mlsa-iai-msu-lab/ru_sci_bench_zho_cite_reranking huggingface dataset:
人工智能在变电站运维管理中的应用综述

变电站运维管理是人工智能在能源电力系统中的典型应用场景之一,研究以专家系统、传统机器学习及深度学习为主要代表的人工智能技术,对于推动变电站的智能化发展具有重要意义。首先,概述了人工智能技术的发展现状及特点、面临的挑战、发展趋势及热点;然后,结合变电站中基于传感器的遥测系统与基于摄像头的遥视系统的高级功能需求,总结分析了现有将人工智能技术应用于主要电力设备状态评估诊断、变电站安防环境的智能感知、站内人员行为检测判别等典型场景中的研究成果,同时指出当前人工智能技术应用于变电站典型场景时存在的问题;最后,就人工智能技术未来应用于变电站重要设备状态感知和三维全景可视化中的重点突破领域提出了几点建议。
考虑不平衡案例样本的电力变压器故障诊断方法

针对电力变压器各故障类别间案例数量不平衡导致的神经网络等传统机器学习诊断方法准确率较低,及各故障类型之间识别效果差距大的问题,基于层次分类和集成学习的思想,构造了一种多级层次变压器故障诊断模型。该方法根据每级类别样本的不平衡程度分级建立相应的分类器,逐级深入进行诊断。第1级分类器选取神经网络,提取正常、放电故障和过热故障3种广义特征标签,并与原始参量输入进行特征融合,以引导DL/T 722—2014中采用的9种更细致的状态类型分类;第2级分类器采用EasyEnsemble集成学习方法,通过欠采样生成多个数据平衡的训练子集,充分平衡了多数类和少数类故障信息,再通过并行训练子分类器合成最终分类器,避免了欠采样丢失数据信息的问题。实验结果表明:与传统诊断方法相比,所提出的方法提升了少数类故障的泛化特性,使总体准确率提升了7%,具有更准确和更平衡的电力变压器故障诊断效果。
利用侧流核酸试纸条快速检测非洲猪瘟病毒

为满足基层普通实验室或养殖场等资源有限的实验室对非洲猪瘟病毒(African swine fever virus, ASFV)的检测需求,该研究开发了一种简单、快速、低成本的检测技术,可以用肉眼观察检测结果。研究将传统聚合酶链式反应(polymerase chain reaction, PCR)与胶体金试纸条技术结合,开发一种低成本的侧流核酸测定试纸条(lateral flow nucleic acid assay, LFNAA)。该体系设计了独特的尾引物,避免了传统核酸试纸条的半抗原标记及抗体的使用。经过PCR扩增后产生一端带着单链寡核苷酸尾巴的双链DNA产物,能够与胶体金标记的寡核苷酸捕获探针结合,从而在试纸条上形成可以用肉眼观察的目标产物。该LFNAA试纸条能够在猪瘟病毒(Classical swine fever virus, CFSV)、猪瘟病毒猪繁殖与呼吸综合征病毒(Porcine reproductive and respiratory syndrome virus, PRRSV)、猪圆环病毒1型(Porcine circovirus 1, PCV1)、猪圆环病毒2型(Porcine circovirus 2, PCV2)、猪伪狂犬病毒(Pseudorabies virus, PRV)、猪细小病毒(Porcine parvovirus virus, PPV)中特异的鉴定出ASFV的存在,其灵敏度与琼脂糖凝胶电泳的分析结果一致,均能达到103 copies/μL。因此,仅需要一台普通PCR仪,即可对ASFV进行快速灵敏的鉴定(<2 h),其低成本、操作简便的特点非常适合资源有限的实验室中非专业人员的操作。此外,该技术可进一步结合等温扩增技术,能够在食品安全和医学诊断中实现更快更简便的现场检测。
基于特征优选随机森林算法的农耕区土地利用分类

为了提高农耕区土地利用分类精度,该文采用较高空间分辨率和丰富光谱信息的Sentinel-2数据生成光谱特征、无红边波段的植被指数、红边指数和纹理特征4种基本特征变量,并对以上特征变量优选后进行特征重要性排序,进而构建7种特征组合方案,基于随机森林算法和支持向量机对农耕区土地利用信息进行提取并对比验证分类精度。研究结果表明:通过特征优选的随机森林算法进行土地利用信息提取效果最佳,总体精度达到88.24%,Kappa系数为0.84,精度优于相同特征变量下的支持向量机分类方法。该方法能够有效提高农耕区土地利用分类精度,可为土地资源监测、管理提供技术支持和理论参考。
中国土地集约利用与区域生态效率耦合协调度时空格局

土地集约利用与区域生态效率的耦合协调发展对城市可持续发展和生态文明建设意义重大。该文采用熵权法和非期望产出的超效率SBM模型分别评价了2004-2016年中国284个地级市土地集约利用程度和区域生态效率;在此基础上,分别运用耦合协调度模型和空间自相关分析方法研究了两者耦合协调度及空间关联格局的时空演变特征。研究结果表明:当前中国城市土地集约利用与区域生态效率协调性整体处于轻度失调阶段,但耦合协调度随时间呈逐步增强态势。协调度空间分布整体呈现“东部和中部高,西部低”的格局,且随时间推移发生较小改变。全局空间自相关结果表明:耦合协调度存在显著空间正相关性,且随时间推移关联程度先增强后减弱。局部空间自相关结果显示:正相关类型高高集聚(HH)与负相关类型低高集聚(LH)主要分布在东部地区,而正相关类型低低集聚(LL)和负相关类型高低集聚(HL)主要分布在西部地区,其中,HH、LH和LL型主要以“组团”形式出现,聚集性强,HL型则散乱分布。随时间推移,除HL型外,其余类型空间分布的整体格局较为稳定。应制定科学的环境经济和环境技术政策,加强对城市的差异化监控与管理,合理进行分区管控并推进市域之间的技术与创新合作等来增强土地集约利用与区域生态效率的协调性,促进城市可持续发展。
元谋干热河谷平沟建园土地治理工程效益及生态风险

