mlsa-iai-msu-lab/ru_sci_bench_zho_cite_reranking huggingface dataset:
多模型融合评价煤层底板灰岩岩溶突水危险性

在我国华北型石炭一二叠系煤田中,煤层底板灰岩岩溶突水现象尤为突出。为准确地评价煤层底板灰岩岩溶突水危险性,防治煤矿水害事故,实现承压水体上煤层安全开采。基于未知测度-集对分析理论,选用含水层厚度、单位涌水量、充水含水层渗透性、水压、断层影响因子、含水层厚度、含水层岩性组合特征以及底板破坏深度8个指标评价煤层底板灰岩岩溶突水危险性.采用有序二元比较量化法和区间数模糊决策矩阵EA-TOPSIS排序模型分别确定煤层底板灰岩岩溶突水主控因素权重。在此基础之上,基于冲突证据理论将二者进行耦合,得到煤层底板灰岩岩溶突水主控因素组合权重,保证了对动态模型指标相对重要性的有效评价。基于未知测度-集对分析理论,构建单指标直线型未知测度函数及非直线型未知测度函数,并以新汶煤田煤层开采为例,将30个监测点处实测的8个指标值代入,建立多指标综合测度矩阵。引入“置信度”评价准则判定样本数据Xi所属的危险性等级。并通过集对分析,进一步表征新汶煤田煤层开采过程中煤层底板灰岩岩溶突水风险总体态势。研究表明,评价结果与矿山实际情况相吻合。在此基础之上,依据搜集的大量华北煤矿突水案例,以其中典型的15个为例,将建立的模型推广到整个华北煤田底板突水危险性的评价。通过与矿井实际突水情况对比可以发现,模型确定的矿井突水危险性等级与实际相吻合,表明该模型对于评价整个华北煤田底板灰岩岩溶突水危险性具有一定的适宜性。
基于电性标志层识别的瞬变电磁精准处理技术

地面瞬变电磁资料解释精度的进一步提高一直是该方法研究的重点内容。以瞬变电磁烟圈效应扩散理论为依据,通过双倍旅程和平均速度概念建立了时深转换方法,以克服瞬变电磁采用简单经验公式计算实测数据时可能出现的深度翻转问题;以三维地震成果数据获取的9号煤层深度作为电性标志层校正标准,采用视电阻率微分极值点识别该电性标志层,通过比值法计算相应瞬变电磁测点的深度校正系数K值,然后采用内插方法得到测区任意点K值,以校正瞬变电磁在计算探测深度时出现的偏差。通过堡子矿钻孔ZKB1-1和ZK201电阻率测井资料分别建立了正演理论模型,计算了瞬变电磁响应,并和钻孔旁瞬变电磁实测数据的视电阻率微分极值对比,结果表明,两者基本一致,能够准确识别电性分界面。以矿区256线和344测线为例说明了电性标志层识别效果,计算了堡子矿全区深度校正系数,对该区资料进行了精细处理,圈定了工作区奥灰顶低阻异常区,以视电阻率为基本参数,分析评价了该区的地层赋水性强弱。根据奥灰顶视电阻率平面图以及地表径流,结合断层构造的分布特征,确定了导水通道存在及位置。最后通过钻孔验证表明:该方法处理探测深度精度误差小于5%,达到了对地面瞬变电磁资料的精细解释。
高瓦斯矿井采煤工作面瓦斯地质分级评价方法与实践

瓦斯灾害是制约我国煤矿安全生产的主要灾害类型,在当前煤炭精准开采背景下,如何在工作面尺度实现瓦斯地质分级评价与风险精准识别,成为保障高瓦斯矿井安全、高效生产的关键。韩城矿区位于鄂尔多斯盆地东南缘渭北石炭一二叠纪煤田,构造条件复杂,瓦斯含量高且瓦斯动力现象频发,但工作面尺度瓦斯地质及致灾风险缺乏精细研究,对实际生产指导性不足。基于此,本文立足韩城矿区瓦斯地质条件,基于适用性与可行性原则优选煤层埋深、厚度、煤体结构、构造变形、绝对瓦斯涌出量和相对瓦斯涌出量共6个参数作为基本指标,厘定其分级评价阈值标准;基于多层次模糊数学评价原理,提出了包括评价参数体系确立与分级、隶属函数与权重确定、数学模型构建、地质成图与分区评价等流程的工作面瓦斯地质分级评价方法。在此基础上,以桑树坪矿4321回采工作面为例,对其进行网格剖分,耦合单因素地质指标计算瓦斯地质分级评价指数,结果显示该工作面瓦斯地质条件差异显著,可划分为I型有利区、Ⅱ型相对有利区、Ⅲ型相对不利区和Ⅳ型不利区,分区结果与实际地质条件具有较好的一致性,煤层构造变形及煤体结构破碎是制约工作面安全回采的主要地质因素。建立的工作面多层次模糊数学瓦斯地质分级评价方法符合当前煤炭精准、安全开采的现实需求,对其他高瓦斯矿井和构造煤区瓦斯地质保障具有借鉴意义。
矿井构造预测及其在瓦斯突出评价中的意义

矿井构造是制约煤炭生产的最重要因素之一,不仅直接影响到煤矿生产效率,同时对矿井瓦斯突出和突水等严重威胁煤矿安全生产的地质灾害具有重要的控制作用。因此矿井构造预测与评价不仅是煤矿生产中亟待解决的实际问题,也是一个重要的科学难题。本文较为系统地评述了我国矿井构造预测以及矿井构造对瓦斯赋存与突出的控制作用的研究现状,并以阳泉矿区新景矿为例阐释了依据区域地质背景-矿井构造-煤体变形特征-构造煤发育及其瓦斯特性进行瓦斯赋存与突出预测的研究思路、内容与技术方法。研究表明,20世纪80年代以前矿井构造研究以定性评价和预测为主;20世纪90年代至21世纪初,矿井构造预测从定性的描述到定量评价取得了实质性的进展,但近年进展较为缓慢,指出基于地质实际的数理方法、地球物理探测和计算机技术的多源信息融合预测理论与方法是矿井构造定量预测和评价重要发展方向;分别从断裂、褶皱和层滑构造等方面阐释了瓦斯赋存与突出的构造控制的研究现状,指出目前多限于某些特定因素或静态的分析,而以矿井构造预测为基础,深入剖析矿井构造控制下的不同类型构造煤的发育、演化及分布规律,揭示不同类型构造煤的瓦斯地质特征是瓦斯突出预测的发展趋势;新景矿的实例剖析表明,EW向与NNE—NE向褶皱叠加复合独具特色的矿井构造对构造煤发育和瓦斯赋存具有关键控制作用,揭示了瓦斯非均质性分布的构造动力学机制。
采煤工作面底板水视电阻率全方位探测方法

深部煤层开采受下伏灰岩水害威胁日益严重,探测采煤工作面底板富水区是保障安全生产的一项重要工作。目前,矿井电法是富水区探测的主要手段之一,但存在对富水区定位不准的问题。为进一步提高对采煤工作面底板岩层富水区的判定精度,在充分分析单巷电法和双巷电透视法优缺点的基础上,通过对视电阻率观测与反演方法的改进,提出视电阻率全方位探测方法。以全空间球状模型为例,给出了球状模型外空间中任意三极装置的视电阻率表达式。针对采煤工作面内侧、巷道和外侧底板不同位置的5个低电阻率模型,分别计算了全方位和双巷透视视电阻率数据,通过三维反演分别获得了采煤工作面底板岩层的电阻率图像,对比可见:①在平面上,前者的低阻核心区与5个模型位置一致;后者的低阻核心区与工作面内侧及巷道底板的3个模型位置一致,而与工作面外侧底板的2个模型位置存在误差,误差系数分别为1.0和2.0,反映工作面外侧模型距离巷道越远,误差则越大;②在垂向上,两者对模型深度的判定均存在不同程度的误差,但相比而言,前者定位误差小,对模型深度的判定更准确。分析结果表明在全方位视电阻率反演过程中,单巷测深数据与双巷透视数据之间能够相互约束,促使低电阻率球状模型的准确归位,体现了全方位视电阻率探测方法的优越性。工程实践进一步表明了该方法的准确性和可靠性。
煤炭精准开采地质保障与透明地质云计算技术

