mlsa-iai-msu-lab/ru_sci_bench_zho_cite_reranking huggingface dataset:
低品位铝土矿浮选脱硅提质研究

对原矿Al_2O_3品位为44.57%、SiO_2品位为9.24%的低铝、低铝硅比(4.82)铝土矿进行了工艺矿物学与浮选脱硅提质试验研究。结果表明,原矿中的铝矿物为一水硬铝石,含硅脉石矿物主要为高岭石,由于多数高岭石嵌布粒度较细,部分与一水硬铝石连生,且多数一水硬铝石与其他矿物接触关系较复杂,极大地增加了脱硅、提质、保铝的难度。通过浮选条件试验确定了较佳的工艺参数:原矿磨矿细度为 -74 μm占比85%,矿浆pH值为9。采用硅酸钠为含硅脉石矿物抑制剂,改性脂肪酸皂YZ-3为捕收剂,采用"一粗一扫三精"的闭路试验流程,获得精矿Al_2O_3品位为57.51%,回收率为70.22%,铝硅比由4.82提高至11.02。浮选工艺流程合理,药剂制度简单,为该铝土矿的开发利用提供了技术指导,并为同类型铝土矿资源的回收利用提供了参考。
脱气对致密油藏流体渗流规律影响研究进展

致密油藏大多含有溶解气,开采压力低于泡点压力时溶解气析出,产生渗流阻力,影响产能。从致密储层孔喉结构特征入手,阐述了脱气后致密油藏流体渗流特征形成的内因,分析了油藏脱气后流体的流动特征和影响因素,对比了致密油藏和常规油藏在脱气后流体渗流特征的差异,概述了现有的研究手段及相关数学模型的研究现状,展望了脱气后致密油藏流体渗流规律研究趋势。
中国玻璃物质流分析和未来需求预测研究

使用物质流分析方法和情景分析法探讨了1949~2050年玻璃的物质流动和初级资源可持续性.结果表明,废日用玻璃和废玻璃纤维是资源损失的关键节点;在不同需求增长率下,初级资源需求会在2030~2050年某个时期超过当前资源储量.2045年前,期望将废平板玻璃回收利用率提高到70%、废日用玻璃回收利用率提高到60%,使玻璃硅质资源可以满足低增长需求.为了达到循环目标,政府应持续推进垃圾分类,鼓励企业从设计端延长玻璃产品寿命,提高回收利用技术,建立完善的回收再利用体系.
不同电磁处理模式对焊接残余应力的影响

在船舶、武器等装备的制造与修理过程中,大型钢结构部件在焊接、切割等局部性的加热、冷却时,在钢材内部会产生残余应力。不适当残余应力的存在会影响使用寿命,可能导致变形、开裂等事故,给装备运行埋下较大技术隐患。针对新兴的焊接残余应力处理技术——电磁处理法,研究旁通式、直通式、复合脉冲等不同磁处理模式对焊接残余应力产生的影响,对比分析各种处理模式产生应变的幅值,为电磁处理技术脉冲模式的研究提供了有益参考。
基于贝叶斯的苯并(α)芘PBPK模型优化与健康风险评估应用

应用基于生理的药代动力学(PBPK)模型预测苯并(α)芘(BaP)暴露的人体内部剂量,基于贝叶斯的马尔科夫链蒙特卡洛模拟(MCMC)方法对模型参数进行校准和优化,最后运用已优化的模型对BaP内暴露基准值进行推导.研究发现,基于贝叶斯的MCMC方法对模型后验参数校准后,模型精度明显提高,两个数据集验证结果显示残差平方和分别降低了72%和94%.PBPK模型以BaP和子代谢物3-羟基苯并(α)芘(3-OHBaP)的体内动力学过程为结构基础,模拟BaP体内浓度分布大小为脂肪>肾脏>皮肤>缓慢灌注组织>快速灌注组织>静脉血>肝脏;3-OHBaP体内浓度分布大小为肾脏>快速灌注组织>脂肪>肺>静脉血>缓慢灌注组织>肝脏>皮肤.敏感性分析显示,快速灌注组织-血分配系数对模型输出影响最大,灵敏度系数超过了200%;排泄系数影响最小,只有肾小球过滤率KBR的灵敏度系数超过了1%.以美国国家环境保护局推荐的参考浓度2.0×10~(-6)mg/m~3为外暴露安全基准值,基于PBPK模型推导了职业暴露的BaP生物监测当量(BE),结果显示BE值为0.405pmol/mol肌酐(尿液3-OHBaP平均浓度),为基于人体内暴露剂量水平进行定量健康风险评估奠定了基础.
氧化硫硫杆菌固定化菌球制备及其耦合填料去除H_2S

以海藻酸钠(SA)为包埋载体,对氧化硫硫杆菌(Acidithiobacillus thiooxidans)进行固定化制备菌球,优化菌球制备条件,在生物滤塔内验证其对H_2S的去除能力.以前期驯化获得的富含硫系恶臭降解微生物菌群的污泥为菌源进行生物滤塔填料筛选,耦合A. thiooxidans菌球和填料进行生物除臭.结果表明,优选的固定化条件为:SA浓度3.0%、吸附剂CNT、A. thiooxidans菌悬液与混合液比例20%、CaCl_2浓度4.0%、改性剂己二胺溶液,获得的菌球机械强度、传质性能、硫氧化能力最好.将A. thiooxidans菌球填装于生物滤塔,H_2S最大去除率和去除能力为70%和1.06g H_2S/m~3·h.以混合挂膜方式进行填料挂膜后,在聚氨酯泡沫、活性碳布和陶粒中优选出最佳填料活性碳布,获得H_2S最大去除率和去除能力为88%和0.84g H_2S/m~3·h.以混合填装方式将A. thiooxidans菌球与活性碳布填装于生物滤塔,获得H_2S最大去除率和去除能力为86%和1.00g H_2S/m~3·h.
基于贝叶斯网络拓扑结构的水环境风险溯源--以饮马河流域为例

为了解决流域水环境风险诊断过程中污染来源不清、污染贡献难以量化等问题,提出了一种基于贝叶斯网络拓扑结构的污染源追责量化方法.该方法首先通过互信息的计算实现流域水环境典型污染物的准确识别,在此基础上通过贝叶斯网络拓扑结构分析与启发式搜索算法快速辨析流域内典型污染来源及其污染贡献.本次选取吉林省饮马河流域2017~2020年水质监测数据进行分析.结果表明,氨氮为流域内的典型污染物;靠山南楼、靠山大桥、刘珍屯3个站点的污染来源分别为:杨家崴子、新立城大坝、砖瓦窑桥.其中靠山南楼有63%的污染来源于杨家崴子,靠山大桥有30%的污染来源于新立城大坝,刘珍屯有75%的污染来源于砖瓦窑桥.本次评估方法的构建可为流域水环境风险溯源及污染责任认定提供技术支撑.
AERMOD模型地表参数更新对模拟效果影响

基于2018年高分辨率土地利用数据,对2012版AERSURFACE集成系统进行了更新,以沧州市合围区为例,研究了地表参数更新对AERMOD模型模拟效果的影响,并利用沧州市大气环境监测系统(国控站、省控站、微站)进行了验证.结果表明,AERSURFACE集成系统土地利用数据更新可为AERMOD模型提供更准确的地表参数,使得模拟结果与实测值的相关系数提升,对国控站日均值和小时值年相关系数最大提升值分别为0.073和0.024;从统计学角度分析,该提升显著,使模型模拟结果与实测值的变化趋势更加一致,说明地表参数更新对模型模拟具有正向作用.从时间尺度上看,土地利用数据更新对冬、春季的模拟效果提升比夏季更大;对日均值的模拟效果提升比小时值更大.
玉龙雪山PM_(2.5)稳定碳同位素特征及来源分析