元谋干热河谷冲沟侵蚀发育,水土流失严重,人地矛盾突出。自2010年以来,该区开展了一种集“水土流失治理、土地开发和果蔬园建设”为一体的新型土地治理工程--平沟建园。该工程在增加耕地面积和增加土地收益等方面发挥了重要作用,但随着工程的推进,其对生态环境的影响也不容忽视。该文采用遥感解译结合实地调研方法,分析了元谋干热河谷平沟建园土地治理工程现状及产出效益,并对工程中存在的潜在生态风险进行了探讨。结果表明,平沟建园土地治理工程以民营企业和个体户为投资主体,截至2018年,已完成造地总面积超过6 700 hm~2,显著提高了该区土地资源利用效率。该工程造地投入为3.3~18万元/hm~2,平均10.65万元/hm~2,新造地主要种植葡萄、番茄等果蔬,年总产出最大可达造地平均投入的12.7倍,经济效益显著。但在工程实施中,存在局部新造地边坡沟蚀发育、水资源利用及其土壤水分平衡变化,以及农药化肥大量施用威胁水体安全等潜在生态风险。平沟建园工程是一项非官方组织的民间致富土地治理工程,未来需加强对工程具体生态效益及潜在生态风险问题开展科学监测与试验研究,以期为元谋平沟建园工程的科学实施以及经济、生态与社会效益的持续发挥提供理论依据。
湿干循环下膨胀土渠道边坡的破坏模式及稳定性

针对北疆地区膨胀土渠道因季节性通水导致的边坡失稳破坏问题,通过建立简化地质条件的离心模型试验,得到了湿干循环下膨胀土渠道边坡的变形及破坏特征,提出了由渠道通水、停水引起的湿干循环下膨胀土渠道边坡的破坏模式;在此基础上,利用GeoStudio软件分析了不同裂隙分布形式对膨胀土渠道边坡渗流特性及稳定性的影响。结果表明:运行过程中渠基膨胀土开裂是引起渠道边坡发生浅层失稳破坏的决定性因素;渠道因季节性通水造成的湿干循环作用下膨胀土渠道边坡破坏模式主要由“子土块”剥落破坏及“后缘张拉裂隙的扩展”2种破坏相互混合叠加构成。对比数值模型中不同后缘裂隙深度下渠坡的安全系数可知,当裂隙贯穿区深度为0.5 m时(工况1),对应的安全系数下降幅度约为60%,但此时的安全系数仍较大,渠坡可视为稳定;而当裂隙贯穿区深度继续增加至1 m时,渠道的安全系数下降幅度达到约74%,此刻的安全系数接近一级安全等级阈值(1.25),渠坡虽仍为稳定,但已经具备了失稳的可能。边坡的浅层破坏主要由“子土块”剥落模式决定,而后缘张拉裂隙的扩展对渠坡的失稳起到促进作用。此外,数值模拟结果还显示裂隙的存在加剧了坡面表层土体的孔压波动,易造成表层“子土块”的剥落。研究成果为进一步揭示季节性通水诱发的膨胀土渠道灾变提供了参考依据。
利用无人机可见光遥感影像提取棉花苗情信息

为提高棉花苗情信息获取的时效性和精确性,该文提出了基于可见光遥感影像的棉花苗情提取方法。首先,利用自主搭建的低空无人机平台获取棉花3~4叶期高分辨率遥感影像,结合颜色特征分析和Otsu自适应阈值法实现棉花目标的识别和分割。同时,采用网格法去除杂草干扰后,提取棉花的形态特征构建基于SVM的棉株计数模型。最后,基于该模型提取棉花出苗率、冠层覆盖度及棉花长势均匀性信息,并绘制棉花出苗率、冠层覆盖度的空间分布图。结果显示,模型的测试准确率为97.17%。将模型应用于整幅影像,计算的棉花出苗率为64.89%,与真实值误差仅为0.89%。同时基于冠层覆盖度、变异系数分析了棉花长势均匀情况。该文提出的方法实现了大面积棉田苗情的快速监测,研究成果可为因苗管理的精细农业提供技术支持。
低对比度条件下联合收割机导航线提取方法

针对强光照下成熟小麦已收割区域和未收割区域对比度低、收割边界获取难度大的问题,该文提出了一种基于区域生长算法的联合收割机导航线精确提取方法。对摄像头采集的作物收割图像,利用区域生长算法分割出图像中未收割区域。生长阈值通过对图像灰度直方图高斯多峰拟合进行自适应计算。对分割得到的二值图像进行形态学处理,获取作物已收割和未收割区域分界线,然后采用最小二乘法拟合收割机作业导航线。试验结果表明:在小麦已收割和未收割区域对比度很低的情况下,所提方法能够精确地提取出小麦收获边线,并得到收割机作业导航线,与人工标定导航线夹角平均误差小于1.21°,可以为联合收割机的自动导航研究提供参考;处理一张900×1 200像素的图像时长约0.41 s,基本满足联合收割机导航作业的实时性要求。与传统方法对比发现,该文方法不易受作物生长密度和麦茬的干扰,导航线的提取精度更高,单幅图像的处理时间略有增加,但基本满足实时性作业要求。
内蒙古河套灌区农田土壤中微塑料的赋存特征

