mlsa-iai-msu-lab/ru_sci_bench_zho_cite_reranking huggingface dataset:
考虑风电消纳的区域综合能源系统源荷协调经济调度

针对冷热电联供(combined cooling,heating and power, CCHP)“以热定电”导致的弃风问题,提出一种考虑风电消纳的区域综合能源系统源荷协调优化调度方法。首先,在源侧引入地源热泵利用风电供热,解耦CCHP“以热定电”运行约束;其次,在荷侧分析电、热需求资源可调度价值,采用电价和激励两类需求响应(demand response,DR)共同协助风电并网消纳;最后,考虑源荷协调建立区域综合能源系统双层优化调度模型,上层采用电价需求响应引导用户响应风电出力变化,下层计及供热舒适度模糊性与地源热泵作用,以调度周期内系统总成本最小为目标决策各机组最优出力,采用商业优化软件CPLEX对双层模型求解。仿真算例表明:该方法有效提高了系统风电消纳能力,降低了系统运行成本,具有良好的社会经济效益。
数据驱动的配电网分布式光伏承载力评估技术研究

分布式光伏在负荷侧就近利用,清洁、高效,广受青睐。分布式光伏接入规模超过配电网的实际承载能力,会导致变压器和线路过载、线路电压偏差越限、谐波超标、保护失效等问题,影响电网的安全稳定运行。基于配电网实际运行状态和安全边界,提出了一种数据驱动的配电网分布式光伏承载力评估方法。以华东地区某市配电网为例,进行了详细测算和分析,结果表明:提出的方法可充分利用电网数据资源,评估出配电网各级母线的分布式光伏承载力及其等级。该方法通用性高,可大范围推广,为分布式光伏健康有序发展提供指导。
电网社区结构发现方法及其应用综述

复杂网络社区结构及其发现方法研究已在电网分析多个研究领域中得到应用,其学术价值与工程应用价值已被广泛接受。针对已有算法种类多样、特点不一,对其进行梳理、归纳、及总结是十分必要的。首先,从社区结构属性出发,将算法分为非重叠与重叠社区算法2大类,并依据算法物理属性对其进行细分;其次,梳理了社区发现方法在电网分析中的应用案例,在剖析出当前研究瓶颈并给出相关建议基础上,对社区结构发现方法在电网分析应用的一般技术路线进行了归纳;最后,根据当前电网发展趋势,展望了社区发现方法在未来电网分析与控制中的潜在应用价值和研究方向。
钙钛矿太阳电池中的缓冲层研究进展

基于钙钛矿材料优异的光电特性,钙钛矿太阳电池的转换效率迅速提高.但制约钙钛矿太阳电池性能的因素依然存在,例如:界面问题、稳定性问题等.通过在载流子传输层/电极及载流子传输层/光吸收层之间引入能带结构合适的缓冲层,可有效改善界面间的能带失配、载流子复合及化学反应等问题,进而提高钙钛矿电池中的电荷分离及收集效率,实现界面及稳定性问题的有效改善.本文总结了当前钙钛矿太阳电池中引入的缓冲层材料,全面分析了不同缓冲层材料钝化空穴传输层/阳极、电子传输层/阴极、空穴传输层/吸收层及电子传输层/吸收层间界面的机理,对比了不同缓冲层材料对电池性能的影响,总结了缓冲层材料在钙钛矿电池中的作用,最后指出了钙钛矿电池中各界面缓冲层材料的研究趋势及发展方向.
基于缺陷态钝化的高效稳定蓝光钙钛矿发光二极管

钙钛矿材料由于具备带隙易调、光致发光量子产率高、色纯度高、载流子迁移率高、可低温溶液加工、电荷传输性能优良等优点,在照明显示领域大放异彩.近年来,通过控制化学计量比、尺寸工程和钝化缺陷等多种策略对钙钛矿微观结构进行调控,极大地提高了钙钛矿发光二极管(perovskite light emitting diodes, PeLEDs)的性能.目前,除蓝光外,绿光、红光、近红外PeLEDs的外量子效率(EQE)均已超过20%.造成蓝光器件性能停滞不前的主要原因是蓝光钙钛矿薄膜较差的覆盖率以及光谱不稳定.为提高钙钛矿薄膜质量及器件性能,本文在准二维钙钛矿材料PEA_xCsPbBr_(3–y)Cl_y的基础上,通过引入双添加剂聚乙二醇(PEG)和溴化钾(KBr),钝化薄膜表面缺陷态,减小晶粒尺寸,抑制离子迁移与非辐射复合损耗,进而提升蓝光钙钛矿器件的效率及光谱稳定性.最终在488 nm处获得最大亮度为1049 cd·m~(–2),电流效率为5.68 cd·A~(–1),外量子效率为4.6%的蓝光PeLEDs.相比于不含添加剂的器件,效率提升了近3倍,且具有良好的光谱稳定性和工作寿命.
对流层顶高对拉萨地区温室气体柱浓度反演的影响

对流层顶作为对流层和平流层之间的过渡层,对大气痕量气体浓度反演有非常重要的影响.理论分析对流层顶高对大气分子含量垂直分布的影响,并结合2018年8月(6—16日)拉萨观测数据,定量分析对流层顶高的变化对气体柱-平均摩尔分数Xgas反演的影响.结果表明:对流层顶高的变化改变气体分子的垂直分布, XCO_2, XCH_4与对流层顶高度变化呈正相关,相关系数分别为0.998和0.780; XCO与对流层顶高度变化呈负相关,相关系数为0.994;而XH_2O与对流层顶高度变化的相关性非常小.对流层顶高变化3 km, XCO_2, XCH_4及XCO误差范围在8.640%, 0.035%及0.049%以内.观测期间, XH_2O, XCO_2, XCH_4及XCO日平均值分别在3432—4287, 406.1~408.2, 1.673—1.720及0.082—0.095 ppmv之间变化.观测数据显示,该地区CO_2, CH_4气体柱-平均摩尔分数日变化趋势相似, XCO_2与XCH_4的相关系数大部分高于0.5.观测结果可为我国研究高原温带地区温室气体浓度的时空分布及其变化规律提供参考和第一手的直接观测数据.
单原子Lennard-Jones体黏弹性弛豫时间

采用平衡态分子模拟的方法,从微观角度对温度T~*= 0.85—5、密度ρ~*= 0.85—1、势参数ε= 0.97—1和σ= 0.8—1.3范围内22组液固共存态及液态单原子Lennard-Jones(L-J)体的黏弹性弛豫时间进行了研究,计算了单原子L-J体的静态黏弹性(黏度η~*、无限大频率的剪切模量G_∞~*)及动态黏弹性(储能模量G'~*、损耗模量G"~*)等特性参量,并在此基础上分析了黏弹性特征弛豫时间、Maxwell弛豫时间及原子连通弛豫时间.此外,本文根据系统内原子的排布情况,应用Kramers逃逸速率理论描述原子的扩散、汇聚过程,提出并建立了一种单原子L-J体黏弹性弛豫时间的预测方法.结果表明:在单原子L-J体系统中,低温情况下, Maxwell弛豫时间与黏弹性特征弛豫时间差异明显;原子连通弛豫时间与黏弹性特征弛豫时间结果接近,但原子连通弛豫时间的计算过程需耗费大量时间和计算资源;预测方法得到的弛豫时间与黏弹性特征弛豫时间的结果更为接近.本文提出的单原子L-J体黏弹性弛豫时间的预测方法具有一定的准确性和可靠性,可为材料黏弹性弛豫时间的研究提供一种新的思路.
绝热脉冲磁共振地下水探测技术数值模拟及影响分析