煤炭精准开采的目标是以最少的人力实现煤炭资源的低损失、高产出、无事故、少破坏的全程智能化开采,除了开采工艺、采矿装备、传感感知、物联网、自动化和信息技术外,实现煤炭精准开采的技术关键就是基于四维空间的地质保障和透明地质的云计算技术。全面地论述了煤炭精准开采地质保障的技术内涵和目的,其核心是利用先进的装备和软件实现煤炭开采前、开采中和开采后全矿井地质体和隐蔽属性的精准化、可视化和透明化,并能够对地质灾害和危险源超前预知和防治,从地质层面确保精准开采工作的顺利进行。关于地质保障技术,阐述了地质体几何计算、地质灾害预测预报2个科学问题,凝练了构造地质、煤层地质、地质力学、地质扰动、瓦斯地质、水文地质、透明地质7项云计算技术,同时描述了这些科学问题和关键技术的研究进展。为了发挥地质保障技术在煤炭精准开采中的核心作用,首先,对构造地质精准建模、煤层煤质智能预测、开采扰动破坏分析、瓦斯参数反演和瓦斯灾害预报、水文地质分析和水害预警以及综合地质属性透明化处理等比较困难的科学问题和关键技术给出了解题思路。其次,论述了地质保障软件系统及其应用的云计算架构、主要功能以及在煤炭精准开采中的应用方式,并通过部分应用案例说明了这些技术方案的可行性。最后,指出只要在三轴绝对地应力传感器、宽频段微震传感器、宽量程风速传感器、富水区超前探测、煤层自然发火状态监测和在线水质化验等技术上取得进一步突破,就能为煤炭精准开采提供比较完整的地质保障。
松软煤层可控冲击波增透瓦斯抽采创新实践——以贵州水城矿区中井煤矿为例

松软煤层瓦斯低成本高效抽采属于世界性技术难题之一,中井煤矿回采工作面规模煤层可控冲击波增透效果为解决这一难题提供了一个成功示范。通过可控冲击波增透煤层钻孔,单孔日均瓦斯抽采量平均提高3.37倍,最高达到6.54倍,瓦斯浓度平均提高2.31倍,增透有效半径可达40 ~60 m,将原来的难以抽采煤层转变为可以抽采~容易抽采煤层,需要的钻孔工程量只有传统抽采工程的11% ~18%。在钻孔直径、冲击能量条件相同条件下,示范区煤层增透的最佳冲击密度在1.0~1.1次/m,增透段长度应大于120 m;在最佳冲击密度条件下,回采工作面抽采孔增透效果主要与抽采开始时机、周围抽采环境有关,巷道掘进暴露越晚以及回采工作面增透孔相互干扰越明显,抽采效果越好。与传统钻孔抽采流量幂指数单调衰减曲线形态不同,增透孔瓦斯流量曲线表现为“两段式”变化的典型特征,其中多数孔第1阶段流量曲线出现类似于煤层气地面井排水降压的流量“峰”,第2阶段流量衰减系数也远远小于对比基准。分析认为,产生上述效果的机理在于两个方面:①以冲击波增透孔为中心向外,煤层流场由井巷采动流场向冲击波改造流场过渡,大大扩展了原有的有效流场半径,冲击波改造流场类似于地面井煤层流场,可以通过排水降压形式产出煤层瓦斯;②冲击波改造流场为抽采影响带流场提供了更为充足的瓦斯气源,有效阻滞了瓦斯流量衰减系数的快速降低,显著提高了抽采效果。
煤炭精准开采地质保障技术的发展现状及展望

我国绿色煤炭资源量有限,实施煤炭精准智能开采是未来绿色采矿的必由之路,其中地质保障技术体系是重要的基础。从煤炭开采基础地质及其勘探、综合地球物理探测、地质钻探和矿井地质信息技术平台等方面,系统地分析了我国矿井地质保障技术体系的现状,提出了煤炭精准智能开采模式下矿井地质保障技术的发展趋势和方向。通过大数据、云计算、互联网等技术平台,采用地质调查、钻探、物探、化探、GIS等多种地学参数信息,构筑基于天空、地面、井孔、地下、采煤工作面、长钻孔等全空间、全方位地质动态模型的保障技术体系,为煤炭精准智能开采提供所需的透明地质条件;研发三维和四维地球物理精细探测新方法、新技术,研制震、电、磁、核、声、光等物理参数主、被动源综合探测与成像智能化仪器设备,实现对开采地质条件的精准判识;发展由探测到监测,以及与掘进机械、采煤机械等一体化的监控预报识别体系,对影响开采的多灾源地质因素进行智能预测及监控,不断建设和完善煤炭资源综合开发保障技术体系;结合移动智能终端APP,逐步完成煤炭资源开发过程中井下图、景、物、人、设备等人机共享共管,实现高度信息化和智慧化,切实保障矿井安全高效生产;通过进一步加强高素质复合型地质专业技术人才培养,开展大尺度模拟实验和技术攻关,做到创新发展和技术引领,着力推进煤炭资源开发利用的新发展。
基于钻进参数聚类的含煤地层岩性模糊识别

通过钻进参数进行煤矿巷道围岩特征描述可为煤矿安全绿色开采提供地质信息保障。针对煤矿井下坑道钻探中随钻地层岩性识别难度大、精度低的问题,提出了一种基于钻进参数核模糊C均值聚类(Kernel Fuzzy C-means,KFCM)算法的含煤地层岩性模糊识别方法。结合钻进试验台上开展的模拟岩样钻进试验,获得了包括钻速、转速和钻压等敏感钻进参数的训练样本,利用KFCM算法对获取的钻进参数训练样本进行学习,构造钻进参数样本空间并映射到高维空间进行聚类处理。建立了以典型含煤地层分类为目标的聚类模型,采用高斯核函数分别确定了软弱夹层、煤层和泥岩层的分布结构以及对应的聚类中心。其中,对比线性核函数,高斯核函数在垂向上的分类效果符合沉积岩构造的特征,且聚类时间节约了7.2%。进一步基于钻进参数的聚类结果,将钻速作为衡量各类岩石钻进性能的关键参数,通过分析钻进参数数据集的变化规律,建立了钻速与转速、钻压幂函数表达形式的地层岩性预测模型,采用数据插值拟合方法完成了典型软弱夹层、煤层和泥岩层的空间划分。并应用模糊数学方法通过构建钻速的分段三角形隶属度函数,得出样本地层钻速对典型含煤地层钻速的隶属度公式,根据隶属度公式将地层岩性划分为5个级别,实现了对样本地层岩性的模糊识别。在实钻试验中,对提出的模糊识别方法的有效性进行了验证。结果表明,该方法能够在PDC锚杆钻头回转钻进条件下快速识别典型含煤地层岩性,识别的正确率为92%,研究结果为实现煤矿井下巷道隐蔽致灾因素动态智能探测提供了借鉴。
深埋侏罗系煤层顶板水害源头防控关键技术

为解决目前蒙陕矿区深部侏罗系矿井采后采场落地水量大、煤水混杂,以及上部煤层距离强含水层较近,无法安全掘进与回采等一系列问题,提出了深埋侏罗系煤层顶板水害源头防控关键技术。应用沉积控水规律,分析了含(隔)水层在平面与剖面的空间展布规律与含水层富水性分布规律,在此基础上,针对煤层厚度变化较大、顶板含(隔)水层交互成层的特征,通过构建含有沉积环境影响指数、砂岩厚度、岩芯采取率、单位涌水量、渗透系数与导水裂隙带发育高度6个指标在内的评价指标体系,提出了符合深部侏罗系矿井水文地质特征的矿井涌(突)水风险分区评价方法,进而根据“断源截流、集中疏排、源头预防、超前治理”的防治水思路,提出了“上行开采低位截流”、“工作面单侧截流”、“工作面双侧截流”与“工作面方向调整截流”4种地下水截流治理模式,最后以蒙陕矿区的门克庆矿井和母杜柴登矿井进行实例分析。应用结果表明:①直罗组一段砂岩含水层主要为河道相沉积,砂体的空间连续性较好,是深部侏罗系矿井的主要充水含水层;②门克庆矿井首采区3-1煤顶板涌(突)水危险区主要分布在研究区的南部,呈东西向条带状展布,与实际情况较为吻合;③根据门克庆矿井首采区涌(突)水危险性分布规律,应用了“工作面单侧截流”与“上行开采低位截流”两种治理模式并分析了其在实际工程中的应用效果。深部侏罗系矿井水害防治作为一个复杂的系统工程,以源头防控为重点的系统防治技术体系仍是深部侏罗系矿井水害防治需要重点攻关的研究方向。
开采扰动下逆冲断层滑动面应力场演化特征