为阐明内蒙古河套灌区农田土壤中微塑料的赋存特征及其与覆膜年限、灌溉类型等的响应关系,该文采用田间取样与室内试验相结合的方法进行了系统研究,分析了研究区地膜覆膜现状,并考虑覆膜年限(覆膜5、10、20 a)及灌水方式(滴灌和畦灌)2个因子,探索了河套灌区农田土壤中微塑料的丰度、类型、颜色、粒径等赋存特征,并通过扫描电镜、能谱仪等对微塑料表面特征及表面附着物进行观察与分析。结果表明:内蒙古河套灌区不同覆膜年限下(5、10、 20 a)土壤中微塑料平均丰度分别为2 526.00、4 352.80、6 070.00个/kg,单层土的微塑料含量最大值(2 133.50 ind/kg)出现在覆膜20 a的0~10 cm土层,最小值(678.00个/kg)出现在覆膜5 a的>20~30 cm土层;不同覆膜年限和灌溉类型影响土壤微塑料丰度,滴灌农田微塑料丰度值略大于畦灌农田,在不同土层深度上微塑料丰度值随土层深度增加逐渐减小;微塑料类型主要有纤维类(23.34%)、碎片类(26.31%)、薄膜类(38.57%)和颗粒类(11.78%)等4种,且薄膜类在不同土层占比都较高,微塑料颜色包括黑色、透明、绿色、红色、蓝色等,比例分别为24.56%、23.83%、19.34%、 16.52%和15.75%,其中0~10 cm土层中微塑料以黑色为主,占比30.25%,在>10~20、>20~30 cm土层中微塑料以透明为主,占比30.15%和29.23%,粒径则随覆膜年限增加而呈逐渐减少趋势,粒径小于1 mm的微塑料居多,随着覆膜年限的增加,微塑料粒径在0~10、>10~20、>20~30 cm土层间的差异逐渐减小,且粒径大小与灌溉类型无显著关系(P>0.05);微塑料样品表面特征粗糙,呈现不规则孔隙,纤维类、薄膜类和碎片类微塑料均具有较多规则微小孔隙,而颗粒类微塑料表面孔隙则不规则且呈凹凸状,土壤中微塑料的多孔特性造成微塑料比表面积增大,进而增加对土壤中其他污染物和微生物的吸附;微塑料的表面孔隙附着有机体和污染物,表面存在稳定的铁氧化物、稀土元素等,并容易形成有机-无机复合污染效应。研究对于明晰微塑料在河套灌区土壤中的分布现状及危害具有重要意义。
采用AIS计算中西太平洋延绳钓渔船捕捞努力量

对渔船捕捞行为和捕捞强度空间高分辨率的估计可以作为海洋资源管理和生态脆弱性评估的重要信息。为识别远洋延绳钓渔船作业状态,该文基于2017年10-11月中西太平洋延绳钓渔船卫星船舶自动识别系统(automatic identification system,AIS)数据和捕捞日志数据,采用支持向量机(support vector machine, SVM)学习方法,构建了中国中西太平洋延绳钓渔船捕捞作业状态(捕捞/非捕捞)分类模型。通过计算模型分类准确率、精确率、敏感度和特异度来评价模型对渔船作业状态分类能力。结果表明,模型训练数据的准确率为95.24%(Kappa系数为0.9),验证数据的准确率为93.85%(Kappa系数为0.87)。采用构建好的模型识别2017年10月和11月中西太平洋延绳钓渔船共计125 624条AIS记录数据,模型准确率在83.3%(Kappa系数为0.67)。2017年10、11月所有数据分类精确率为82.33%,灵敏度为88.32%,特异度为77.27%。渔船主要作业空间在168°E~173°E,12°S~18°S,有3个明显的作业强度较高区域。基于SVM模型和日志记录的捕捞强度信息在空间上相关性很高(r>0.98),SVM模型识别的渔船捕捞努力量空间分布特征和实际吻合。捕捞努力量与单位捕捞努力量渔获量(catch per unit of effort,CPUE)、渔获尾数、渔获质量和投钩数的相关系数分别是0.68、0.93、0.93和0.94。基于AIS信息挖掘的渔船空间捕捞努力量可用于渔业资源分析。
采用高速摄影技术测定油葵籽粒三维碰撞恢复系数

为了建立油葵籽粒在收获、输送等机械化生产环节中与机具零部件间作用的碰撞模型。该文基于镜面反射原理和运动学原理,设计了模拟三维空间坐标系的油葵籽粒碰撞恢复系数测定装置。选取新疆收获期矮大头DW667品种油葵籽粒作为研究对象,借助高速摄影技术,记录油葵籽粒在空间碰撞运动中的三维动态坐标。针对影响油葵恢复系数的因素:碰撞材料、下落高度、碰撞角度、碰撞部位、材料厚度和含水率等开展了单因素试验和正交试验研究。单因素试验结果表明,油葵籽粒与Q235、铝合金、有机玻璃、橡胶等碰撞材料之间恢复系数依次减小;油葵籽粒与Q235之间恢复系数,随碰撞角度的整体变化趋势是随碰撞角度增加而增大,随着下落高度的增加而减小,随着材料厚度的增加而增大,随着含水率增大而降低,且在碰撞部位试验中,籽粒上侧与碰撞材料碰撞恢复系数最大。建立了下落高度、碰撞角度、材料厚度、含水率与恢复系数的回归方程,且方程的决定系数均大于0.95。正交试验结果表明,影响恢复系数各因素的次序为:碰撞材料>碰撞部位>下落高度>碰撞角度>材料厚度>含水率,其中碰撞材料、下落高度、碰撞角度、碰撞部位影响极显著,材料厚度、含水率影响显著。对比试验结果表明:基于古典牛顿法求解的恢复系数值小于能量角度求解的恢复系数值;三维碰撞法比二维碰撞法求解的恢复系数值高。验证试验结果表明:三维碰撞法计算出的预测反弹高度值更接近油葵籽粒实际反弹高度值。该研究结果可为油葵机械化生产关键部件优化设计提供参考以及为农业物料参数求解提供新的思路。
基于NDVI-DFI的矿业开发密集区地表热环境分异效应分析