磁共振测深技术能够定性、定量探测地下水,且信息量丰富,成本较低,在水资源探测领域有较好的发展前景.传统磁共振探测主磁场为地磁场,信号仅为纳伏级,极易被环境噪声淹没.绝热脉冲等信号增强方法是当前国际磁共振领域关注的研究热点.通过满足绝热条件的连续变幅、变频发射方式,能够有效增大磁共振信号幅度,改善探测信噪比.但绝热技术激发原理复杂、建模实现困难且计算量极大,相关理论报道较少.针对以上问题,本文从基本磁共振原理及绝热条件公式出发,推导了基于绝热脉冲技术的磁共振横向磁化强度及灵敏度核函数计算方式,通过插值实现了绝热脉冲的高效正演建模,并比较了几种不通发射参数对信号幅度的影响,为磁共振绝热脉冲仪器的研发提供理论支撑.相比于传统技术,在相同激发电流条件下,匹配80 ms发射时间,绝热技术能够在深部达到最大16.56倍信号增强效果.本文的研究结果,将为磁共振技术在城镇等复杂噪声环境地区的应用提供有力支撑.
铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的高压电活性研究进展

以Pb(Zr_(1–x)Ti_(x))O_3(PZT)为代表的铅基压电陶瓷因为具有良好的压电性能和机电耦合性能已被广泛应用于科技、工业、军事以及日常生活中.但是, PZT基陶瓷中Pb的含量超过了60%(质量比),在生产、使用及废弃处理过程中都会给人类生态环境造成严重损害.因此,发展无铅压电陶瓷已成为世界压电陶瓷研究的热点之一.铌酸钾钠(K_(0.5)Na_(0.5))NbO_3(KNN)无铅压电陶瓷因为具有较为优异的压电性能以及较高的居里温度,被认为是最可能取代铅基压电陶瓷的材料体系之一.经过研究者们的努力工作,改性后的KNN基无铅压电陶瓷压电性能已经接近或超过了某些铅基压电陶瓷的性能.本文综合介绍了具有高压电活性的KNN基无铅压电陶瓷国内外的研究进展,重点阐述了高性能铌酸钾钠基无铅压电陶瓷制备工艺及相关理论基础的研究进展,并就今后铌酸钾钠基无铅压电陶瓷研究发展的方向及前景提出建议.
“嫦娥5号”登陆候选地Mons Rumker的光照与温度特征分析

即将开展的“嫦娥5号”探月任务,将使我国在月球上首次实现无人钻井取样.考虑到实际探测活动与探测区域的光照和温度有关,有必要对研究区域的光照和温度特征进行分析,为此,本文利用SPICE系统对“嫦娥5号”候选登陆区Mons Rumker高原的实时光照进行计算.发现求解的相对光强度分布与日本SELENE卫星提供的早晨光照影像一致,验证了光照算法及计算程序的合理性.以此为基础,利用1维热传导模型,对候选登陆区风化层不同深度的温度进行仿真分析.结果表明风化层温度在近表面区域受光照的影响较大,随着深度的增加,光照影响逐渐减弱.到达0.57 m深度时,风化层温度不再变化.为确保钻井任务的开展,实际钻井作业应考虑风化层内外温度差异引起的应力不均.考虑“嫦娥5号”的实际钻井深度远大于0.57 m,应能测量到常温层的热流值,后续探月任务可考虑搭载热流探测设备,以促进月球科学研究的发展.
Mn掺杂对KNbO_3和(K_(0.5)Na_(0.5))NbO_3无铅钙钛矿陶瓷铁电压电性能的影响

(K_(0.5)Na_(0.5))NbO_3基无铅压电陶瓷具有出色的综合铁电压电性能,已经初步满足了部分实际应用场景的需求.近期的研究发现,某些元素的掺杂对优化(K_(0.5)Na_(0.5))NbO_3基陶瓷的机电耦合性能起着至关重要的作用.本文将MnO_2添加到KNbO_3和(K_(0.5)Na_(0.5))NbO_3两种压电陶瓷中,对比研究了Mn掺杂对两种陶瓷微观结构和宏观电学性能的不同影响,分析了造成这些差异的微观物理机理.实验结果表明,掺杂后的两种陶瓷中均存在Mn~(2+). Mn掺杂会使KNbO_3陶瓷的铁电畴尺寸减小、居里温度降低、拉曼光谱中的振动峰宽化、相变过程变得弥散,并呈现出束腰电滞回线和可回复的双极场致应变曲线;在(K_(0.5)Na_(0.5))NbO_3陶瓷中掺杂Mn后,其性能变化却显著不同,陶瓷的铁电畴尺寸无明显变化、居里温度未发生变化、拉曼光谱中的振动峰未发生宽化,呈现出饱和的矩形电滞回线和不可回复的双极场致应变曲线.这可能是因为,(K_(0.5)Na_(0.5))NbO_3陶瓷相比KNbO_3陶瓷具有更大的离子无序度和晶格畸变,从而使得Mn掺杂所产生的影响相对减小.
D+ DBr反应的态-态动力学研究

在0—2.0 eV的碰撞能范围内采用含时量子波包方法和二阶分裂算符传播子对初始量子态为(v_0= 0, j_0= 0)的D+ DBr反应进行了态分辨理论水平上的动力学计算.计算了抽取反应通道D+ DBr→ Br+ D_2和置换反应通道D'+ DBr→ D+ D'Br的反应概率、积分截面、微分截面、产物的振动和转动分布以及速率常数等动力学性质,并与相应的理论和实验结果进行了比较.结果表明:计算的速率常数与实验结果十分符合.微分截面的结果表明:对于抽取反应,前向的剥离反应机制在反应过程中占据主导地位;对于置换反应,头碰头的反弹机制占据主导地位.
铁电材料中电场对唯象系数和电卡强度的影响

由于电场强度能够影响铁电材料的极化强度和介电常数,因此唯象系数a_0是电场强度的隐函数.在铁电相区域,唯象系数a_0由铁电极化强度和介电常数倒数确定,是电场的非线性函数.在顺电相区域,唯象系数a_0由介电常数倒数确定,也是电场的非线性函数.本文研究了铁电共聚物、铁电三聚物和钛酸锶钡钙陶瓷的唯象系数与电场的关系,发现唯象系数随电场的增加而增加,最大约1倍.电卡强度被用来表征电卡材料在电场作用下的电卡效应强弱,通过研究电卡强度可以发现高效率的电卡材料.本文通过热力学理论,得到了电卡强度的解析表达式,发现唯象系数、相变温度、极化强度、比热以及相变温度处的介电常数峰值,对电卡强度具有明显的影响.该表达式适用于一级相变材料、二级相变材料、以及弛豫型铁电体.
利用U-net网络的高分遥感影像建筑提取方法

针对传统的高分影像建筑物提取方法存在分割精度低和分割边界模糊等问题,提出基于U-net神经网络的高分辨率光学遥感影像建筑物提取方法。方法包含U-net神经网络和全连接CRFs网络,依据图像特征进行语义分割并优化分割结果;在实现U-net神经网络和全连接CRFs模型的基础上,根据U-net的特点以及本文数据特性调试出不同数据量的增强扭曲数据集进行测试,以达到最高鲁棒的分割效果;调试全连接CRFs模型,使得后处理结果更加贴近影像中的真实情况。实验结果表明,与利用传统分割方法的分割效果相比,该方法分割精度及地物边缘分割完整度都得到了显著提升,对高分辨率遥感影像中建筑物的实验分割精度达到了87.64%。
西江凹陷早新生代断裂演化及其对南海北缘应力场顺时针旋转的响应

南海北部发育了一系列的新生代盆地,该类盆地记录了新生代早期南海北缘应力场顺时针旋转过程,西江凹陷位于珠江口盆地内,记录了这一过程.利用丰富的二维、三维地震资料,针对西江凹陷断裂体系的演化过程进行了研究.凹陷基底在新生代之前作为华南陆缘的一部分,经历了多期次复杂的构造演化,形成了NE和NW两个方向的基底断层;早-中始新世,NE向先存断裂优先复活,由太平洋板块俯冲后撤在研究区产生的NW-SE向伸展应力所致;晚始新世-早渐新世,近EW向断裂大量发育,NW向断裂以走滑方式复活,该时期断层演化主要受太平洋俯冲方向的变化、印度板块碰撞及古南海的拖拽导致该地区应力场顺时针转变为近NS向的影响;进一步通过物理模拟实验验证了断裂的演化机制,NE向先存断裂施加NS向拉张应力,先存NE向断裂局部复活,大量近EW向断层沿着NE向先存断裂展布位置形成,剖面上表现为正断层;NW向断裂在NS向拉张应力条件下,可见NW向走滑大量复活,局部发育少量的近EW向断裂.该研究对南海北缘新生代应力转变过程研究具有重要的借鉴意义.
文昌A凹陷珠海组低渗砂岩成岩特征与孔隙演化