复杂地质构造与煤矿冲击地压关系密切,也是世界范围内煤矿安全开采的重要课题,断层滑移失稳诱发冲击地压的机理及前兆信息是煤炭安全高效开采的理论前提和重要保障。工作面开采扰动时,以断层滑动面上应力场演化特征为研究对象,通过相似模拟和数值模拟,研究断层滑移失稳时的前兆信息。以义马千秋矿21221工作面为工程背景,建立了 F_(16)逆冲断层赋存条件下的水平加载相似材料模型,运用应力监测和声发射监测的手段,分析了开采扰动下断层滑动面切应力的动态演化特征,研究了工作面开采过程中断层面上声发射事件数的分布规律;通过建立断层赋存条件下的工作面开采的数值模型,研究了断层区域岩层裂隙发育情况,分析了断层滑移失稳时切应力分布和能量释放的动态演化特征;通过相似模拟和数值模拟中应力场、声发射和能量场的分布规律,总结了断层滑移失稳的前兆信息。研究结果表明:断层滑动面切应力和声发射分布特征表现出3个不同的阶段,即水平载荷施加阶段,工作面开采阶段和断层滑动失稳阶段。载荷施加阶段,断层滑动面不断积聚能量,声发射事件数激增;工作面开采过程中,断层频繁受开采扰动,正应力与切应力两者变化不同步。开采初期,正应力处于较大值而切应力较小。随着工作面的开采,正应力与切应力的变化情况相反,正应力逐渐降低,切应力逐步增大。工作面接近断层时,断层滑动面切应力表现为逐步降低的过程中陡然增加的特征;断层滑动前期,断层构造在失稳前仍然积聚大量应变能,声发射事件数出现较少或者缺失的现象;当岩层垮落诱发断层滑移失稳时,能量在不断释放;断层区域内声发射事件数则在近似恒定不变时突然激增。断层滑移失稳前声发射数较少或恒定不变与微震监测中的“缺震”现象较为吻合,即微震事件数在断层滑移失稳前或冲击地压发生前突然出现减少,发生后激增的现象。因此,断层滑动面应力和声发射事件数的激增变化特征可作为断层滑移失稳的前兆信息。
煤炭智能精准开采工作面地质模型梯级构建及其关键技术

随着国家大力推进工业化与信息化融合,煤炭智能精准开采已经成为行业大趋势,众多煤炭企业和科研院所开展了一系列试验研究和工业示范工程。然而,地质条件的适应性不足已经成为制约煤炭智能精准开采的技术瓶颈,迫切需要构建高精度、透明化的工作面三维地质模型。以黄陵煤矿某智能化工作面为例,分析了智能精准开采对地质透明化的时空需求,一方面要确保工作面前方未采区域一定范围内地质条件的“透明化”,另一方面要在釆煤机完成一次截割的时间内完成透明化工作面三维地质模型的动态更新。统筹分析工作面地质探测技术现状和智能开采的集控水平,提出了构建透明工作面三维地质模型的总体思路:按照不同的地质、采掘阶段,将回采工作面地质模型分为4个层级,即黑箱模型、灰箱模型、白箱模型和透明模型。在工作面设计阶段,基于地面钻探与采区三维地震资料,可以构建工作面的“黑箱模型”,其精度处于“十米级”;在工作面掘进阶段,开展三维地震资料地质动态解释,可以构建工作面的“灰箱模型”,其精度处于“十米级~米级”;在工作面采前阶段,综合利用槽波、坑透等工作面地质勘探技术,可以构建工作面的“白箱模型”,其精度能够达到“米级~亚米级”;在工作面回采阶段,动态融入回采揭露的地质信息,并进行随采地震动态监测,可以构建起工作面前方50 m的工作面“透明模型”,其精度达到“亚米级”。为此,亟需研发一批关键技术与装备,主要包括三维地震资料地质动态解释技术、煤矿井下孔中物探技术与装备、回采工作面随采地震监测技术、工作面监测数据地质信息提取和多源异构地质信息动态融合技术等,逐级构建智能开采工作面的地质模型,渐次实现工作面的三维地质透明化,为煤炭智能精准开采提供地质保障。
基于稳健主成分分析和多点恒虚警的红外弱小目标检测

针对红外图像中由复杂背景和目标多形态带来的单帧检测暗弱小目标比较困难的问题,提出了一种先进行阈值分割粗提取,后进行多点信噪比精检测的算法。在粗提取阶段,提出了改进的基于稳健主成分分析(RPCA)的阈值分割算法,利用邻域稀疏度均值与整幅稀疏图像均值的比值进行阈值分割,从而进一步剔除孤立噪点和背景云层边缘的杂波。在精检测阶段,提出了基于统计特性的多点恒虚警检测算法,统计候选点在邻域内每个像元的信噪比,利用虚警率门限和统计数量阈值筛选目标点,从而克服由小目标能量弥散带来的多形态特征问题。实验结果表明,所提算法在复杂背景下的探测率达到95.6%,与利用单像元和邻域像元均值计算信噪比的方法相比,虚警率分别降低了56.1%和47.1%。
西南三江甭哥与富碱侵入岩有关金矿床成矿热史的磷灰石裂变径迹年代学证据

甭哥金矿位于哀牢山-金沙江富碱斑岩成矿带的北段,属于西南三江地区与富碱侵入岩有关的典型金矿床,发生于喜马拉雅期的印-亚板块碰撞造山事件使其具有多期复合成矿的特点,矿床的成矿年代学研究较为薄弱,制约着成矿机制的研究。磷灰石裂变径迹热年代学技术是近年来研究矿床热史演化的有效手段之一,本文通过甭哥含矿岩体的磷灰石裂变径迹年龄测试,获得三组裂变径迹年龄峰值:30Ma、25Ma及15Ma。利用裂变径迹热史模拟分析,揭示了甭哥金矿自喜马拉雅期以来主要经历的成矿活动热史:42~32Ma温度降幅20~ 30℃,冷却速率为3~3.8℃/Ma;32~16Ma温度降幅20~10℃,冷却速率为1.5~0.71℃/Ma;16~6Ma发生了快速降温活动,温度降幅50~45℃,冷却速率为11~6.25℃/Ma;前两个时期为缓慢降温阶段说明处于挤压缩短的环境,最后一个时期是快速冷却阶段,暗示这个阶段是以拉张的构造活动为主。裂变径迹热史模拟反映出甭哥金矿区经历了两个阶段的成矿过程,第一个阶段处于挤压缩短的环境与当时西南三江地区处于压扭性的构造背景相吻合,裂变径迹年龄30Ma代表了主要金矿体的形成时间;第二个阶段反映了拉张的构造环境与西南三江地区处于伸展张裂的演化机制相同,代表了锑-金矿体的形成过程,15Ma是成矿作用的具体时限;表明成矿构造活动经历了由挤压到拉伸的演化机制。通过磷灰石裂变径迹数据的模拟分析,构建了甭哥金矿在喜马拉雅期的成矿热事件过程,结果表明甭哥金矿的演化机制与西南三江地区富碱岩浆带内的成矿事件大致相同,显示甭哥金矿属于该成矿系统的一部分,两者之间具有相似的地球动力学机制。
双斜切燃烧室及其与油束夹角匹配对重型柴油机性能影响研究