目前大量研究基于像元二分模型探讨植被覆盖度与城市热岛的关系,基于像元三分模型反演植被覆盖度的研究、植被覆盖度与矿业开发密集区地表热环境分异效应关系的分析尚少见报道。该文利用2000-2018年5期Landsat卫星遥感影像,基于NDVI-DFI像元三分模型反演研究区植被覆盖度,将混合像元分解为光合/非光合植被和裸土3部分。利用辐射传输方程法反演地表温度。借助分级统计法、红蓝差值影像法、相关分析法和回归分析法,分析研究区植被覆盖度时空变化与地表热环境分异扰动效应之间的关系。结果表明:研究区NDVI-DFI特征空间符合像元三分模型的基本假设;相关分析法表明,光合/非光合植被覆盖度和裸土覆盖度变化与地表温度变化之间呈显著相关关系,相关系数分别为- 0.81、0.72和0.90;回归分析结果表明,地表温度分别与光合/非光合植被覆盖度和裸土覆盖度呈极显著负相关关系(P<0.01)、不显著正相关关系和极显著正相关关系(P<0.01);光合植被覆盖度每增加10%会使地表温度相应降低0.52 ℃,裸土覆盖度每增加10%会使地表温度上升0.98 ℃,非光合植被覆盖度每增加10%会使地表温度相应上升0.61 ℃。研究结果可为矿业开发密集区地表热环境改善提供定量参考依据。
猪舍生态环境监测和清洁控制系统的设计

针对中小型养殖场的实际需求,该文以可编程控制器(programmable logic controller,PLC)为核心控制器,设计了一套生态环境监测和清洁自动控制系统,主要研究了对猪舍内温湿度、氨气浓度等生态环境参数的检测和调控方法。为实现对温度的精确测量,设计了简单的电阻-电压转换电路,并对温敏电阻采用分段线性化措施,使测温精度达到 ±0.2 ℃。为实现猪舍内多个区域的环境参数的合理检测,采用了多传感器自适应加权平均融合算法,并给出了该算法的PLC程序设计方法。试验数据表明:采用数据融合算法时,在20 ℃左右时,猪仔生活区温度测量值的总方差最小值为0.012 5,而采用算术平均值时方差为0.856 2;在氨气浓度为15 mg/m~3左右时,采用数据融合算法时整个猪舍氨气浓度测量值的方差最小值为0.040 6,而采用算术平均值时方差为0.954 8。这表明采用数据融合算法后,各区域参数测量值的方差远小于采用算术平均时的方差。试验过程中该系统运行可靠,达到了设计目的。该系统结构简单,易安装、调试和维护,成本低,能极大降低工人劳动强度,节省人力,能减少环境污染,特别适合于中小型养殖企业,具有较高的应用价值。
行星轮式大蒜插播机播种直立度优化与试验

大蒜机械化播种的植入环节中,在蒜种-土壤-触土部件强耦合作用下,正头后的蒜种直立度极易变低,如何“保姿植入”成为亟待解决的关键技术。针对此问题,该文以行星轮式大蒜插播机为研究对象,对插播鸭嘴的尖部运动轨迹进行分析,明晰了影响植后蒜种直立度的关键因素为插播鸭嘴的线速度、开启相位角及插播鸭嘴张开角度与凸轮凸起段对应的圆心角之比(开口速比)。运用Box-Benhnken中心组合试验方法对插播鸭嘴的线速度、开启相位角、开口速比进行三因素三水平二次回归试验设计,进行了插播试验,采用Design-expert软件建立响应面数学模型,对影响直立度的关键参数进行了综合优化,求解出最优工作参数组合为插播鸭嘴的线速度200 mm/s,开启相位角20°,开口速比2。大田试验结果表明,最优参数作业的蒜种直立度均值为63.2°,较优化前提高了21.8%,满足大蒜种植的蒜种直立度要求。
基于变化向量的耕地利用方式变化下耕地质量评价

耕地利用方式变化下耕地质量的变化研究意义重大。该文以浙江省耕地质量监测试点松阳县为例,以变化向量凸显耕地利用方式变化,探讨基于变化向量的耕地利用方式变化下耕地质量变化的快速评价方法。充分考虑各特征向量之间的联系以及不同意义不同量纲元素间的共同作用问题,选择典型相关分析CCA(canonical correlation analysis)构建变化向量;采用CCA为基础的多元变化检测MAD(multivariate alteration detection)最大限度的消除相关性影响,以方差最大的形式凸显耕地利用方式变化下耕地质量的变化;选择基于高斯混合模型(GMM)的期望最大化算法(EM)快速评价耕地利用方式变化下耕地质量的变化情况。重点分析基于快速评价的耕地利用方式变化下耕地质量变化区域的空间分布及其和传统因素法的对比分析。结果表明:基于变化向量法得到的耕地质量变化结果与传统的因素法在监测耕地质量水平不变的吻合度在80%~100%以上,耕地质量水平提高的吻合度在16.6%~50%,耕地质量水平下降的吻合度在66.7%~100%。提出的基于变化向量法的耕地质量变化评价模型能对耕地利用方式变化下耕地的质量变化做出正确的评价,评价方法科学、合理、易操作推广,为合理优化配置耕地利用方式提供定量数据支撑。
4TSQ-2型甜菜切顶机设计及试验

针对甜菜分段收获技术需求,结合国内外甜菜收获技术及装备,该文提出了一种甜菜秧缨粉碎与顶部定切厚方式,并设计了切顶机。该切顶机主要由碎缨清理装置和仿形切顶装置组成,可一次完成甜菜缨叶的粉碎及青头的切削。理论分析了该机的关键部件结构参数及传动配置关系,确定了辊轴上2排甩刀或4排橡胶条的排列方式、25片/m的甩刀排列密度和26片/m的橡胶条排列密度,以及甩刀、橡胶条的结构参数。通过对仿形切顶装置进行运动学和力学分析,明确了连架杆、仿形板及切刀决定仿形效果及切顶质量,并确定了位置仿形机构和定厚切顶机构的关键结构参数。田间试验结果表明,该机的切顶合格率为93.6%,多切率为2.1%,满足甜菜切顶收获的指标要求。
浑水含沙率对膜孔灌肥液入渗土壤水氮运移特性的影响