于2020年4~8月在青藏高原东南部玉龙雪山进行PM_(2.5)采样,共采集44个样本,测定其水溶性离子成分、水溶性有机碳(WSOC)浓度、总碳(TC)浓度及其稳定碳同位素组成(δ~(13)C_(TC)).结果表明,玉龙雪山春夏季TC浓度分别为(7.1±3.8)μg/m~3和(2.9±0.7)μg/m~3,WSOC浓度分别为(3.3±2.1)μg/m~3和(1.5±0.4)μg/m~3,均呈现春高夏低的变化趋势.春夏季δ~(13)C_(TC)值分别为(-24.7±1.0)‰和(-26.0±0.6)‰,春季较夏季偏正,表明可能受到不同来源影响.通过对非海盐钾离子(nss-K~+)相关性、NASA火点图及后向轨迹分析可知,东南亚地区春季生物质燃烧可能是主导原因.利用贝叶斯模型计算玉龙雪山PM_(2.5)中TC来源贡献,结果表明春季主要来源于生物质燃烧和煤燃烧,贡献比分别为60.6%和23.5%;夏季主要来源于生物质燃烧、植物蒸发和机动车排放,同时二次有机气溶胶形成对TC的贡献也不可忽视.
基于LUCC的陕西渭北旱塬区景观生态风险评价

基于土地利用/土地覆被变化构建景观生态风险评价模型,评价了渭北旱塬区1980~2018年的生态风险状况.结果表明,随着城镇快速扩张,土地开发利用强度加大,各土地利用类型发生了不同程度的变化,其中,耕地减少量最多,共减少了636.36km~2,建设用地增加量最大,共增加了496.17km~2;受人口增长和退耕还林、还草政策实施等因素的影响,渭北旱塬区共有3492.40km~2土地发生了转化,变化比例为8.80%,耕地、林地、草地和建设用地之间的转化最明显,转化面积为3177.22km~2,占转化总面积的90.98%;研究期间,低、中低风险区面积占比由20.23%降至19.01%,中风险区面积占比由41.62%升至43.23%,中高、高风险区面积占比由38.15%降为37.77%,生态风险等级整体表现偏高,呈现出"四周低,中间高"的分布特征,高风险区主要分布在景观较破碎的地区,这些地区容易受到人类活动的干扰.此外,研究区生态风险均值呈现先上升后下降的波动降低趋势,整体生态安全有所改善,但局部地区的生态环境质量减低;研究区5期生态风险值的全局Moran's I指数均高于0.55,说明生态风险值在空间上呈显著的正相关性,高-高聚集区主要分布在中高、高风险区,外界活动对该区域自然生态的干扰较大,生态环境受到较为严重的破坏.
广东省臭氧污染天气型及其变化特征

结合地面观测资料、再分析数据和客观天气分型方法SOM,分季节、分区域诊断和分析2015~2020年广东省O_3污染天气型及其变化特征.结果表明,2015~2019年广东省O_3污染逐年上升,其中2017~2019年上升较为明显,2020年则明显下降,气象条件和污染物排放的变化均对O_3污染的变化起到重要作用.2017~2020年广东省干季O_3浓度接近或超过湿季O_3浓度,干季污染城数亦接近湿季.弱冷高压脊天气型是影响广东省O_3污染的主导天气型,6a期间共造成526个污染城数.干季和湿季O_3污染的主导天气型分别为弱冷高压脊和台风外围,干季弱冷高压脊天气型污染天数占比呈明显上升趋势,2019~2020年超过湿季台风外围天气型成为影响O_3污染最主要的天气型.在弱冷高压脊天气型下,影响四大区域O_3污染的外来源输送路径主要有东北路和沿海路,湿季珠三角台风外围和粤北变性高压脊天气型下,区域O_3污染则受本地排放影响较大.
微塑料与Cd交互作用对小麦种子发芽的生态毒性研究

为探究微塑料、重金属以及二者的交互作用对农作物种子生长特性的影响,选取小麦(Triticum aestivum L)为实验对象,开展土壤中微塑料聚乙烯(mPE)和聚丙烯(mPP)(0,10,50,100,200,500,1000,5000和10000mg/kg)与重金属镉(Cd)(0,1和5mg/kg)单一及复合污染对种子萌发的影响研究.结果表明,在本实验所设定的条件下,单一Cd污染对小麦种子萌发特性的影响表现为"低促高抑"规律,小麦种子的根长与芽长随着Cd浓度提升均呈抑制趋势.在单一微塑料污染条件下,mPE对小麦种子的发芽率基本表现为"低抑中促高抑"的规律,mPP对小麦种子发芽率的影响为"低促高抑".微塑料和Cd复合污染的实验结果表明,与单一微塑料污染对照组相比,微塑料和Cd复合污染会促进小麦根与芽的生长,相比于mPE,复合污染下的mPP对于小麦根长与芽长的促进程度更大,且浓度范围较广(0~1000mg/kg).在Cd浓度为1mg/kg(Cd1)时mPE复合污染的小麦根长、芽长大于Cd浓度为5mg/kg(Cd5)情况下mPE复合污染的长度.在Cd1条件下mPP复合污染的小麦根长、芽长小于Cd5情况下mPP复合污染的长度,微塑料与Cd的复合污染对于芽的影响大于对根的影响.微塑料-Cd复合效应对小麦种子发芽、根长和芽长的影响总体上表现为促进作用,在一定程度上缓解了单一污染物的毒害作用.
基于MSLSTM-DA模型的水质自动监测异常数据报警

提出一种基于多元堆叠长短时记忆网络-差值分析(MSLSTM-DA)模型对地表水质异常数据进行报警的方法.该方法首先建立MSLSTM模型对水质指标数据进行预测,再基于预测结果的残差分布建立DA模型,并确定各个指标的数据异常阈值,当实测数据与预测数据差值大于阈值时进行数据报警.以长江流域监测断面的水质数据进行了方法有效性验证.结果表明,构建的预测模型对5个指标的MAE、MAPE均值比BP神经网络预测模型降低21.0%,17.8%,比LSTM模型降低16.8%,17.9%.皮尔逊系数均值比BP神经网络、LSTM模型的分别高5.9%,4.4%.5个指标共检出水质异常数据37条,其中34条经人工判断确实存在有异常,报警准确率高达91.9%.
pH值调控对柑橘废渣与污泥厌氧共发酵产酸影响

为提高挥发性脂肪酸(VFA)的产量,探究了柑橘废渣和剩余污泥不同VS(挥发性固体)配比及调控发酵过程pH值对产VFA性能的影响.结果表明:调节共发酵系统pH值为6对VFA的积累有促进作用,柑橘废渣VS/剩余污泥VS为2时的最大VFA产量为11183.12mg/L,是未控制pH值组最高VFA浓度的1.75倍.柑橘废渣中的橘皮精油能抑制产甲烷过程,发酵过程控制pH值则强化这种抑制作用.加入柑橘废渣后,共发酵系统的菌群结构优势显著,产VFA相关微生物种群大量增加,而消耗乙酸的产甲烷菌群减少,从而有利于VFA的积累.研究结果将为优化柑橘废渣与剩余污泥厌氧共发酵产VFA提供理论依据.
轮缘推进器反厚度规律桨叶的翼型对比分析

为了开发适用于轮缘推进器的无轮轴螺旋桨,以Ka4-70+19A导管螺旋桨为基础,构造了叶梢厚,叶根薄的反厚度规律桨叶,相应的桨叶翼型也进行了重新设计。根据不同的原则设计了3套桨叶翼型,使用CFX对3种桨叶进行敞水性能分析。结果表明:反厚度规律桨叶叶梢压力分布不均匀,吸力面靠近导边与随边位置出现较大面积高压区和压力最大值,压力面出现较大面积的低压区和压力最小值。Type1翼型梢部压力从导边到随边变化较大,敞水性能相对于原型桨变差;Type2桨叶能保持翼型攻角基本不变,但梢部载荷降低,敞水性能降低最多;Type3桨叶压力沿切向分布更均匀,敞水性能为三者最佳。研究结果可为RDT的反厚度螺旋桨设计提供参考。
超深井压裂对管内瞬态波动压力的影响研究