基于薄片鉴定分析、扫描电镜、物性分析、X射线衍射分析、碳酸盐碳氧同位素分析等实验手段,研究文昌A凹陷珠海组低渗砂岩储层岩石学特征和成岩作用特征,通过定量化分析,评价压实、胶结、溶蚀作用对储层孔隙演化的影响,实现成岩相预测及储层分类评价.结果表明:(1)研究区珠三南断裂带以岩屑砂岩和长石岩屑砂岩为主,中、粗砂岩含量高;6号断裂带以长石岩屑砂岩和岩屑石英砂岩为主,细砂岩含量高.储集空间以次生溶孔为主,物性变化大,纵向及平面均表现出明显的分带性.(2)机械压实造成珠海组原生粒间孔隙大量丧失;含铁碳酸盐、自生伊利石、硅质胶结等使粒间孔进一步减少,早期绿泥石则能抑制石英次生加大;溶蚀作用使深部储层物性得以改善,研究区珠海组发育两个次生溶蚀带.成岩相预测结果表明,发育厚层粗粒级砂岩的水下分流河道是研究区的有利储集相带.(3)通过孔隙演化定量分析,认为成岩作用对粗粒砂岩和细-中粒砂岩的孔隙度演化的影响具有差异性.
华北南缘信阳古元古代花岗岩的年代学和地球化学特征及其对地壳演化的启示

华北克拉通南缘古元古代发育有多期次的岩浆活动和变质事件,记录了南缘基底和构造演化过程,但古元古代中-晚期的岩浆记录却相对较少.对华北南缘信阳地区古元古代中-晚期花岗岩进行了详细的岩石学、地球化学、锆石U-Pb年代学及Lu-Hf同位素研究.信阳地区花岗岩主要包括潘庄钾长花岗岩和陈庄黑云钾长花岗岩,其岩浆锆石结晶年龄分别为1 868 Ma和1 955 Ma,即形成于古元古代中-晚期.所有的岩石样品具有高SiO_2、富碱、低CaO、P_2O_5、MgO等特征,且A/CNK介于1.12~1.28,属过铝质岩石.同时它们富集LILEs(如Rb、Th和K),贫HFSEs(如Nb、Ta和Ti)、亏损Sr、P等元素,并具有中等-弱的负Eu异常.此外,潘庄岩体和陈庄岩体整体具有相似的锆石ε_(Hf)(t)值(-0.6~+2.6),两阶段Hf模式年龄(T_(crust))范围为2.40~2.64 Ga.表明信阳地区太古代末-古元古代早期地壳在古元古代中-晚期经历了强烈的改造.结合华北克拉通南缘的岩浆活动和变质事件记录,认为信阳地区花岗岩的形成可能与华北东、西陆块的碰撞有关,且该区频繁的古元古代岩浆活动(2.24~1.85 Ga)可能是东、西陆块间古大洋及西部陆块东向俯冲的结果.
浮萍叶面细菌群落对砷的氧化及该过程受抗生素的影响

[目的]本文旨在探讨浮萍叶面细菌群落对三价砷(AsⅢ)的氧化、对浮萍累积砷(As)的阻控作用以及抗生素对该氧化过程和阻控作用的影响。[方法]采用高效液相色谱-电感耦合等离子体-质谱(HPLC-ICP-MS)联用技术和ICP-MS测定添加110 μg·L~(-1)AsⅢ的有菌浮萍、有菌浮萍+抗生素(50 mg·L~(-1)氯霉素)、无菌浮萍处理和空白对照中溶液As形态随时间的变化情况,以及培养168 h时不同处理中浮萍As的形态以及总累积量。在培养168 h时,从培养溶液和叶面分离可培养细菌,并在纯培养条件下测定其对AsⅢ的氧化能力。[结果]与空白对照及无菌浮萍处理相比,有菌浮萍处理能够在10 h内将溶液中AsⅢ快速氧化为五价砷(AsⅤ),使溶液中的AsⅤ比例大于97.1%。有菌浮萍+抗生素处理中AsⅤ质量浓度超过AsⅢ质量浓度的时间推迟到72 h,且AsⅤ占As比例仅为70.2%。经过168 h的培养,无菌浮萍及添加氯霉素的有菌浮萍处理中累积的As总含量分别为有菌浮萍处理的3.4和2.9倍。与有菌浮萍处理相比,氯霉素显著增加浮萍中累积的AsⅢ的比例(P<0.05)。从有菌浮萍处理的浮萍叶面获得7株具有较弱AsⅢ氧化能力的细菌,这些AsⅢ氧化菌隶属于α-变形菌、β-变形菌和γ-变形菌。从有菌浮萍处理的溶液中以及有菌浮萍+抗生素处理中分离获得的细菌对AsⅢ均未表现出氧化能力。[结论]浮萍叶面细菌群落将AsⅢ快速氧化为AsⅤ的过程对累积As具有非常好的阻控作用。氯霉素显著抑制浮萍叶面细菌群落对AsⅢ的氧化,增加浮萍对As的累积以及AsⅢ在浮萍中的比例。
叶面喷施N-乙酰-L-半胱氨酸对机插水稻缓苗的调节效应

[目的]本研究旨在探索叶面喷施N-乙酰-L-半胱氨酸(NAC)对机插水稻缓苗的调节效应。[方法]以常规粳稻'宁粳7号'为供试品种,于移栽前2 d傍晚连续喷施不同浓度NAC,设置4个处理:喷施清水(CK)、20 μmol·L~(-1)NAC(F-NAC_(20))、200 μmol·L~(-1)NAC(F-NAC_(200))、2 000 μmol·L~(-1)NAC(F-NAC_(2000)),研究其对水稻分蘖发生、秧苗形态指标(株高、茎基宽、根系形态指标)、叶绿素含量、抗氧化系统(SOD、POD、CAT活性)、AsA-GSH循环(APX和GR活性、AsA和GSH含量)以及MDA、H_2O_2含量的影响。[结果]叶面喷施NAC显著提高机插水稻移栽后GR的活性,促进GSH积累,减少H_2O_2含量,缓解氧化损伤,维持细胞稳定性,降低MDA含量,减少叶绿素降解,并显著促进根系生长、伸长,促进秧苗扎根立苗、分蘖发生,显著提高成熟期有效穗数。其中F-NAC_(2000)处理综合效果最好,栽后2 d,与CK相比,F-NAC_(2000)处理GR活性提高6.4%,GSH含量提高92.2%,H_2O_2含量减少25.7%,MDA含量降低26.3%,从而减轻光合色素的降解,使叶绿素含量提高19.3%,类胡萝卜素含量提高36.6%,并且使根尖数增加164.7%,根长增加101.0%,根粗增加26.8%,改善了秧苗栽后生长,移栽后7 d单株茎蘖数较CK提高2.3%,成熟期单株有效穗数比对照多0.4个。[结论]叶面喷施NAC能缓解机插水稻易造成植株伤害的负面影响,缩短缓苗期,促进移栽后分蘖发生,其中2 000 μmol·L~(-1)NAC效果最好。
生物质炭施用对深层土壤碳库的影响

施用生物质炭进行农田土壤改良已被认为是一种有效的土壤固碳与温室气体减排措施,研究深层土壤有机碳动态对于准确评估农田土壤固碳潜力有重要意义。目前,国内外学者对于生物质炭施用对土壤有机碳动态影响已有一定的认知,尤其是对表层土壤有机碳的周转情况,但对于深层土壤有机碳影响方面的研究还相对缺乏。本文主要阐述深层土壤固碳研究的趋势,农田深层土壤有机碳的来源与稳定性,生物质炭施用下表层土壤有机碳移动性的变化及其对深层土壤有机碳动态的影响,探讨深层土壤有机碳研究方面存在的问题和未来研究方向,期望为农业土壤固碳和生物质炭应用的相关研究提供参考。
基于高光谱成像的肥城桃品质可视化分析与成熟度检测

