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CPC-AC复合路面层间结合系数研究

为了研究新型复合路面CPC-AC(斜向预应力水泥混凝土+沥青混凝土复合路面)的层间结合行为,并探究其层间结合状态的表征及求解,提出以中性轴间距变化来表征层间结合状态,并推导了部分结合CPC与AC双层梁的层间结合系数η的计算公式;设计了室内单层梁(沥青混合料和水泥混凝土)的小梁三点弯曲试验以及双层梁低温弯曲模拟试验,确定了单层小梁的弹性模量和部分结合双层梁抗弯刚度等计算参数;为分析层间结合系数η表征CPC-AC复合路面层间结合的能力,在CPC板表面设置了植石、刻槽以及凿毛3种处理方式,其层间黏结分别采用不同洒布量的SBS改性沥青及SBS改性沥青同步碎石封层,通过剪切试验论证了层间结合系数η表征CPC-AC复合路面层间黏结行为的可行性。研究结果表明:通过室内双层梁弯曲模拟试验和双层梁的抗弯刚度计算公式成功求得层间结合系数η;不同层间处理方式下,层间结合系数的变化规律与芯样剪切试验结果一致,说明层间结合系数η可表征CPC-AC复合路面的层间结合状态;采用不同处理方法,使用不同层间黏结时层间结合系数差异较大,当CPC板采用植石+SBS改性沥青黏层方案,且沥青洒布量为0.4 kg/m~2时,其结合状态最好,层间结合系数达到0.463。
三七收获机组合式挖掘铲设计与试验

为解决三七机械化收获易产生的挖掘铲前壅土问题,在不降低收获率的前提下设计了一种由三角平面铲和土壤破碎铲组成的新型组合式挖掘铲,并对该挖掘铲进行了研究.利用Design-Expert 8.0. 6软件进行了回归分析与响应曲面分析,确定了该挖掘铲的结构和最优工作参数:铲面倾角20°,入土隙角12°,作业速度$0.75\;{\rm{m}} \cdot {{\rm{s}}^{ - 1}}$.田间试验表明收获率达到98.38%,验证了回归模型的正确性,满足作业要求.通过对组合式挖掘铲与普通挖掘铲的挖掘收获效果进行对比试验,结果表明组合式挖掘铲在收获率与铲前壅土方面有着更好的性能,更加适合三七收获.
基于汽车导航电子地图的汽车AFS分析

针对现有的自适应前照灯系统( AFS)算法对弯道前、S型路面或过渡曲线上存在的滞后且不精确的问题,提出一种新的P-AFS算法,该算法可以有效利用汽车导航电子地图信息,通过车速和道路曲率来控制前大灯的偏转角度,再结合灯泡的5 lx等照度包络线确定AFS启动时刻.采用改进的遗传算法对PID参数进行整定,通过Carsim与Simulink建立整个系统的联合仿真模型,对简单道路模型和实际道路模型进行了仿真验证,并与传统的算法结果进行对比.结果表明:该P-AFS算法可以有效解决传统AFS算法的滞后性,并提高控制的精确度.
考虑局部构造影响的焊接节点抗震性能研究

针对普通梁柱节点在地震作用下易发生脆性断裂、钢结构梁柱节点的局部构造形式对结构抗震性能影响显著的问题,提出同时采用盖板加强与腹板削弱新型的等强节点构造形式.设计制作了6个缩尺比例为1/2的钢框架节点,研究了节点试件在不同构造形式与加载方式下的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、累积耗能等.试验结果表明:相比普通节点,考虑局部构造改进的节点能够避免梁根部的脆性破坏,实现塑性铰外移,塑性变形能力和耗能能力显著提高,同时分析了翼缘盖板长度与腹板孔径对节点抗震性能的影响.此外等强节点构造形式在几乎不改变节点承载力与刚度的同时,提高节点耗能能力,试验结果证明了等强节点构造形式的合理性.
沥青混合料I型疲劳开裂虚拟离散元试验

采用离散单元法对Arcan I型开裂试验进行了虚拟试验.根据现实试验中的沥青混凝土试件集料-集料和集料-黏结料之间的力学关系,在虚拟试验中利用Burgers模型建模,并在电子扫描图像基础上使用Particle Flow Code 3D软件建立虚拟试件.在虚拟试验过程中实时监测试件应力分布变化及观测点应变变化.结果表明:虚拟试验结果与实际试验符合良好;应力监测结果表明裂缝发展全程符合裂缝尖端应力集中现象,且初始微裂缝会沿尖端方向继续发展成为大裂缝;Arcan I型开裂试验中试件直接受拉,应力分布简单直观,应力-应变分析对比其他试验方法更为直观.
基于复杂网络拓扑性质的网络态势预测方法

为揭示网络态势时间序列的动力学特征和变化规律,提出一种基于复杂网络拓扑性质的网络态势预测方法.对网络态势时间序列进行粗粒化处理、节点编码和网络连边以构建态势复杂网络,利用点强度、强度分布、介数中心性、加权聚类系数、平均路径长度等复杂网络拓扑指标分析网络态势变化的规律,并基于模态复现的思想进行网络态势预测.实验结果表明:态势复杂网络节点之间的转换主要通过少数关键节点进行,网络态势的变化具有幂律性、群聚性和短程相关性;与现有预测方法相比,本文方法无需复杂的样本训练和参数优化过程,在状态预测方面具有较高的准确率.
经皮椎体成形术治疗骨质疏松性椎体压缩性骨折伴椎体内裂隙样变的疗效观察

目的探讨经皮椎体成形术(percutaneous vertebroplasty,PVP)治疗骨质疏松性椎体压缩性骨折(osteoporotic vertebral compression fractures,OVCF)伴椎体内裂隙样变(intravertebral vacuum cleft,IVC)的疗效。方法2012年5月~ 2015年5月采用PVP治疗32例OVCF伴IVC,术前后采用疼痛视觉模拟(visual analogue scale,VAS)评分和Oswestry功能障碍指数(Oswestry disability index,ODI)评估临床症状,站立位侧位X线片测量椎体前中部高度及后凸畸形Cobb角,记录术中骨水泥量、并发症,以及骨水泥渗漏情况。结果术中注射骨水泥量3.5 ~ 6.25 ml,平均4.25 ml。32例均顺利完成手术。术后11个椎体出现骨水泥渗漏,渗漏率34.4%(11 /31) 。随访6 ~ 18个月,平均10.8月。术前VAS评分(8.3 ± 0.8)分,显著高于术后1周(2.4 ± 0.7)分(P = 0.000)和末次随访时(2.1 ± 0.6)分(P = 0.000) 。术前ODI评分(40.5 ± 2.0) %,显著低于术后1周(21.0 ± 1.8) %(P = 0.000)和末次随访时(20.0 ± 1.6) %(P = 0.000) 。术前椎体前缘高度(10.88 ± 1.36) mm,显著低于术后1周(17.72 ± 2.59) mm(P = 0.000)和末次随访时(17.25 ± 4.29) mm(P = 0.000) 。术前Cobb角20.22° ± 1.84°,显著高于术后1周13.75° ± 1.24°(P = 0.000)和末次随访时13.47° ± 1.22°(P = 0.000) 。结论PVP是治疗OVCF伴IVC的有效方法,能有效缓解疼痛,恢复椎体高度,矫正后凸畸形,改善患者功能,疗效肯定。
透明质酸钠在经鼻内镜泪囊鼻腔吻合术中的应用