在压裂过程中,由于压裂液流量大且压力高,油管容易失效。如果压裂液流动边界瞬间发生变化,将直接影响油管内压力和速度的突变,导致油管失效甚至断裂,造成严重的井筒完整性问题。该文针对超深井高泵压大排量压裂过程中瞬时停泵工况,建立了压裂管柱内流体水击计算模型,讨论了采用不同直径和壁厚的管柱组合造成的局部摩阻影响,得到了变截面处局部摩阻、停泵时间以及压裂液排量变化对井口压力的影响。研究发现,停泵后,井口压力下降,在平衡压力值附近发生波动,波动幅值逐渐减小,直至衰减至平衡压力。若不考虑局部摩阻,压力波传播速度较快,幅度偏大,稳定至平衡压力所需时间滞后。压裂液的排量增大时,压力波速增加,会提前出现压力首波。排量越大,压力首波的波动幅度就越大。停泵时间越短,压力变化越大,压力首波出现越快,压力峰值越大。
基于布谷鸟算法的管网漏损定位模型

水务系统中的基础设施供水管网在漏损管理方面存在着检漏复杂、投入成本高等问题。基于此,通过算例管网参数构建水力模型进行漏损水力模拟,利用管网压力监测点的观测数据与模拟数据之间的最小差值建立目标函数,采用布谷鸟算法(CS)和遗传算法(GA)对管网漏损定位模型进行优化求解验证,以实现供水管网的漏损定位。结果表明,基于CS算法的管网漏损定位模型,在设置3个压力监测点进行漏损节点定位时精准率可达74%,设置2个压力监测点进行漏损节点定位时精准率约为60%,均比传统遗传算法定位性能好。
UV-LED/氯工艺灭活枯草芽孢杆菌机理研究

采用紫外发光二极管(UV-LED)联合次氯酸钠灭活枯草芽孢杆菌,并分析了单独UV-LED和单独氯的灭活效果。结果发现,UV-LED/氯体系中存在着协同作用,灭活效果远好于单独UV-LED和单独氯。蛋白质溶出、暗修复和细胞表面结构情况分析表明,产生的自由基破坏了细胞外部结构,致使次氯酸分子和次氯酸根离子进入细胞内,同时被破坏的细胞更易于UV穿透,二者共同作用造成了DNA受损,最终导致其失活。此外,评估了UV-LED、羟基自由基、氯、氯自由基和次氯基在UV-LED/氯灭活过程中的贡献,发现UV-LED和羟基自由基贡献较大。
利用日光诱导叶绿素荧光估算高温干旱复合胁迫下夏玉米生理生态参数

高温和干旱会对农业生产活动及陆地生态系统产生严重威胁,并最终对经济和社会发展产生不利影响。本研究以夏玉米为研究对象,开展高温干旱复合胁迫田间试验,首先对比分析各胁迫处理下夏玉米形态和生理生态响应特征,之后引入日光诱导叶绿素荧光(SIF),探究各胁迫处理下夏玉米冠层SIF值日变化和不同生育阶段变化特征,最终揭示SIF值与生理生态参数之间的关联性。结果表明,高温、干旱以及高温干旱复合胁迫均会抑制夏玉米株高和叶面积,造成产量下降。在生理生态参数方面,各胁迫处理下夏玉米叶片含水量(LWC)和叶绿素含量的变化规律基本一致,随各胁迫程度的加重总体均呈现逐渐下降趋势。夏玉米冠层SIF值在日尺度上呈现"单峰"型变化特征,在不同生育阶段呈现逐渐下降趋势。基于2/3的冠层SIF值与对应LWC、叶绿素含量之间构建的线性模型的R~2值分别为0.837和0.509(P<0.05);且基于上述线性模型和1/3的冠层SIF值估算的LWC和叶绿素含量估算值与实测值之间拟合的R~2值分别为0.827和0.726(P<0.05),验证了利用SIF值估算高温干旱复合胁迫下夏玉米生理生态参数(LWC和叶绿素含量)的可靠性。
植物M/MLD类受体蛋白激酶及其生物学功能的研究进展

植物受体蛋白激酶通过与胞外信号结合感知和接收外部信号传递,在植物各个生理过程及生物代谢中发挥着重大的作用。其中M/MLD类受体蛋白激酶是一类植物特有的具有Malectin-like结构域的受体蛋白激酶。研究表明,M/MLD-RLKs亚家族参与植物发育过程及生物/非生物胁迫调控。该研究对近年来国内外有关植物M/MLD-RLKs的发现、结构特点以及生物学功能等方面的研究进展进行综述,并重点阐述其在调控植物根系、叶片、花发育及响应多种胁迫过程中的作用,为深入研究M/MLD-RLKs在植物生长发育过程中的生理功能提供参考。
毛细水作用下非饱和土压缩过程的微观非连续变形数值分析

研究非饱和土微结构的动态演化规律对认识非饱和土宏观物理力学行为的本质有重要意义。然而目前岩土学界对此尚不清楚。文章提出利用毛细水算法进行非饱和土压缩数值试验,研究其宏观变形过程中土水作用与孔隙的演变规律。首先参考黄土骨架颗粒的形态和优势颗粒的大小,建立了540 μm×400 μm理想的非饱和土微观结构模型;其次利用毛细水模型计算某一含水率下水分分布及毛细力,并将此毛细力施加于土粒之间;然后施加外荷载,对含水率为5%、10%、 18%的3个模型土样进行压缩模拟。模拟结果表明:模拟获得的压缩曲线与同工况试验曲线表现出了相同的变化规律,表明该模拟一定程度上能够反映土体在压缩过程中的宏观变形特征;在压缩过程中,随土体的变形,饱和度和基质吸力分别呈上升和下降趋势,且变化程度与含水率有关,表现为含水率越高,饱和度涨幅越大,而基质吸力却在土样干燥和近饱和时降幅较大;土体孔隙结构的演化形式与体积含水率有关,低含水率时孔隙以收缩变形为主,高含水率时以大孔隙压密为更小类型的孔隙为主。模拟结果可作为实验结果的有益补充,加深对土体宏观变形行为的认识。
吉木萨尔超排液氢氧同位素特征及地下水含量计算

压裂返排液对环境安全和人类健康构成巨大挑战,也为地质和工程应用研究提供了宝贵资料。新疆吉木萨尔芦草沟组压裂返排液存在超排现象,为了揭示超排液来源与组成,获取原始地层卤水地球化学信息,在缺乏地下水采样情况下,系统采集研究区内2口水平井压裂液、压裂返排液和地表水样品,测定并分析其氢、氧同位素组成及随返排时间动态变异特征。在对水岩作用可能引起同位素交换进行分析研究的基础上,分别测算地下水氧同位素组成及返排液中地下水含量。结果表明:相对于富D贫~(18)O的地表水和压裂液,返排液样品明显偏离该地区大气降水线,~(18)O发生了正漂移,D呈现负漂移,其水体来源发生了变化。依据返排液δ~(18)O实测数据随返排时间的收敛模型,计算地下水δ~(18)O为-6.902‰;返排第60天,2口水平井返排液中的地下水占比分别为84%、81%,尚有43 283.4, 39 150.3 m~3压裂液未返出,即随着压裂改造缝不断延伸,返排时间的延长,前期注入的压裂液绝大部分仍滞留于地层中,超排液来源为持续混入的地下水。
面向车路协同推断的差分隐私保护研究

车路协同推断通过联合车载终端与路侧边缘服务器进行深度卷积网络推断运算,提高了网络架构推断效率,但是存在用户隐私泄露问题。攻击者在未知车载终端网络结构和参数的前提下,通过训练反卷积网络的方式,可复原车载终端上传的计算结果对应的图像数据,从而发起图像还原攻击。基于差分隐私理论,针对图像还原攻击设计模型扰动、输入扰动、输出扰动3种防御算法,分别在车载终端深度卷积网络的模型参数、输入原始图像、输出计算结果中加入随机拉普拉斯噪声,干扰攻击者的图像还原。通过理论分析得出3种算法均满足差分隐私保护,攻击者难以从计算结果中挖掘出原始数据的隐私信息。实验结果表明,3种算法在有效防御黑盒图像还原攻击的同时能保持推断精确度在90%以上,其中模型扰动算法在均衡隐私保护和推断精确度方面的性能表现优于输入扰动和输出扰动算法。
基于主题情感联合分析的游客画像研究