利用CFD软件对柴油机的燃烧过程进行了三维仿真研究,探究了燃烧室形状以及其与喷油器油束夹角的匹配对柴油机燃烧性能的影响,在原机的基础上设计了一种双斜切燃烧室。试验结果表明,原机燃烧室和双斜切燃烧室匹配的最佳油束夹角分别为140°和145°,此时油束落点可以到达燃烧室拐角,使燃油向上和向下分流,组织良好的油气混合,缩短燃烧持续期,实现快速燃烧。对于匹配最佳油束夹角的两种燃烧室,双斜切燃烧室在柴油机经济性和动力性上以及碳烟排放方面都优于原机燃烧室,但在NOx排放上比原机燃烧室差。国Ⅵ柴油机燃烧开发试验表明,匹配最佳油束夹角的双斜切燃烧室的综合性能优于匹配最佳油束夹角的原机燃烧室。
基于信噪比的北斗观测量随机模型实时估计

基于sigma-ε模型估计并分析了不同接收机、不同类型卫星载波相位观测量的方差分量,发现该分量的变化与卫星的类型和接收机均有密切联系。为构建更真实的随机模型,结合最小二乘法和MINQUE法来实时估计不同类型卫星的方差分量。然后,通过实验对该方法的性能进行了评估,结果表明:相比于经验模型,该方法在短基线的情况下能提高相对定位或方位角的精度和稳定性,方位角精度和极差均可提高10%左右,东、北、天3个分量的精度和极差也有约5 %~10%的提升。
采用卷积自编码器网络的图像增强算法

将图像增强方法低光网络(LLNet)应用于实际场景下的彩色图像时会产生大量冗余参数,为此基于LLNet提出卷积自编码器网络(CAENet)的图像增强方法.将LLNet方法中的低光处理模块与网络训练衔接在一起;采用卷积网络代替传统自编码器的编码和解码方式.实验结果表明: CAENet能够有效节约时间成本,减少网络参数,使网络训练更加高效,得到更好的图像低维表示.在Corel5k数据集上的实验效果表明,CAENet在减少网络参数的同时,能有效提高图像光感和色感;在高分辨率数据集上的实验结果表明,针对图像细节方面, CAENet能够保留细节不失真;针对含噪低光图像,CAENet能在增强图像的同时达到去噪的效果,证明CAENet具有较强的鲁棒性.
褐煤在N_2及CO_2气氛下的热解与富氧燃烧特性

为了掌握不同气氛下褐煤热解与富氧燃烧的特性以及其之间的联系,在管式炉反应器上利用锡盟褐煤在N_2和CO_2气氛以及600~1 000 °C条件下进行热解.进一步对其在O_2/N_2以及O_2/CO_2气氛下进行富氧燃烧实验,考察不同反应温度(600~1 000 °C)以及不同氧气体积分数(21%~60%)条件下的富氧燃烧特性,结合热解实验结果探究CO_2气化反应对富氧燃烧的影响.结果表明, CO_2气氛中锡盟褐煤在700 °C时开始CO_2气化反应,随温度增加气化反应增强, CO_2主要通过高温区的气化反应来影响煤热解及燃烧, 700 °C以上气化反应能促进富氧燃烧进程.对于O_2/CO_2气氛的富氧燃烧,当氧气体积分数为30%时,在800 °C以下温度对CO氧化反应影响更大,而在800 °C以上温度对CO_2气化反应影响更大.当氧气体积分数相同时, O_2/N_2以及O_2/CO_2气氛下褐煤富氧燃烧反应时间差异不大.
负压灌溉提高紫叶生菜的水分利用效率和根际微生物多样性

【目的】针对目前设施农业中常用的灌溉方式容易造成土表水分蒸发和水肥流失,且不能按照作物所需自动供水供肥的现状,本研究探讨了负压灌溉提高紫叶生菜的产量和品质,以及水分利用效率和土壤微生物群落多样性的机理。【方法】在温室内进行盆栽试验,以紫叶生菜(Lactuca sativa L.)为试验材料,设置3个灌溉处理:常规灌溉、滴灌和负压灌溉。收获后,测定了紫叶生菜的产量,分析了品质(维生素C、可溶性糖、花青素和硝酸盐含量),植株的养分(氮、磷和钾)浓度和吸收量,监测了土壤水分含量动态的变化,计算了水分消耗量和水分利用效率,分析了根际土壤微生物的多样性指数和细菌在门分类上的群落结构组成。【结果】负压灌溉下显著提高紫叶生菜的产量和品质,负压灌溉比常规和滴灌处理的产量分别显著提高了68.1%和29.0%,也提高了维生素C、可溶性糖和花青素的含量,减少了硝酸盐含量。与常规灌溉相比负压灌溉显著提高了紫叶生菜氮、磷、钾的浓度和含量,分别提高13.0%、14.4%、38.4%和90.2%、92.6%、135.5%。紫叶生菜在负压灌溉下耗水量最少,为9900 cm~3,比常规和滴灌处理分别减少了23.8%和23.8%;负压下水分利用效率比常规和滴灌分别显著提高了122.2%和70.5%。同时负压灌溉处理下动态的土壤含水量处于10.3%~11.3%之间,变异范围低于常规和滴灌处理9.2%~11.6%。通过高通量测序紫叶生菜根际土壤微生物群落发现,负压灌溉处理下微生物多样性指数最高,表现为OTU、Chao1和Shannon指标的数值显著高于常规和滴灌处理,其数值分别为1808、2437和8.48,分别比常规灌溉处理显著提高了15.2%、15.7%和3.16%。同时也改变了细菌在门分类水平上组成的相对丰度,在负压灌溉处理下比常规和滴灌处理分别提高了放线菌门(Actinobacteria),绿弯菌门(Chloroflexi),疣微菌门(Verrucomicrobia)和浮霉菌门(Planctomycetes)在细菌门分类上的相对丰度。【结论】本试验证明了负压灌溉系统通过土壤水肥平稳供应机制,实现了紫叶生菜高产优质且高效利用水分的目标。因此,负压灌溉系统相比常规和滴灌,显著提高了紫叶生菜的产量和品质、水分利用效率和根际微生物群落的多样性,为设施农业的可持续性发展提供科学依据。
不同干湿交替灌溉与氮肥形态耦合下水稻根系生长及功能差异

【目的】适宜的灌溉方式及氮肥管理是水稻高产高效的有效途径,大多数研究集中于地上部分及产量品质的形成,而对于根系形态生理及其与产量之间的关系研究还不够深入。本文探讨了干湿交替灌溉方式与氮肥形态耦合对水稻根系形态、生理及代谢的影响,探索干湿交替灌溉与氮肥形态耦合机理,为水稻高产及根系生理提供理论依据。【方法】试验于2016和2017年在河南科技大学试验农场进行,以徐稻3号为材料,供试土壤土质为黏壤土,采用灌水方式和氮肥形态二因素随机试验,设置CK [浅水层灌溉(0 kPa)]、WMD[轻度干湿交替灌溉(–20 kPa)]和WSD[重度干湿交替灌溉(– 40 kPa)] 3种灌溉方式。氮肥供应设置铵态氮∶硝态氮三个混合比例处理:100∶0、50∶50(即1∶1)、0∶100,由硫酸铵、硝酸铵和硝酸钠提供氮源。在分蘖盛期、穗分化始期、抽穗期和成熟期采样,以水稻茎基部为中心,挖取20 cm(长) × 20 cm(宽) × 30 cm(深)的土块测定干湿交替灌溉和氮肥形态处理的水稻根长、直径、表面积、体积、根尖数等根系形态指标、根系氧化力,采集根系伤流液分析其中氨基酸、蛋白质、可溶性糖含量以及在成熟期测定产量和产量构成。【结果】灌溉方式与氮肥形态之间存在显著的互作关系。WMD与铵硝1∶1耦合后水稻产量最高,达到1015.8 g/m~2,为本试验的最佳互作组合模式。WMD下,铵硝1∶1处理主要生育时期的根长显著增加了10.6%~17.0%,平均根直径增加了3.98%~25.25%,根体积增加了5.27%~26.40%,根表面积增加了6.27%~25.19%,提高了根尖数、根系伤流液中氨基酸、蛋白质、可溶性糖的含量,促进了根系的碳氮代谢和对养分、水分的吸收。WSD降低单位面积穗数及每穗粒数,显著降低水稻产量,铵硝100∶0处理平均降低38.20%、铵硝1∶1平均降低29.94%、铵硝0∶100平均降低35.0%,减少了根系长度,降低根体积、根表面积、根尖数,抑制根系活力及伤流液中物质的合成,不利于根系功能的维持。不同水分条件下氮肥形态对根系的影响不一,CK下,100%NH4 +处理根长及根系活力提高,而在WMD下,硝铵1∶1处理改善根系形态、提高根系活性,促进根系碳氮代谢,100%NO3–处理不利于根系生长及根系功能的维持。水稻根长、根体积、根表面积、根尖数、根系活力与产量呈显著或极显著的正相关关系。施用100%NO3–处理单位面积穗数下降,产量降低明显。【结论】轻度适宜的干湿交替灌溉配合施用一定比例的铵硝混合氮肥可以充分发挥水肥的耦合效应,促进强健根系形态的建成,提高根系的碳氮代谢及养分吸收利用,从而促进水稻的高产稳产。
长期不同施肥对红壤性水稻土磷素及水稻磷营养的影响