目的探讨在经鼻内镜泪囊鼻腔黏膜吻合术(endoscopic dacryocystorhinostomy,En-DCR)治疗慢性泪囊炎中应用透明质酸钠的价值。方法2017年1 ~ 7月,应用En-DCR治疗单眼慢性泪囊炎58例,其中33例暴露泪囊后经上泪点将医用透明质酸钠凝胶1 ~ 2 ml注入泪囊支撑再继续手术(透明质酸钠组),25例采用传统方法应用泪道探针支撑泪囊(泪道探针组) 。比较2组自泪囊第一次完全暴露至明胶海绵贴敷的操作时间,以及术后2个月功能学和解剖学评分、成功率。结果透明质酸钠组自泪囊第一次完全暴露至明胶海绵贴敷的操作时间比泪道探针组短[(21.3 ± 4.5) min vs.(26.8 ± 5.1) min,t = - 4.334,P = 0.000],2组术后2个月功能学和解剖学评分、成功率均无统计学差异(P > 0.05) 。结论在En-DCR治疗慢性泪囊炎术中,通过上泪点将医用透明质酸钠凝胶注入泪囊辅助手术,能简化手术操作,缩短手术时间,长期术后效果尚待进一步研究。
富水砂层浅埋地铁隧道深孔注浆扰动机理研究

针对青岛地铁隧道穿越富水砂层施工过程中存在的涌砂、涌水等不稳定性问题所采取的深孔注浆加固措施,文章结合地铁3号线某区间富水砂层隧道工程实例,通过FLAC3D数值计算与现场实测手段进行了富水砂层地区地铁隧道施工中深孔注浆加固扰动机理研究。研究结果表明:(1)注浆深度和注浆压力对地层扰动变形影响显著,应综合考虑、合理选取,青岛富水砂层地区宜采用1.4~1.5 MPa的注浆压力;(2)地表持续隆起时,双线隧道上方的地表地层呈现M状隆起,隧道中线部位注浆压力对地层扰动影响明显,隆起最大位于拱顶部位;(3)地表在注浆初期迅速隆起,掌子面开挖至监测断面前-3D范围内时地表开始快速沉降,-2D范围内沉降放缓,开挖通过监测断面后至1D范围内地表较快沉降,然后逐渐趋于稳定;(4)注浆施工对建筑物的影响程度要小于单纯的地表抬升,上方建筑物随地层的M状变形出现正曲率变形,损害建筑物结构时,建筑物墙体一般会形成倒八字裂缝;(5)隧道内拱顶沉降和净空收敛均在下穿监测断面时变形较快,当开挖至距监测断面2D范围后,变形趋势逐渐减小,至3D范围后逐渐趋于稳定。
岩溶隧道突涌水致灾构造与前兆信息判识技术探讨

隧道突水突泥等地质灾害的发生具有一定的孕灾环境,灾害发生前往往表现出一定的前兆信息。文章基于工程实践、案例调研和理论分析,系统研究了岩溶隧道突涌水灾害源赋存规律,确定了突涌水灾害发生条件(有压含水构造、运移通道和外界干扰)的内在含义,将突涌水灾害划分为:断层破碎带突水、溶腔溶潭突水、富水裂隙突水、可溶岩与非可溶岩接触带突水、地下暗河及岩溶管道突水。通过对突涌水灾害源地质前兆信息和地球物理场前兆信息的研究,建立了突涌水灾害综合前兆信息判识体系,并成功应用于尚家湾隧道,避免了人员伤亡,降低了经济损失。
上软下硬岩质地层大跨隧道叠合承载拱结构设计分析

在上软下硬岩质地层中修建浅埋暗挖大跨地铁车站隧道的工程实例较少,选择合理的车站结构型式和施工方法所参照的经验也十分有限。文章以大连地铁兴工街站为背景,通过对上软下硬岩质地层大跨隧道围岩松动特性进行分析和类似工程介绍,提出了一种叠合承载拱新型车站结构型式和相应施工方法,实现单拱大跨车站结构,其结构跨度可达20 m以上,并对该结构的初期支护和二次衬砌设计方法和受力特征进行了介绍。实际应用效果表明,叠合承载拱结构依靠拱部叠合初期支护拱结构承受施工期间全部荷载,在其保护下施工下部结构,可有效控制地层变形,同时适合岩质地层快速机械化施工。
TC4钛合金表面沉积CrSiN/SiN纳米多层膜在3.5%NaCl溶液中的腐蚀磨损性能

为了研究纳米多层膜的耐腐蚀性能以及腐蚀磨损机理,采用离子源辅助磁控溅射在TC4钛合金表面制备不同调制周期的CrSiN/SiN纳米多层膜。使用扫描电子显微电镜、能谱仪表征涂层的微观结构、腐蚀形貌以及元素分布;使用划痕仪、纳米压痕仪、维氏硬度计测量涂层的膜基结合力、硬度、弹性模量及断裂韧性,采用电化学工作站以及销盘磨损仪测量涂层耐腐蚀性和腐蚀磨损性。结果表明:调制周期为90 nm与360 nm时涂层耐腐蚀性能较好,腐蚀电流密度分别为1.31×10~(-8) A·cm~(-2)和1.20×10~(-8) A·cm~(-2)。此外,调制周期为45 nm时,涂层硬度及弹性模量最大,分别为(22.5±0.6) GPa和(226.4±6.3) GPa,且腐蚀磨损率最低,为9.67×10~(-7) mm~3· N~(-1)·m~(-1)。多层膜结构显著改善了TC4钛合金的耐腐蚀及腐蚀磨损性能。
碳交易及补贴政策对再制造闭环供应链的影响

在有政府参与情况下,针对由制造商和零售商组成的两级闭环供应链,建立了由制造商主导的Stackelberg博弈模型,得出了不同政策对产品的批发价、零售价、产品的回收率、碳排放总量及供应链利润的影响,并用数值算例进行了验证。结果表明:当碳交易价格与政府补贴力度满足一定条件时,在碳交易与补贴结合政策下,会使得零售价降低、回收率提高、需求量增加、供应链总利润大幅提高,同时碳排放量也有较大幅度的下降。因此同时实行碳交易与政府补贴政策可以弥补单独实行两种政策的不足,有效的降低碳排放量、提高供应链的整体利润,从而使得再制造闭环供应链达到较优状态。
基于非期望产出和门槛回归模型的环渤海地区生态效率

利用基于非期望产出的SBM模型测算2005-2015年环渤海地区44个城市的生态效率,刻画其时空演化特征,并运用面板门槛回归模型分析其影响因素。研究表明:①未考虑非期望产出的环渤海地区生态效率值总体被高估,说明经济活动的非期望产出确实降低了实际经济价值,考虑非期望产出具有科学性、合理性。②2005-2010年,生态效率类型整体呈现“进化”特征;2010-2015年,整体呈现暂时性“退化”特征;可能与经济发展方式转变和驱动力转换有关。③各地区生态效率各类型数量和分布特征存在省际差异性和非均衡性,相同生态效率水平类型地区空间集聚特征显著。④科技水平、城市规模、对外开放、环境规制对地区生态效率均表现出双门槛特征,产业结构等对地区生态效率产生重要影响;提高科技吸收再创新能力、联防治污能力和人口素质,强化对外开放的“技术效应”,将增强各门槛变量对环渤海地区生态效率的促进作用;同时优化产业结构、加强信息化建设亦是提高该地区生态效率的重要举措。
基于测量机器人的自动化变形监测系统设计与实现

针对目前水利、交通、建筑等行业大型工程对自动化变形监测的需求,利用测量机器人能自动完成目标精确照准、读数的特点,研发基于测量机器人的自动化变形监测系统。文中详细介绍自动化监测系统的组成、功能模块以及工作流程,通过工程测试验证该系统架构和相关技术的可行性。
静力水准在某基坑沉降监测中的应用及误差分析

静力水准自动化监测系统是一种高精密液位量测系统,用于测量基础和建筑物各个测点的相对沉降。通过静力水准在某深基坑工程变形监测中的应用实例,充分体现静力水准监测系统的实用性和优越性;但是在实际测量中,由于受气压、温度、施工振动等因素的影响,静力水准系统不同连通器液体密度会发生变化进而导致系统精度大大降低。分析压力、温度、振动等因素对监测结果的影响,总结静力水准系统的应用经验,提出不同影响因素的误差修正方法。静力水准具有自动化性能好、精度高、数据量丰富等优点,在工程监测中将发挥重大作用。
双极化SAR数据反演裸露地表土壤水分