网络文本作为现代游客承载感知和表达观点的载体,已成为游客画像构建与分析的重要数据来源。现有的自然语言处理技术在游客画像的挖掘过程中主要关注游客的需求和情感,缺少技术与旅游应用的有效衔接,然而现有的文本挖掘技术中文本的主题和情感通常被割裂分析,缺乏相互指向性,无法有效提取用户细粒度的意见。提出一种基于变分自编码的有监督主题情感联合分析模型。将词频权重引入到先验知识中,同时通过截断高斯模型构造变参数,有效捕获离散数据中的相关性,利用情感标签辅助主题的训练和生成,以提升主题挖掘及情感预测的准确率。通过变分自编码模型计算贝叶斯主题模型的后验分布,采用主题分布下的情感分类预测实现主题情感的联合分析。实验结果表明,当主题数为10~100时,该模型的情感预测平均准确率约为85%,相比LDA、SAGE、 NVDM模型,能够有效挖掘酒店用户评论的特征。
乡村空间重构与土地利用转型耦合机制及路径分析

科学揭示乡村空间重构与土地利用转型的耦合发展关系,有利于为中国乡村振兴和城乡融合发展提供理论基础和实践依据。运用文献综述、理论分析阐释二者的耦合机理及驱动因子。主要结论如下:(1)重构乡村空间是对新一轮乡村转型发展要求的积极回应,土地作为乡村地域的关键发展要素,通过其利用形态的多维转化适应不同的空间重构场景。(2)乡村空间重构是土地利用转型的重要驱力,也为土地利用转型提供不竭的现实需求,土地利用的成功转型是乡村空间重构结果的显著表征,二者交互影响,存在耦合互动关系。(3)空间规划、政策制度、产业结构、利益主体及生态理念的多轮驱动机制共同对其耦合关系施加影响,不同作用机制下的作用效力、方向有所不同。(4)新时代下促进乡村空间重构与土地利用转型耦合发展的一个重要思路是全方位探寻土地利用优化转型的多维路径,总体上应立足生态文明的价值位序,以空间规划为约束机制,以产业结构升级为诱发机制,以多方利益协调为保障机制,同时创新土地政策制度机制,从而提高耦合水平,助力乡村振兴战略实施。
黄河流域生态环境脆弱性评价、空间分析及预测

生态环境脆弱性是制约经济可持续、高质量发展的重要因素。以2005-2018年黄河流域73个城市为研究对象,构建了黄河流域生态环境脆弱性的评价指标体系,采用主成分分析计算了黄河流域生态环境脆弱指数,并依据自然断点法将评价结果分为极度脆弱、重度脆弱、中度脆弱、轻度脆弱、微度脆弱五类。进一步通过空间相关分析揭示了黄河流域生态环境脆弱性的时空演变特征,并利用CA-Markov模型对黄河流域2025年生态环境脆弱性进行了预测。结果表明:(1)黄河上、中、下游生态环境脆弱性分别表现“低-中-高”的分布特征,且生态环境脆弱性变化趋势存在区别:上游虽差异较大但波动相似,中游波动方向相反,下游在2016年之后整体呈下降趋势。(2)黄河流域生态环境脆弱性存在空间相关性,上游呈现低-低聚集,下游呈现高-高聚集,中游空间相关性不显著。(3)预测2025年黄河流域中游地区重度脆弱有所扩张,下游地区极度脆弱向中心区域明显收缩。黄河流域生态环境的治理与保护并非一朝一夕之事,也并非某一流域单独能够完成的,黄河上、中、下游要根据不同的自然条件制定与之相适宜、符合整体发展需要的治理与保护措施。
冻融及加卸荷条件下川藏交通廊道典型岩石力学特性的劣化规律

为了探究川藏交通廊道沿线典型岩石冻融循环条件下的劣化规律,选取昌都-林芝段的花岗岩、片麻岩和砂岩为试验对象,开展冻融循环条件下岩石加卸荷试验,结果表明:(1)随着冻融循环次数的增加,岩石抗压强度损失率达30%,粘聚力降幅达18.4%,内摩擦角降幅达10.5%,弹性模量逐渐下降,泊松比逐渐增加;(2)三轴压缩试验中,岩样的变形模量呈现与抗压强度类似的劣化趋势,但是变形模量的劣化幅度比抗压强度劣化幅度大;冻融循环作用下岩石抗压强度越大劣化程度越低,对砂岩的劣化最明显,片麻岩次之,花岗岩最小;(3)与三轴压缩试验相比,在卸围压试验中,冻融循环作用对岩石的卸荷量同样有劣化作用,卸荷程度较小时岩石劣化并不明显,随着卸荷量的逐渐增加,卸荷量大于80%时,岩石的变形模量呈指数型下降,泊松比呈指数型增加;(4)随着冻融循环次数的增加,三轴压缩试验中由拉张和剪切破坏造成的裂纹数量增多;卸围压试验中岩石以拉张破坏为主;岩石微裂纹数量增加的同时,不平整度增加,矿物颗粒之间的胶结状态变差;(5)综合试验结果分析,冻融作用对岩石劣化作用最强的为砂岩,其次是片麻岩,最弱为花岗岩.
基于Res2Net和双线性注意力的番茄病害时期识别方法

针对番茄叶片型病害在早晚期具有类内差异大、类间差异小的特点,常规神经网络对此类病害的分类效果不佳的问题,提出了基于Res2Net和双线性注意力的番茄病害时期识别方法,通过多尺度特征和注意力机制,提高网络的细粒度表征能力。首先,提出EFCA通道注意力模块,在不降维的基础上,使用二维离散余弦变换代替全局平均池化,以减少常规通道注意力获取时的信息丢失。其次,在外积之后加入最大池化和concat操作,避免双线性融合后因维度过高导致的特征冗余。在7种不同种类和14种不同程度病害番茄叶面型病害数据集实验中,本文方法分类准确度分别为98.66%和86.89%。
水泵水轮机压力脉动传播特性试验研究

压力脉动是影响水泵水轮机运行稳定性的主要因素。现有研究更多关注高频压力脉动的频域和传播特性,而小于叶频的低频也是压力脉动的主要来源。采用试验方法研究压力脉动可以得到更准确的结果,不易遗漏主要频率成分。通过从蜗壳到尾水管布置不同的压力脉动监测点,采用试验方法研究了水泵水轮机分别在水轮机和水泵工况时,过流部件内压力脉动高频成分和低频成分的上下游传播特性。结果表明,水轮机和水泵工况下,无叶区压力脉动幅值最大,主频为叶频及其倍频,向上下游传播时,急剧减少,传播性较弱;压力脉动幅值较小的转频,向上下游传播时衰减较少,具有较强的传播性;其它监测点处小于叶频的频率成分增加。水轮机工况时,形成于蜗壳进口和锥管处小于转频的低频频率,具有较强的传播性,而转轮可以削减其传播能力。水泵工况时,小于叶频的频率成分大多在无叶区最大,向上下游传播时有所衰减;低频f/fn = 0.006具有较强的上下游传播特性,偏离最优工况时,向上游传播会有所增强;转频的倍频f/fn =3的压力脉动幅值较小,但在整个流道中无衰减。
基于YOLO v5s的自然场景油茶果识别方法

针对油茶果体积小、分布密集、颜色多变等特点,为实现自然复杂场景下油茶果的快速精准定位,并依据果实的疏密分布,确定恰当的自动振荡采收装置夹持位置,利用YOLO v5s卷积神经网络模型,开展了自然环境下油茶果图像检测方法研究,用3 296幅油茶果图像制作PASCAL VOC的数据集,对网络进行了150轮训练,得到的最优权值模型准确率为90.73%,召回率为98.38%,综合评价指标为94.4%,平均检测精度为98.71%,单幅图像检测时间为12.7 ms,模型占内存空间为14.08 MB。与目前主流的一阶检测算法YOLO v4-tiny和RetinaNet相比,其精确率分别提高了1.99个百分点和4.50个百分点,召回率分别提高了9.41个百分点和10.77个百分点,时间分别降低了96.39%和96.25%。同时结果表明,该模型对密集、遮挡、昏暗环境和模糊虚化情况下的果实均能实现高精度识别与定位,具有较强的鲁棒性。研究结果可为自然复杂环境下油茶果机械采收及小目标检测等研究提供借鉴。
履带式高地隙油茶果振动采收机设计与试验

