设 ，其中 为 的正规子群，则 在 上互素作用。令 ，则 ，而 ，于是 。 又因为 ，由前一种情形可得 ，因此，根据同构定理可得到 进而有 ，同理 。对于 ，它是 的 -不变子群，由引理1可得 ，因此 。 定理1的证明：对 在 中的指数 进行归纳。 设 ，其中 为有限 -可分群。由归纳假设可知 。现不妨设 为 的极大子群，对于 -可分群 来讲，任取 ， 在 中的指数有两种情形，或为 的方幂数或不能被 整除。 若 ，这里的 是正自然数。设 为 的 -子群， 为 与 的交集，则 在 中的指数等于 在 中的指数，由此可知 为 -数，于是 ，而其中的 是因为 。由于 及 ，可得 ，于是有 ，而对于 可被 整除，这是因为 。因此 ，即 。 若 ，设 ，此时 ， 为 的 -子群，由引理3可知 ，从而 ，即 。
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user: 摘 要 目前，FY3A MERSI数据的植被指数(NVI)产品没有进行数据质量的严格控制。相应的，数据产品出现各种问题，严重影响了NVI数据产品的可用性。通过观察可发现在NVI产品之中，最严重的显著的问题是“异常条带”现象。本文首先研究手动去除“异常条带”的方法，然后根据实际需要基于数学形态学方法探究自动化“异常条带”检测和去除。该自动检测方法通过快速检测异常条带边界，极大地提高了检测和去除“异常条带”的时间。从而FY3A MERSI数据的植被指数(NVI)产品的显著问题，提升FY3A MERSI数据的植被指数(NVI)产品的质量，保证该数据的可用性。 关键词 :遥感，MERSI，异常条带，数学形态学，华北
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user: 1. 引言 归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index即NDVI)是检测植被生长状态、植被覆盖度和消除部分辐射误差等。NDVI能反映出植物冠层的背景影响，如土壤、潮湿地面、雪、枯叶、粗超度等，且与植被覆盖有关。NDVI是目前使用最广泛的植被指数，它于1974年由Rouse等提出(植被指数研究进展，田久庆)。其应用领域包括：土地覆盖变化 [ 1 ] ，植被与环境因子变化 [ 2 ] - [ 4 ] ，叶面积植数(LAI) [ 5 ] 和农业产量预报 [ 6 ] 等。虽然NDVI应用研究富有成效，但NDVI本身存在着不足，例如NDVI饱和问题；对大气影响纠正不彻底；对低植被覆盖区土壤背景影响未作处理；“最大值合成法”不能保证最佳像元等 [ 7 ] 。增强型植被值数(Enhanced Vegetation Index， EVI)是对NDVI的继承和改进，它综合了搞大气植被指数(ARVI)(Kaufman et al.， 1992)和土壤调节植被指数(SAVI)(Huete et al. ，1988)的优点，可以提高对高生物量地区的敏感度 [ 8 ] ，通过削弱叶冠北景信号和降低大气的影响来改善对植被的监测。增强型植被值数(EVI)依托“中分辨率成像光谱仪(MODIS)”或“(国产)中分辨率成像光谱仪(MERSI)”的丰富信息，以及过去二十年对植被指数的研究，在植被指数和合成算法方面都作了改进 [ 9 ] 。归一化植被指数和增强型植被指数的公式(1)和式(2)。当前的归一化植被指数产品如NOAA/AVHRR NDVI以及SPOT VEGETATION NDVI，增强型指被指数产品如MODIS EVI。FY3A-MERSI植被指数(NVI)产品是同时综合NDVI和EVI这两种指数产品。该指数产品对遥感相关科研及生产活动都极为重要。所以对MERSI植被指数产品之中存在的问题进行总结是有非常有必要的。 (1) (2)
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user: 2. 研究数据及研究区介绍 FY3A MERSI数据的植被指数产品投所采用的投影系统为汉麦尔–埃托夫(Hammer-Aitoff)投影，该投影是兰勃特(Lambert)方位等积投影的改良型投影。其中心投影经度为150˚，中心纬度为0˚。MERSI 250米植被指数产品包括全球10˚ × 10˚分幅的250米Hammer投影均匀网格旬、月产品˚，二者区别在于合成的周期分别是旬和月。 卫星传感器进行测时，太阳光照角度和卫星测视角以及云的变化都很大，因此得到的是来自地表的双向反射率信息。要构造植被指数(VI)的季节性的时间曲线，需要把给定时间段内的几幅VI影像合成一张晴空的VI影像，并且要使大气效应和角度效应影响最小。目前为人们所接受的VI合成产品处理方法是最大值合成法(MVC)，该方法通过云检测和质量检查后，再逐像元地比较多同VI影像，并选取最大的VI值。一般人们认为MVI倾向于选择最“晴空”的(最小光学路径)、最接近于星下点和太阳天顶角最小的像元。在MERSI植被指数合成算法中采用得主要是最大值合成法，辅以BRDF合成以及约束视角法 [ 10 ] 。 多光谱遥感数据经线性和非线性组合构成的对植被状态有一定指示意义的数值，叫植被指数(VI)，是对地表植被活动的简单、有效和经验的度量。FY3A MERSI数据的植被指数(NVI)产品包含归一化植被指数(NDVI)、增强植被指数(EVI)，二者皆为无量纲量。FY3A MERSI数据的植被指数(NVI)产品分辨率为250米(旬产品和月产品)。主要含有七个数据层：包括了蓝(CH1)、绿(CH2)、红(CH3)、红外(CH4)、热红(CH5)五个波段(详细信息见表1)的观测物理量值及归一化值被指数(NDVI)数据和增强型植被植数(EVI)数据。另外还有太阳天顶角、卫星天顶角、卫星方位角和质量控制信息等。本产品主要用途是用于陆地表面覆盖变化监测、农业遥感和气候变化研究。 研究区为北纬25˚~45˚，东经100˚~125˚。该区域主要包括了华北平原。华北平原是中国东部大平原的重要组成部分，位于北抵燕山，南达大别山，西倚太行山、伏牛山，东临渤海和黄海，跨越京、津、冀、鲁、豫、皖、苏7省市，面积30万平方千米。平原地势平坦，河湖众多，交通便利，经济发达，自古即为中国政治、经济、文化、交通中心。华北平原是全国主要的粮食产地，在针对华北平原进行农业遥感的研究中非常需要获取可靠的NVI数据，所以选作研究区。