为了较高精度地获取大范围地表土壤水分,提出一种基于双极化合成孔径雷达数据的裸露地表土壤水分反演模型即非线性方程组,通过改进的粒子群算法求解非线性方程组从而得到土壤水分。首先通过AIEM模型数值模拟和回归分析,得到一种新的组合粗糙度,然后模拟分析得到土壤水分与雷达后向散射系数的关系,从而建立雷达后向散射系数与组合粗糙度、土壤水分的经验关系。利用ASAR C波段双极化雷达数据,基于经验关系和改进的粒子群算法即可实现土壤水分的反演。经过黑河流域实测土壤水分数据对模型进行验证,反演结果与实测数据具备良好的相关性(R~2=0.778 6)。与以往同一区域研究成果比较,文中的方法反演精度有所提高,更适用于裸露地表土壤水分反演。
复发性阿弗他溃疡患者心理因素及血浆儿茶酚胺水平变化

目的:研究复发性阿弗他溃疡(RAU)患者心理因素及血浆儿茶酚胺水平的变化,探讨心理因素与复发性阿弗他溃疡发生、发展间的关系及其可能存在的物质基础。方法:选择2016年2月—2016年8月在南京大学医学院附属口腔医院口腔黏膜病科门诊就诊的RAU患者30例为实验组,同时选择30名无重大系统性疾病及口腔黏膜疾病的年龄、性别等因素与实验组相匹配的健康人群作为对照组。采用焦虑自评量表(SAS)和抑郁自评量表(SDS)分析2组受试人群的心理状态。于上午9—10点间安静状态下抽取受试者的全血,通过高效液相色谱法检测受试者血浆儿茶酚胺(包括多巴胺、去甲肾上腺素、肾上腺素)水平。数据采用SPSS22.0软件包进行统计学分析。结果:实验组焦虑自评量表与抑郁自评量表的标准分值显著高于对照组(P<0.01)。血浆儿茶酚胺类物质水平分析,实验组肾上腺素水平显著高于对照组(P<0.01),多巴胺及去甲肾上腺素值2组间无显著差异。心理量表和血浆肾上腺素水平的相关性分析显示两者显著相关。结论:RAU患者存在明显的心理因素变化,同时伴有体内儿茶酚胺类物质水平明显升高。
航母飞行甲板作业抗损能力分析

为了研究反舰武器攻击所引起的航母飞行甲板作业能力的下降程度,采用甲板板块(flight deck-plate, FP)对飞行甲板及其上的各航空保障资源进行建模,通过子母弹形式的反舰战斗部对飞行甲板的攻击进行仿真,得到各甲板资源及舰载机的毁伤数据。以单航母战斗群为算例,采用基于排队网络的架次率模型计算得到相应的出动回收能力下降情况,进而量化评估反舰战斗部对飞行甲板的损伤效应。通过计算不同数量战斗部攻击飞行甲板所造成的出动回收能力的降低,获得了飞行甲板作业能力对反舰武器攻击的敏感程度及抗损能力。结果表明:所建立的航母飞行甲板作业抗损能力分析模型具有较好的科学性和适用性,能够为飞行甲板的生命力设计提供技术支撑。
关于海洋新能源选址的难点及对策建议---以波浪能为例

波浪能等级区划是海浪发电、海水淡化等工程选址的主要依据。针对波浪能选址的困境,本文建立了一套能够全面考虑资源特征、海洋环境、成本效益的波浪能等级区划方案,并以“海上丝路”的波浪能宏观等级区划、斯里兰卡海域的波浪能微观等级区划展开实例研究。结果表明:本方案能较好地展现波浪能等级的区域性差异,可为波浪能的宏观/微观选址提供决策支持。本文还充分考虑了专家评估、发电成本主导、可利用率主导等不同情况下的波浪能等级区划,可满足不同需求下的波浪能选址。本方案具有较强的灵活性,根据需求对相关要素的权重进行调整、添加或删除相关要素,可广泛运用于海洋新能源的等级区划和选址。
基于节本增效的东北松嫩平原玉米种植模式评价

松嫩平原是北方春玉米带的主要分布区,当前主要存在3种主要玉米种植模式,分别是均匀垄种植模式、大垄双行覆膜种植模式和膜下滴灌水肥一体化种植模式。在构建评价指标体系基础上,以乾安县为例,运用可拓优度评价法对3种玉米种植模式进行评价。结果表明,在乾安县现有的3种玉米种植模式中,从节本增效效果看,膜下滴灌水肥一体化种植模式优于大垄双行覆膜种植模式,大垄双行覆膜种植模式优于均匀垄种植模式。膜下滴灌水肥一体化模式在推进玉米节本增效方面具有显著比较优势,综合效益尤其是生态效益凸显,可加大推广力度,促进松嫩平原玉米种植模式转型升级。
吐丝期自然干旱条件下灌水和施氮对玉米产量及氮素吸收的影响

设置大田试验,利用吐丝期自然干旱胁迫研究灌水(自然干旱、灌水30 mm、灌水60 mm,分别为W0、 W1和W2)和施氮(0、100、200、300 kg/hm~2,分别为N0、N1、N2、N3)对玉米产量、干物质累积与分配、氮素吸收与利用的影响及其耦合效应,并探讨适宜的水、氮组合调控措施。结果表明,吐丝期自然干旱条件下灌水和施氮均显著影响玉米成熟期的产量、干物质累积量、收获指数、氮素吸收量及氮肥利用效率,且两种措施具有显著的交互作用。 W2N3处理的玉米产量最高,达9 666 kg/hm~2。干物质累积量和氮素吸收量随灌水量、施氮量的变化趋势与产量类似,收获指数和氮素利用效率存在明显差异。W0N0和W1N0处理的收获指数相比其他处理显著偏低,说明干旱和缺氮限制干物质向子粒的转运分配。玉米施用氮肥的表观利用率、农学利用率和偏生产力在灌水条件下均显著高于自然干旱条件,随施氮量增加而逐渐降低,均在W2N1处理达最高。
小麦季不同耕作方式对砂姜黑土玉米农田土壤微生物特性及酶活性的影响

在山东省砂姜黑土田小麦、玉米轮作双季秸秆还田下,以传统小麦季旋耕为对照(CK),开展定位耕作试验探讨小麦季不同耕作措施对夏玉米灌浆期土壤微生物量和酶活性的影响。结果表明,与CK相比,免耕模式下能显著增加0~20 cm土层真菌数量(+48.4%)、土壤微生物生物量碳SMBC(+84.3%)和SMBC/SMBN比值(+100%;土壤蔗糖酶活性显著降低(-43.1%)。深耕和深松模式下微生物生物量碳(SMBC)与CK差异均不显著,微生物生物量氮(SMBN)显著降低,分别比对照下降33.0%和37.9%。深松模式下SMBC/SMBN比对照增加138%,深耕和深松下土壤脲酶活性均显著高于其它模式。本区域砂姜黑土农田在小麦季传统旋耕基础上,可适当结合免耕和深松进行轮耕以促进玉米季土壤碳氮转化,提升土壤质量。
玉米浅埋滴灌节水种植模式产量与效益分析

在内蒙古通辽市科左中旗粮食生产基地,为了生态节水、科技高产、循环发展的生产目标,解决膜下滴灌造成的地膜污染和回收成本高的难题,浅埋滴灌高效节水种植模式被广泛开发和利用。通过开展种植对比试验,比较不用种植模式下的玉米产量及经济效益。研究结果表明,浅埋滴灌高效节水种植模式2015年和2016年玉米产量达到11 128.71、12 426.42 kg/hm~2,两年推广种植面积分别0.27万hm~2和1.44万hm~2。浅埋滴灌种植模式从保苗效果、子粒品质、平均产量、成本投入、纯效益等方面的综合表现最好。
2016年湖北省梅雨期暴雨特征及灾情影响分析