针对油茶人工采收效率低,劳动力成本大,且油茶果成熟期短、花果同期等问题,设计了可实现连续振动落果和收集的履带式高地隙油茶果振动采收机。采收机采用骑跨式车架沿油茶树种植行行走,利用曲柄摇杆机构驱动多排阵列的指排杆按照一定的运动轨迹对树冠两侧同时击打作业,落果通过收集板汇集后输送到果箱。根据击打轨迹对采收机击打装置的曲柄摇杆机构进行设计,并用ADAMS软件验证指排架运动轨迹。通过ANSYS软件对击打装置机架和采收机车架进行有限元模态分析,获得其前6阶固有频率,确定其不会发生共振。为接收振动掉落的油茶果,设计了高低错落分布的收集板,不仅能接收落果,且能顺利避开树干,实现整机在运动中完成振动落果和收集作业。最后,加工装配振动采收机样机,在击打液压马达转速为360 r/min条件下进行油茶林地整机试验,试验结果表明,油茶果采收率为87.56%,花苞掉落率为25.86%,满足油茶果采收要求。
大喂入量玉米籽粒收获机清选系统双层筛孔抖动板研究

为满足玉米籽粒收获机对大喂入量玉米脱出物的清选要求,设计了一种使玉米脱出物在进入清选装置时分流的双层筛孔式抖动板。对玉米脱出物离开抖动板到达振动筛前的运动进行了分析,确定了上、下抖动板相对于振动筛的位置,并参考圆孔筛确定了上抖动板筛孔的分布和尺寸。以抖动板的安装倾角、振幅和频率作为试验因素,以振动筛筛分玉米脱出物时间、清选系统收集籽粒的清洁率和损失率为性能评价指标,基于CFD-DEM耦合仿真方法确定各试验因素对性能指标的影响,并设计了二次正交旋转中心组合试验,建立了各因素与指标之间的回归数学模型。在清选系统入口气流速度、气流方向角和玉米脱出物喂入量分别为12.8 m/s、25°和7 kg/s的条件下,获得最优参数组合:抖动板安装倾角、抖动板频率、抖动板振幅分别为-3.85°、5.62 Hz、44.77 mm,此时清选系统收集的籽粒清洁率为98.36%,籽粒损失率为1.45%,振动筛筛分玉米脱出物时间为6.74 s,并通过台架试验验证了仿真结果的准确性,相比于带有单层抖动板的清选系统,籽粒清洁率提高了1.72个百分点,损失率降低了0.84个百分点,振动筛筛分玉米脱出物时间缩短了0.57 s。
计及电压环影响的虚拟同步发电机低频振荡阻尼分析与控制

虚拟同步发电机(VSG)通过多层控制模拟同步发电机运行特性,其动态具有多时间尺度特征,并网系统存在宽频振荡模式。文中关注低频振荡模式,基于多时间尺度特性分析,建立计及相邻尺度dq轴电压环影响的类Heffron-Phillips稳定分析模型,进而借鉴传统电力系统低频振荡研究思路,应用阻尼转矩法揭示了虚拟转子运动的阻尼特性。分析发现VSG阻尼可分为两部分:虚拟转子运动自身固有阻尼和等效电磁转矩提供附加阻尼。附加阻尼为负,并深受电压环动态影响,当附加阻尼大于固有阻尼时,低频振荡模式会因阻尼不足而失稳。基于阻尼特性分析,提出一种电压环相位补偿方法,增大等效电磁转矩与阻尼分量负半轴角度,以削弱电压环引入的负阻尼影响。最后,通过仿真验证了理论分析的正确性和改进控制的有效性。
兆瓦级光伏中压直流并网变换器研制及实证应用

光伏中压直流汇集并网系统通过中压直流并网变换器实现光伏电能升压汇集。针对中压大功率、大升压比光伏直流变换器技术需求,提出采用基于Boost全桥隔离功率模块输入并联输出串联的模块级联型直流变换器拓扑,实现大功率、高电压、大升压比光伏功率变换功能;针对级联型直流变换器多模块均压、均流问题,提出一种分布式模块均衡控制策略,实现功率模块及变换器的可靠运行。研制了5 kV/80 kW功率模块,搭建了直流变换器实验平台,对提出的拓扑方案及控制策略进行了实验验证;基于14台功率模块研制完成±30 kV/1 MW光伏中压直流并网变换器,建立了±30 kV光伏中压直流汇集并网实证系统,完成了系统实证测试,实现了系统稳定运行。
适用于中压配电网的无联结变压器柔性环网控制器

无联结变压器柔性环网控制器在交流侧出现故障时无法阻止零序电压分量传输,从而扩大了故障范围。文中采用经典电路分析方法和正负序分析算法,解释了零序电压分量的形成与传输的基本原理。提出了一种无联结变压器的柔性环网控制器拓扑,交流侧换流器都采用传统半桥子模块的模块化多电平换流器,而在正负极性母线上分别串联全桥子模块阀串。利用全桥子模块输出正负电压的能力,抑制了直流侧电压波动,同时也阻止了故障范围扩大。通过MATLAB/Simulink软件对故障时零序电压被抑制的特性进行了仿真分析,仿真结果验证了理论分析的正确性和所提拓扑的有效性。
柔性多状态开关与分布式储能系统联合接入规划

随着分布式电源渗透率的提升,配电网运行面临着源荷强随机波动带来的挑战。柔性多状态开关(SOP)和分布式储能系统(DESS)可分别在空间和时间上实现潮流的灵活调节,进而提升配电网运行的灵活性。建立了基于时空特性的SOP和DESS双层规划模型,其中上层为选址定容层,考虑系统经济性,以配电网年综合运行成本最小作为优化目标;下层为运行优化层,以配电网网损费用和电压偏移之和最小作为优化目标。通过社区挖掘算法和改进负荷矩方法确定规划方案待安装节点集合,并采用自适应粒子群优化和二阶锥规划的混合算法求解规划模型。以IEEE 33节点系统进行算例分析与对比验证,结果表明SOP和DESS联合接入能有效改善配电网电压时空分布,且运行安装成本最低。
主动配电网的动态虚拟微电网群分布式群级协同控制

围绕大规模分布式电源接入配电网的灵活调控问题,研究支撑主动配电网动态虚拟微电网群运行方式的多智能体全分布式控制方法,以恢复虚拟微电网群结构动态演化时主动配电网频率和电压。该方法可以实现并维持微电网级储能系统荷电状态均衡,同时也可以完成微电网群级的荷电状态均衡协同控制。为应对虚拟微电网结构动态改变这一灵活运行方式所引起的控制系统重新设置、整定等问题,基于多智能体及全分布式通信网络实现了对其的控制。文中设计的分布式控制方法仅依靠同一分布式通信网络即可完成微电网级、微电网群级的动态协同控制,通过在物理通信网络下形成多个多智能体间虚拟分布式通信网络的方式实现。最后,采用IEEE 34节点配电网测试系统验证了所提方法的有效性。
考虑多类型资源的数据中心园区供电协调规划

随着数字化时代到来,数据中心的数量和规模与日俱增,已成为配电网中一类重要的需求响应资源。为提高设备利用效率,数据中心可通过柔性配电设备与园区内光伏、储能系统化集成,进一步保障数据中心的供电可靠性与运行经济性。提出了一种考虑多类型资源的数据中心园区供电协调规划方法。首先,对数据中心园区内多类型设备进行建模。在此基础上,建立了考虑多类型资源的数据中心园区供电规划模型,以数据中心园区设备投资成本和运行成本最小为目标,合理规划园区内柔性变电站各换流器容量、数据中心各类型服务器数量、储能系统及光伏系统的容量。最后,采用数据中心园区算例,验证了考虑多类型资源的数据中心园区供电协调规划的经济效益,分析了不同因素对数据中心园区规划结果的影响。
基于不确定性最优潮流的配电网分布式发电消纳能力评估