【目的】合理的土壤磷素管理对作物生产和环境保护具有重要意义。南方双季稻田土壤磷素特征及磷素吸收信息相对缺乏,本文利用江西省稻田土壤质量演变定位监测试验为平台,系统分析长期不同施肥措施下土壤全磷、磷活化系数及水稻磷素吸收量的变化特征和全磷与磷盈亏的响应关系等,为指导磷肥合理施用提供重要科学依据。【方法】从1984年开始在江西省南昌市进行长期定位试验,设置8个处理,分别为不施肥对照(CK),PK、NP、NK、NPK、70%化肥氮+30%有机肥氮(70F + 30M)、50%化肥氮+50%有机肥氮(50F + 50M)、30%化肥氮+70%有机肥氮(30F + 70M)。早稻施用纯N、P_2O_5和K_2O量分别为150、60和150 kg/hm~2,晚稻分别为180、60和150 kg/hm~2。早、晚稻施用的氮、磷、钾化肥均分别为尿素、过磷酸钙和氯化钾,有机肥分别为紫云英(N、P_2O_5、K_2O含量分别为0.30%、0.08%、0.23%)和腐熟猪粪(N、P_2O_5、K_2O含量分别为0.45%、0.19%、0.60%)。除30F + 70M处理,其余处理均为等氮磷钾设计。于1984—2012年每年早、晚稻收获期采集秸秆和稻谷计产,并于晚稻收获后,测定土壤全磷和有效磷含量。分析土壤全磷、磷活化系数(PAC)及早、晚稻磷素吸收量随种植年限的变化规律,研究土壤全磷含量与磷累积盈亏的响应关系。【结果】经29年连续试验,NK处理土壤全磷含量以每年4.6 mg/kg的速度下降,而含磷化肥处理土壤全磷含量升高速率为3.3~19.4 mg/(kg·a)。有机无机配施处理(70F + 30M、50F + 50M和30F + 70M)升高速率平均为16.1 mg/(kg·a),是施NPK肥处理的4.89倍。施磷土壤全磷含量平均增至1.07 g/kg(2010—2012平均值),较初始值提高了1.18倍。不施磷肥处理土壤磷活化系数(PCA)由试验初始的4.24%下降至2.5%左右,施磷肥处理则均显著升高,其中有机无机配施处理平均升高至8.51%,平均年升高速率是施NPK处理的2.89倍。早、晚稻磷素吸收量,施磷肥(PK、NP和NPK)和化肥配施有机肥处理(70F + 30M、50F + 50M和30F + 70M)均显著高于CK,提高幅度分别为29.9%~124%和28.6%~103%,均衡施肥(NPK、70F + 30M、50F + 50M和30F + 70M)磷素吸收量显著高于不均衡施肥(PK和NP)处理,前者平均分别较后两者提高了38.7%和32.9%。早、晚稻产量与磷素吸收量呈极显著线性正相关关系,每吸收磷(P) 1 kg,早稻和晚稻产量分别可提高115和106 kg/hm~2。不施肥(CK)条件下,土壤全磷变化与累积磷盈亏间无显著相关关系,施NK肥处理土壤中每亏缺磷100 kg/hm~2,土壤全磷含量降低6.0 mg/kg,施化学磷肥的3个处理,土壤中每盈余磷100 kg/hm~2,平均提高9.3 mg/kg,而3个有机–无机配施处理,土壤中每盈余磷100 kg/hm~2,平均增加63.3 mg/kg,是无机磷肥的6.78倍。【结论】无论是单施化学磷肥,还是有机无机配施均有效提高土壤全磷含量及磷活化系数,且在等磷量投入条件下,有机无机配施较单施化肥的效果更优。建议减少中国南部红壤性稻田土壤的总磷输入量和提高有机肥施用比例,以改善粮食生产和保护环境。
我国南方不同母质土壤pH 剖面特征及酸化因素分析

【目的】母质是影响土壤理化性质的主要因素之一,研究不同母质土壤pH的剖面特征及主要影响因素,为防治土壤酸化提供依据。【方法】选取湖南祁阳白茅草植被下七种母质(第四纪红土、红砂岩、板页岩、花岗岩、石灰岩、紫色页岩、河流冲积物)发育的土壤,测定不同层次(0—20、20—40、40—60、60—80和80—100 cm)土壤pH,通过比较表层(0—20 cm)与底层(60—100 cm) pH的差异来表征表层土壤是否酸化及酸化程度;测定0—20 cm土层的酸碱缓冲容量、有机质含量、阳离子交换量、比表面积及颗粒组成,分析影响表层酸化的主要因素。【结果】石灰岩剖面土壤的pH(8.46~8.72)最高,呈强碱性,其次为河流冲积物(7.37~7.87)、紫色页岩土壤(7.41~8.00),呈碱性;花岗岩、第四纪红土、红砂岩、板页岩四种母质发育的红壤呈酸性或强酸性,以花岗岩红壤pH(5.31~5.70)较高,其次为第四纪红土(4.62~4.97)、红砂岩红壤(4.31~4.67),板页岩红壤pH(4.25~4.49)最低。比较表层(0—20 cm)与底层(60—100 cm)土壤的pH,发现七种母质剖面土壤的表层均出现了pH降低,说明表层已出现酸化现象,酸化程度大小依次为:紫色页岩土壤 >河流冲积物土壤、花岗岩红壤 >第四纪红土、红砂岩红壤 >石灰岩土壤、板页岩红壤。对表层土壤的比表面积、颗粒组成(黏粒、粉粒、砂粒含量)和pH、酸碱缓冲容量、阳离子交换量、有机质含量共八种理化因素进行逐步线性回归分析,由于多种因素的相互影响,七种母质土壤并未发现影响表层酸化的主要因素,但在四种母质(第四纪红土、红砂岩、板页岩、花岗岩)发育的酸性红壤中阳离子交换量是影响表层酸化的主要因素。 【结论】土壤阳离子交换量与表层红壤酸化差值呈显著负相关,是影响第四纪红土、红砂岩、板页岩和花岗岩四种酸性红壤表层酸化的主要因素之一。
生物炭和AM 真菌提高矿区土壤养分有效性的机理

【目的】矿区土壤贫瘠、有效养分含量低,而生物炭和丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal, AM)真菌能够改善土壤养分,提高植物对环境胁迫的抗性和养分的利用。因此探究生物炭和AM真菌对矿区土壤的改良效果,可为矿区污染土壤生态恢复和新型肥料的开发提供参考。【方法】温室盆栽试验的土壤采自河南省洛阳市新安县江春矿区,以玉米“弘单897”为试验材料。试验设计4个处理,分别为原状土壤对照(CK)、添加生物炭(B)、接种AM真菌(M)、添加生物炭和接种AM真菌(BM),每处理重复8次,完全随机区组设计,玉米于矿区土壤中培育2个月后收获,测定根系生长、生理特性和土壤养分含量。【结果】施用生物炭和接种AM真菌均能够促进玉米生长,提高玉米叶片的净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)、叶色值(SPAD值)和抗氧化酶活性,提高土壤养分含量。接种AM真菌对促进玉米生长、改善生理特性和磷吸收的效果优于生物炭,而生物炭提高土壤pH值和玉米对钾吸收的效果较好。生物炭和AM真菌联合处理玉米的总根长、根部和地上部干重分别较CK增加了84.22%、176.67%和45.84%,玉米叶片的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度分别较对照提高35.42%、56.44%和88.31%,叶色值比CK提高了22.77%,菌根侵染率较CK提高234.20%,菌丝密度可达到4.37 m/g,总球囊霉素和易提取球囊霉素分别达到4.32 g/kg和1.60 g/kg,有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量分别较对照提高24.23%、43.26%、98.63%和33.93%。【结论】生物炭和AM真菌单独或复合处理均能够促进玉米生长和提高土壤养分有效性,生物炭和AM真菌联合处理可促进玉米生长、改善生理特性、促进养分吸收、提高土壤养分效果,可作为退化土壤生态修复和农业生产安全的一项有效措施。
长期不同施肥潮土活性有机氮库组分与酶活性对外源牛粪的响应