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user: 4. 结果验证与对比分析 参照FY3A_MERSI_GBAL_L1_20140530_0235_0250M_MS.IMG (正常预处理生成的影像)同“异常条带”处理后的预处理影像进行验证对比。如表2，不难得出上述“异常条带”处理方法是正确有效的。在标准模式下，不论是手动还是自动方法，识别的正确判决概率都达到百分之百，漏检概率和虚检概率都为零。在跳跃模式下，手动方法所能检测出的“异常条带”像素数略多，但同时伴随着正确判决概率的稍微回落。主要原因是检测方法只检测结果为“异常条带”的初始行跟结束行，在跳跃模式下，“Z字形跳跃阶梯”状的异常条带，检测出的起始行和结束行为该条带所跨越的最大范围，所以必然会造成虚检问题，此模式下虚检概率在10%到15%。 如表3所示，通过比较不难发现，手动去除跟自动去除方法都有很高的精确度，但是手动方法耗时很长，因为需要将参入合成的相关原始MERSI数据一一进行查看，目视判断MERSI数据是否存在“异常条带”，若存在则需要打开HDF文件，数出“异常条带”的开始和结束的行数。显然这个过程非常费时。所以只有自动化的“异常条带”检测去除方法能适应快速业务化的需要。 如图7所示技术流程，对上述2014年5月下旬FY3A MERSI数据的NVI产品中存在的各种问题进 图6. 自动去除“异常条带”的算法流程图 Table 2 The comparison of strip detection of manual and auto metho 检测概率 “异常条带”像素数(K) 正确判决概率(%) 漏检概率(%) 虚检概率(%) 手动方法(标准) 65520 100 0 0 自动方法(标准) 65520 100 0 0 手动方法(跳跃) 65520 89.9 0 15 自动方法(跳跃) 65300 90.1 3 12 表2. 手动和自动“异常条带”检测方法的比较 Table 3 The difference of strip detection of manual and auto metho 方法 精准度 耗时 业务化 手动去除 高 长 否 自动去除 高 短 能 表3. 手动和自动“异常条带”检测方法特点对比 图7. 技术流程图 行处理。首先是由FY3A MERSI NVI官方250米数据中发现存在的各种问题，然后，回溯到原始FY3A MERSI的HDF数据，找到五月下旬之中具体出问题的相关若干影像如5月30号2点35分生成的FY3A MERSI HDF影像接着原始的HDF数据经过包括地理几何校正、几何辐射校正、质量控制、拼接等一系列的预处理工作之后，在预处理的同时，加入了去“异常条带”能以确保相关的问题得到解决。再者，遵循最大合成法进行旬数据合成，之后是转换影像的投影方式即由等经纬度投影转换为HAMMER投影。得到最终的FY3A MERSI数据的NVI产品同FY3A MERSI NVI官方250米数据进行论证对比。 图8为进行“异常条带”去除之后，重新进行处理所生成的2014年5月下旬FY3A MERSI数据的NVI产品，对比官方的FY3A MERSI 植被植数产品(如图1所示)可发现显著影响产品质量的“异常条带”不存在了。图9为对应2014年5月下旬FY3A MERSI数据的NVI产品(NDVI)。同样可以发现NVI产品 图8. 处理后的2014年5月下旬FY3A MERSI数据的NVI产品(假彩色合成图) 图9. 2014年5月下旬FY3A MERSI数据的NVI产品(NDVI) 质量明显提升。所以针对FY3A MERSI影像进行“异常条带”去除的处理是正确且必要的。
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user: 5. 结论 1) 为提升FY3A MERSI 植被指数产品质量，针对L1级HDF文件进行“异常条带”的去除是正确且必要的。 2) 为适业务化快自动化需求，进行基于形态学方法的自动“异常条带”检测和去除是必要的。 3) 本研究中的“异常条带检测方法”，在针对跳跃模式的“异常条带的检测”，会出来虚检现象，其准确率还有待近一步提高。
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user: 摘 要 本文基于GIS空间分析技术进行流域信息分析，结合坡度、地形起伏度 [ 1 ] 等地形特征，利用逆流原理对湖南省山洪沟边界信息进行提取，结果表明：1) 湖南省山洪沟多分布在湖南省西北部、南部和中部山区。与降水分布进行对比，发现这些地区降水分布相对集中，且出现强降水的概率较大，出现山洪灾害的风险较高。2) 对山洪沟预测指标进行等级分级，用不同等级值反映了山洪灾害发生的概率，可以看出提取的山洪沟位置信息与实际发生山洪灾害的位置有很好的对应关系。说明山洪沟的分布能在一定程度内反映出山洪灾害的发生地点。3) GIS提取结果与历史普查的山洪灾害发生区域进行叠加分析，相似度较高，较好的验证了山洪沟提取的可靠性。 关键词 :山洪沟，GIS，DEM，流域
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user: 1. 引言 坡沟系统是由沟间地与沟谷地及各种环境要素所构成的、具有独特结构与功能的区域空间综合体 [ 1 ] 。山区内的任一沟道小流域，沟间地与沟谷地以及各种微地貌也呈现有序的垂直方向分布，区域所发生的各种土壤侵蚀现象都具有相似的分布规律。 山洪主要源于这类坡沟系统，当遇到强降水发生时往往会引起坡沟见洪水暴涨，从而引发山洪灾害 [ 2 ] 。山洪灾害主要发生在强降水后的一段时间内，影响地区主要集中在河道或其两侧，根据山洪灾害的特点，主要影响因素为地形高差、河网密度、强降水气候特征、流域平均面雨量极值等。 山洪灾害的形成受地形地貌、水文、气象、人为等众多因素的影响。鉴于各种地质因素之间相互作用的复杂性以及所收集到的资料和研究的效率与准确，本研究尽可能全的收集到各种灾害性因素的数据，包括高程、坡度、坡向、流量、流域、和网密度、降雨量、山洪灾害的历史发生情况等 [ 3 ] [ 4 ] ，以便于筛选山洪灾害的坡沟系统的形状和分布的指标。 本文利用GIS空间分析技术，结合地理地质数据和气象水文气候特征数据，对湖南省的山洪沟空间分布进行提取，并以此为依据山洪地质灾害防治精细化预报服务，从而为湖南省中小河流洪水、山洪地质灾害预警系统业务提供有效的科技支撑，并为气象应急服务提供参考。