随着可再生分布式发电(RDG)在配电网中渗透率逐步提高,部分地区已出现配电网对RDG消纳能力不足的问题,客观地评估配电网对RDG的消纳能力成为当前配电系统规划和运行过程中的重要问题之一。首先,针对RDG出力不确定性特征,证明了配电网中任意节点注入功率不确定性波动对于节点电压分布、支路潮流等运行状态量影响的映射关系;其次,建立了当RDG注入功率不确定性用概率或仿射等不同描述形式时,配电网运行状态量的解析表达式;然后,提出了评估RDG消纳能力的不确定性最优潮流模型,并建立了RDG注入功率不确定性在不同描述形式下最优潮流模型的确定性等价转化方法;最后,通过实际系统验证了所提模型和方法的有效性。
新型电力系统对实现沿海城市双碳目标贡献的探讨

电力行业是碳排放的重点行业,电力系统是新能源消纳的重要平台,因此构建以新能源为主体的新型电力系统是实现双碳目标的重要途径。文中探讨了新型电力系统在双碳目标实现过程中的贡献,依据不同地区的经济发展水平、电气化率、清洁能源占比以及碳排放量等数据,量化评估构建新型电力系统对该地区双碳目标实现的贡献率。最后,以中国上海市浦东新区为例进行了分析论证,验证了文中所提贡献率评估方法的适用性,论证了以新能源为主体的新型电力系统能在保障经济发展的同时,助力双碳目标的实现。
含LCC-HVDC的交直流混联电网统一谐波状态估计方法

基于电网换相换流器的高压直流(LCC-HVDC)输电系统的大量应用使交直流混联电网谐波与谐振问题日益突出。谐波状态估计是电网谐波治理的前提,但是现有研究主要着眼于交流电网,即使考虑直流系统,也仅将其视为谐波电流源,不能实现计及交直流系统间谐波相互作用的统一谐波状态估计。为此,基于广域宽频同步监测系统,首先将含LCC-HVDC的交直流混联电网视为一有机整体,建立其统一谐波状态估计模型,有效地反映交直流系统间的谐波相互耦合关系;其次,提出计及经济性、冗余度和鲁棒性的宽频同步相量测量单元综合优化配置模型及其分阶段求解方法,提高了优化配置的科学性和计算效率;再次,采用抗差最小二乘法,求解含LCC-HVDC的交直流混联电网的统一谐波状态估计值;最后,基于PSCAD/EMTDC建立了交直流混联电网仿真模型,仿真结果验证了所提方法的有效性和准确性。
柔性配电网间歇性分布式发电消纳能力分析

文中从源-网-荷的匹配性角度分析柔性配电网(FDN)对间歇性分布式电源(DG)的消纳作用。首先,提出了DG与负荷匹配度的概念,可以衡量二者的功率平衡程度。为了更好地解释消纳结果,将消纳率分为源-荷匹配消纳率和源-网-荷匹配消纳率,前者忽略了网络约束。其次,提出了由匹配度计算源-荷匹配消纳率的方法,给出了基于直流的时序生产模拟模型,以及电压校验和结果修正方法计算源-网-荷匹配消纳率。最后,根据DG与负荷的匹配关系设计了3个典型场景,对比分析了FDN和传统刚性配电网(RDN)的消纳率,得到FDN的消纳机理及运行和规划的建议。
考虑园区综合能源系统接入的主动配电网多目标优化调度

冷热电能量耦合性日渐加强,实现多能源系统一体化运行优化是重点关注的问题。以园区综合能源系统接入主动配电网为背景,研究了园区综合能源系统和主动配电网的协调调度。首先,建立了以综合成本为优化目标的园区综合能源系统调度模型。其次,建立了含园区综合能源系统、分布式电源、储能设备、柔性负荷的主动配电网的多源协调调度模型,目标函数为调度成本、负荷曲线方差和可再生能源弃电量。再次,采用目标级联法结合粒子群算法对模型进行求解。最后,在改进IEEE 33节点系统进行算例分析,验证了模型和求解方法的有效性。
含大规模风电电力系统的安全稳定风险预防控制方法

针对风电出力不确定性给电力系统安全稳定运行带来的挑战,提出了一种含大规模风电电力系统安全稳定风险预防控制方法。考虑优化目标为预防控制措施控制代价最小,包括调整火电机组出力的控制代价和限制风电集群出力的弃电风险,参照电力系统事故等级评价标准将允许的运行风险转化为机会约束条件。通过计算火电机组和风电集群的控制性能指标筛选有效控制措施,将有效控制措施控制量分档枚举组合获得所有可能的控制方案,基于集群并行计算平台对控制方案并行隐式枚举校核,获得满足目标函数的控制措施,某实际系统的算例分析验证了所提出方法的实用性和有效性。
氢能驱动下钢铁园区能源系统低碳发展模式

随着“碳达峰、碳中和”目标的提出及碳市场体系逐步完备,工业企业面临低碳转型和可持续发展的巨大压力,新能源大力发展及氢能在运输工具和工业生产中的应用为此提供了较好的机遇。基于此,利用新能源和氢能产业链重塑工业能源体系是促进工业发展的关键手段。以低碳、绿色、环保、节能为主要考量,构建“绿电-氢能-工业”耦合复杂系统,从能源流和碳流2个角度对比分析耦合系统具有的优势;通过构建环保、节能和经济性评价模型,定量说明耦合系统建设的可行性;通过分析中国钢铁工业发展现状,按不同发展速度测算钢铁工业绿色发展潜力。结果表明,钢铁工业绿色发展将极大地促进绿色氢气的发展与应用,氢能产业链的逐步成熟也将加快钢铁工业绿色转型速度,二者相辅相成。
降低三端直流系统入地电流与功率损失的换流站电流调整策略

含接地极系统的多端双极直流系统不允许长时间带较大入地电流运行。在受端单极退出工况下,需要兼顾降低各换流站接地极电流与弥补停极换流站的功率损失。基于并联型双极三端直流系统,文中提出一种受端单极退出工况下的换流站电流调整策略。首先,通过调节各换流站两极电流降低入地电流,再利用空闲直流线路/备用线路作为金属支路,将停极受端的入地电流转移至相邻换流站的接地极上,最后降低相邻换流站的直流电流,从而转移相邻换流站部分功率以支援停极受端。基于PSCAD/EMTDC对所提策略进行仿真验证,由仿真结果可知,所提换流站电流调整策略能够将入地电流控制在安全水平,并减少停极受端直流功率损失。
参数不对称配电线路的等效模型与接地故障检测方法

为了提升配电网高阻接地故障检测的灵敏度,提出基于配电线路参数不对称度跟踪监测的单相接地故障检测方法。针对配电网各线路分布参数具有随机差异性的特征,定义了表征线路参数不对称的参量,论证了配电线路形成零序电流的临界条件和流通路径,建立了计及线路参数不对称随机差异性的配电网零序网络等值运算模型,提出了配电线路对地阻抗和不对称度等参量测量方法,实现了单相接地故障选线、选相和过渡电阻测量。根据故障类型优选故障检测方案,高阻接地时人为调控零序电压提高故障检测灵敏性,低阻故障时仅依赖零序电气信息变化量快速检测故障。仿真实验结果验证了所提检测方法的有效性。
基于源-荷-储互动的储能对风电消纳能力影响分析

源-荷-储互动是高比例可再生能源电力系统应对灵活性不足的重要技术手段,定量分析储能对源-荷-储互动提升系统调节能力的影响有利于实现储能资源精益化配置。基于含储能和柔性负荷系统的经济调度优化模型,计及风电出力随机变化特性,采用对偶理论生成排除不可行点的割平面约束,计算储、荷调节区间与消纳风电波动范围三维域区间,量化分析配置储能资源对提升系统风电消纳能力的影响。针对IEEE 30节点算例系统,通过三维域区间直观刻画协同多类型灵活性资源调节能力的系统消纳的风电波动区间。算例表明,采用所提模型仿真储能与风电、柔性负荷间的空间分布以及容量配比关系对系统源-荷-储互动应对风电出力随机变化能力的影响,有利于提升储能配置规划经济性。
面向多微网协调交易的多方共治决策方法