为研究浑水膜孔灌条件下含沙率对膜孔灌肥液入渗土壤水氮运移特性的影响,通过室内膜孔入渗试验,设5个含沙率水平(0、3%、6%、9%、12%),观测累积入渗量、湿润锋运移距离、湿润体内水分以及NO_3~- -N和NH_4~+-N运移变化特性。结果表明:浑水含沙率越大,湿润锋运移距离越小,相同入渗历时内湿润体体积和高含水率区域越小,湿润体内同一位置处土壤含水率越小。单位膜孔面积累积入渗量与入渗时间符合Kostiakov模型(R~2>0.9,P<0.01);随着浑水含沙率的逐渐增大,入渗系数逐渐减小,而入渗指数基本不变。垂直湿润锋运移距离和减渗率均与入渗时间呈极显著的幂函数关系,含沙率对减渗率的影响主要是通过对减渗系数的影响来实现。湿润体土壤NO_3~- -N和NH_4~+-N含量随着浑水含沙率的增大而减小,且在膜孔中心附近区域其含量均较高。土壤- 3NO -N主要集中分布在湿润半径10 cm范围内,湿润体水平方向及膜孔垂向土壤- 3NO -N含量均随着距膜孔中心距离的增加而降低;而土壤NH_4~+-N主要集中分布在湿润半径5 cm范围内,湿润半径5~10 cm范围内的土壤NH_4~+-N含量随着土壤深度的增加而降低。研究结果可为进一步深入研究浑水膜孔灌肥液入渗提供理论依据。
未来气候情景下农牧交错带不同灌溉水平马铃薯产量和水分利用效率

未来气候变化对农牧交错带不同灌溉水平马铃薯产量和水分利用的影响鲜有研究。该研究基于农牧交错带张北和武川站不同灌溉条件下大田试验数据评估了APSIM-Potato模型的适应性;基于33个全球气候模式(global climate model,GCM)通过统计降尺度方法获得的未来2个气候情景(RCP4.5和RCP8.5)逐日气候数据驱动APSIM-Potato模型,模拟未来气候变化对不同灌溉水平(灌1水、灌2水、灌3水和灌4水)马铃薯产量和水分利用的影响。结果表明:APSIM-Potato模型能够较好地模拟2个站点马铃薯产量和土壤水分动态。2个站点实测产量和模拟产量的相对误差均小于22.6%,实测土壤水分和模拟土壤水分相对均方根误差均小于18.1%。基于33个GCM模拟结果,2030 s、 2060 s和2090 s马铃薯生育期温度、CO_2浓度、总降水量和总辐射量相比于基准期(1981-2010)均呈增加趋势。相比于基准期灌1水、灌2水、灌3水和灌4水马铃薯产量,张北站和武川站在RCP4.5情景下均有提升,张北站为4.1%~36.2%,武川站为2.5%~13.6%。RCP8.5情景下,2个站点分别提升3.1%~36.8%和3.1%~38.5%。且2个气候情景下均是灌1水情景下马铃薯产量提升最高。2个气候情景下,马铃薯水分利用效率在2030 s-2090 s均呈增加趋势。研究结果表明未来气候变化对农牧交错带地区马铃薯产量和水分利用效率具有积极影响,未来气候情景下该地区更适宜灌溉马铃薯的生产。
篱架式葡萄藤冬季埋土清除与防寒布回收机研制

针对中国新疆地区篱架式葡萄春季清土作业中存在的机械清土不彻底、防寒布回收困难以及效率低等问题,该文设计了一种葡萄埋土清除与防寒布回收机,由机架、清土部件、卷布部件和液压系统等组成。在EDEM软件中建立土垄和清土部件的仿真模型,以清土距离作为清土效果的评价指标,以刮土板工作面曲率半径、清土叶轮叶片数及其转速为试验因素,在行进速度为2 km/h的条件下设计并实施三因素五水平仿真正交试验,得到最优参数组合:曲率半径680 mm、叶片数4片、转速500 r/min,此时清土距离为294.27 mm。加工样机并对最优参数组合进行田间验证试验,得到清土距离为271 mm,与仿真试验结果的相对误差为8%,埋土基本清理干净,且对葡萄藤和防寒布的损伤小,作业效率高,为人工清土效率的10倍以上。研究结果可为新疆地区篱架式葡萄埋土清除作业提出新的思路,为后续葡萄清土机械的研制提供参考。
雅鲁藏布江流域干湿转换特征及植被动态响应

为准确识别气候变化条件下高寒流域干湿特征及植被动态响应,该研究以青藏高原东南部的雅鲁藏布江流域为例,基于全球陆面数据同化系统(global land data assimilation system,GLDAS)数据集,计算标准化降水蒸散指数(standardized precipitation evapotranspiration index,SPEI),结合归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)探讨了雅鲁藏布江流域干湿转换特征及其对植被的影响。结果表明:GLDAS的降水与气温数据与实测数据一致性较好,可以用于分析雅鲁藏布江流域干湿转换特征;1982-2015年间雅鲁藏布江流域总体呈现湿润化趋势,但2000年前后流域干湿时空特征发生反转现象,即时间上,2000年以前流域呈现湿润化趋势,2000年以后呈现干旱化趋势,空间上,流域内干旱地区逐渐变湿,湿润地区逐渐变干;流域内约71.83%的区域SPEI与NDVI呈正相关,流域植被受流域干湿条件影响较大,降水和气温是植被动态变化的主要驱动因素;流域内92.17%以上的区域SPEI与土壤含水量呈极显著正相关,表明土壤含水量亦是影响流域干湿特性不可忽视的因素。该研究结果可为辨识高原及高寒区水循环变化过程及其驱动机制提供科学依据。
射流三通产生的脉冲波对灌水器水力与抗堵塞特性的影响