通过对2016年湖北省梅雨期降雨量特征及其与灾情之间的关系进行分析,得到承灾体与雨量的关系及暴雨致灾阈值。结果表明,梅雨期6轮降水灾度均在3以上,6月30 ~ 7月6日的暴雨过程灾度高达8。不同承灾体(受灾人口、倒损房屋、受灾面积)与直接经济损失均为正相关,其中倒损房屋最高,达0.9以上。灾情发生阈值日最大降雨量和过程雨量分别为35 mm和50 mm。过程降雨量和有效降雨指数与灾情的相关性较好,大于0.5。承灾体中死亡人口集中区域与降水量大值区对应,分散区域与局地短时强降雨有关;而农作物绝收面积在降雨强度指数相当或偏低时,降雨叠加效应会促使其占比增加。
基于森林碳库动态评估神农架国家级自然保护区的保护成效

保护区是维持生物多样性和生态系统功能的最有效方式,但其保护成效有待提升,土地利用变化是重要影响因素之一。本研究以神农架国家级自然保护区为对象,基于神农架地区近20年的调查研究和数据积累,通过异速生长模型、生物量方程、抽样加权等方法,对比分析了土地利用方式转变格局下神农架国家级自然保护区森林生态系统地上、地下、凋落物、粗木质残体、土壤有机碳5个碳库动态,分析论证了20年间(1990-2010)神农架保护区对森林生态系统碳库的保护成效。研究发现,林地占神农架保护区总面积的92.76%,其中针叶林(51.85%)、落叶阔叶林(35.11%)及常绿阔叶林(4.47%)3种森林类型合计占林地面积的98.56%。20年间神农架保护区林地面积增加了0.11%,灌木林地和耕地面积分别减少了8.85%和6.06%。神农架保护区2010年碳储量为24.24 Tg C(22.57-26.62 Tg C),土壤有机碳和地上碳合计占全部碳储量的90.68%。常绿阔叶林、落叶阔叶林和针叶林3种森林类型碳储量占神农架保护区碳储量的95%。20年间神农架保护区5个碳库碳储量均有所增加,共固碳25.04 kt C(21.83-29.57 kt C),固碳率为1.21 kt C/年(1.09-1.48 kt C/年),其中地上生物量碳库和土壤有机碳库分别增加14.50 kt C(11.81-18.31 kt C)和6.84 kt C。保护区内总碳库碳密度高于保护区外22.37 t C/ha。研究结果表明,神农架国家级自然保护区在保护森林固碳能力方面取得了一定的成效。
苏北里下河典型区河网水系演变特征研究

在自然地理气候变化和人类活动胁迫的双重作用下,平原河网地区水系格局发生了很大的变化。以江淮下游里下河典型区———盐都区为例,基于1970s、1980s和2010s年的3期水系数据,利用GIS和遥感解译等技术,选取河网水系数量、结构和连通指标,对河网水系时空演变特征及其影响因素进行分析研究。结果表明: (1)研究区河网密度和河网水面率均呈不断减少趋势,两者分别下降21.3%和10.2%。研究区河流曲度较小,河网连通性较好,河网曲度和连通度总体上变化较弱。(2)研究区河网水系变化存在时空差异性。河网水系在缓慢城市化时期(1970s~ 1980s)的衰减率高于快速城市化时期(1980s ~ 2010s) ,特别在城镇化发展缓慢区域表现显著。城镇化发展快速区域,其河网水系持续减少且变化剧烈。(3)研究区河道变化存在着等级差异性。城镇化等人类活动对河网水系的影响,呈现出先低等级(Ⅳ级)河道、后高等级(Ⅰ~Ⅲ级)河道的特征规律。其中,低等级河道数量持续减少且变化强度剧烈,高等级河道数量变化不大且其面积和长度均有所增加。
山地城市边缘土地利用格局与变化的地形梯度分布特征分析———以重庆市巴南区为例

地形作为重要的自然基底因子,在很大程度上影响土地利用变化与空间格局形成。以重庆市巴南区为例,借助GIS和RS手段,利用Landsat TM遥感数据和DEM数据,采用地形位指数、分布指数和土地利用程度综合指数等计算方法,对巴南区2000、2010和2015年土地利用格局与变化的地形梯度分布特征进行了分析,探讨了土地利用格局与变化和地形梯度的相互关系,以期为相似地形条件下的山地城市边缘区的人地关系研究提供支撑或参考。研究结果表明: (1)巴南区土地以中、高级地形位为主,海拔200 m以下,坡度8°以下的土地资源较为匮乏; (2)研究期内,中、低级地形位区间内大量耕地转变为建设用地,土地分布结构变化导致二者的分布优势区间均向更高级地形位区间转移; (3)土地利用程度综合指数曲线呈倒“V”型,波峰逐渐向中级地形位区间移动,可以印证在研究期内巴南区低丘缓坡区域内土地利用强度逐渐提升。
武汉城市圈城镇用地扩展的时空格局与规模等级模式分异研究

在国家大力推进新型城镇化和优化国土空间开发格局战略背景下,都市圈成为区际竞争的核心载体,定量认知基于长时间序列的都市圈城镇扩展时空格局与不同规模等级城市的模式分异规律,对提升城市空间治理能力与制定因地制宜的空间管控策略具有重要意义。基于1990 ~ 2015年4个阶段(1990 ~ 2000、2000 ~ 2005、2005 ~ 2010、2010 ~ 2015年)的武汉城市圈土地利用现状数据,用城镇用地来源、城镇扩展速率、城镇用地扩展差异指数、重心坐标、分维数以及扩展强度指数的等扇分析等指标对武汉城市圈城镇扩展的时空格局以及规模等级模式分异进行研究。结果表明:武汉城市圈城镇用地扩展的主要来源是耕地,其次是水域、林地、其他建设用地和农村居民点,来源由单一趋向多元化;城镇用地扩展速率具有明显的波动性和阶段性特征,以及扩展具有空间分异性和空间集聚性;不同时期的中快高速扩展区域呈现出不同的形状,比如扇形、”U”型;根据雷达图把城镇用地的扩展模式划分成单翼、多翼和扇形扩展3种模式,各城市主要扩展方向没有一致性,呈现出小城市扩展方向大城市聚拢的特征;武汉城市圈城市形态较为规则平整,分维数具有波动性特征;武汉、黄石、咸宁的重心往西南方向迁移,鄂州、黄冈、孝感的重心往西北方向迁移;不同等级城市的扩展格局以及模式具有差异性,中小城市的扩展速度大于大城市,城市形态都趋于稳定。
长江中游城市群城市土地利用效率空间溢出效应研究

城市群城市土地利用效率是城市群城市土地要素有效配置、合理利用以及城市经营管理水平的综合体现。在使用DEA方法得到2003 ~ 2015年长江中游城市群28个城市土地利用效率并且分析其变化趋势以及空间关联性的基础上,构建SDM模型对长江中游城市群的城市土地利用效率空间溢出效应进行分析。研究结果表明: (1) 2003 ~ 2015年长江中游城市群城市土地利用效率总体呈波动变化趋势。长江中游城市群城市土地利用效率存在空间负相关关系,城市土地利用效率具有空间异质性; (2)通过构建SDM模型分析表明,外商直接投资额以及人均地区生产总值是长江中游城市群城市土地利用效率的主要驱动因素; (3)长江中游城市群城市土地利用效率的空间溢出效应较弱,在一定程度上反映了长江中游城市群城市之间的空间相互作用较弱,经济联系还不够紧密。因此,长江中游城市群需要进一步构建城市合作机制,提高城市土地利用系统的整体性和联动性,推进区域经济协同发展。
基于多功能协调的湖北省城市建设用地差别化绩效管控

城市建设用地差别化绩效管控是国土空间治理能力现代化的重要体现,也是土地政策精准投放的基础。从新时期城市建设用地的基本价值出发,构建基于经济生产、社会服务、生态保护、政治公平服务保障和科技文化培育五维功能的绩效评价指标体系,采用熵权法绩效评价模型和改进的协调度模型对湖北省城市建设用地五维功能绩效和协调度进行了评价,在此基础上通过“绩效-协调”差异性特征划分了不同类型区,并相应地制定了差别化管控政策。研究表明:湖北省城市建设用地综合绩效差异性表现为“中心城市最高,副中心城市次之,远离中心区域最差”的分布格局,而不同功能维度绩效差异性也较为明显,结合城市建设用地多功能协调程度来看,湖北省16个市域可划分为3类管控区,分别为多功能协调优化区、多功能潜力挖掘区和多功能适度强化区,并可分别从结构优化、功能协调、总量控制、增量供给、存量挖潜等方面对城市建设用地实行差别化管控。该研究可为建设用地双控行动与土地资源优化配置提供方法参考。
基于VMD的故障特征信号提取方法