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user: 2. 数据 2.1. 数据来源 本文的气象数据主要利用2008~2014年湖南省自动气象站的分时数据，地形数据利用分辨率为25 m的湖南省数字高程模型(DEM)数据。通过计算自动雨量站最大1 h、3 h、6 h降雨量数据，将数据格点化后插值到全省用于山洪风险计算，同时利用DEM数据计算出坡度、高程、地表起伏度、河流水系等用于流域的获取和坡道的提取。 2.2. 数据预处理 DEM数据在获得过程由于人为或非人为因素会造成数据局部信息的错误或失真，所以数据预处理是保证数字流域构建顺利进行的重要环节。对于有数据缺失的部分补齐，方法可以使用周围相似高程插值的来处理，或者将其直接复制为周围想进高程点的数值，处理过程相对容易操作。而洼地填充也是DEM数据预处理的不可忽略的一步。洼地填充的方法目前有几种，本文主要采用常用的高程增量叠加法 [ 5 ] ，通过对洼地栅格的高程进行增高处理，使得DEM中洼地栅格的高程值与周围栅格中最小高程值一致，然后进行纠正处理，便可获取到无洼地DEM数据。但是，洼地是要与真实的水域分别开的，合适的阈值对填充效果有很大影响。本文对湖南省域内的DEM进行循环填挖处理，直至洼地完全填平。
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user: 3. 山洪沟信息提取方法 数字河网生成是构成流域水系的基础，也是山洪沟提取的前期条件。根据山洪形成的原理可知，山洪灾害主要发生在强降水后的一段时间内，影响地区主要集中在河道或其两侧，在提取山洪沟之前首先进行数字河网提取。然后对降水数据与地形数据进行综合叠加，以确定强降水发生时山洪形成的区域。山洪沟提取主要步骤：1) 提取水流方向；2) 计算汇流累积量；3) 提取河网；4) 划分流域；5) 细分子流域；6) 叠加地形数据与降水数据；7) 山洪沟提取(如图1所示)。 本文基于TOPAZ算法来实现流域水系的构建，基本建立思路是地表产汇流分析、数字化河网的构建、流域的划分。利用水文分析方法将水流划分为8个方向，根据水流有地势较高的地方向地势低的地方流动的原理，在一个计算单元内计算出相邻单元格中高程最小值，可以将其确定为水流的方向，依次循环；对出现洼地的区域采用高程增量叠加填平来处理断流的问题，从而形成合理的汇流区域。将所得流域划分为若干个小单元，确定单元出水口特征，对每个小单元进行地形因子的加权叠加运算，综合水流和地形因素，对综合权值较高的区域进行细分提取，即可确定山洪沟的形状和区域。 利用GIS的水分分析工具对湖南省DEM数据进行建模，对原始DEM数据进行循环填挖，去除其中产生断流的信息，计算汇流信息并建立栅格河网，在实际水流分析过程中，利用设置的阈值与水系的调查资料进行比较，将水流阈值设置为20K，较符合实际情况。利用计算的汇流信息与和河网信息直接可生成河流的分水岭，可直接视为流域的信息。通过对比实际流域地表径流信息，将全省流域按水系划分湘江、资江、沅水、澧水、洞庭湖五大流域，对各大支流按流域面积大小细分为124个子流域(图略)。利用根据栅格河网的密度分布计算结果，按照流域边界信息做进一步细分，划定小单元格的分水岭界限。根据山洪形成的特点，将降水信息叠加到地形数据之中，计算坡度、地形起伏度以及降水对山洪汇流的影响因子，计算山洪形成的风险，将风险较高的区域与子流域的分水岭信息进行匹配计算，对形成的子单元格根据山洪沟的特点和筛选原则进行筛选，提取相应山洪沟的信息。
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user: 4. 山洪沟提取结果分析 图2中展现了山洪沟提取信息的统计结果，湖南省范围内共提取469条山洪沟信息，且分布多集中在湖南省西北部、南部和中部山区；从降水分布来看(图3)，湖南省的降水分布表现出北多南少的整体趋势，降水指数较高的区域向西、南、东部山地集中；降水综合指数较高的区域产生短历时强降水的概率也相应偏高，山洪的爆发也主要源自于短历时的强降水 [ 6 ] 。对比提取的山洪沟分布区域，在这些地区降水分布较为集中，且出现强降水的概率较大，出现山洪灾害的风险较高。 对山洪预测指标进行分级，用不同等级值反映了山洪灾害发生的概率，等级值越高说明其发生山洪灾害的概率越大。根据重分类之后得到的各因子权重加权值，将危险等级按照综合权重将最终结果分为5级。图4是有确切记录的历史调查中出现山洪灾害的位置与模拟的结果对比，结合图2结果可知，提取的山洪沟位置信息与实际发生山洪灾害的位置有很好的对应关系。这说明基于GIS技术的山洪沟提取方法能在一定程度内反映出山洪灾害的发生地点，相对于过去那种以行政区域为单位的划分划分方法， 图1. 基于数字高程模型(DEM)的湖南省山洪沟提取技术流程 图2. 湖南省提取的山洪沟分布图 图3. 湖南省降水综合指数 图4. 山洪灾害空间分布(a)与历史实况山洪灾害分布(b)图 提高了准确性。同时也对于一些调查资料缺乏的地区发生山洪灾害的可能性也作出技术上的补充。
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user: 5. 小结 本文使用2008-2014年湖南省自动气象站的分时数据和分辨率为25 m的湖南省数字高程模型(DEM)数据，利用GIS空间分析技术在分析数字流域信息的基础上，结合坡度、地形起伏度、等地形特征，利用逆流原理对湖南省山洪沟边界信息进行提取，结果表明： 1) 湖南省山洪沟多分布在湖南省西北部、南部和中部山区。与降水分布进行对比，发现这些地区降水分布将为集中，且出现强降水的概率较大，出现山洪灾害的风险较高。 2) 对山洪沟预测指标进行等级分级，用不同等级值反映了山洪灾害发生的概率，可以看出提取的山洪沟位置信息与实际发生山洪灾害的位置有很好的对应关系。说明山洪沟的分布能在一定程度内反映出山洪灾害的发生地点。 3) 对于无资料或者难以获取资料地区的可以对属性接近或相同的地区运用相似法获取准确的山洪沟信息，从而对调查资料不足地区进行补充，同时为面雨量计算提供了基础信息。