肥城桃采摘后转色快、易腐烂,导致果品等级下降。采用高光谱成像技术对其进行可溶性固形物含量(SSC)和硬度可视化分析与成熟度检测,以提高果品质量,实现优果优价。首先,采集成熟度为70%和90%的各80个肥城桃的高光谱信息、SSC和硬度,通过蒙特卡罗偏最小二乘法分析剔除异常值,利用光谱-理化值共生距离划分样本集,采用竞争性自适应权重采样算法(CARS)和连续投影算法(SPA)选取特征波长,并建立多元线性回归(MLR)模型。研究表明:CARS-MLR模型性能优于SPA-MLR模型;预测SSC的CARS-MLR模型,R_c~2和R_v~2分别为0.8191和0.8439,RPD为2.0;预测硬度的CARS-MLR模型,R_c~2和R_v~2分别为0.9518和0.8772,RPD为2.1。然后,基于CARS-MLR模型计算肥城桃每个像素点的SSC和硬度,生成可视化分布图,实现不同成熟度肥城桃SSC和硬度可视化检测。最后,利用顺序前向选择算法优选特征波长,建立人工神经网络成熟度预测模型,获得98.3%总识别准确率。
农业机器人并联视觉云台研究

针对智能农用机器人对机器视觉工作范围的需求,提出了一种用于农业机器人的并联视觉云台设计方案。基于双摇杆的输入输出特性,提出了一种运动支链设计方法,用于构建二自由度全球面工作空间解耦并联机构。在此基础上,衍生出两种可行的运动支链P5R和PRR,基于这两种运动支链,设计了2种二自由度全球面工作空间并联视觉云台RR&P5R和RR&PRR。通过运动学分析,分别建立了2种机构的位置关系表达式;通过尺寸优化,得到了2种机构的最优杆长比;通过对比得出,RR&P5R型并联视觉云台具有更好的输入输出性能;通过有限元分析,研究了载荷对RR&P5R型并联视觉云台运动精度的影响。结果表明,RR&P5R机构强度满足要求,但杆件的累积弹性变形导致运动副的位移偏差较大。
盐酸预处理对生物质热解特性和热力学特性的影响

为深入探讨盐酸预处理对生物质热解特性的影响,采用热重法对比分析了酸洗前后玉米秸秆和银中杨在低升温速率(10、20、30、40、50℃/min)下的热解特性,利用分布活化能模型(DAEM)计算了热解过程的动力学参数和相应的热力学参数,采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析了酸洗前后生物质化学结构的变化。结果表明:生物质热解过程经历了失水、玻璃化转变、快速热解和碳化4个阶段;酸洗预处理提高了生物质热解的最大失重速率和最终失重率,减少了焦炭的产生。在转化率为20%~70%时,用DAEM模型计算得到酸洗前后玉米秸秆和银中杨热解活化能分别为218.27~340.08 kJ/mol、225.17~291.73 kJ/mol、227.35~254.76 kJ/mol、197.39~235.52 kJ/mol。盐酸酸洗预处理整体上降低了生物质热解过程中的活化能、焓变和熵变,增加了吉布斯自由能(ΔG),促进了热解反应。酸洗前后玉米秸秆和银中杨红外光谱图相似,但在相同吸收峰处存在明显的强度变化,说明酸洗预处理对不同生物质有机官能团的影响程度不同。
哺乳母猪舍环境舒适度评价预测模型优化

针对母猪舍多环境因子相互耦合,难以合理、准确地预测判断猪舍环境舒适度的问题,根据畜禽舍养殖环境标准,构建了评价指标体系,提出了基于变尺度混沌布谷鸟算法优化混合核最小二乘支持向量回归机的哺乳母猪舍环境舒适度评价预测模型(MSCCS-LSSVR),并采用粒子群算法优化模型(PSO-LSSVR)、遗传算法优化模型(GA-LSSVR)、传统的LSSVR模型与本文模型进行了对比。利用本文模型对江苏省镇江市希玛牧业生猪养殖场哺乳母猪舍养殖环境舒适度进行了评价预测。结果表明,混合核MSCCS-LSSVR、PSO-LSSVR、GA-LSSVR和传统LSSVR 4种预测模型的平均绝对误差分别为0.0611、0.0972、0.1306和0.1681;混合核MSCCS-LSSVR模型比其他3种模型具有更高的预测精度和更可靠的性能,提高了猪舍环境评价预测水平,在评价预测中具有可行性和有效性。实际应用表明,本文模型能准确地反映猪舍空气质量状况,可以为猪舍环境精准调控提供决策支持,具有一定的应用价值。
磁化强度对磁电一体活化水土壤水盐运移特征的影响

磁化与去电子等活化处理技术能够显著提高灌溉水盐分淋洗效率。为了阐明磁化强度对磁电一体活化水土壤水盐运移特征的影响机制,选取不同磁化强度(0、0.1、0.2、0.4、0.8 T)的磁电一体活化水进行一维垂直土柱入渗试验。结果表明,磁电一体活化水可以促进土壤水入渗,提高盐分淋洗效率,并且其效果与磁化强度紧密相关;随着磁化强度的增大,土壤水分入渗量与盐分淋洗效率呈现先增加后减小的二次函数关系,吸湿率S与磁化强度H之间同样呈现良好的二次函数关系。通过试验数据及入渗模型参数分析发现,磁化强度为0.4 T左右时,磁电一体活化水入渗对应的累积入渗量最大、入渗用时最短、土壤含水率最大,而含盐量最小,脱盐效果最好,故可以将0.4 T作为磁电一体活化水的最佳磁化强度。
基于无人机多光谱影像的番茄冠层SPAD预测研究

番茄冠层不同垂直位置叶绿素含量的精确预测是及时防控番茄病虫害、精准施肥、灌溉等田间管理的重要基础,无人机可灵活高效地获取中小区域农作物冠层光谱信息,为农业生产提供便利。基于无人机搭载多光谱传感器获取的多光谱影像数据,建立感兴趣区域,提取各波段反射率数据,计算9种植被指数参数与实测番茄3个生育期的冠层上、中、下层及冠层整体的SPAD值,进行相关性与敏感度分析,筛选植被指数最优变量,采用偏最小二乘、支持向量机、BP神经网络模型进行冠层不同位置SPAD值的预测建模及验证。结果表明,开花坐果期,番茄冠层上层叶片的SPAD值高于中层和下层叶片,结果初期和结果晚期,番茄中层叶片的SPAD值高于上层和下层叶片;冠层上层叶片SPAD值与植被指数相关性程度及线性敏感程度优于冠层中层和下层叶片;基于番茄冠层上、中、下层及整个冠层SPAD值建立的支持向量机预测模型的R~2高于偏最小二乘和BP神经网络预测模型。因此,支持向量机预测模型可为番茄精准管理提供理论依据。
基于多层EESP深度学习模型的农作物病虫害识别方法

为了提取图像高层语义特征、解决各种植物病虫害图像尺寸不相同的问题,提出了多层次增强高效空间金字塔(Extremely efficient spatial pyramid,EESP)卷积深度学习模型。首先,对图像进行预处理;其次,构建多层融合EESP网络模型,该模型通过对每层设置不同的空洞率进行空洞卷积,选择性地提取不同层次的特征信息,通过融合各层信息获得各种农作物病虫害图像的不同特征;最后,通过Softmax分类方法实现农作物病虫害识别。数据集包括10种农作物的61种病虫害类别,迭代训练300次,得到本文方法Top1分类准确率最高达到了88.4%,且采用三阶EESP模型达到了最佳效果。
黑龙江省粮食水足迹时空分布规律与影响因素分析