为实现多微网系统间能源交易方案的可选择以及量化评估分析,提出了一种面向多微网能源协调交易的共治决策方法。将多微网系统中的各微网看做对等的能量管理实体,各微网均可提出能源交易方案或对方案进行打分评估,由此构建不含中央管理单元的分散式决策和分布式能量管理架构。为验证所提架构的有效性,设计了合约、价格和点对点3种交易方案供参考分析。所提优化方案由其余微网以经济性、公平性、环保性和安全性为评估指标进行评估打分,并采用层次分析法和熵值法确定主客观权重,应用组合赋权法综合决策选出最优执行方案,从而实现多微网能源协调交易的共治决策。算例仿真展示了共治模式下各优化方案的结果,根据评估指标对各方案进行对比分析,通过综合评估选出本次交易执行方案,验证了所提方法的有效性。
深部煤层气“有效支撑”理念及创新实践——以鄂尔多斯盆地延川南煤层气田为例

中国先后在鄂尔多斯盆地东缘、沁水盆地、滇东黔西等地区进行了深部煤层气的开发试验,虽然在提高单井产量和提升现有低产低效井产能方面取得了新进展、新突破,但尚未形成系统的、能够有效指导深层煤层气勘探开发实践的理论和技术。为此,基于鄂尔多斯盆地延川南深部煤层气田多年来的勘探开发实践,针对提高煤层气单井产量和提升现有低产低效井产能的难题,通过强化煤岩特性、裂缝延伸、气体解吸—渗流机理等基础研究的再认识,开展了大量现场储层改造攻关试验。研究结果表明:①该区煤岩天然割理裂隙发育、水平应力差异系数小,缝网足够复杂,造成强滤失,导致支撑短,井下揭示支撑主缝不足30 m,常规压裂方式难以形成长距离有效支撑裂缝是导致该区深部煤层低产、低效的根本原因;②创新提出“有效支撑”理念,即极大限度地延长高效导流通道沟通煤岩裂缝,实现主裂缝充分延伸铺砂、次级裂缝有效充填达到“远支撑”目的;③开展了“远距离运移、高效率推进、大规模铺砂”等先导工艺试验,优化形成了以“大排量、大液量、大砂量”为关键参数的有效支撑压裂技术,并在该区实现规模化应用,实施开发井33口,建成产能1.44×10~8 m~3,其中定向井单井稳定日产气量超过1×10~4 m~3,水平井单井稳定日产气量(2.5~6.0)×10~4 m~3,实现了深部煤层气高效开发重大突破。结论认为,“有效支撑”理念及压裂技术的工业化应用,将充分释放我国深部煤层气30×10~(12) m~3的煤层气资源,进一步推动天然气结构优化调整,助力我国能源结构改善。
基于CT图像的高阶煤不同宏观煤岩组分裂隙差异发育规律

煤中裂隙深刻影响煤层气的解吸、扩散、渗流、产出等特征,其精细表征对于煤层气的勘探开发具有重要意义。为此,以沁水盆地和瑞矿区下二叠统山西组3号煤层为研究对象,开展了饱和造影剂溶液前后煤样CT扫描,基于CT扫描图像识别了宏观煤岩组分并划分了煤岩类型,进而用不同参数精细刻画其裂隙差异发育规律。研究结果表明:① CT扫描对宏观煤岩组分响应明显,根据灰度差异可识别出宏观煤岩组分,进而厘定出宏观煤岩类型;②相较于常规干燥样品,CT裂隙分割采用造影剂溶液后能够显著提高裂隙识别的精度,其裂隙孔隙度大于不添加造影剂的常规干燥样品,与气测孔隙度相近;③不同宏观煤岩类型中宏观煤岩组分的组合方式不同,自半暗煤—光亮煤,暗煤+丝炭由较宽的条带状转变为细条带状或线理状,透镜状的丝炭含量增加。结论认为:①裂隙含量与宏观煤岩类型具有较强的相关性,表现为光亮煤中裂隙含量最高,半暗煤中裂隙含量最低;②裂隙间距受宏观煤岩组分组合方式的影响,光亮煤中裂隙间距最大,半暗煤中则最小;③裂隙连通性不仅受宏观煤岩组分含量的影响,也与宏观煤岩组分的组合方式相关,表现为半亮煤中裂隙连通性最好,半暗煤中则最差;④相较于暗煤+丝炭,镜煤+亮煤中裂隙在开度、间距和连通性上均具有优势。
中国煤层气产业“十三五”以来发展成效与建议

加大煤层气的开发利用,是推进中国能源清洁低碳转型的重要路径之一。“十三五”以来,在国家政策的大力支持下,中国煤层气产业发展取得积极成效,但总体规模仍偏小,进一步的开发利用仍然值得期待。为此,总结了中国煤层气产业“十三五”以来的6个方面的主要发展成效:①储、产量保持增长,近两年重新进入快速发展期;②两大煤层气产业基地地位进一步夯实,形成了两个千亿立方米级大型煤层气田;③中深层煤层气实现重大突破;④已开发的主力煤层气田实现了长期稳产增产,保障我国煤层气产量稳中有升;⑤四川省、贵州省和新疆维吾尔自治区等地有望建成一批新的产业基地;⑥国家煤层气管理体制改革不断深化,效果初显。同时,针对煤层气产业发展面临的资源赋存条件日趋复杂、矿权相对较少、开发企业效益总体较差、优惠政策和改革措施有待加强等关键问题,提出了加大勘探力度、加强技术攻关、增加区块供给、体现多元价值等方面的4条建议,为中国煤层气产业在“双碳”目标下的快速健康发展提供了有益的参考和借鉴。
中国煤层气资源控制程度及可靠性分析

煤层气资源可靠性是产业持续发展的重要基础。为了客观认识和评价中国历次煤层气资源评价结果,从勘查控制程度的视角,基于煤炭资源、煤层含气性、煤层气可采性3个方面,研究了中国煤层气资源量控制程度,分析了提高煤层气资源可靠性待解决的关键问题,探讨了提高煤层气资源可靠性的措施与途径。研究结果表明:①当前全国煤层气资源评价结果具有全面性、系统性和客观性,也存在历史局限性,资源控制程度和潜力认识尚有极大提升空间;②基于所建立的勘查控制程度参数体系开展评价,二连盆地浅部煤层气资源可靠性极高,沁水盆地中等偏上,鄂尔多斯盆地和黔西—滇东地区相对较低,北疆地区很低,这些地区深部煤层气资源潜力可观;③已提交的全国2 000 m以浅煤层气资源中,可靠的地质资源量介于11×10~(12)~14×10~(12) m~3之间,其中可采资源量约为4.5×10~(12)~6.3×10~(12) m~3;④可采系数及可采资源量的认识具有高度不确定性,低估了全国2 000 m以浅煤层气可采资源量;⑤讨论了评价方法现存关键问题,提出了解决问题的4条具体建议。结论认为,煤炭资源量控制程度很大程度上反映煤层气资源量可靠性,煤层气资源可靠性评价理论与方法尚待发展,资源控制程度和潜力认识尚有极大提升空间。
中国深层煤层气勘探开发进展、关键评价参数与前景展望