变模式分解(variational mode decomposition,简称VMD)能够将多分量信号一次性分解成多个单分量调幅调频信号(variational intrinsic mode function,简称VIMF),但对噪声比较敏感。利用VMD对噪声的敏感特性,提出了一种基于VMD的降噪方法。利用排列熵定量确定VMD分解后各分量的含噪程度,对高噪分量直接剔除,对低噪分量进行Savitzky-Golay平滑处理,然后重构信号。运用该方法降噪后,对重构信号进行变模式分解,能够有效提取故障特征信号。仿真和实例分析表明,基于VMD的降噪方法的降噪效果优于小波变换降噪方法,VMD能有效提取故障特征信号。
橡胶输送带黏弹性本构模型参数测定与分析

通过动态加载应变试验,分析了钢丝绳芯橡胶输送带在0,10,20,30和40℃温度下的应力响应。以输送带的标准固体本构模型为基础,通过黏弹性材料的傅里叶级数拟合,推导了输送带标准固体模型中3个参数的识别公式,建立了3个参数随温度变化的拟合公式,并分析了其随温度的变化特性。结果表明:温度对黏度系数η_1和弹性模量E_1影响较大,呈非线性变化趋势;对弹性模量E_2影响相对较小,可以近似为线性变化。最后,通过试验对建立的拟合公式误差进行了分析,最大误差约为3%,试验结果也证明了辨识公式的准确性。
挖掘机齿轮箱动态特性的实验与仿真分析

齿轮箱的动态特性对变速器及整机的振动性能影响极大。结合有限元及测试技术对XG958H型号的挖掘机齿轮箱进行自由模态分析和测试,获得了箱体的模态参数;应用ANSYS Workbench分析软件对齿轮箱进行模态仿真分析,并同时基于LMS测试分析系统,利用最小二乘复频域法拾取齿轮箱各阶段模态参数。结果表明,两种方法得出的结果基本一致,最大误差为754%,验证了LMS实验方法与ANSYS Workbench模拟方案的可靠性,为避免齿轮箱工作时可能产生的共振频率提供参考。
负载状态下大马力拖拉机动力换挡控制研究

以换挡过程输出转矩恒定为控制目标,提出动力换挡恒转矩控制策略。基于动力换挡恒转矩控制策略,考虑柴油发动机调速特性、拖拉机负载状态下的换挡控制要求,提出大马力拖拉机动力换挡实际控制策略,将动力换挡过程分为动力交接与转速同步两个阶段,动力升挡时先进行动力交接再进行转速同步,降挡时先进行转速同步再进行动力交接。基于动力换挡两阶段,提出了实际动力升降挡过程中分离与接合离合器作动压力增量关系以及作动压力上限确定方法。基于MATLAB/Simulink进行建模与仿真分析,结果表明,提出的大马力拖拉机动力换挡实际控制策略可实现动力升降挡过程中动力不中断,输出轴始终保持较大的转矩输出,且无需对发动机进行协调控制,使得大马力拖拉机可适应工作阻力变化持续作业,保障了作业效率。
某减速器圆柱齿轮磨损失效分析

针对某型减速器圆柱齿轮磨损严重的问题,通过激光共聚焦显微镜、白光干涉仪和硬度计分别对齿轮的齿面微观形貌和表面硬度进行检测,检测结果发现经磷化渗氮后的从动轮表面有明显的不规则纹理,并且表面粗糙度R_a达到087 μm,显微硬度大于经渗碳后喷丸处理的主动轮;主动轮表面有明显的凹坑形貌,表面粗糙度较低,R_a在050 μm左右,根据检测结果分析认为主动轮磨损严重的主要原因为:主、从动轮齿表面粗糙度与硬度不匹配;从动轮微观表面的抗磨损Abbott曲线优于主动齿轮。
基于Cruise-Isight联合仿真的乘用车变速器速比优化

为了在动力性满足目标的前提下进一步提升经济性,建立了Cruise和Isight的联合仿真模型,应用多岛遗传优化方法,在确定的动力性和结构设计约束条件下对变速器的各挡位速比参数进行优化,得出满足性能指标要求的基础优化方案。依据驾驶平顺性和齿轮结构的要求对基础优化方案从工程化的角度进行调整,最终得出满足动力性和工程化要求的工程化可行方案。工程化后的最终方案动力性刚好满足目标要求,NEDC(New European Driving Cycle)循环工况综合油耗比原方案降低026 L/100km,经济性改善了386%,并且等转速换挡的平顺性较原始方案有所改善。
离子吸附型稀土开采工艺与理论研究现状

对离子吸附型稀土的浸矿工艺与理论进行了综述,阐述了堆浸、池浸、原地浸矿三种提取工艺和发展历史,分析了现有工艺存在的问题,结合最新研究成果,报道了离子型稀土浸出新工艺和新技术。在浸矿理论方面,重点论述了浸矿过程中渗流力学、岩土力学、传热传质学的最新成果,最后提出了离子型稀土必须走科学化、智能化、安全、环保的精准开采道路,发展成为具有科技支撑、理论支持的开采提取新模式。
烟气轮机级内气固两相流场特性PIV实验

烟气轮机是催化裂化装置能量回收系统中的关键设备,但烟气内的催化剂颗粒极易在内壁面沉积结垢,影响机组正常运行,因而必须对烟气轮机内的气固两相流动进行研究以避免催化剂发生沉积。以实际烟气轮机为基准设计了模型烟气轮机,运用粒子图像测速(PIV)技术对模型烟气轮机内叶顶、叶中、叶根三个特征面的气固两相流动特性进行冷态测量,研究两相流在1000和1400 m~3·h~(-1)两种气相流量下的流动特性。结果表明,静叶流道内,两相流逐渐偏转加速,在流道出口处速度值和偏转角度达到最大。相同气相流量下,颗粒的速度偏转程度小于气相。动叶流道内,气相速度沿流动方向逐渐衰减,流出流道时速度方向接近轴向。固相在动叶流道出口处叶顶附近具有与旋转方向相反的切向速度分量。研究结果为进一步探索催化剂颗粒在烟气轮机内部的沉积结垢机理提供了重要依据。
水厂蜡样芽孢杆菌的灭活工艺研究

基于水厂芽孢杆菌及芽孢具有强耐氯性,饮用水的安全性问题存在隐患,研究了不同氧化剂、氧化剂和紫外线联用及氧化剂和陶瓷膜联用工艺对水厂原水和出水中芽孢杆菌及芽孢的灭活工艺。结果表明:NaClO、臭氧、单过硫酸氢钾复合盐均能完全灭活芽孢杆菌及芽孢,其中5mg/L的臭氧在1min的反应接触时间即可使芽孢浓度降为0,可以考虑作为水厂处理芽孢渗漏时的应急措施;此外,H_2O_2能在较短的时间内有效地灭活芽孢杆菌及芽孢,当紫外线与H_2O_2联用时,紫外线能提升H_2O_2对芽孢的灭活效果,使芽孢完全灭活;单独使用陶瓷膜时能完全滤除芽孢,当氧化剂(Na- ClO,H_2O_2)与陶瓷膜工艺相结合时,可以灭活并完全滤除出水中芽孢,同时降低陶瓷膜的使用负荷并延长陶瓷膜的使用寿命。
棉花对重金属胁迫的应答反应与抗性机理研究进展