为分析黑龙江省粮食水足迹的变化规律,根据水足迹理论,选取2008-2018年黑龙江省11个地区进行粮食水足迹评价,并对其时空分布规律及影响因素进行研究。结果表明:黑龙江省粮食蓝水足迹、绿水足迹的空间分布差异显著,呈现南北高、东西低的分布趋势。通过斯皮尔曼相关系数分析可知,东、西横向地区人口密度大,可用于粮食生产的灌溉水资源消耗少,粮食蓝水足迹较低;南、北部致力于农业生产,农业灌溉用水消耗较大,粮食蓝水足迹较高。南、北部降水储蓄率高,因而南、北部粮食绿水足迹较高;东、西部横向地区地势较为平坦,植被少,降水不易蓄积,所以东、西部绿水足迹相对较低。利用时间序列模型对黑龙江省粮食水足迹进行预测得出,2021-2025年黑龙江省粮食总水足迹平均值为2050 m~3/t。本研究可为黑龙江省农业水资源的合理分配和利用提供参考。
基于最优子集选择的水稻穗无人机图像分割方法

为探索有效的稻穗识别特征选取方法,解决基于无人机数码影像水稻产量估测中图像颜色空间各个通道或指数对水稻穗识别能力不清的问题,利用2017年和2018年沈阳农业大学超级稻成果转化基地水稻试验田无人机高清数码影像、地面小区样方内水稻穗数量等实测数据,构建了水稻穗、叶、背景的3分类图像样本库,应用最优子集选择(Best subset selection)算法分析了RGB和HSV颜色空间各个通道或指数对水稻穗的识别能力,提取适合东北粳稻稻穗图像分割的7种特征参数,以此特征为输入构建了基于BP神经网络的稻穗分割模型,进一步对稻穗图像进行连通域分析,获取稻穗数量,并与地面实测数据进行比较。结果表明:最优子集选择算法获取的稻穗像素分割特征参数为R、B、H、S、V、GLI、ExG等7种,飞行高度为3 m时,稻穗分割效果最好,对应的交叉验证均方误差MSE为0.0363;构建的稻穗分割模型可有效实现东北粳稻稻穗的提取,3、6、9 m飞行高度下,拍摄图像稻穗数量提取的均方根误差分别为9.03、11.21、13.10,平均绝对百分误差分别为10.60%、14.88%和17.16%。
油葵联合收获机专用割台设计与试验

针对国内现有油葵联合收获机割台存在的物料堵塞、堆积以及因拨禾轮回带导致的葵盘无法进入割台等问题,结合我国油葵种植模式和农艺要求,设计了一种拨禾轮式油葵联合收获机专用割台。对分禾过程中油葵茎秆的姿态进行分析,确定了内分禾器宽度、长度和内分禾器间隙;选取不同拨禾速比λ,对拨禾轮运动轨迹进行仿真分析,确定了拨禾速比取值范围,并得出拨禾轮的最优直径和转速;为降低输送器输送时拨指对葵盘的击打和油葵茎秆的缠绕,设计了刮板式输送器;为保证良好的切割效果,基于刀机速比γ,确定了往复式切割器切割速度。在新疆维吾尔自治区阜康市河南庄子村进行了油葵收获田间试验,当整机前进速度为0.8 m/s时,喂入量为3.3 kg/s,割台平均损失率仅为1.42%,整机作业效率0.69hm~2/h。收获作业过程中整机运行平稳,割台收获过程无堵塞、无缠绕,满足油葵联合收获机割台的设计要求。
基于RSM和NSGA-Ⅱ的苜蓿种子离散元模型参数标定

为寻求最优苜蓿种子离散元模型接触参数组合,设计了一种可同时测定物料休止角与堆积角的装置,并提出测定方法,将实际试验与仿真试验相结合,以苜蓿种子休止角和堆积角的实测值与仿真值误差为指标,对苜蓿种子模型参数进行标定。通过Plackett-Burman试验筛选出对指标影响显著的接触参数,采用响应曲面法(RSM)建立显著性参数与指标之间的二阶数学模型,采用非支配排序遗传算法Ⅱ(NSGA-Ⅱ)进行多目标寻优计算,获取最优苜蓿种子离散元模型接触参数组合,即种间碰撞恢复系数为0.47,种间静摩擦因数为0.24,种间滚动摩擦因数为0.08。采用槽轮式排种器进行了试验验证,结果表明,在不同排种轮转速条件下,苜蓿种子质量流率实测值和仿真值的平均相对误差为2.89%,该苜蓿种子离散元模型和接触参数能够满足离散元仿真试验要求,基于RSM和NSGA-Ⅱ的多目标优化方法具有科学性和可行性。
基于YOLOv3目标检测的秧苗列中心线提取方法

针对秧苗列中心线的检测结果易受到水田中的浮萍、蓝藻以及水面反射、风速、光照情况等自然条件影响的问题,提出一种基于YOLOv3目标检测的秧苗列中心线检测算法。基于透视投影计算提取图像的ROI(Region of interest)区域,采用ROI图像构建数据集,对YOLOv3模型进行训练,训练过程中通过减少YOLOv3模型的输出降低运算量,利用模型识别定位ROI内的秧苗,并输出其检测框,对同列秧苗的检测框进行自适应聚类。在对秧苗图像进行灰度化和滤波处理后,在同类检测框内提取秧苗SUSAN(Smallest univalue segment assimilating nucleus)角点特征,采用最小二乘法拟合秧苗列中心线。试验结果表明,该算法对于秧苗的不同生长时期,以及在大风、蓝藻、浮萍和秧苗倒影、水面强光反射、暗光线的特殊场景下均能成功提取秧苗列中心线,鲁棒性较好,模型的平均精度为91.47%,提取的水田秧苗列中心线平均角度误差为0.97°,单幅图像(分辨率640像素×480像素)在GPU下的平均处理时间为82.6 ms,能够满足视觉导航的实时性要求。为复杂环境下作物中心线的提取提供了有效技术途径。
气力式圆筒筛膜杂分离机改进设计与试验

针对气力式圆筒筛膜杂分离机筛分性能波动大的问题,增设运移装置、重置圆筒筛筛孔排布与大小,以保持气流分布均匀性、改善杂质通过性,提高了气力式圆筒筛膜杂分离机筛分性能的稳定性。对圆筒筛内膜杂混合物进行运动分析,选取圆筒筛转速、进风管风速、气流角度为试验因素,以膜中含杂率和杂中含膜率作为评价指标,运用Box-Benhnken试验设计原理设计三因素三水平试验,分析各因素对膜杂分离作业性能的影响。结果表明,各因素对膜中含杂率影响主次顺序依次为:进风管风速、圆筒筛转速、气流角度;各因素对杂中含膜率影响主次顺序依次为:圆筒筛转速、进风管风速、气流角度。利用Design-Expert软件响应曲面图,进行了综合影响效应分析,得出当圆筒筛转速为23.8 r/min、进风管风速为5.9 m/s、气流角度为2.7°时,膜中含杂率为10.60%,杂中含膜率为0.133%。对上述优化结果进行试验验证,得出在该参数组合下的膜中含杂率平均值为10.54%,杂中含膜率平均值为0.132%,表明该整机优化方案可行。
马铃薯中耕前期圆盘式中耕机设计与试验

针对现有马铃薯中耕机在第1次中耕作业时存在作业效果不佳、易伤苗的问题,对圆盘式马铃薯中耕机进行设计与试验。阐述了该机的工作原理,通过理论计算对其关键部件进行设计,根据农艺培土、除草等作业要求,确定了圆盘式马铃薯中耕机主要结构参数和作业参数;采用单因素和二次旋转正交组合试验,以耕作深度、机车前进速度、调节角为试验因素,以除草率及伤苗率为试验指标进行了样机试验。试验结果表明,当耕作深度为0.13 m、机车前进速度为4.6 km/h、调节角为52°时,除草率为95.2%,伤苗率为3.9%,满足国家标准伤苗率不大于5%、除草率不小于90%的要求。
花生联合收获青贮机秧捆包膜装置设计与试验