该文应用CFD两相流模拟与水力试验相结合的方法,研究射流三通产生的脉冲水流对灌水器流道水力性能和抗堵塞性能的影响。进行射流三通水力性能试验,获取其脉冲参数(振幅、周期),用以生成波动压力,为数值模拟提供参考;对比射流三通、普通三通下定制灌水器出口流量的模拟值与实测值,验证模拟方法的可行性;数值模拟研究不同时刻脉冲条件下含沙量在流道的分布情况和不同密度、不同粒径颗粒的运动路径及速度变化。结果表明,射流三通产生的波形与同参数正弦波波形类似,可由正弦波代替射流三通波进行模拟。射流三通波形压力和恒压下的流量的实测值与模拟值之间的相对误差在7%以内;脉冲条件下灌水器流道的主流区和漩涡区都具有脉冲性能。脉冲条件下流道最大含沙量低于恒压条件下的22%。同一密度不同粒径条件下,恒压条件高于脉冲水流下颗粒路径的1.21%~26.9%,同一粒径不同密度条件下,恒压高于脉冲水流条件颗粒路径的3.25%~9.6%。综上,射流三通产生的脉冲波能够提高水流的挟沙能力和抗堵塞性能。
深松和秸秆还田对旋耕农田土壤有机碳活性组分的影响

土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)及其活性组分能够敏感响应耕作方式变化及有机物输入。为对比长期旋耕农田进行深松后土壤有机碳各活性组分及比例变化,该研究基于连续7a的旋耕转变为深松和秸秆管理长期定位试验,对比了旋耕无秸秆还田处理(rotary tillage with straw removal,RT)、旋耕秸秆还田处理(rotary tillage with straw return,RTS)、旋耕转变为深松无秸秆还田处理(rotary tillage conversion to subsoiling with straw removal,RT-DT)、旋耕转变为深松秸秆还田处理(rotary tillage conversion to subsoiling with straw return,RTS-DTS)下土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)、颗粒有机碳(particulate organic carbon,POC)、易氧化有机碳(readily oxidizable organic carbon,ROC)、微生物生物量碳(microbial biomass carbon,MBC)、溶解性有机碳(dissolved organic carbon,DOC)、活性有机碳(labile organic carbon,LOC)在土壤有机碳中比例的变化及各组分间的相互关系。研究结果表明,耕作方式从旋耕转变为深松和秸秆还田对SOC及其各活性组分均产生显著影响,耕作方式转变、秸秆还田及两者的交互效应是影响SOC及其活性组分的主要因素。秸秆还田显著提高了RTS处理和RTS-DTS处理的SOC含量,分别比RT和RT-DT处理高6.1%~15.6%和19.1%~ 32.3%。并且转变耕作方式后RTS-DTS处理比于RTS处理SOC含量提高16.9%~20.0%。同时,RTS-DTS处理的POC含量比RTS处理高13.6%~53.8%;但RT-DT和RTS-DTS处理的土壤ROC含量较RT和RTS处理都呈下降趋势,RTS-DTS处理的ROC含量比RTS处理下降4.6%~10%;MBC含量降低23.8%~30.6%。虽然秸秆还田显著提高了各处理的DOC含量,但RTS转变为RTS-DTS处理后,其3个土层的DOC含量下降了8%~41%。相比于RT和RTS处理,RT-DT和RTS-DTS处理0~30 cm各土层中LOC在SOC中的比例显著下降。相关性分析结果表明,除POC与ROC之间无显著性相关关系外,SOC及各组分间均呈显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)的相关关系。耕作方式转变为深松和秸秆还田提高了SOC含量的同时,显著降低了SOC中的活性有机碳组分,这更有利于SOC的有效积累,促进土壤碳库的稳定固存。
蓄能型地源热泵式植物工厂供能系统节能运行调控

蓄能型地源热泵式植物工厂供能系统虽然避免了传统化石能源供能所存在的一次能源利用率低且污染严重的问题,但目前缺乏长期运行经验。以上海崇明自然光植物工厂为例,对蓄能型地下水源热泵供能系统进行节能运行优化调控。研究发现该系统存在3种不合理运行情况:A.植物工厂热负荷为负值时热泵仍继续供热、B.热泵向蓄热水箱输出过多热量蓄热、C.热泵在用电高峰时仍运行。经过优化调控后,避免A运行情况,第1季度热泵最终可减少输出能量21.55 GJ,可减少耗电1 012.50 kWh,折合成电价可节约747元;避免B运行情况,设定第1季度热水充满率上限为85%,在保证热泵充分供能植物工厂前提下,可减少输出97.2 GJ能量;避免C运行情况,热泵总输出能量不变,将第1季度中热泵140.25 GJ的热量转移到平价阶段输出,可以节约5 530元,此时电量总计8 654.07 kWh。通过优化自然光植物工厂供能系统运行过程,可以节能降耗,经济运行。
日本水稻核放射性污染现状及去污措施综述

2011年3月日本福岛核电站发生核泄漏事故,释放出大量放射性物质,使周边农田受到直接污染。其中对水稻影响最为严重的放射性核素为放射性铯。分析表明:水稻对铯的吸收是存在差异的,钾肥能有效降低水稻中铯含量,而氮肥会增加其铯含量;距离福岛核电站距离越远其受污染程度越低;土壤中铯的浓度、含钾量、固定铯的能力和耕作表土的厚度都影响着铯的转移;此外,水稻本身的品种也影响着对铯的吸收。水稻去污染的方法包括:利用蓝藻除去表土中放射性铯、对土壤进行深耕及防止水田二次污染等方式来降低土壤本身铯含量;另一方面通过改变土壤粒度分布,向土壤中加入施威特曼石、沸石和蛭石及控制肥料比例等方式来抑制土壤中铯的转移。以上除污染方法的综合应用效果十分显著,福岛县水稻含铯量于2014年已全部低于25 Bq/kg。该研究为中国构建农作物放射性污染特征数据库及相关应急管理提供参考。
采用Landsat8产品算法流程的高分一号数据大气校正