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user: 摘 要 通过乙二醇溶剂热法合成了尺寸均一的磁性Fe 3 O 4 纳米球，采用模板沉淀法对其进行介孔二氧化铈(mCeO 2 )层包裹，再将Ru纳米粒子负载在mCeO 2 表面制得Ru/Fe 3 O 4 @mCeO 2 磁性核壳结构催化剂。通过X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、N 2 低温物理吸附和电感耦合等离子发射光谱(ICP-AES)等手段对催化剂进行表征，并将其应用于催化苯甲醇的绿色氧化。结果表明：通过添加模板剂的方法包覆介孔CeO 2 层，不仅使Ru较均匀地分散在载体表面，而且可以防止Ru在催化反应体系中的流失；利用H 2 还原法得到的金属Ru纳米颗粒，粒径为3~6 nm；Ru负载量为3.3%的催化剂，催化苯甲醇的分子氧氧化，353 K下反应7h后，苯甲醇的转化率为68.7%，苯甲醛选择性为84.7%；反应后催化剂可以通过外加磁场进行分离，循环5次以后，转化率和选择性都没有明显降低。 关键词 :磁性催化剂，核壳结构，二氧化铈，Ru，苯甲醇氧化
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user: 1. 引言 苯甲醛 [ 1 ] - [ 6 ] 是一类非常重要的精细化工中间体，因其分子中含有化学性质活泼的醛基，可以合成出多种衍生产品，广泛应用于医药、染料、化妆品、食品添加剂等工业领域。苯甲醇氧化是合成苯甲醛的主要方法之一，传统上多采用MnO 2 、CrO 3 等作为氧化剂，对环境造成很大的污染，而以分子氧为氧化剂的催化氧化法 [ 6 ] [ 7 ] 不仅绿色环保，而且具有高活性、高选择性等特点，其中负载型非均相催化过程还具有催化剂可分离和循环使用等优点，因而受到人们的普遍关注。 CeO 2 是一种重要的稀土氧化物材料，具有良好的热稳定性和化学稳定性。由于Ce 3+ 与Ce 4+ 之间存在电子转移并伴随氧空位的产生和消除，使得CeO 2 具有很多特殊的性能 [ 8 ] ，除应用于燃料电池、电容器、光学及医药等领域外 [ 9 ] [ 10 ] ，还被广泛用作催化剂载体。CeO 2 负载的Pt [ 11 ] 、Au [ 12 ] 、Ag [ 13 ] 、Ru [ 14 ] 等贵金属催化剂，已有许多文献报道。CeO 2 载体不仅能够分散贵金属、抑制其二次生长，而且与贵金属间产生强相互作用，使得催化活性进一步增强。这类催化剂在CO氧化、甲烷水蒸汽重整、NO与NO 2 的氧化还原等方面得到了广泛应用 [ 15 ] [ 16 ] ，为减少环境污染以及缓减能源压力做出了重要贡献，近年来也作为芳香醇绿色氧化的负载型非均相催化剂得到研究。 苯甲醇沸点较高，其催化氧化反应通常是液–固混合体系，基于过滤分离的催化剂回收方法效率较低，且易造成催化剂和活性组分的流失 [ 17 ] 。赋予催化剂适当的磁性，使催化剂在外加磁场下可与液相体系快速分离，可显著提高催化剂的回收效果。本文以Fe 3 O 4 磁性颗粒为催化剂磁源，介孔CeO 2 (mCeO 2 )为磁源包覆层和催化剂载体，Ru为催化剂活性组分，制备磁响应催化剂Ru/Fe 3 O 4 @mCeO 2 ，通过X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、N 2 低温物理吸附和电感耦合等离子发射光谱(ICP-AES)等手段，对Ru/Fe 3 O 4 @mCeO 2 的组成和结构进行分析，并以苯甲醇氧化为探针反应，探究Ru负载量、反应温度等条件对反应的影响，并考察催化剂的磁分离和循环使用情况。
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user: 2. 实验部分 2.1. 实验试剂与仪器 六水氯化铁，三氯化钌(阿拉丁试剂有限公司)；乙二醇，乙醇，无水醋酸钠，聚乙二醇，氨水，浓盐酸，聚氧乙烯月桂醚(Brij)，十六烷基磺酸钠(国药集团化学有限公司)；十六烷基三甲基溴化铵(CTAB) (天津光复精细化工研究所)；硝酸铈铵(上海展云化工有限公司)；氧气(上海浦江特种气体有限公司)。 中国飞利浦公司Philips PW3040/60型粉末衍射仪；日本日立高科公司HITACHI S-4800型扫描电子显微镜；日本电子JEM-2100F型透射电子显微镜；美国尼高力公司NEXUS型智能傅里叶变换红外光谱仪；美国IRIS Intrepid ⅡXSP型号电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)；中国赛默飞世尔科技公司ESCLALAB250Xi型X射线光谱仪和中国Autosorb-I-MP型自动吸附比表面和孔隙度分析仪。 2.2. 催化剂的制备(图1) 2.2.1. Fe 3 O 4 磁性纳米粒子的制备 磁性Fe 3 O 4 纳米颗粒按如下溶剂热法制备 [ 18 ] ：1.35 g FeCl 3 ∙eC 2 O溶于40 ml乙二醇中，超声10 min再搅拌15 min至溶液呈橙红色澄清状；加入聚乙二醇(PEG， MW = 2000)，超声40 min使之完全溶解；向上述溶液中加入无水NaAC 3.60 g，所得均匀橙红色悬浊液转移至反应釜，473 K下保温8 h，自然冷却至室温后，通过外加磁场分离出黑色固体产物，用乙醇和水多次洗涤，于333 K下真空干燥8 h，即得Fe 3 O 4 磁性纳米粒子。 2.2.2. 磁性载体Fe 3 O 4 @mCeO 2 的制备 一定量Fe 3 O 4 磁性纳米颗粒分散在0.1 M HNO 3 溶液中超声15 min，取出后用蒸馏水洗涤至中性；先将0.7 gBrij和0.05 g CTAB，后将Fe 3 O 4 超声分散于20 ml水加20 ml乙醇的混合溶液A中；0.5 g (NH 4 )Ce(NO 3 ) 6 溶于20 ml水得到浅黄色溶液B；把溶液A与溶液B混合，搅拌30 min，逐滴加入氨水至pH = 9.0，在室温下继续搅拌5 h。离心分离出固体，用蒸馏水和乙醇多次洗涤，最后置于100 ml乙醇溶液中，323 K下索式提取24 h后，333 K真空干燥8 h。 2.2.3. 催化剂Ru/Fe 3 O 4 @mCeO 2 的制备 称取一定量Fe 3 O 4 @mCeO 2 磁性载体，分散到三氯化钌溶液中搅拌2 h，加入1 mol/l的NaOH溶液至pH = 13.0。继续搅拌12 h后过滤，所得固体以蒸馏水洗涤至中性，333 K下干燥8 h，573 K下H 2 气氛还原3 h，制得活化催化剂Ru/Fe 3 O 4 @mCeO 2 。 2.3. 催化氧化反应 苯甲醇氧化在装配回流冷凝管的常压浴式反应器中进行。取5 ml苯甲醇和100 mg催化剂置于25 ml 三颈烧瓶中混合。反应开始前O 2 由导气管通入反应液液面以下并以鼓泡方式进入烧瓶中。反应液温度通过油浴控制，温度波动为±1 K。反应7 h后，外加磁场分离催化剂，反应混和液在带有FID检测器的岛津GC-2014型气相色谱仪上分析，进样量为0.4 μl，采用内标法计算反应物的转化率及各产物选择性。