棉花是对重金属以及其它类型非生物逆境耐性较强的作物。虽然重金属胁迫对棉花的生长发育造成不利影响,但因棉花自身具有较完整的应对重金属胁迫的适应保护机制、且棉花主产品非食用的特点,可作为重金属污染土壤的修复作物。本文结合本实验室的研究结果,就国内外对镉、铬、铅、砷和汞5种主要重金属污染物源对棉花生长发育的毒害机理以及棉花应对和适应机制的研究进展作了评述。
土地整治促进贫困地区脱贫的模式及实证

中国目前的贫困人口规模仍然较大,对实现全面建成小康社会目标的实现构成严重障碍。中国政府提出了农村贫困人口到2020年全部脱贫的目标,并要求采取措施确保这一目标实现。该研究分析了土地整治促进贫困地区脱贫机制,认为土地整治通过引导外部要素输入和内部潜力发掘,能够有效缓解或消除贫困地区存在的致贫因素。基于土地整治促进贫困地区脱贫机制分析,该研究将土地整治促进贫困地区脱贫模式划分为3种类型,即政府主导模式、企业带动模式和村民自治模式,每种模式有其适用性。研究以贵州省为例,分析了土地整治在促进该省贫困地区脱贫中发挥的平台作用,并以七星关区现代高效农业园区、赫章县平山乡农业园区和湄潭县复兴镇两路口村为案例,实证了前述3种模式的有效性。研究结果强调,各地在实现贫困地区脱贫目标中,要注意发挥好土地整治的平台作用,根据地方实际情况选择合适模式促进贫困地区脱贫。
昼夜变温下高温对Bt棉铃壳杀虫蛋白及氮代谢生理的影响

【目的】确定在昼夜变温条件下,高温逆境对转基因棉花铃壳中杀虫蛋白含量的影响及相关生理特征。 [方法]以大面积推广应用的Bt棉常规品种泗抗1号和杂交种泗抗3号为材料,于2011-2012年在扬州大学遗传生理重点实验室,用盆栽棉花在人工气候室设计昼夜变温(39/27 ℃)条件下高温持续4~10 d胁迫,研究铃壳中Bt蛋白含量、氮代谢相关物质和关键酶活性的变化特征。【结果】铃壳中Bt杀虫蛋白含量随胁迫时间的延长而降低。与对照(32/25℃)相比,胁迫7 d后铃壳中Bt杀虫蛋白开始急剧下降。2011年度常规种泗抗1号和杂交种泗抗3号分别下降了18.44%和14.82%;2012年分别下降了19.07%和15.26%。铃壳中Bt杀虫蛋白下降同时,其游离性氨基酸含量和蛋白酶活性明显上升,而可溶性蛋白含量和GPT活性则显著下降。【结论】昼夜变温下高温引起铃壳中蛋白质合成减弱,分解加剧,导致蛋白质含量下降(包括Bt蛋白含量下降),从而引起抗虫性降低。
肉羔羊育肥秸秆配合颗粒饲料加工工艺参数优化

针对肉羊羔羊育肥秸秆配合颗粒饲料生产过程中,由于作业参数不当造成的生产率低、成型颗粒质量差、能耗高等问题,以麦秸秆、玉米粒为主要试验材料,以原料精粗配比、物料含水率和喂料速度为试验因素,以颗粒饲料的密度、成型率、粉化率、纯工作小时生产率及吨产品能耗为试验指标,对肉羊羔羊育肥秸秆配合颗粒饲料加工工艺进行了试验研究。通过物料含水率、原料精粗配比、喂料速度对颗粒饲料成型效果影响的单因素试验,在满足行业标准要求的密度、成型率、粉化率数值基础上,确定了各因素合适范围;采用正交试验法、极差法、方差法及综合平衡法,试验分析了3因素对各项指标影响的显著性及主次顺序,确定了肉羊羔羊育肥秸秆配合颗粒饲料部分加工工艺的最优参数组合A_3B_1C_3。试验结果表明:在原料精粗配比4∶6,物料含水率17%,喂料速度500 r/min时,颗粒密度为1 116.48 kg/m~³,成型率为99.51%,粉化率为7.36%,纯工作小时生产率达到716 kg/h,颗粒密度符合国家行业标准要求,成型率与纯工作小时生产率达到最高,粉化率虽然不是最低,但完全符合标准要求。研究结果为肉羊羔羊育肥秸秆配合颗粒饲料的生产加工提供参考数据。
基于加热均匀性的射频干燥系统结构优化与试验

针对现有射频干燥系统存在装料量大时射频加热不均匀、干燥过程无法实时称重等问题,该文设计了一种热风对流加热装置、装料装置和称量装置。热风对流加热装置主要由热源供给系统、风温风速控制系统和气流分配室组成;装料装置由特制的多层料盘组成;称量装置由称量传感器、称量托盘和支柱等组成。采用计算流体力学软件对气流分配室进行模拟,结果显示改变气流分配室为喇叭口形状及增加分流圆柱体后,条形出风口处风速均匀性提高,其速度偏差比从31%降为10.5%,速度不均匀系数从19%降为7.6%。以玉米种子为例进行了优化后的性能验证试验,结果表明:热风对流加热装置可以提供均匀的温度和风速;自动称量装置能够实时监测物料的质量,其最大量程为24 kg,分层后的薄层物料最大处理量为18 kg,偏差范围为1~5 g;在热风和射频合适的匹配参数下,采用射频干燥结合热风对流技术,以及分层装料的方法,可解决射频干燥大装载量玉米种子产生的热偏移问题和边角效应问题,进而提高射频加热均匀性。该研究避免了干燥过程中外界温湿度的影响,减少了10%的干燥时间,为改善射频加热均匀性提供了参考。
低磷胁迫对不同基因型棉花苗期根系形态及生理特性的影响

【目的】磷是棉花生长发育必需的三大营养元素之一,缺磷会导致棉花生长受阻、棉株矮小、根系不发达、蕾铃脱落、生育期延迟,严重影响棉花的产量和品质。但施入土壤中的磷易被固定从而变成难以利用的闭蓄态磷,使土壤中的有效磷含量降低。因此,本试验旨在为研究不同基因型棉花对低磷胁迫的响应机制和磷高效吸收利用提供理论支持。【方法】水培条件下,选用中棉所79和鲁棉研28号为试验品种,研究2个磷水平:低磷P0(KH_2PO_4 1.0×10~(-5) mol·L~(-1))和适磷P1(KH_2PO_4 0.5 mol·L~(-1))对棉花苗期磷吸收利用效率、叶片光合特性和根系形态学特征的影响。【结果】在低磷和适磷处理下,中棉所79磷利用效率分别为90.92 mg·mg~(-1)和23.09 mg·mg~(-1),均高于鲁棉研28号。在低磷胁迫下,鲁棉研28号根干物质质量和净光合速率分别比中棉所79高37.05%和13.33%;鲁棉研28号总根长、根总表面积和根总体积分别增加13.05%,18.78%和10.50%,而中棉所79总根长、根总表面积和根总体积均显著降低;与中棉所79相比,鲁棉研28号磷吸收效率高56.75%,磷外渗率低27.72%。【结论】表明在低磷胁迫下,鲁棉研28号拥有较好的根系形态和生理特性适应逆境,中棉所79具有较高的磷利用效率。
黄土坡面细沟形态变化及对侵蚀产沙过程的影响

为揭示细沟形态对侵蚀产沙过程的影响,选取66、94、127 mm/h三个雨强条件,对20°陡坡坡面进行了坡面水蚀精细模拟降雨试验,选取沟长、沟宽、沟深等指标刻画细沟形态随降雨历时的变化规律。结果表明:1)降雨强度对细沟长度的影响显著,细沟宽度变化受降雨历时的影响较大,细沟深度的变化对降雨强度表现出较强的分异规律。2)细沟形态参数之间不是相互独立的,存在明显的相关关系,说明细沟形态的演变是一个多维度过程。3)细沟的形成和发展与坡面水沙过程关系密切,细沟形态参数与含沙量、侵蚀速率之间均存在较显著的对数函数关系。该研究可以为细沟侵蚀动态模型的建立提供基础数据。
基于小波包变换和量子神经网络的触电故障类型识别模型