高分一号(GF-1)卫星搭载的传感器,实现了高分辨率和宽幅成像能力的结合,使其在精准农业方面应用发挥重要作用。该文在6S大气辐射模拟模型基础上,参照LaSRC大气校正流程,设计了GF-1卫星WFV/MSS数据从算法原理分析到编码实现的大气校正。算法应用大气总传输率、水汽透过率和大气后向半球反照率等参数和高程、大气可降水以及臭氧含量等值,循环计算使GF-1像元红蓝通道值比等于来自MODIS数据的红蓝通道值比,求得GF-1像元气溶胶,再将包含当日大气可降水和臭氧含量的辅助数据文件等代入6S模型,得到大气校正后的地表反射率。试验表明,该大气校正方法在有农田和林木等植被覆盖的中低纬度大气校正效果较好,对稀疏植被的荒漠裸地和建筑地表大气校正效果相对稍差。比较GF-1 WFV/MSS数据与Landsat8(LC8)OLI数据的基于6S模型LaSRC流程算法的大气校正结果,GF-1 WFV/MSS各传感器与LC8 OLI大气校正结果的相关系数为0.825~0.972,2种卫星数据大气校正结果相关性高,其中WFV相较于MSS显示出与LC8 OLI更相近的大气校正结果。结果表明,应用6S模型原理参照LaSRC校正流程设计的自行估计数据逐像元水平气溶胶参数的GF-1卫星数据大气校正方法应用方便、可操作性强,适合生长季农林监测等陆面应用。
基于环境变量的渭干河-库车河绿洲土壤盐分空间分布

土壤属性的数字制图对精准农业生产和环境保护治理至关重要。为了在大尺度上尽可能精确的监测土壤盐分空间变异性,该文使用普通克里格(ordinary kriging,OK)、地理加权回归(geographically weighted regression,GWR)和随机森林(random forest,RF)方法,结合地形、土壤理化性质和遥感影像数据等16个环境辅助变量,绘制渭干河-库车河绿洲表层土壤盐分分布图。基于决定系数(R~2)、均方根误差(RMSE)和平均绝对误差(MAE)验证模型精度。结果表明:不同方法预测的盐分分布趋势没有显著差异,大体上从研究区的西北向东南部方向增加;结合辅助变量的不同预测方法中,RF方法预测精度最高,R~2为0.74,RMSE和MAE分别为9.07和7.90 mS/cm,说明该模型可以有效地对区域尺度的土壤盐分进行定量估算;RF方法对电导率(electric conductivity,EC)低于2 mS/cm时预测精度最高,RMSE为3.96 mS/cm,很好的削弱了植被覆盖对电导率EC的影响。
采用AquaCrop作物生长模型研究中国玉米干旱脆弱性

干旱脆弱性评价作为干旱风险评估和灾损评估的重要环节,在保障国家粮食安全和农业可持续发展中具有重大意义。该文以中国5大玉米种植区为研究区域,以其中241个主要玉米种植城市为基本单元,采用扩展傅里叶幅度检验法选取出2个敏感参数(作物冠层形成后到衰老之前的作物系数和参考收获指数),并在此基础上对AquaCrop作物模型进行逐市的参数标定。利用参数标定后的模型对不同灌溉条件下玉米受到的水分胁迫及相应情景下的产量进行模拟计算,分别建立了5个玉米种植区对应的干旱脆弱性曲线。结果表明:5个区域的脆弱性曲线拟合结果均为S形曲线,当干旱强度指标达到0.2附近时,产量损失率开始迅速增加;当干旱强度指标达到0.6左右时,产量损失率接近最大值。拟合函数的决定系数R~2分别在0.47~0.98之间,曲线拟合结果较好,在中国区域性玉米干旱脆弱性研究与干旱风险评估领域具有一定的理论与应用价值。
基于有效积温的中国水稻生长模型的构建

有效积温是指作物生长至某一生育阶段所需要积累的有效温度,是反映气象条件对作物生长影响的主要指标,研究有效积温对作物生长过程的影响对提高农业生产效率具有重要意义。该文以有效积温作为气象因子,收集中国气象数据网中的气象数据和已发表的学术论文中的水稻生长数据,建立了描述水稻生长过程的叶面积指数和干物质积累量的普适Logistic模型,并研究了水稻最大叶面积指数与最大干物质积累量、收获指数(作物经济产量与生物产量的比值)及降水量之间的关系。结果表明:有效积温为1 000 ℃左右时,水稻叶面积指数最大,且此时干物质增长速率最大;水稻最大叶面积指数与最大干物质积累量之间表现为线性关系;最大叶面积指数和收获指数、降水量之间为二次抛物线关系,当降水量为670.5 mm时,最大叶面积指数为7.93,对应的水稻收获指数达到最大值0.50。该研究对于构建其他作物的生长模型具有一定的参考意义。
秸秆还田对黑土亚表层微生物群落结构的影响特征及原因分析