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user: 4. 结论 1) 制备了核壳结构的Ru/Fe 3 O 4 @mCeO 2 磁性催化剂，Fe 3 O 4 磁核的存在使得催化剂在液相体系中可快速分离。 2) 考察了Ru/Fe 3 O 4 @mCeO 2 对苯甲醇绿色氧化的催化作用，发现Ru负载量为3.3%时，苯甲醇转化率为68.7%，苯甲醛选择性为84.7%，催化剂利用率最高。重复使用5次以后，催化剂活性与选择性基本保持不变，具有较好的稳定性。 3) 通过对比考察载体及催化剂对苯甲醇氧化性能的影响发现，CeO 2 这种稀土金属氧化物因其含有大量的氧缺陷，在催化氧化苯甲醇时，载体与催化剂之间会存在一定的催化协同效应。
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user: 摘 要 本文研究在网络正弦稳态状况下将传统的单口网络的等效电压源定理(戴维南定理)推广为普遍n口网络的等效电压源定理。前者仅是后者n = 1的特例 [ 1 ] 。 关键词 :线性时不变，等效电压源，端口开路电压，阻抗矩阵
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user: 1. 前言 大家知道传统的戴维南定理在线性时不变电路的分析和计算中很有用。但它只是单口电路的等效电压源定理，本文通过叠加定理， 把它推广为普遍n口网络的等效电压源定理，从而扩大了它的用途，使它成为一个普遍的线性网络定理。这正如作者于1990年在美国IEEE学刊上发表的，把双口网络的互易定理通过特勒根定理推广为普遍n口网络的互易定理一样，扩大它的用途，使它成为又一个普遍的线性网络定理，当时由美囯版权部门登记命名为Chen and Liang n-Port Reciprocity Theorem (陈–梁n口互易定理)。见附件。
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user: 2. 推导 设图1中的 为由线性时不变元件组成的具有n口的连通网络，含有正弦交流电源(恒定直流可视为频率为零的正弦特例)， 为由线性时不变元件组成的具有n口的连通无源网络。在 内的电源作用下产生端口电压及端口电流为： 角标T表示转置矩阵。 电流及电压的参考方向如图1所示。 如图2，若把 的各端口断开，则没有端口电流，测得各端口的电压 。 再如图3，把 接上，且各线分别反向串联一个电压等于它的开路电压 的理想电压源抵消 网内电源的作用，这样没有端口电流，和图2开路时一样。 若如图4，再反向串联另一个同样大小的开路电压源抵消上次串联的 电压源，则相当于没有串联电压源，这就和原来的电路图1一样。我们对图4利用叠加定理，将电源分两批作用来求电流，再叠加便得图1的电流。第一批用 网內的电源及笫一次串上去的电压源作用，即图3，得电流为0，第二批只用后来串上的电压源作用， 內的电源不作用，成为一无源网络 如图5，求出来的电流即为总的电流(因第一批求得的电流为零)。即图1所要求得的电流。这就是说： 具有n端口的由线性时不变元件组成的含有正弦电源的连通网络 对具有n端口的由线性时不变元件组成的连通无源网络 所产生的端口电流，可用原网络 的开路电压 为等效电压源对无源网络 及 作用所产生的端口电流来代替计算。 这就是普遍n口网络的等效电压源定理。 为此，分三个步骤进行计算： 第一步，求 的端口开路电压 注意：正弦交流时，用伏特表测出的是电压有效 值的大小 ，而非相量 ，但可以利用已知三边作出三角形，再利用相量三角形关系，当三角形中一个相量的相角己知时，其余二相量的相角可算出。第一次设以 为参考，求出其它两个相量。再作三角形包含 及已求出的一个电压相量，以求 ， 。 图1. N S 连N L 图2. N S 不连N L 图3. 串一个开路电压源抵消N S 内电源作用 图4. 两串联电压源彼此抵消 图5. 仅第二次串联电压源作用于N 0 及N L 例如，量出 ， ， 作三角形，由相量 因 为参考故可定出 及 ，第二次再由相量三角形 因 上已定出，可定出 及 ，第三次由 ， 上已定出，故可定出 及 ，第四次由 因 上已定出。 可定出 及 ， 。如此类推，可求出全部开路电压相量 。 第二步，求 及 的端口开路阻抗矩阵 及 先求 ： 因 为线性时不变无源连通网络，它的端口电压与端口电流是线性关系 写成矩阵为 (1) 式中 ， ， ，为 的阻抗矩阵。 上面 的各元素 ，其它电流为0，( ) 由n次开络实验逐一可求出 的各元素 。 下面以三个端口为例简单说明： 第一次，让端口1接电压 ，测得电流 ，让2，3两端口开路， ， ， 测得端口电压 ， ，如此就可求出： ， ， ， 第二次，让端口2接电压 ，测得电流 ，让1，3两端口开， ， ， 测得端口电压 ， ，如此就可求出： ， ， ， 第三次，让端口3接电压 ，测得电流 ，让1 2两端口开路， ， ， 测得端口电压 ， ，如此就可求出： ， ， ， 这样3次开路实验就把 的9个元素求出来了 对于n阶 方阵的n 2 个元素，可作n次开路实验求出。 注意：安倍表及伏特表量得的都是电流及电压有效值的大小，而上面的计算要求是相量，为此要用一瓦特表量出该电压电流作用时所得的功率，以 为参考相量，求 相量 ，再求出复数 。( )。如上面三端口例中，第一次，设以 为参考，硧定 ， ， ，从而求出 ， ， ；第二以 为参考，确定 ， ， ，从而求出 ， ， ；第三以 为参考，确定 ， ， ，从而求出 ， ， 。 再求 ： 由上图5可看出，因电压与电流采用关联的参考方向，故无源网络N 0 的电压参考方向下线为“+”，上线为“-”，或画箭头由下指向上，用 表示。因N 0 为线性时不变无源连通网络。它的端口电压与端口电流也是线性关系： 写成矩阵 (2) 式中 ， ， 它的各元素 ，其它电流为0，( ) 和求 各元素一样，可由 的n次开路实验逐一求出各 ，从而确定 。 第三步，求端口电流 由图5，用回路电压定律 可得 写成矩阵 (3) 式中 ， ， ， 把(1)，(2)式代入(3)式，得 则端口电流 (4) 式(4)就是普遍n口含源网络的等效电压源定理的数学表示。