针对我国花生秧蔓包膜青贮设备自动化程度低、无法实现花生果秧联合收获的问题,在4HB-2A型花生联合收获机的基础上,增设了固定式秧捆包膜装置。选择宽25 cm、厚25 μm的聚乙烯拉伸膜,通过分析其拉长率和包膜重叠率,确定秧捆包膜时拉伸膜拉长率和包膜重叠率均为50%。根据拉伸膜拉长率的要求设计导膜机构,通过导膜机构受力分析得出扭转弹簧扭转角大于68°,导膜辊绕膜角大于108°。基于对秧捆规格、拉伸膜横向收缩率及包膜重叠率的分析,确定装置旋转和秧捆自转的角速度比为18,通过对包膜装置传动配合关系和承载滚筒的设计,使装置旋转和秧捆自转的角速度比达到预期值。基于ASAMS对包膜装置气压缸推动提升角度进行仿真,确定装置提升角为66°。样机田间性能试验表明,所设计的固定式包膜装置拉伸膜拉长率为51.4%,包膜2、4、6层的包膜效率分别为10.5、8.4、7.6 s/层,均匀性变异系数分别为12.20%、7.70%和4.70%,各项指标均符合标准要求,包膜质量满足花生秧蔓青贮要求。
基于双路注意力机制的学生成绩预测模型

学生成绩的预测与分析旨在实现对学生的个性化指导,提升学生成绩及教师的教学成果.学生成绩受家庭环境、学习条件以及个人表现等多种因素的影响.传统的成绩预测方法往往忽视了不同因素对同一学生成绩的影响程度不同,而且不同学生受同一因素的影响程度也不同,所构建的模型无法实现对学生的个性化分析与指导.因此提出一种基于双路注意力机制的学生成绩预测模型(two-way attention, TWA),该方法不仅有区别地对待了这些因素对成绩的影响程度,而且考虑到了学生的个体差异性.该方法通过两次注意力计算分别得到各属性特征在第1阶段成绩和第2阶段成绩上的注意力得分,并考虑了多种特征融合方式,最后基于融合后的特征对期末成绩进行更好地预测.分别在2个公开数据集上对模型进行了验证,并根据各属性特征在期末成绩上的概率分布对预测结果进行可视化分析.结果显示,所构建模型能够更准确地预测出学生成绩,并且具有良好的可解释性.
基于选择性模式的贝叶斯分类算法

分类问题是数据挖掘的一个重要研究课题.朴素贝叶斯分类器是分类问题中一种简单高效的分类学习技术.该分类器假定给定类标时属性之间相互条件独立,然而现实中属性之间往往具有一定的依赖关系."属性值"序偶构成的模式在分类问题中具有关键作用,许多研究者利用这种特定模式构造分类器,而特定模式所包含的属性与其他属性之间的依赖关系,将对分类结果产生重要影响.通过对属性间的依赖关系进行深入研究,提出基于选择性模式的贝叶斯分类算法,既利用了基于贝叶斯网络分类器的优秀分类能力,又通过进一步分析模式中属性之间的依赖关系,削弱了属性条件独立假设的限制.实验证明:根据数据集特点,深入挖掘高区分能力的模式,合理构建属性之间的依赖关系,有助于提升分类精度.实验分析表明:与基准算法NB,AODE相比,提出的分类算法在10个数据集上的平均精度分别提升了1.65%和4.29%.
击打式松果采摘机器人设计与试验

针对人工采摘松果过程中存在严重安全隐患的问题,设计了一种击打式松果采摘机器人,该机器人系统主要由电机驱动模块、主控模块、视觉模块、夹持模块、采摘模块组成,视觉模块完成松果识别与定位,实时反馈给主控模块,并控制电机驱动模块,配合夹持模块和采摘模块作业实现松果采摘。采用Matlab仿真软件建立松果采摘机器人运动学模型,求解出机械臂工作空间为直径4.5 m的球体;基于冲量原理和Lagrange方程建立碰撞动力学模型,通过动态分析求解出碰撞后各关节保持原有运动规律所需的驱动力矩;运用静力学原理建立关键组件有限元模型,利用ANSYS Workbench对结构进行优化设计,优化后其安全系数最低为1.5771,支撑关节最大变形4.1484 mm。仿真结果表明:该机器人结构在运动学、动力学及静力学方面均满足设计要求。制作物理样机并在实验室环境下进行了松果采摘试验,样机初始状态尺寸1000 mm×1200 mm×1100 mm,试验结果验证了机器人结构设计的合理性与实用性。
消除随机一致性的支持向量机分类方法

在人类自身的学习过程中,对学习结果进行科学客观的评价与反馈是关键环节.通常,由于学习者的知识缺陷或证据不足使得学习过程存在随机性,进一步可能导致学习结果与实际情况产生随机一致性.对此结果的直接反馈将严重影响学习性能的提升.同样,机器学习是以数据为驱动、以目标为导向的学习系统.由于经验历史数据有限、不平衡、含噪音等特质导致学习结果具有随机一致性.然而,以准确度为反馈准则的机器学习系统无法辨识随机一致性,这会影响学习系统的泛化能力.首先给出随机准确度和纯准确度的定义,并且进一步分析消除随机准确度的意义及必要性.然后,基于纯准确度指标,提出消除随机一致性的支持向量机分类方法PASVM,并在KEEL数据集的10种不同领域的基准测试集上验证其有效性.实验结果表明:相比于SVM、SVMperf以及其他可用于优化纯准确度指标的学习方法,PASVM泛化性能有明显提高.
一种基于序列到序列时空注意力学习的交通流预测模型

城市交通流预测是研究交通时空序列数据的动态演化并预测未来交通情况的关键技术,对于智能交通预警及管理决策来讲至关重要.但是有效的交通流建模非常具有挑战性,因为它受到很多复杂因素的影响,例如交通网络的时空依赖性和序列突变性等问题.一些研究工作将卷积神经网络(convolutional neural networks, CNN)或循环神经网络(recurrent neural networks, RNN)用于交通流量预测建模.但是,直接使用经典的深度学习模型难以有效捕获与交通流相关的多通道多变量序列数据中的隐含时空依赖性特征.针对上述问题,提出了一种新的序列到序列时空注意力深度学习框架(spatial-temporal attention traffic forecasting, STATF)来处理城市交通流建模任务,它是一种基于卷积LSTM编码层和LSTM解码层,并辅助注意力机制的端到端深度学习模型,可以自适应地学习与城市交通流相关的多通道多变量时空序列数据中的时空依赖性和非线性相关性特征.基于3个真实的交通流数据集实验结果表明:不管是单步预测还是多步预测条件下,STATF模型都具有更优的预测性能.
面向中文词汇语义相关性计算的ConceptNet与HowNet对比分析

作为自然语言处理的关键技术之一,词汇之间的语义相关性计算依赖于语义资源.语义资源可分为知识库和语料库;HowNet和ConceptNet是包含中文词汇的两种语义知识库,可为中文词汇语义相关性计算提供依据.本文在分析以上两种语义知识库结构及应用的基础上,提出:面向HowNet的基于信息含量的语义相关性计算方法,以及面向ConceptNet的基于路径距离的语义相关性计算方法.通过实验案例分析,得出如下结论:HowNet明确定义词汇的概念,适用于检测词对间的语义相似度;ConceptNet定义词对间的多重语义关系,在检测词对语义相似度的基础上,亦能检测词对间的语义相关度.此外,本文探索性地提出结合使用以上两种语义知识库的词对间语义关系计算算法,以期扩大检索词汇的范围并提高效率.
燃气电厂与超低排放燃煤电厂环境及生态效应对比