【目的】研究不同施肥制度下潮土中活性有机氮库及酶活性对新添加有机物料的响应机制,可深入理解不同施肥制度培肥土壤、提高土壤基础地力的机理。【方法】供试土壤采集于从1986年开始的长期定位试验处理,包括CK(不施肥)、OF(常量有机肥)、CF(常量化肥)、OCF(常量有机无机配施) 4个处理。通过室内恒温培养试验,研究添加等氮量牛粪后长期不同施肥潮土有机氮库组分(微生物量氮、可溶性有机氮和颗粒有机氮)含量及土壤酶(α-葡萄糖苷酶、β-葡萄糖苷酶、β-木糖苷酶、纤维二糖水解酶、磷酸酶、过氧化物酶和酚氧化酶)活性的变化特征。【结果】首先,无论添加牛粪与否,土壤全氮、可溶性有机氮和颗粒有机氮含量均随培养时间呈上升趋势或与初始时期差异不显著;添加牛粪的长期不施肥与施化肥处理土壤微生物量氮含量显著低于相同处理不添加牛粪的土壤微生物量氮含量。其次,培养结束后,添加牛粪增加了长期不同施肥潮土全氮、可溶性有机氮和颗粒有机氮含量,分别提高了5.43%~15.49%、5.83%~69.42%及9.75%~42.29%,却降低了土壤微生物量氮含量16.91%~62.10%。另外,施肥、添加牛粪及其交互作用对土壤酶活性具有显著影响(P < 0.05);无论添加牛粪与否,不同施肥处理土壤氧化酶(过氧化物酶和酚氧化酶)活性显著低于不施肥处理,不同施肥处理的土壤水解酶活性却呈现不同的变化趋势。不添加牛粪情况下,长期施肥显著提高了除β-葡萄糖苷酶以外的土壤水解酶活性;其中与长期不施肥处理相比,长期施用化肥土壤β-木糖苷酶和β-纤维素酶分别提高了208.74%和180.75%。添加牛粪情况下长期施用有机肥土壤β-葡萄糖苷酶和β-纤维素酶比不施肥分别提高了201.40%和308.04%;冗余分析(redundancy analysis,RDA)显示,添加与不添加牛粪条件下土壤酶活性的关键环境驱动因子不同,在不添加牛粪时为可溶性有机氮,添加后其关键驱动因子为全氮和可溶性有机氮。 【结论】不同施肥制度下土壤微生物量氮、可溶性有机氮、颗粒有机氮与土壤全氮之间呈显著正相关;室内好气培养条件下,添加牛粪显著提高了长期不同施肥潮土的全氮、可溶性有机氮、颗粒有机氮含量,却显著降低了土壤微生物量氮含量;不同施肥制度下土壤酶活性差异显著,牛粪的添加改变了影响长期不同施肥潮土酶活性的关键环境因子。
生物菌肥、秸秆炭对麦田土壤酶活性及小麦产量的影响

为明确生物菌肥、秸秆炭对我国旱地麦田土壤酶活性及小麦产量的影响,通过田间试验研究农户施肥(FF)、测控施肥(MF)、菌肥无机肥(MFB)、秸秆炭无机肥(MFC)4种施肥处理对旱地小麦生育期土壤脲酶、过氧化氢酶、碱性磷酸酶活性及小麦产量和产量构成因素的影响.结果表明,旱地麦田0-20 cm土层3种酶活性随小麦生育期推进呈现不同变化趋势,脲酶活性高峰均在拔节至扬花期,过氧化氢酶活性高峰均在成熟期,碱性磷酸酶活性高峰均在返青期.在测控定量施肥基础上,菌肥无机肥较农户施肥显著提高了拔节至扬花期土壤脲酶、过氧化氢酶活性.秸秆炭无机肥较农户施肥显著提高了拔节至扬花期碱性磷酸酶活性,提高幅度为16.1%-17.6%(P < 0.05).菌肥无机肥和秸秆炭无机肥处理的冬小麦籽粒产量较农户施肥分别提高22.4%、21.5%(P < 0.05),秸秆炭无机肥处理显著提高了冬小麦千粒重.拔节至成熟期脲酶活性与小麦籽粒产量呈显著正相关;拔节至扬花期碱性磷酸酶与小麦千粒重呈极显著正相关.综上所述,在测控定量施肥基础上,菌肥无机肥和秸秆炭无机肥可以提高冬小麦产量与生育期酶活性,因此适宜在旱地麦田推广应用.
川中丘陵区不同植被类型土壤理化性质及水文效应

为揭示紫色土区不同植被类型土壤理化性质和水文效应空间分布特征,测定官司河流域紫色土区柏木麻栎混交林(Cupressus funebris, Quercus acutissima)、柏木纯林、方竹林(Chimonobambusa quadrangularis)和农地4种植被类型土壤理化性质、土壤孔隙状况及水文特征.结果表明:(1)土壤有机碳含量表现为柏木麻栎混交林>方竹林>柏木纯林>农地.柏木麻栎混交林土壤有机碳(18.04 g/kg)、全氮(1.51 g/kg)、全磷(1.49 g/kg)、全钾(53.1 g/kg)、速效氮(81.69 mg/kg)、速效磷(2.14 mg/kg)积累作用最好.(2)不同植被类型土壤容重均值表现为农地>柏木纯林>柏木麻栎混交林>方竹林,随土层加深,4种植被类型容重变化规律不同,其中农地增加幅度最大,为9.34%.(3) 0-100 cm土层自然含水量、毛管持水量、最大持水量、含蓄降水量均表现为柏木麻栎混交林最高,田间持水量表现为农地最高.随着土层加深,不同植被类型水文效应规律变化差异较大.综上所述,不同植被类型不同土层深度土壤理化性质和水文效应特征差异显著,柏木麻栎混交林较柏木纯林更适宜在研究区推广种植,方竹林对该区土壤状况适应性较好,结果可为川中丘陵区紫色土人工林经营管理、生态环境恢复及水源涵养功能评价提供理论依据.
钾离子电池及其最新研究进展

钾元素在地壳中的储量丰富、来源广泛,且物理化学性质与锂元素相似,在离子电池领域中具有广阔的发展前景。但相比于锂离子,钾离子半径较大,在材料体相中的迁移速度较慢,并使得材料承受较大的结构应力,从而导致钾离子电池的电化学性能优势不足。因此,开发具有稳定结构、能够可逆嵌脱的正负极材料和与之相匹配的电解液,成为钾离子电池目前研究的热点话题。本文主要从钾离子电池的正极材料、负极材料以及电解液三方面来介绍钾离子电池在国内外最新研究进展,并对钾离子电池未来发展方向做出一定的展望。
P3HT/非富勒烯受体异质结有机太阳电池

非富勒烯受体材料在分子设计、光吸收及能级等多方面具有极其丰富的可调控性,使得基于非富勒烯电子受体的本体异质结有机太阳电池(BHJ OSC)近年得以迅速发展。P3HT 聚合物作为被广泛研究的第二代有机半导体材料,其价格便宜、具有较好的结晶性以及优异的载流子传输性能,是经典的电子给体材料。本文综述了近年来以P3HT 聚合物为给体、非富勒烯类有机化合物为电子受体的有机太阳电池研究进展,探讨了P3HT/非富勒烯受体BHJ OSC 中,影响器件效率提升的关键因素,以及电子受体优化设计方面的相应要求。对基于P3HT/非富勒烯受体BHJ OSC 器件的研究前景进行了展望。
氧化时间对乙醇助燃车用82B钢氧化形貌的影响