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user: 3. 特例 当n = 1时，式(4)中的 及 各退化为一个复数。因此(4)式可写成 这就是传统的戴维南定理。它是本定理n = 1的特例。
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user: 摘 要 本文采用第一性原理研究了掺杂原子对α-Cr 2 O 3 结构稳定性和电子特性的影响。研究结果表明Fe、Mo、Nb、Ni、Mn、Al、Si掺杂于α-Cr 2 O 3 复合体系的结合能均为负值，这些元素构成的α-Cr 2 O 3 复合氧化物均具有稳定的结构，尤其Nb的作用最为明显。吉布斯自由能来看，掺杂原子后α-Cr 2 O 3 复合体系结构稳定性在200~1000 K温度范围内，随着温度的升高结构稳定性逐步增强，尤以Ni和Si最为明显。由布居数和态密度分析了复合体系α-Cr 1.5 M 0.5 O 3 的电化学活性，计算结果来看Mo和Al能使α-Cr 2 O 3 构成的复合氧化物的带隙宽度稍微增加，而Si和Mn则使α-Cr 2 O 3 的带隙宽度变窄，即Mo和Al能提高α-Cr 1.5 Mo 0.5 O 3 和α-Cr 1.5 Mo 0.5 O 3 复合氧化物的电子化学稳定性。 关键词 :三氧化二铬，密度泛函理论，结合能，电子特性，掺杂
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user: 1. 引言 Cr 2 O 3 是一种重要的陶瓷材料，由于它具有高的化学稳定性，强的耐磨性以及低的热传导性，作为涂层或耐火材料常用于各种恶劣的工况环境下 [ 1 ] 。同时高Cr合金如不锈钢以其表面形成致密的Cr 2 O 3 保护膜而展现出很强的耐蚀性，从而保护基体不被外界腐蚀介质侵蚀 [ 2 ] 。 最近，将不同的金属元素诸如Ca、Li、Al和Fe摻杂于Cr 2 O 3 形成复合氧化物的结构与电子特性已有了较多的理论研究 [ 3 ] - [ 6 ] 。如Ca摻杂于Cr 2 O 3 中，通过对带隙结构的调控，表现出铁磁性 [ 3 ] ；Li掺杂到Cr 2 O 3 中可以用作高温氧化条件下的导电陶瓷材料等 [ 4 ] ，Cr 2 O 3 作为涂层已广泛应用于高温氧化环境，刚玉型的Cr x Al 2−x O 3 固溶体具有比α-Cr 2 O 3 及α-Al 2 O 3 更为稳定的结构 [ 5 ] ，大量的研究报道主要是为了探究α-Cr 2 O 3 形成的复合物在催化材料和防腐涂层上的应用。而对于表面形成抗氧化性极高的致密Cr 2 O 3 氧化层的高铬合金，Cr 2 O 3 与高铬合金中金属原子构建成的复合氧化物的理论研究却很少。已有研究表明高铬合金中添加少量的合金化元素，如Ni，Nb，Al，Mo，Ce等，通常能使高铬合金在高温氧化环境下的抗腐氧化性能得到明显改善 [ 7 ] 。鉴于实验上研究α-Cr 2 O 3 复合氧化物的难度，而相关合金元素对α-Cr 2 O 3 复合氧化物结构和性能影响机理尚不十分清楚，因此亟待开展相关α-Cr 2 O 3 复合氧化物结构稳定性和电子特性原子层次的理论研究。 到目前为止，针对Cr 2 O 3 的实验研究已有很多 [ 8 ] [ 9 ] ，但是针对性开展金属原子固溶于Cr 2 O 3 形成复合氧化物的实验和理论研究却较少。据我们所知，目前还没有针对Fe、Mo、Nb、Ni、Mn、Al和Si与α-Cr 2 O 3 形成α-Cr 2 O 3 复合氧化物的结构稳定性和电化学性能上的理论研究，本研究将采用密度泛函理论系统分析这些过渡金属元素对三元复合氧化物α-Cr 1.5 M 0.5 O 3 的结合能力和电子特性的影响。
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user: 2. 计算方法 本文采用基于第一性原理平面赝势波的CASTEP (Cambridge Sequential Total Energy Package)模块。选取含有10个原子的斜六面体α-Cr 2 O 3 单胞为研究对象。α-Cr 2 O 3 为 的刚玉型结构，以此结构为基础，我们选取Fe，Mo，Nb，Ni，Mn，Al和Si等七种不同的金属原子分别取代α-Cr 2 O 3 中的一个Cr原子，构成摻杂金属原子的α-Cr 2 O 3 复合体系。如图1为掺杂金属原子的α-Cr 2 O 3 复合体系的原子结构模型。由于α-Cr 2 O 3 属于过渡金属氧化物，具有很强的电子相关性，是介于电荷转移绝缘体和莫特-哈伯德绝缘体之间的中间型绝缘体 [ 10 ] 。基于DFT-GGA的方法忽略了过渡金属元素d轨道电子之间的很强的库伦斥力，为此本文采用考虑原子内强电子相关作用的非抑制性从头计算(UHF)近似方法，即DFT + U方法 [ 3 ] 。DFT + U方法能够对氧化物的结构，电子特以及磁性特征等给出较为精准的结果。计算中U值为4 eV，屈服值为每个单位为0.179 eV。计算得到的α-Cr 2 O 3 的带隙值为3.01 eV，与实验值3.3 eV十分接近 [ 11 ] 。 吉布斯自由能的计算，采用的是基于密度泛函理论的DMol 3 模块来完成的。参数设置同样是广义梯度近似(GGA)的方法，平面波截断能为500 eV，采用6 × 6 × 6的Monkhorst-Pack k点网格对布里渊区进行划分，优化过程中，对原子的占位及晶胞的晶格常数进行充分驰豫。我们优化后α-Cr 2 O 3 的晶胞参数为a = 5.647 (Å)，V = 93.281 (Å 3 )，与文献 [ 12 ] 的计算结果a = 5.40 (Å)，V = 97.5 (Å 3 )非常接近，且与实验值 [ 13 ] a = 5.359 (Å)，V = 96.50 (Å 3 )之间的误差低于5.37%，表明本计算方法是可行的，后续计算结果均是在这些参数下获得的。