较之于超低排放燃煤发电,燃气发电是否仍然具有环保与生态方面的比较优势,是我国未来电源结构优化决策时的重要考量因素。为此,基于我国火电行业现有的环保标准,从污染物排放水平、污染物治理产生的问题、碳排放及资源消耗等方面对比了二者的环境和生态效应。研究结果表明:①在实施低氮燃烧改造和加装SCR后,燃气电厂的常规污染物排放量明显低于超低排放燃煤发电;②燃气发电单位度电CO_2排放量较超低排放燃煤发电减少约50%,并可显著节约水资源与土地资源;③由于超低排放燃煤发电存在着SO_3等可凝结颗粒物和重金属排放等问题,因而燃气发电的环保、生态效应优势更为显著。进而提出以下发展建议:①继续加大环保政策力度,鼓励燃气电厂建设;②参照北京、深圳地区对燃气轮机的NO_x排放标准,修订《火电厂大气污染物排放标准:GB 13223—2011》,将全国范围内燃气轮机NO_x的排放限值设定为15 mg/m~3,同时取消对燃气轮机烟尘、SO_2的排放限值;③加快构建和完善全国碳市场并设定“地板价”,通过碳价机制形成气候友好的公平竞争市场环境,引导电力企业加快向低碳电力结构转型的步伐。
天然气发电在我国能源转型中的作用及发展建议

较之于燃煤发电,天然气发电(以下简称气电)尽管具有清洁性、高效性、低碳性、灵活性等方面的显著优势,但受政策、气源稳定性等因素的影响,我国气电产业要实现《电力发展“十三五”规划》所提出的1.1×10~8 kW的装机容量目标难度很大。为了推动我国气电产业的健康发展,分析了气电在我国能源转型中的作用、气电产业发展现状与所存在的问题,展望了我国中长期气电产业的发展前景。研究结果表明:①发展气电对于改善我国大气环境质量、积极应对气候变化、促进天然气工业发展、提高制造业水平、提升电力系统灵活性以促进可再生能源大规模发展等都具有重要的意义;②当前,我国气电产业主要面临政策层面缺乏统一明确的发展定位、燃料成本相对较高、环保价值及调峰价值没有得到有效补偿、发电企业对供气稳定性存在担忧、燃气轮机相关费用较高等制约的因素;③随着国内外天然气供需形势的变化、我国天然气市场化改革的深入推进以及燃气轮机国产化初见曙光,我国已经具备大规模发展气电的条件,在政策推动到位的情况下,我国气电仍有较大的发展空间。进而提出以下发展建议:①统一认识,在中长期电力规划中明确“积极发展”气电的定位;②建立产业上下游合作机制,共同促进气电行业发展;③制定反映气电环保价值和调峰价值的电价和调度机制;④推动大型燃气电厂直供;⑤加大科技创新力度,提升燃气轮机国产化水平。
四川盆地中二叠统天然气勘探新进展与前景展望

近年来,随着四川盆地深层海相碳酸盐岩天然气勘探力度的不断加大。基于区域地质背景研究成果,在岩相古地理、储层成因以及天然气成藏演化等方面都取得了重要的地质新认识,并且在该盆地中二叠统栖霞组、茅口组、峨眉山玄武岩等多层系、多领域都取得了天然气勘探新进展,展现出良好的天然气勘探前景。归纳总结该盆地近期中二叠统天然气勘探成果表明:①栖霞组沉积受加里东末期古地貌的控制,在川西海盆边缘和川中地区环古隆起周缘发育了规模分布的台缘滩和环带状台内滩,滩体规模大、分布范围广,白云岩储层发育,含气性好;②盆地内茅口组主要发育两种类型的储渗体——一种是叠加白云化作用的受相带控制沿台缘和台内高带发育的滩体,另一种是茅口期末受大规模侵蚀作用在岩溶斜坡带分布的有效岩溶储层;③在成都—简阳地区发现了火山岩气藏,其优质储层为火山岩爆发相,厚度大、物性好、分布面积广,该种新类型气藏的发现,进一步拓展了四川盆地中二叠统天然气勘探的领域。结论认为,中二叠统多层系、多领域天然气规模勘探潜力的提升,使其成为四川盆地下一步天然气增储上产的重要接替领域。
地质—工程—经济一体化页岩气水平井井距优化——以国家级页岩气开发示范区宁209井区为例

为了最大限度地提高资源动用率,通常都采用一次性井网整体部署的方式开发页岩气,而水平井井距设计则是页岩气井网部署的关键。在确定最优井距时,既需要掌握地质特征和钻井压裂工艺,也必须考虑气价、成本等经济因素的影响,目前国内外均没有形成较为可靠的页岩气水平井井距设计方法。为此,首次建立了一种基于地质—工程—经济一体化的页岩气水平井井距分析方法,通过地质建模、数值模拟、现金流分析3种技术手段,使用最终可采储量(EUR)、采收率和内部收益率(IRR)等3项指标对四川盆地长宁—威远国家级页岩气示范区宁209井区的页岩气开发井距进行了综合评价。研究结果表明:①宁209井区在当前的地质、工程、经济条件下,井距大于240 m可以确保页岩气平台开发的内部收益率大于8%;②井距控制在330~ 380 m时,可以同时兼顾单井EUR、平台采收率和经济效益。结论认为,该研究成果支撑了该井区页岩气开发技术政策的制定,为其实现页岩气规模效益开发奠定了基础。
四川盆地川中古隆起震旦系—下古生界天然气勘探新认识及勘探潜力

四川盆地川中古隆起安岳气田被发现后,在与其具有相似沉积背景的现今古隆起北斜坡震旦系—下古生界寻求天然气勘探发现便成为努力的目标。随着风险探井PT1井于川中古隆起北斜坡(以下简称北斜坡)上震旦统灯影组二段获得天然气勘探突破,以及JT1井在灯四段和下寒武统沧浪铺组发现天然气勘探新苗头,证实了北斜坡同样具备形成规模大气区的优越条件。为了进一步明确川中古隆起震旦系—下古生界天然气勘探潜力并指导后续勘探部署,对北斜坡震旦系—下古生界含油气地质条件进行了分析。研究结果表明:①北斜坡震旦系灯二段、灯四段两期台缘带在平面上基本分离,并且无论是台缘宽度还是沉积厚度均优于高磨地区,具备天然的沉积优势;②北斜坡震旦系灯影组储层储集条件较高磨地区更优,并且震旦系—寒武系纵向上发育多套优质储层;③北斜坡震旦系灯影组天然气成藏要素配置关系较好,岩性圈闭发育且累计面积较大,JT1井、PT1井已分别证实灯四段、灯二段岩性圈闭内含气,发育斜坡背景下的大型岩性圈闭气藏。结论认为,北斜坡震旦系—下古生界含油气地质条件比高磨地区更佳,并且具备纵向上多层系立体勘探的优势,展现出巨大的天然气勘探潜力和广阔的勘探前景,是该盆地常规天然气勘探的重要战略新区带。
碳酸盐岩烃源岩气藏的发现及其油气地质意义——以四川盆地涪陵地区中二叠统茅口组一段气藏为例

四川盆地中二叠统茅口组一段(以下简称茅一段)以往一直都被视为一套碳酸盐岩烃源岩,未有针对性地对其开展储层评价与测试工作。近年来,借鉴非常规天然气的勘探思路,借助于兼探井对川东南涪陵地区茅一段进行测试并获得了工业气流。为了进一步弄清该区茅一段的天然气勘探潜力,基于野外剖面实测、钻井系统取心以及实验室分析化验等资料,对其沉积特征、天然气成藏条件及主控因素等进行了研究。研究结果表明:①涪陵地区茅一段气藏源储一体,天然气主要富集在黑灰色灰泥灰岩和瘤状灰泥灰岩中;②储集空间主要为粒缘孔(缝)、成岩收缩孔(缝)、有机质孔和裂缝;③孔隙以纳米级孔为主,主体孔径为5 ~ 50 nm,介于页岩储层与常规储层之间,并且非均质性强;④气藏具有源储共生、岩性控藏、大面积层状分布的特点,表现为两段式油气差异富集——“早期层内近源富集”与“晚期层间泄压调整”;⑤外缓坡相带中伴随阵发性上升流沉积的黑灰色富有机质细粒灰泥灰岩的发育是天然气成藏的基础,黏土矿物转化控制了相对优质储层的发育,良好的保存条件是天然气成藏的关键,裂缝发育有利于天然气的富集高产。结论认为,该区茅一段是一种特殊类型的气藏——碳酸盐岩烃源岩气藏,并且具有较大的天然气勘探潜力,已有多口井获气;该类气藏的发现,不仅拓展了四川盆地天然气勘探的领域,而且还可以为中国南方其他地区的天然气勘探提供借鉴。
华南地区典型燃煤电厂周边土壤重金属分布、风险评估及来源分析