针对农村低压电网中广泛应用的剩余电流保护装置,只能检测到剩余电流有效值的大小作为唯一动作判据,不能自动识别剩余电流与触电故障类型之间所具有的非线性映射规律的难题,提出了一种基于小波包变换和量子神经网络的触电故障类型识别模型。首先应用小波包变换明确了生物体触电故障时,剩余电流中312.475 Hz以下低频带的能量谱波动明显,其中39.062 5~78.125 Hz和119.2~156.25 Hz两频带的波动幅度达9.05和9.00,提取了剩余电流的小波包能量谱8维度特征向量,同时应用特征频带能量占有比之差的平均变化率,实现了生物体发生触电故障的准确检测。然后以小波包能量特征向量为有效信息源,利用量子计算的态叠加思想和神经网络计算的自适应性结合,建立了一种量子神经网络作为触电故障类型识别模型,该网络采用多个量子能级的量子神经元,在学习1 437次时误差精度达到0.000 998 92,快速高效地实现了触电故障类型的识别,其仿真试验准确率达100%。该研究对于研发新一代基于生物体触电电流分量动作的自适应型剩余电流保护装置具有重要的参考价值。
地表粗糙度对黄土坡面产流机制的影响

为探明地表粗糙度对坡面产流机制的影响,该研究通过室内与室外径流小区模拟降雨试验相结合,分析在3种雨强(60、90、120 mm/h)下粗糙坡面与平整坡面(坡度5°、10°、15°、20°)产流点位空间分布和坡面产流时间特征,阐明地表粗糙度对坡面产流机制的影响。结果表明:粗糙坡面与平整坡面产流点位沿径流方向的变异系数分别为34.4%~ 52.9%、15.5%~31.1%,即粗糙坡面产流点位较平整坡面更为分散。相较于平整坡面,地表粗糙度具有推迟坡面产流效应,且推迟效应随坡度、雨强增大而逐渐减弱。表明地表粗糙度在小坡度、小雨强条件下具有较强延迟坡面产流能力。地表粗糙度影响坡面产流一方面通过地表填洼的直接作用;另一方面通过增加降水入渗水头,增强坡面入渗能力的间接作用。通过坡面地表填洼量预测的初始产流时间与实测坡面产流时间比值范围为2.2%~36.2%,表明地表粗糙度间接作用为延迟坡面产流的主导作用。因此,该研究结果阐明了粗糙坡面的点状产流与坡面产流特征,进一步为粗糙坡面产流机制的揭示及地表粗糙度对坡面土壤侵蚀机理的影响提供了科学依据。
基于高斯过程混合模型的大气温湿度预测

温湿度预测在国民经济各领域有重要作用,实现温湿度精准预测可有效提高农业生产及保障行人安全,室内温湿度预测有助于植物健康生长,减少经济损失;室外温湿度预测对行人安全及航空等科研起保障作用。针对现有温湿度预测效果不佳且不能实现多模态预测,该文采用高斯过程混合(gaussian process mixture, GPM)模型进行大气温湿度多模态预测。另外为了提升模型学习效率,给GPM模型提出了的一种隐变量后验硬划分迭代学习算法。该算法采用一种新的近似策略,利用最大后验估计不断矫正样本划分,借助迭代学习实现样本最优分组。在用自相关函数和最大Lyapunov指数等解析评价温湿度序列基础上,将GPM模型与核回归(kernel-regression, K-R)、最小最大概率机回归(minimax probability machine regression, MPMR)、线性回归(linear- regression, L-R)、高斯过程(gaussian process, GP)等传统预测模型进行比较。结果表明GPM不仅能够实现多模态预测,而且预测准确率要明显优于其它传统模型。最终湿度预测最优结果RMSE =0.062 0、R~2 =0.936 2,训练耗时为113.417 5 s;温度预测最优结果RMSE =0.042 6、R~2 =0.966 6,训练耗时为90.004 9 s。由于GPM为无环境因子输入模型,因此该文的研究不仅对大气温湿度预测有促进作用,同时对室内及固体表面温湿度预测具有一定借鉴价值。
多因素影响下土壤上升毛管水运动特性HYDRUS模拟及验证

基于饱和—非饱和土壤水分运动理论,通过HYDRUS-1D软件对多因素作用下的土壤上升毛管水运动进行模拟,研究土壤容重、黏粒含量、初始含水率、地下水埋深和时间5个因素对上升毛管水运动特性的影响。分别建立上升毛管水补给量和毛管水上升高度与各影响因素之间经验模型,其均方根误差均为0.003 cm,相关系数均大于0.99,决定系数均大于0.98(P<0.01),计算值与实测值相对误差均小于11.25%。各影响因素对上升毛管水补给量的影响程度由大到小依次为时间、土壤容重、初始含水率、黏粒含量、地下水埋深,对毛管水上升高度的影响程度由大到小依次为时间、初始含水率、黏粒含量、土壤容重、地下水埋深。采用截距为0的线性函数对毛管水上升高度与上升毛管水补给量之间的关系曲线进行拟合,其决定系数均在0.96以上,表明其两者之间呈显著线性关系。该研究成果可为制定灌溉和排水以及盐碱地改良等措施提供理论依据。
基于无人机数码影像的玉米育种材料株高和LAI监测

快速、无损和高通量地获取田间株高(height,H)和叶面积指数(leaf area index,LAI)表型信息,对玉米育种材料的长势监测及产量预测具有重要的意义。基于无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)遥感平台搭载高清数码相机构建低成本的遥感数据获取系统,于2017年5—9月在北京市昌平区小汤山镇国家精准农业研究示范基地的玉米育种材料试验田,获取试验田苗期、拔节期、喇叭口期和抽雄吐丝期的高清数码影像和地面实测的H、LAI和地面控制点(ground control point,GCP)的三维空间坐标。首先,基于高清数码影像结合GCP生成试验田的数字表面模型(digital surface model, DSM)和高清数码正射影像(digital orthophoto map,DOM);然后,基于DSM和DOM分别提取玉米育种材料的H和数码影像变量,其中将DOM的红、绿和蓝通道的DN(digital number)值分别定义为R、G和B,进行归一化后得到数码影像变量,分别定义为r、g和b;最后,基于实测H对DSM提取的H进行了精度验证,并用逐步回归分析方法进行了LAI的估测。结果表明,实测H和DSM提取的H高度拟合(R~2、RMSE和nRMSE分别为0.93,28.69 cm和17.90%);仅用数码影像变量估测LAI,得到最优的估测变量为r和r/b,其估算模型和验证模型的R~2、RMSE和nRMSE分别为0.63, 0.40,26.47%和0.68,0.38,25.51%;将H与数码影像变量进行融合估测LAI,得到最优的估测变量为H、g和g/b,其估算模型和验证模型的R2、RMSE和nRMSE分别为0.69,0.37,24.34%和0.73,0.35,23.49%。研究表明,基于无人机高清数码影像结合GCP生成DSM,提取玉米育种材料的H,精度较高;将H与数码影像变量进行融合估测LAI,与仅用数码影像变量相比,估测模型和验证模型的精度明显提高。该研究可为玉米育种材料的田间表型信息监测提供参考。
活塞环组结构参数对柴油机漏气量和机油消耗的影响

合理的活塞环组结构能有效改善内燃机整机性能。以某四缸高压共轨柴油机活塞组件为研究对象,结合实测的缸内压力及活塞与缸套工作温度场数据,建立了活塞组件动力学模型。重点研究了不同活塞环岸间隙、环槽间隙、活塞环开口间隙、活塞顶环径向弹力对缸内的机油消耗和漏气量的影响规律。运用Box-Behnken响应面法分析表明:顶环、二环开口间隙和顶环的径向弹力对漏气量的影响表现出了较为明显的线性关系,油环开口间隙对漏气量的影响较小,顶环对气体的密封能力强于二环。漏气量和二环岸压力均随着环岸间隙的增大而增大,顶环上下表面压力差的增大使得经过活塞环开口处的窜油量在环岸间隙为0.95 mm时最大。环槽深度及顶环上侧间隙的变化对漏气量无明显影响。在保证活塞环组性能的同时,适当减小环岸间隙与开口间隙、增加径向弹力,可有效降低漏气量与机油消耗。
基于土地功能的农村居民点内部用地结构分类