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user: 4. 结论 本文系统分析了含有Fe，Mo，Nb，Ni，Mn，Al和Si原子，形成α-Cr 2 O 3 的复合氧化物的结构稳定性与电化学活性，得到以下几点结论。 1) 形成能和结合能的计算表明，Nb，Al，Mo，Mn均极容易溶于α-Cr 2 O 3 形成复合氧化物，并且所构成复合体系具有较好的结构稳定性。 2) 在200~1000 K温度范围间，掺杂原子均可稳定存在于α-Cr 2 O 3 中，且随着温度的升高，Ni和Si比Mo和Al更容易固溶到α-Cr 2 O 3 中，形成结构稳定的复合物。 3) 态密度和能带结构的分析表明，Mo和Al能够降低α-Cr 1.5 M 0.5 O 3 复合体系电化学活性，也即增加复合体系的结构稳定性。
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user: 摘 要 本文由作者推导出的普遍n口网络的等效电压源定理详细地推导出普遍n口网络的最大传输功率定理的传输功率的表示式，并用特殊方法证明传输最大功率的条件。 关键词 :等效电压源，网络，线性时不变，端口电流，端口电压
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user: 1. 前言 此问题虽有人研究过 [ 1 ] [ 2 ] ，但缺少详细概念论述和严格系统证明。本文根据作者早年在另一篇论文中推导出来的普遍n口网络的等效电压源定理，直接求出端口电流，再详细推导出传输功率的表示式，并用特殊方法证明传输最大功率的条件及传输最大功率时的传输效率。不仅研究结果对供电系统有理论价值，而且对非电系统的模拟研究亦有参考意义。
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user: 2. 端口电流 图1中 为由线性时不变元件组成的含有正弦电源的n口连通网络， 为由线性时不变元件组成的无源n口连通网络，由 传输电功率给 ，端口的电 及端口电压的参考方向如图1所示。由作者推导出的普遍n口网络的等效电压源定理 [ 3 ] ，得出端口电流 (1) 式中 及 分别表示无源网络 及 的端口开路阻抗矩阵，而 为网络 内的电源不作用时的无源网络。 为 的端口开路电圧(见图2)， 为端口电流。 关于 ， 及 的求得，在作者的普遍n口含源网络的等效电压源定理 [ 3 ] ，此次投稿的另一篇论文)中已有详细的介绍，故不再赘述，计算如图3所示。
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user: 3. 传输功率的表示式 设1个端口电压为 ，端口电流为 ，则 ， ，角符号“ ”意为共轭(conjugate)。 两式左右两边相加，除以2，得一个端口传输的功率为 ， (2) 因n口的传输功率等于各口的传输功率之和，得 (3) 式中 ， ， ， ， 矩阵右上角的符号“+”表示该矩阵的共轭转置矩阵(conjugate transpose)，设 网络的端口开路阻抗矩阵 图1. N S 连N L 图2. N S 不连N L 图3. 等效电压源作用于N 0 及N L 则它的共轭端口开路阻抗矩阵 ， 得 网络的端口的开路电阻矩阵为 因功率只消耗在电阻上，对一个电阻R而言，其值为 ，对矩阵 而言，其值为 ，式中 。由此得 (4) 把(1)式代入(4)式，得传输给网络 的功率 (5)
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user: 4. 传输最大功率的条件 因(5)式中， 及 是不随 而变的常量，故功率P只是 的函数，那么， 在什么条件下，功率P最大呢？ 今由(3)式用特殊方法求证。 因 利用 ， ， 及 均为常量， ， ，代入，得 因 最大时， ， ， ，代入上式，得 ， ， 即 与(4)式 比较， 得 (6) 这就是说当负载阻抗 等于电源网络的内阻抗 的共轭转置阻抗时，传输给负载网络的功率最大. 这就是最大传输功率定理。 图4. 单口网络
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user: 5. 传输的最大功率及其传输效率 由(3)式， 因功率P最大时， ，即 ，故得最大实功率 (7) 网络 的电源发出的总功率为 (8) 由(7)式及(8)，可知功率最大时输电效率为50%，另一半的功率消耗在电源网络 的电阻上。 注意：在上面的证明中，由 ， ，为什么 ？因网络 及 纯由电阻(R)，电感(L及M)及电容(C)组成，它们的阻抗矩阵 及 都是对称的。最大传输功率时，因 ，故 为纯电阻的对称矩阵，逆矩阵亦是，而纯电阻对称矩阵的共轭转置矩阵等于原来的矩阵，故
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user: 6. 单口网络特例 如图4，这时的 及 各为一个复数，可看成为1 × 1阶的矩阵，转置就是它本身，所以在单口网络情况下，当 时，即负载阻抗与电源的内阻抗成共轭复数时，输出的功率最大。 设 ， ，电源的有效值为 ，则电流有效值的大小为 ，传输的最大功率为 ，而电源产生的功率 。
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user: 摘 要 利用Monte Carlo (蒙特卡洛)方法结合快速傅立叶变换，研究了不同缺陷环半径、不同缺陷位置的纳米环磁特性，模拟结果表明：纳米环系统缺陷程度较小时，其磁特性与对称纳米环系统接近；而当缺陷程度较大时，由于其几何形状与对称单纳米环相差甚远，系统的磁特性与对称纳米环系统差别较大。此外，研究还发现，缺陷程度较大时，系统虽保留了对称纳米环系统的主要特征(涡旋态和洋葱态)，但相比起来，涡旋态的稳定性更低，过渡状态增加，整体的磁化过程也更为复杂。 关键词 :Monte Carlo方法，缺陷纳米环，磁滞回线，自旋组态