为了解华南地区典型燃煤电厂周边表层土壤重金属空间分布特征,对韶关市燃煤电厂周边20处农田表层土壤中7种重金属(镍(Ni)、铜(Cu)、锌(Zn)、镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)及砷(As))的总量进行检测,并分析了其相应的空间分布规律,同时评估了周边土壤重金属的生态风险并分析其来源。结果表明:该燃煤电厂周边土壤中重金属Ni、Cu、Zn、Cd、Pb、Cr及As的平均含量分别是17.79、19.59、159.08、3.14、111.01、96.61mg/kg和21.48mg/kg,Cd、Pb污染情况突出,重金属Zn、Cd、Pb、Cr的分布与盛行风向密切相关。综合污染指数法表明,Cd、Pb及Zn处于重污染状态;潜在生态风险指数法表明,Cd处于严重潜在生态风险状态;地累积指数法表明,Ni、Cu整体处于无污染状态,Cd整体处于高污染状态。多种统计方法表明,Zn、Cd、Pb及Cr受燃煤电厂影响明显,Cu、As的来源不仅受燃煤电厂等工业的影响,还与该地区农业灌溉用水密切相关,Ni的分布最为均匀,受自然因素影响明显。
1980—2018年海南岛土地利用与生态系统服务价值时空变化

以海南岛为研究区,利用1980—2018年5期土地利用数据,借助ArcGIS技术,综合运用价值当量因子法、生态系统服务变化指数(Ecological Services Change Index,ESCI)、空间统计分析等方法,探究了海南岛土地利用与生态系统服务价值(Ecosystem Services Values,ESV)的时空变化特征。结果表明:(1)林地是海南岛自然生态系统的主体,占62%以上,林地面积先升高后降低;建设用地增加迅猛,特别是在2010年以后,增长率高达122.46%,其次水域增长率为20.94%。土地利用主要呈现出草地转为林地,耕地、林地转为建设用地或水域的变化特征。(2)1980—2018年海南岛ESV总体表现为先增加后降低的变化趋势,净增加51.59亿元,增长率为2.56%。其中林地ESV占比最高,达70%以上;单项ESV以水文调节、气候调节为主,两者占总ESV的50%以上。(3)在空间分布上,海南岛ESV存在着明显的中部高、四周低的空间分异特征,在时间序列上高值区进一步萎缩、低值区逐渐扩展。(4)1980—2018年海南岛5个时期的ESV及其变化在空间分布上具有显著的正向自相关性;ESV增值热点区集中分布在大广坝水库等库区、海南岛东北部水产养殖场等地,ESV损失冷点区主要出现在海口和三亚等重要城区、洋浦经济开发区以及旅游资源丰富的沿海地区。
基于生态系统净化与人为调控耦合作用的水环境承载力评估

针对目前水环境承载力相关研究中未突显生态系统净化作用和人为调控作用的问题,从生态系统污染净化功能和人为调控污染削减功能两个角度,提出基于生态系统净化-人为调控耦合作用的水环境承载力概念,并构建流域环境承载力评估模型。以滇池流域为例,计算了2015年滇池流域水环境承载力。研究结果表明:滇池流域2015年水环境承载力综合指数为1.16,处于超载状态;流域环境承载力分布呈现北高南低,北部限制因子化学需氧量,南部为总磷;调水工程调入水量出境携带污染物约为流域水环境承载力的16%,对流域水环境改善十分重要;人为调控污染削减能力在流域水环境承载力中所占比例已超过50%,成为不可忽视的一部分。
基于“格局-过程-质量”的盐城滨海湿地生境变化分析

生境质量是生态系统重要的服务功能之一,研究生境质量-格局-过程的内在联系,对于区域生态系统功能维护与可持续管理具有重要意义。以江苏盐城国家级珍禽自然保护区核心区为研究对象,以1992年、2000年、2011年、2017年遥感影像和2011年土壤水分/盐度为基础数据源,基于InVEST模型开展生境质量评估,并通过多元回归模型、景观过程模型,探讨生境质量与景观格局、生态过程的关系,模拟区域生境质量时空变化。结果表明:(1)1992—2017年,芦苇沼泽面积百分比从0.13%增长到36.95%;米草沼泽面积百分比从3.05%增加到35.42%;碱蓬沼泽先增后减,面积百分比减少到5.11%。(2)1992—2011年,生境质量指数从0.85下降至0.76,降低了10.52%。2011—2017年,生境质量指数的变化与1992—2011年变化相反,生境质量指数上升至0.78。(3)多元回归分析结果显示:显著性水平α=0.01下,生态过程与景观格局显著相关,表明景观格局与生态过程是相互作用的;在α=0.10下,生境质量与生态过程、景观格局显著相关,总体相关系数为0.69,表明景观格局与生态过程共同影响着生境质量。(4)景观格局与生境质量模拟结果显示:至2030年,米草沼泽面积百分比将扩张至64.06%,碱蓬沼泽面积百分比将减少至0.04%,面临消失;生境质量指数将下降至0.65。互花米草扩张是生境质量下降的主要原因,构建“格局-过程-质量”的耦合关系,才能从生态过程上控制互花米草扩张,改变区域景观格局,优化生境质量,为世界自然遗产地的保护与建设提供参考。
分散固相萃取净化液质联用测定茶叶中的草铵膦、草甘膦和氨甲基膦酸残留

建立了分散固相萃取净化非衍生-超高液相色谱-串联质谱快速检测茶叶中的草铵膦、草甘膦及其代谢物氨甲基膦酸残留的方法。样品用乙腈-水溶液提取后采用多壁碳纳米管净化,多反应监测(MRM)模式测定,基质外标法定量。结果表明:草铵膦、草甘膦、氨甲基膦酸的线性范围为分别为2.5~100,5.0~200,5.0~200 μg/L,相关系数(R~2)均大于0.995,方法的检出限分别为10,20,20 μg/kg,定量限为25,50,50 μg/kg,回收率在80.6 %~98.1 %之间,相对标准偏差(RSDs)在4.4 %~9.4 %之间。该方法可用于茶叶中草铵膦、草甘膦和氨甲基膦酸的快速检测。
一种比率型内源性次氯酸根荧光探针的构建及应用

基于香豆素醛与萘酰亚胺双荧光团构建了一种比率型荧光探针(探针1)。基于C = N双键将香豆素醛与萘酰亚胺连接,增加了探针1整体的共轭度而产生黄绿色荧光。在次氯酸根(ClO~-)的作用下,探针会氧化水解为蓝色荧光的香豆素醛,实现对ClO~-的比率监测。利用吗啉环的定位功能将探针引入到溶酶体内部,RAW 264.7细胞的荧光成像证明探针1可用于内源性ClO~-的比率监测。
黄河流域人地耦合与可持续人居环境

黄河流域是中国人地矛盾最为紧张的区域之一,承担着生态安全建设和经济社会发展的重任。自古以来人类和黄河始终处于共同进化的过程中,近年来伴随经济发展而来的生态保护压力也日益增加,流域水资源脆弱性和风险更甚,为化解人地矛盾,需探究城镇聚落和河流的动态耦合机制。在“黄河流域生态保护和高质量发展”上升为重大国家战略之际,从城乡规划、自然地理、环境考古、生态学、水文水资源、土地资源管理等多领域视角,聚焦黄河流域人地关系的空间分异和演化规律,以及资源和生态保护的困境与机遇。建成环境与自然环境的平衡是可持续发展的基础,应将黄河流域视为自然及人文环境相互影响与依存的“生命共同体”,并从系统性和交叉性、地方性和适应性等方面探讨可持续发展策略。