科学合理的农村居民点内部用地功能结构分类是提升农村土地利用效率、实现用地结构优化配置的重要前提。该文在梳理农村居民点用地分类现状的基础上,从土地利用的功能角度出发,构建了涵盖农村居民点用地生产功能、生活功能、生态功能和潜在功能的分类体系,其中包含4个一级类、10个二级类和37个三级类;并以该分类方法为基础,通过实地调查典型农村居民点内部用地结构现状,从微观视角揭示内部用地结构。基于新的分类体系,大兴庄村用地类型可分为28种,农村居民点内部生产用地、生活用地和生态用地的比例分别为34.73%、53.53%和4.06%,可挖潜面积比例为占农村居民点总面积的13.09%。研究结果为中国农村居民点用地分类体系构建提供了基本思路和工作框架。
机械通风楼房猪舍热环境及有害气体监测与分析

楼房养猪模式提高了养殖密度,节约了土地资源,同时也带来了养殖企业对饲养环境的关注。该文以楼房猪舍为监测对象,采用无线传感网络多点部署的方法连续24 h监测不同楼层猪舍的温热环境和有害气体等环境因子参数分布,对比和分析不同楼层间以及同一楼层内不同位置间热环境和有害气体分布的差异性。以每楼层动物所需通风率为基准,将通风情况划分为欠通风、合适通风和过通风3种水平,结果显示中间层(保育猪1960头,10.8±1.9 kg)欠通风造成温湿度指标THI(temperature and humidity index)平均值达27.9,接近舒适区上限28.06。受顶层辐射和底层保温影响,顶层(生长猪940头,51±4.4 kg)温度最大值比底层(生长猪955头,40±3.6 kg)高2.8 ℃,顶层昼夜温度最大差值达11.6 ℃。底层湿度高,相对湿度达85.7%。夏季通风条件下,各楼层内的CO_2和NH_3浓度远低于最高浓度限值,欠通风猪舍CO_2和NH_3分布不均,且较难排出,其中NH_3浓度受猪舍内尿液排出方式影响。各楼层温热和有害气体环境差异性显著,同一层猪舍不同位置环境存在差异。该研究为优化楼房养猪机械通风设计,提高楼房养猪环境控制水平提供理论依据。
引入时相信息的耕地土壤有机质遥感反演模型

土壤有机质(soil organic matter, SOM)是土壤质量评价的重要指标。监测SOM含量及其空间分布对土壤利用与保护、土壤有机碳库估算等具有重要意义。该文以松嫩平原典型区为研究区,采集4种主要土壤类型样本共147个,获取裸土期多时相MODIS地表反射率8 d合成产品,以单期、多期影像所构建光谱指数作为输入量,构建包含含水量变化与有机质含量信息的多光谱指数,建立SOM线性回归遥感反演模型,揭示SOM空间分布规律。结果表明:由于土壤含水量空间差异随时间变化,基于单期影像构建的模型主要输入量发生规律性改变,其中年积日137 d裸土条件最好,反演模型最优;比值光谱指数R_(61)与SOM显著相关,而和含水量相关性极小,适于作为反演模型输入量;基于多期影像构建的模型引入时相信息后,精度与稳定性较单期影像模型显著提高,其中基于年积日137、105 d两期影像光谱指数所建立的多元线性模型最优;松嫩平原SOM呈现由东北向西南递减趋势。
基于无人机遥感影像的水稻种植信息提取

水稻是中国南方最主要的粮食作物,种植面积波动对国家粮食稳定有很大影响。通过无人机遥感试验获取多幅有重叠区域的图像,使用Agisoft photoscan软件拼接重构试验区的完整图像,利用多尺度分割方法将试验区域分割成若干对象,并基于统计方法提取对象的光谱特征、几何特征和纹理特征;然后,建立识别水稻地块的二分类Logistic回归模型,特征指标为形状指数、红色均值、红色标准偏差、最大化差异度量、灰度共生矩阵同质性和灰度共生矩阵非相似性。结果表明:模型辨识训练样本集的正确率为100%,辨识检验样本的正确率为97%,模型应用于辨识验证区域水稻田块,总体正确率为98%。最后基于累计像素方法测算水稻田块的面积,并与目视解译测算的结果对比,面积误差小于3.5%,研究方法识别水稻田块效果好,面积测算准确率高。因此,该研究对利用无人机遥感影像普查水稻种植信息具有一定的适用性。
不同材质传热风道性能及蓄热土壤温度场CFD模拟

风道在园艺设施中应用较为广泛,通常作为土壤及墙体热量传递的载体。该文搭建了风道传热试验台,以聚氯乙烯管道(polyvinyl chloride pipe,PVC)、镀锌铁皮管道(galvanized iron pipe,GI)及钢筋网外缠绕土工布管道(steel mesh skeleton-geotextile composite pipe,SFG)3种管材作为传热风道,以土壤为蓄热体进行试验,结合计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)对蓄热土壤温度场进行分析。结果表明,SFG的传热效果最好,测试期间的换热量达到299.44 kJ,约是GI的4倍、PVC的3倍;SFG进、出口上、下、左、右4个方向的有效蓄热范围均远大于240 mm,PVC与GI的有效蓄热范围相似;通过CFD所建立的3个传热风道计算模型的最大相对误差为4.4%,模拟发现蓄热土壤截面温度从进风口到出风口具有一定的"坡降"。因此,SFG的传热效果明显优于PVC与GI,具有较高的应用潜力和一定的推广价值。
不同有机肥对稻田温室气体排放及产量的影响

为研究有机肥施入稻田对温室气体排放的影响,设置猪粪、鸡粪和稻草分别与化肥混施处理,利用静态箱法-气相色谱仪监测稻田甲烷(CH_4)和氧化亚氮(N_2O)排放通量并进行分析。研究结果表明,化肥处理(CF)CH_4季节排放为202.1、279.9和332.5 kg/hm~2,与猪粪(PM)无显性差异,明显低于鸡粪(CM)和稻草(RS)处理;CF处理N_2O排放总量最高,与有机肥处理无显著性差异;CH_4季节排放通量与土壤Eh值呈极显著负相关关系,与土壤温度呈极显著正相关关系;肥料中不同活性有机碳质量分数为18.4~114.5 g/kg,肥料中被167 mmol/L高锰酸钾氧化的有机碳(ROC167)与稻田CH_4排放总量呈显著正相关关系(相关系数为0.872,P<0.05);施有机肥第三年水稻平均产量比CF处理增加14.3%(P<0.05);不同有机肥中,以PM处理的增温潜势和温室气体排放强度最小,与不施肥和CF处理无显著性差异,猪粪的ROC167含量低,能较好的协调环境与产量之间关系,是值得推荐的有机肥种类。
去电子处理微咸水矿化度对土壤水盐运移特征的影响

为探究去电子处理微咸水对土壤水盐运移的影响,该文通过室内土柱试验,分析了不同矿化度微咸水(0.14、2、3、4、5 g/L)经去电子处理后土壤水分入渗及盐分分布规律。结果表明:不同矿化度去电子微咸水土壤入渗速率及湿润锋运移速率明显大于未处理微咸水,入渗时间为200 min时,累积入渗量和湿润锋运移深度在矿化度为4 g/L时增加幅度最大。相同矿化度去电子微咸水与未处理微咸水相比,Philip入渗公式吸渗率、Green-Ampt入渗公式饱和导水率及湿润锋处吸力均显著增加。去电子微咸水能够显著提高土壤的持水效率和上层土壤盐分的淋洗效果,矿化度为4 g/L时,相对淋盐率和Na+相对淋洗率最大。该研究表明去电子化处理能够改善土壤水盐运移特性,有利于微咸水安全利用。