模拟分析82B钢受乙醇助燃后的氧化行为,对不同氧化时间的氧化膜形貌进行测试分析。结果表明:氧化时间≤15 min的试样以较快的速度发生氧化,氧化层主要由Fe_3O_4、Fe_2O_3组成,Fe_3O_4含量较高;当氧化时间为5 min时,试样表面形成均匀网状的结构;随氧化时间的增加,网状组织更密。在乙醇燃烧环境下氧化82B钢的过程:生成Fe_2O_3网状组织后网状结构脱皮,形成更加致密Fe_3O_4氧化层,进一步氧化生成Fe_2O_3网状组织。沉积区域主要位于基体与氧化层界面处,碳含量随氧化时间的增加而上升。
一种面向球姿态检测的图像透视畸变校正方法

针对球姿态视觉检测中图像的“近大远小”透视畸变问题,提出了一种面向球姿态检测的图像透视畸变校正方法。基于相机成像模型分析了透视畸变的特点及产生原因,根据已知的球体特征模型、相机标定技术和逆透视变换原理构建了图像透视畸变校正模型,进而实现球体任意姿态图像的透视畸变校正。实验结果表明,利用该方法测量直径60mm以内的球体姿态时平均绝对误差低于0.6°,且该方法适用于工业生产中球体的其他视觉测量。
一种以测量关键特征拟合舱段位姿的方法

受工艺条件和产品性能限制,在舱段上无法事先加工用于测量其位姿的基准点。为此提出了一种以测量及拟合关键特征获取舱段位姿的方法。首先根据舱段结构特点提取舱段上满足装配精度要求的关键特征并利用激光跟踪仪测量。利用2σ准则剔除关键特征测量数据中粗差异常点,以改进基于经典测量平差理论中的最小二乘法在处理粗差时容错性较差的问题。然后利用处理后的关键特征数据拟合舱段坐标系原点及各坐标轴方向的单位向量,最终得到舱段的位姿参数。仿真试验结果表明:经改进的最小二乘法在拟合舱段位姿时能获得更高的精度;所提出的位姿拟合方法的实用性和通用性不仅能满足舱段位姿测量与计算需求,也能为其他刚体位姿求解提供参考。
振动磨机研磨介质填充率的质量计量法及其修正

引入考虑研磨介质形状和尺寸的致密度系数,对研磨介质填充率的质量计量法进行了修正。利用几何密排作图方法得到柱形研磨介质在磨筒内的六边形排布特征,给出了致密度系数的基础计算公式。导出筒壁空隙处能够继续填充研磨介质的判别条件,并利用三角形面积近似替代得到致密度系数的修正公式,其计算结果与几何密排作图结果之间的误差小于5%。球形研磨介质致密度的修正系数极值为0.625 2,接近实验结果的0.61。应用算例表明,对研磨介质填充率的质量计量法进行修正是必要的。
岩溶地区某33层住宅楼桩端基岩厚度不足问题分析及处理

结合某33层住宅桩端基岩厚度小于3d和5m这一问题,详细分析了其产生原因及处理方法。其原因为:基岩面倾斜、超前钻或桩基的倾斜导致超前钻见岩标高与桩基全断面见岩标高相差较大,且未重新进行补钻;或桩端3d和5m以内有溶洞,但超前钻擦溶洞边而过从而未能发现溶洞。其处理方法是:利用桩基承载力计算没有计入侧阻力、大多数桩承载力未用足等有利因素,结合不同位置的溶洞对桩承载力影响程度的不同进行综合分析,从而减少处理数量;当必须处理时,可采用“高压注浆置换溶洞充填物”的方法处理,也可采用“新增桩基+托换梁”的方法处理。
2019北京世园会中国馆钢屋盖结构设计

2019北京世园会中国馆主体结构分为上部钢结构屋盖和下部混凝土结构两部分。下部混凝土展厅和上部钢结构屋盖均属于超长结构,混凝土展厅采用钢筋混凝土框架-剪力墙,钢屋盖采用鱼腹式空腹桁架,支承钢屋盖的短柱落于二层混凝土结构之上。对钢屋盖进行了恒载、活载、小震弹性、多风向角风荷载、不均匀雪荷载、温度作用的计算;同时对钢屋盖进行罕遇地震弹塑性计算、抗连续性倒塌计算等。结果表明,钢屋盖的承载力、刚度、稳定性均满足设计要求。
方钢管混凝土柱-H 型不等高钢梁框架节点抗震性能试验研究

为了研究方钢管混凝土柱-H 型不等高钢梁框架节点的抗震性能,基于现行规范按缩比1:3设计并制作了4个方钢管混凝土柱-H 型不等高钢梁外加强环式框架节点模型,对其进行拟静力加载试验,以梁高差为参数,研究该类节点的滞回曲线、延性、强度与刚度退化、耗能性能。试验结果表明:4个试件的破坏均发生在梁端,节点核心区均没有破坏,满足“强剪弱弯、强节点弱构件”设计要求;所有试件的滞回曲线均有捏缩现象,呈弓形;节点在反向加载时的承载力要高于正向加载时的承载力,且随着梁高差的变化,试件破坏形态有所不同;该类节点强度衰减、刚度退化明显;4个试件的延性系数为3.956~ 4.388,能量耗散系数为1.383~ 1.811,等效黏滞阻尼系数为0.220~ 0.288,说明该类节点具有较强的耗能能力,但随着左右梁高差的增大,耗能能力逐渐降低。
激光毛化形貌对高速轮轨冰润滑黏着系数的影响

轮轨黏着系数对于列车运行的安全性与稳定性具有决定性的影响。在冬季,钢轮表面的薄冰会大幅降低轮轨黏着系数。根据水的相图和压力融化原理,将轮轨接触区域划分为钢-冰固体接触区和钢-水混合润滑接触区,基于统一雷诺方程模型,研究了温度在-21℃至0℃,运动速度为100~500km/h范围内,高速轮轨黏着系数随速度的变化规律,并提出采用激光毛化技术在车轮表面形成规则形貌(纵纹、横纹、菱形),将有助于提高冰水混合润滑状态下的轮轨黏着系数,为高速列车黏着控制技术提供理论基础。
氟化无纺聚丙烯驻极体滤膜用于变压器油净化的过滤性能

变压器油的绝缘性能是影响电力设备安全运行的关键因素。采用氟化和直流电晕充电处理聚丙烯无纺布,并将其用于变压器油的净化,考察其过滤性能。结果表明:在氟化过程中,聚丙烯的部分C-H键被C-F键取代,同时聚丙烯纤维的平均直径减小,粗糙度增加,制备得到了超疏水滤膜。将氟化后的滤膜进行电晕充电并用于变压器油的净化发现,过滤后的油样相对于用原始滤膜过滤后的油样绝缘性能得到更多恢复,击穿电压升高,微水含量、相对介电常数和介质损耗因数降低。
基于铝膜吸收层的激光透射焊接聚碳酸酯研究

应用二极管激光器对铝膜作为吸收层的聚碳酸酯进行了激光透射焊接实验,以不同铝膜宽度为主要影响因素,结合激光功率、焊接速度因素采用单因素实验法与响应曲面法相结合的方式对焊接工艺参数进行了优化,得到了拟合方程及最佳焊接工艺参数组合,重点分析了铝膜宽度与焊缝宽度的关系。采用COMSOL软件建立了基于铝膜中间层的有限元模型,研究了焊接工艺参数作用下的温度场分布,结果表明模拟焊缝宽度与实验焊缝宽度吻合。
1.2mm厚TC4钛合金薄板激光焊工艺研究

针对1.2mm厚TC4钛合金薄板的光纤激光焊接,从正交试验入手,研究了不同焊接参数对焊缝力学性能的影响,分析得出TC4薄板激光焊接的最优工艺参数。通过光学显微镜观察、显微硬度试验、拉伸试验和弯曲试验,对比分析了最优焊接参数下焊缝与母材组织性能上的区别。结果表明:激光功率对抗拉强度有较大影响,离焦量和焊接速度影响水平相当。焊接规范合理时,接头拉伸强度达到母材的93%以上,延伸率为母材的83%以上,断裂部位主要出现在母材区,断口呈韧性断裂特征,微观可见韧窝形貌。
拼接方式对多光束SLM成形TC4成形特性的影响