中国煤层气产业经历了近30年发展,已初步实现了由中高煤阶向低煤阶、浅层向中深层煤层气的勘探开发突破。中国深层煤层气资源量丰富,是下一步天然气增储上产的重要接替领域。为了实现深层煤层气资源规模有效动用,在总结近年来深层煤层气勘探开发成果的基础上,分析了深层煤层气地质、工程与管理等关键评价参数,指出了中国现阶段深层煤层气勘探开发在资源、技术、成本、管理和理念等方面面临的问题,提出了深层煤层气效益开发的关键对策。研究结果表明:①中国近年来在鄂尔多斯、准噶尔、四川等盆地取得了深层煤层气勘探突破,深层煤层气将成为中国天然气增储上产的战略接替资源;②不同煤阶煤层吸附气量存在最大临界深度带,超过临界深度带后煤层处于饱和吸附状态,游离气比例逐渐增加,深层煤层气吸附饱和度达到100%;③不同煤阶煤岩随深度增加应力敏感性增强,900 m以深煤岩渗透率小于0.1 mD;④煤层厚度、煤岩热演化程度、煤体结构、保存条件、煤岩力学特性、应力场、压裂规模、动液面、临储比等是深层煤层气地质、工程与管理制度等评价的关键参数;⑤中国深层煤层气勘探开发面临着资源家底、适配性技术、效益开发、矿权新政、管理理念等问题。结论认为,中国深层煤层气要实现规模化商业开发,需加大资源评价力度,攻关效益开发技术,践行一体化全生命周期管理理念,寻求政府财税扶持政策等一系列革新措施,积极推动深层煤层气实现规模效益开发。
考虑磁通流动效应的超导薄膜基底结构界面断裂行为研究

超导薄膜是一种采用化学涂层制备而成的多层薄膜结构,作为性能优越的导电功能结构材料,其载流能力与结构完整性直接相关.在超导薄膜制备过程中,超导层与金属基底之间的界面裂纹很难避免.因此,在载流运行过程中,由于外磁场的存在,这类界面裂纹的强度问题成为关键.为此,该文针对超导薄膜结构,以磁通量子穿透薄膜理论和线弹性断裂理论为基础,建立了研究超导层与基底界面裂纹强度问题的解析模型.深入分析了外加磁场作用下界面裂纹强度问题,得到了超导磁通流动对裂纹尖端应力场和能量释放率的影响.结果表明:磁通流动速度越大,界面裂纹尖端处应力越大且能量释放率越大,这将导致界面更容易发生裂纹破坏.该文所得结果有助于分析相关的界面裂纹问题.
煤成气多层系富集机制与全含气系统模式——以鄂尔多斯盆地东缘临兴区块为例

鄂尔多斯盆地发育以煤成气为主要气源的多层系常规和非常规含气系统,不断在新区、新层系、新类型和新领域中取得勘探突破。为了进一步提升盆地油气勘探效率,重新认识油气地质理论,在系统剖析盆地东缘临兴区块下古生界、上古生界和中生界含气层系分布规律基础上,探讨奥陶系—三叠系的含气序列,刻画了多层含气系统形成条件及富集特征,揭示了煤成气在源岩层系滞留、源外层系富集的成藏过程,并建立了全含气系统模式。研究结果表明:①研究区发育煤系烃源岩主控的石炭系—二叠系连续型煤层气、页岩气、铝土岩天然气和准连续型致密砂岩气,圈闭条件主控的不连续型三叠系岩性—构造气藏,输导条件主控的奥陶系马家沟组碳酸盐岩气藏;②多层系气藏垂向叠置分布,形成煤系及其上覆下伏层系全含气系统,该系统受沉积、储层和输导体系等综合控制,发育连续型、堆叠型、侧叠型、孤立型等含气层;③全含气系统形成的基础是煤系生烃持续充注,核心是天然气“生—运—聚—散”动态变化,体现为常规构造—岩性气藏和非常规连续型气藏有序共生、垂向叠置,需要立体勘探开发。结论认为:①盆地天然气勘探应从源储耦合、有序聚集的视角寻找煤系及其上覆下伏地层的滞留气、近距离充注气和远距离运移气,以期实现多层系、多类型天然气有效开发;②研究成果有效指导了临兴区块天然气立体开发,为鄂尔多斯盆地和其他含煤盆地天然气持续勘探提供了参考。
中国煤层气高效开发井型与钻完井技术进展

较之于美国、澳大利亚、加拿大等国家,中国的煤层气储层具有低地层压力、低渗透率、低含气饱和度及强非均质性等基本特征,增加了储层改造的难度,制约了煤层气单井产量与采收率的提高。为了给中国煤层气水平井工程技术发展提供借鉴与支持,针对我国煤层气高效开发所面临的工程技术难题,综述了国内外煤层气水平井钻完井技术研究及应用进展,介绍了煤层气井型设计与井身结构优化、井眼轨迹控制、井壁稳定、优化完井与储层保护等一系列技术,讨论了水平井双管柱筛管完井与洗井增产、径向水平井筛管完井及磁导向钻井等新技术及其适应性,提出了地下“井工厂”绿色开发模式以及深地煤层气与煤炭一体化绿色开发之道。结论认为:①针对我国煤层地质条件与地表环境,在进一步精细化高煤阶水平井钻井与完井技术的同时,需要兼顾煤系气综合开发;②加强中—低煤阶与碎软煤层水平井钻完井技术创新研究,深入探索复杂煤层气藏高效开发模式;③针对我国深地煤矿、低品位煤矿及薄煤层等非常规煤矿绿色高效开发面临的重大技术难题,有必要积极探索地下“井工厂”与非常规能矿原位转化开发模式,力求实现深部煤层气与煤炭一体化绿色高效开发的目标;④高质量推进我国能源低碳绿色转型,既要保障国家能源安全,又要实现“碳达峰和碳中和”战略目标。
碱性橙Ⅱ印迹传感器的制备及其应用

以纳米石墨烯和纳米银作为修饰材料修饰工作电极,制备一种以碱性橙Ⅱ为模板分子,邻氨基苯酚和邻苯二胺为复合功能单体的新型快速检测碱性橙Ⅱ的印迹传感器。运用紫外光谱法选择最佳功能单体,并研究了模板分子与功能单体之间的作用形式和作用强度,采用电化学分析法优化各种制备条件,用甲醇0.4 mol/L NaOH水溶液(体积比2∶1)洗脱模板分子,得到分子印迹电极,并对印迹电极的分析性能进行了研究。实验结果表明,该印迹传感器对碱性橙Ⅱ具有高选择性,样品加标平均回收率为88.45%~101.40%,相对标准偏差(RSD)在1.31%~2.83%之间(n=5),线性范围为3.0×10~(-9)~5.0×10~(-5) mol/L,检出限为1.0×10~(-9) mol/L。该传感器成功应用于食品中碱性橙Ⅱ残留的快速检测。
理性调控聚合物给体-非富勒烯受体的混溶性制备高效率有机太阳能电池

除了非富勒烯受体的设计与合成,聚合物给体的选择对非富勒烯太阳能电池的光伏性能同样重要.本工作设计并合成一种共轭骨架无sp~3杂化碳原子的新型非富勒受体(命名为MDB),并将其作为模型化合物研究给受体混溶性和分子有序堆积对太阳能电池性能的影响.本工作选择三种宽带隙聚合物给体(PM6、J71和P3HT)与MDB共混来制备太阳能电池.得益于MDB和PM6之间适度的混溶性,由二者组成的混合膜表现出合适的相分离, "face-on"的分子取向和更紧密有序的分子堆积,从而促进了载流子传输,并抑制了电荷复合.因此基于PM6:MDB的器件实现了13.26%的优异光电转换效率,远高于基于J71:MDB(8.16%)和P3HT:MDB(0.45%)的器件.该工作证明了给体-受体之间合适的混溶性是实现高效率有机太阳能电池的关键因素之一,这对有机光伏材料的设计与合成具有重要指导意义.
基于元素指纹的白术产地溯源及其与土壤的相关性研究

本研究主要采用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)等手段测定5个产地白术41种矿质元素含量和土壤41种化学成分指标,结合聚类分析法、偏最小二乘判别分析(PLS-DA)法和Pearson相关性分析研究了不同产区白术矿质元素特征以及不同产区土壤因子的差异,并对它们的相关性进行了探讨.结果表明,采用无监督的聚类分析和有监督的PLS-DA均能正确判别不同产地的白术和土壤,其中稀土元素在浙江白术与土壤间呈正相关.另外,Li、V、Mn、Co、Cu、Rb、Cd、Cs、Ba等微量元素是白术产地溯源的关键因素.研究发现在白术生产实践中可以通过适量控制种植地的土壤湿度、增施特定肥料等措施调控白术矿质元素含量.本研究将为解释道地白术的品质形成机制,保证白术药效质量的有效性提供一定帮助.