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user: 1. 引言 近年来，磁性纳米材料由于其具有丰富的物理性质，使其在信息存储、医疗器械等方面具有广泛的应用 [ 1 ] - [ 3 ] 。在各种磁性纳米结构中，盘状的薄膜磁性材料相较于矩形、方形以及其他多边形材料，更适合用于高密度存储，其原因在于，圆盘形状能有效地防止边缘畴的形成并减少杂散磁场 [ 4 ] [ 5 ] 。然而，盘状材料在涡旋状态下的中心会出现高能漩涡，这将使得磁化反转变得困难 [ 6 ] ，因此圆盘状系统并非最理想磁存储材料。 为了解决这个难题，新的纳米环结构磁性材料被提出 [ 7 ] [ 8 ] 。这种结构可使多次磁化反转容易实现，在磁存储方面拥有巨大潜力 [ 9 ] [ 10 ] 。在当今的研究趋势中，各研究组主要研究对称磁性纳米环的情况 [ 8 ] [ 9 ] 。然而在实验中大批量制作纳米环时，难免会出现部分带有缺陷的纳米环，这必然对系统的磁特性产生影响。因此，本论文中，我们采用蒙特卡罗方法与快速傅立叶变换微磁学方法(FFTM)相结合的模拟方式 [ 11 ] [ 12 ] ，研究缺陷钴纳米环系统的磁化动力学特征。
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user: 2. 模型与方法 图1给出了缺陷纳米环的计算模型：外半径R = 100 nm，内环半径r = 30 nm，缺陷环半径D、缺陷与内环中心间距Y可调。采用有限元算法，划分单元为规则的球单元(小球体)。 利用Heisenberg (海森堡)模型，体系的总能量可以表示为 [ 11 ] ： (1) (1)式中第一项为交换能，其中S i 为纳米环点内第i个原子自旋，J = 2Ad 1 π/6，d 1 是小球体的直径，A是球间的交换相互作用常数；第二项为偶极能，D是偶极相互作用常数，D = (M s )2/2，其中M s 是饱和磁化强度，v 0 = πd 1 3/6，为小球体积；第三项为各向异性能，K是磁各向异性常数；u i 是第i个自旋的磁各向异性易轴的单位矢量；第四项为塞曼能，H是外加磁场。对于钴纳米环，模拟中采用的参数为A = 1.3 × 10 −15 J/m，M s = 1.43 × 10 −15 A/m [ 13 ] 。令磁场水平向右，范围从−2000 Oe~2000 Oe，温度取300 K。 在模拟计算中，由于体系较大，传统的Monte Carlo方法耗费时间过长，将影响计算效率。因此，我们引进了快速傅立叶变换方法 [ 14 ] ，这将使程序在节约计算时间的同时，提高计算精度，进而大大提高了计算效率。 图1. 缺陷纳米环模型
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user: 3. 结果与讨论 图2给出了外半径R = 100 nm，内半径r = 30 nm，缺陷环半径D = 10 nm，两环间距Y为30 nm、40 nm、50 nm、60 nm、70 nm、80 nm的缺陷纳米环的磁滞回线。从图2可以发现，两环间距Y的大小对整体的缺陷纳米环系统磁化行为具有一定的影响，但其磁滞回线大部分与对称纳米环类似：均存在双稳态：一种状态是磁滞回线两端的近饱和态，另一种状态是零场附近的台阶 [ 13 ] 。相较于对称纳米环，当系统的Y增大时，缺陷纳米环具有更多的过渡状态 [ 13 ] 。 图3展示的是缺陷环半径D = 20 nm的纳米环系统的磁滞回线。从该系统的磁滞回线可以看出：随着缺陷环远离纳米环圆心，处于涡旋态(“vortex”态)的台阶宽度 [ 13 ] 随之减小，即涡旋态的稳定区间减少 [ 12 ] ，这个过程伴随着矫顽力的增加。显然，在此情况下，Y的增加对磁滞回线是有较大影响。从图3中可以发现，随着两环间距越大，系统的磁化行为与对称纳米环的磁化行为的特征相差逐渐增大。对比图2与图3发现：在Y相同的情况下，缺陷环半径D = 20 nm相较于缺陷环半径D = 10 nm的系统出现了矫顽力明显增加。 出现以上现象的原因在于：若D很小且靠近纳米环圆心(Y较小)，则系统的缺陷程度较小，此时几何形状接近对称单纳米环，故其磁化行为与对称单纳米环系统类似；而缺陷环半径D较大且Y较大时，系统的几何形状与对称单纳米环相差较多，所以系统的磁特性与对称纳米环系统相差较大。因此，系统的缺陷纳米环的磁化行为受到D与Y的综合影响，其涡旋态的稳定性与缺陷程度密切相关。 为了进一步探讨缺陷程度对缺陷纳米环磁化过程的影响，我们以R = 100 nm，r = 30 nm，D = 20 nm，Y = 70 nm的缺陷纳米环为例说明其磁化行为。首先，当外加磁场反向最大时(图4中(1)点)，系统的自旋组态为极化态，即洋葱态(“onion”态，如图5 (1))；之后，由于外加磁场的减小，在缺陷环两旁形成了顺时针局域涡旋(如图5 (2))，此时系统的磁化强度减少(图4中(2)点)；接着，外加磁场继续减小(图4中(3)点)，在外场作用下，缺陷环两旁的局域涡旋消失，缺陷部分形成了一个顺时针涡旋态(如图5 (3))；当外加磁场减小到0时(图4中(4)点)，系统整体出现了较为完整的涡旋态(如图5 (4))，此时系统的磁化强度接近于零；接着正向外加反向磁场增大(图4中(5)点)，系统在中间偏右下方出现了一个顺时针局域涡旋态(如图5 (5))；外磁场从500 Oe增加到800 Oe的过程中(图4中(5)~(7))，系统的局部涡环畴壁逐渐下移(如图5 (5)~(7))；最后，畴壁消失湮灭于系统环下方，系统再次出现极化态，即反向洋葱态(如图5 (8))。 从图4与图5的磁化过程中可以看出，缺陷纳米环可以出现对称纳米环所具备的涡旋态和洋葱态，但相较于对称纳米环，其稳定的整体涡旋态所处的外加磁场变化范围更小，系统的整体磁化过程也更为复杂，过渡态明显增加。 图2. R = 100 nm，r = 30 nm，D = 10 nm，不同两环间距的缺陷纳米环系统磁滞回线 图3. R = 100 nm，r = 30 nm，D = 20 nm，不同两环间距的缺陷纳米环系统磁滞回线 图4. R = 100 nm，r = 30 nm，D = 20 nm，Y = 70 nm缺陷纳米环系统磁滞回线 图5. R = 100 nm，r = 30 nm，D = 20 nm，Y = 70 nm缺陷纳米环的典型自旋组态