多光束激光选区熔化技术可提高传统激光选区熔化的成形效率,实现大幅面复杂零件的直接成形。由于不同光束扫描区域之间会通过一定方式实现幅面拼接,而拼接区的熔凝方式与其他区域不同,这会对零件的成形特性造成影响。针对激光选区熔化区域拼接,设计了重熔拼接和交错拼接两类拼接方式,研究了拼接方式对TC4钛合金成形特性的影响,分析了其表面形貌尺寸误差以及内部拼接缺陷的产生机制。结果表明在交错拼接方式下,相邻两层之间的拼接界面彼此错开,在保证相邻激光分区有效熔合的同时,可有效控制激光重复扫描过程中重熔的影响范围,成形试样表面平整,内部无明显缺陷;采用该拼接方式可提升的多光束激光选区熔化成形零件的尺寸精度及冶金质量。
黄土高原湿地生态系统服务功能价值评估———以陕西省千湖国家湿地公园为例

[目的]对黄土高原湿地生态系统服务价值进行科学估算,以保障该区域湿地的生态服务功能,为制定区域生态保护和生态补偿政策提供科学支撑。[方法]以陕西省千湖国家湿地公园为研究对象,结合千湖湿地基本数据和其他相关资料,将千湖国家湿地公园生态系统服务功能价值分为直接使用价值和间接使用价值,包括物质生产,气体调节和水源涵养等7项具体的生态系统服务价值;采用市场价值法、影子工程法和碳税法等方法,对各项生态系统服务价值进行估算。[结果]在千湖湿地各项生态功能服务价值中,气体调节服务价值最高,为2.90×10~8元/a,占总价值的87.5%,其次为科研文化服务价值为1.90× 10~7元/a,占总价值的5.73%,而水质净化价值最低为3.00×10~5元/a,占总价值的0.09%,单位面积生态服务价值约为7.90×10~5元/hm~2,小于同样位于陕西省的洽川湿地单位面积生态服务价值量。[结论]陕西省千湖国家湿地公园生态系统服务功能总价值约为3.30×10~8元,间接服务价值约为总价值的90.5%,直接服务价值约为总价值的9.5%。
强震区泥石流防治工程效果数值模拟分析

[目的]对汶川地震后修建的大量泥石流防治工程的效果进行数值模拟分析,以便为泥石流研究和防治提供科学借鉴。[方法]采用FLO-2D软件,以2010年都江堰市龙池镇黄央沟“8·13”泥石流为典型实例,结合雨量数据、数字地形数据及泥石流的各项流变参数,模拟在不同的降雨频率下泥石流的运动过程和堆积范围,对泥石流的防治工程效果进行分析评价。[结果]在有防治工程条件下,当降雨频率P= 5%时,泥石流的冲出量减小11.39倍,堆积范围减小6.14倍;当降雨频率P=2%时,泥石流的冲出量减小4.18倍,堆积范围减小2.7倍,治理工程取得了一定的防治效果,但两种降雨频率下仍有固体物质冲出沟口。[结论]相比于自然条件泥石流的冲出量和冲出规模得到了一定的控制,已有的治理工程有利于整个沟域泥石流的防治,但存在设计库容偏小的问题,今后的泥石流防治中还要加强监测预警等减灾措施。
基于InVEST模型的大连市产水量时空变化分析

[目的]研究大连市产水量的时空分布特征和影响因子,为该市水资源的开发与保护提供可视化的评估结果和依据。[方法]基于InVEST模型的产水量模块,探究1980—2015年大连市降雨、气温、潜在蒸散、实际蒸散及土地利用状况变化特征,定量研究1980—2015年大连市产水量的时空分布特征及其成因。[结果]①1980—2015年期间大连市年均降水和潜在蒸散发不显著下降,年均气温和干燥系数显著增加,年均实际蒸散量显著下降。②研究期间大连市耕地、林地面积有所减少。城市建设用地面积有所增加,主要由耕地转移而来。其他用地类型面积变化较小。③研究区平均产水量为226.36 mm,产水总量2.70 ×10~9 m~3。空间上由东北向西南递减。庄河市年均产水总量最大,达到1.10×10~9 m~3。[结论]研究区产水量的变化是气候变化和土地利用共同作用的结果。气候变化是影响产水量变化的主要驱动力,土地利用变化对产水量的增加有轻微影响。
土地承载力两大法则及其适用性

[目的]以往的土地承载力研究隐含着限制因素决定论和多因素综合论两大认识倾向。在分析这两大类研究方法论的基础上,提出土地承载力第一、第二法则,以丰富承载力理论体系,为其更好地服务社会实践提供理论依据。[方法]采用文献分析法、比较分析法开展研究。[结果]沿袭“最小法则”、“限制因子定律”及“木桶原理”,土地承载力第一法则揭示的是在一个相对封闭环境的人地系统中,限制性因素对土地承载力的大小往往起决定性作用;该法则通常适用于“地球可以承载多少人口规模?”,“一个国家能够养活多少人?”及“特殊地区紧缺资源的支撑能力是多少?”等情境。在整体论、系统论思想指导下,土地承载力第二法则昭示的则是在一个相对开放环境的人地系统中,土地承载能力由多种因素共同决定;该法则主要适用于“区域土地综合承载能力”和“区域土地综合承载力指数”两类情境。[结论]两大法则下的承载力内涵不同,适用的情景状况理应不同,所服务的研究目标也不尽相同。今后在应用土地承载力两大法则时,除需符合特定的假设条件之余,还应就土地承载力两大法则所蕴含的最值属性、空间尺度与两大法则的关联性等问题做出相关控探索。
基于LUCC的汤浦水库流域生态价值变化过程研究

[目的]探究水库开发建设及管理活动对汤浦水库流域土地利用及生态环境效应的影响,为水源地水库污染防治及运行管理提供参考。[方法]通过ENVI遥感解译水库流域从建库前至今5个不同时期的土地利用状况,分析水库流域LUCC转移矩阵和生态价值指数,并基于ArcGIS空间分析,对流域内主要污染监测控制区进行识别,同时对水库流域内现有居民搬迁后流域生态价值指数变化趋势进行预测。 [结果]流域主要LUCC表现为林地—草地—林地;近20 a流域生态价值指数呈N字形趋势,在2008年达到最高,流域中部山地林区的生态价值指数高于其他区域且生态价值较为稳定;流域重点监控区应设在沿S212省道东西走向一段及王坛镇区域;逐步实施流域生态搬迁以后,流域相对生态价值指数上升趋势先慢后快。搬迁地的生态价值指数由0.015增加至0.081,相应的,全流域的生态价值指数提高11.2%。 [结论]水库流域近20 a生态环境保护良好,退耕还林工程的实施以及人类活动是影响水源地水库保护区生境质量变化的主要原因。
湖南省衡山不同海拔高度土壤的入渗特征

[目的]探究衡山不同海拔高度土壤入渗性能的差异及其影响因素,为山体大尺度土壤入渗性能研究提供思路和方法。[方法]在衡山不同海拔高度区域选取9个试验点进行野外点源入渗试验。[结果] ①从各试验点入渗率角度分析,稳定入渗率随海拔上升逐渐增大(山顶>山腰>山麓)且入渗率变化显著。从入渗开始到稳定入渗减小了50%~86%,且入渗过程呈现出一定规律性,即初始入渗率很大,随着入渗过程的推进,前10 min入渗率迅速减小,10~30 min缓慢减小,最终在30 min后趋于稳定。②影响土壤入渗性能的因素较多,在衡山试验中稳定入渗率与>0.25 mm水稳性团聚体含量和海拔高度分别呈极显著正相关和显著正相关关系,而与有机质、土壤容重和质地相关性较低。③Kostiakov模型,Philip模型、 Horton模型在各试验点的决定系数R2均大于0.95,都能较好地对衡山各试验点入渗速率进行拟合,而Philip模型的参数中表征稳定入渗率的参数A均为负数,使其物理意义不明确。[结论]Horton模型能反映不同海拔区域稳定入渗率的特征(山顶>山腰>山麓),Kostiakov模型能较好地反映入渗速率的变化特征(山麓>山顶>山腰),也说明点源入渗法测量山地入渗是可行的。