为明确切碎秸秆与秸秆颗粒对黑土亚表层土壤微生物群落结构的影响效应,从而评价不同秸秆还田方式对亚表层的培肥效果,该研究于2016-2018年在东北黑土区进行一次性玉米秸秆深埋还田试验,设置切碎秸秆低量(QS1)、切碎秸秆高量(QS5)、秸秆颗粒低量(KL1)与秸秆颗粒高量(KL5)4种秸秆还田处理,并与秸秆不还田(CK)进行对比,于每年玉米收获季对土壤理化指标及微生物菌群结构进行监测。结果表明,1)秸秆还田第1年,切碎秸秆处理显著提高土壤总磷脂脂肪酸含量及真菌摩尔百分数,其高量处理较CK最高增加71.0%和120.5%,而秸秆颗粒处理对细菌、革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的摩尔百分数增幅更显著,其高量处理最高增加41.6%、29.7%和26.3%;还田第2年高量处理显著提高各菌群磷脂脂肪酸含量,且切碎高量处理的真菌摩尔百分数含量显著高于颗粒高量处理21.0%;还田第3年仅高量处理下的菌群结构有显著分异。2)还田初期切碎秸秆处理显著提高真菌:细菌比值,而低量还田则对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌比有提高,随还田时间的增加,高量还田比值提高更显著,利于长期维持生态系统稳定性。3)秸秆高量还田可显著改变土壤理化因子水平,这是导致微生物群落结构分异的重要原因,其显著影响因子随还田年限而更替:第1年,土壤容重、酸碱度、全氮和碳氮比为显著(P<0.05)影响因素;第2年,土壤含水量、有机碳、碳氮比和土壤容重为极显著影响因素(P<0.01);第3年仅有机碳为显著因素(P<0.05)。切碎秸秆高量还田处理微生物群落结构分布与CK区分最为明显,对土壤真菌群落的调控能力更强,更适宜于东北黑土亚表层肥力的提升。
退耕还林恢复年限对岩溶槽谷区石漠化土壤物理性质的影响

历史上严重的植被破坏导致西南岩溶槽谷区水土流失/漏失和石漠化加重,制约喀斯特地区经济和社会发展,而退耕还林等生态修复工程对于喀斯特地区植被恢复、生态环境改善具有重要意义。该研究在遥感解译结合野外调查及采样分析基础上,重点分析了岩溶槽谷退耕后7个恢复年限(0~5、5~10、10~15、15~20、20~25、25~30、45~50 a)土壤主要物理性质的演替规律,结果表明:1)退耕开始至15~20 a土壤尤其是表层土壤物理性质呈现恶化的趋势,土壤表层平均含水率和总孔隙度分别减少12.28%~14.75%和8.79%~11.14%,而表层平均容重和紧实度则分别增大10.06%~ 13.82%和54.09%~58.43%,土壤-植被系统出现旱生化发展趋势;2)退耕20~50 a表层土壤平均含水率和总孔隙度分别达到40.65%和60.38%,较退耕0~5a分别增加24.11%和9.06%,尤其是恢复45~50 a表层土壤平均容重和紧实度分别为0.93 g/cm~3、7.57 kg/cm~2,土壤基本性质的变化表明了生态系统质量的显著提升;3)由于喀斯特地区土层薄且缺少过渡层,提出了喀斯特地区土壤“铁板烧效应”,与植被在退耕15~20 a由灌草结构向乔灌草立体格局转变的时间转折点相符。该研究进一步阐明了喀斯特地区生态恢复对土壤系统演变的影响,并提出喀斯特地区尤其要注重对乔木树种的种植和抚育工作,对于指导喀斯特地区生态修复具有重要的理论意义和实践价值。
中隔墩长度对斜式轴伸泵装置出水流道水力特性的影响

为研究大型低扬程泵站斜式出水流道水力特性,采用数值模拟方法对某斜20°轴伸泵装置三维湍流流场进行了数值计算,发现斜式出水流道内存在严重的偏流问题,基于4种计算方案的数值模拟结果分析了偏流的成因,在研究了中隔墩长度对斜式出水流道流态和水头损失影响的基础上提出了解决偏流的措施,并得到模型试验的验证。研究结果表明:顺水流方向看,中隔墩长度为14 m时的斜式出水流道内的主流明显偏于左侧,在流道右侧下部存在较大范围的旋涡区;导叶体出口具有较大周向速度分量的水流呈螺旋状进入“S”形弯曲的斜式出水流道,两者相互作用导致斜式出水流道产生偏流;随着中隔墩长度的增加,斜式出水流道左右孔的偏流系数逐渐减小、流道水头损失呈先减小再增大趋势,当中隔墩加长至23.35 m时出水流道左右两侧的出流流量达到基本相等;采用长中隔墩斜式出水流道的泵装置模型试验最优工况点效率达到80.56%,泵装置模型试验结果与数值模拟结果一致,取得了预期的纠偏效果,得到有关工程设计院的认可,并应用于工程实际。
基于便携式氢火焰离子化检测器法测定固定污染源废气中非甲烷总烃的研究

通过实验室和固定污染源废气现场比对测试,对便携式氢火焰离子化检测器法(催化氧化法和气相色谱法)测定非甲烷总烃的检出限、转化效率、精密度和准确度等性能指标开展研究。实验室测试结果表明,便携式氢火焰离子化检测器法测定非甲烷总烃的检出下限( 0.3 mg /m~3 ) 、转化效率( 98.2%) 、精密度( 3.49%) 、准确度( -2.38%)基本满足方法技术指标的要求,但是对于催化氧化法还需重点关注其转化效率。固定污染源废气现场比对测试结果表明,便携式氢火焰离子化检测器法与实验室方法测试结果的相对准确度( 33.2%) 、相对误差( -9.27%~ 23.7%)基本能满足测试方法的测试要求,趋势性也保持一致,适用于现场测试。
湖北省重点区域及周边表层土壤重金属污染现状及评价

对湖北省内9类不同重点区域及周边表层土壤环境质量进行检测,测定重金属镉、汞、砷、铅、铬、铜、镍、锌含量水平,采用内梅罗污染指数法和Hakanson潜在生态风险指数法对检测结果进行评价。结果表明: 9类不同重点区域及周边土壤环境质量整体良好,未受重金属污染的土壤监测点位比例为68.2% ~ 92.6%,轻度污染的点位比例为5.8% ~ 20.4%,中度污染为0.0%~ 8.6%,重度污染为0.0%~ 9.1%;污染企业周边、油田采矿区周边、固废处置场地周边、工业遗留遗弃场地及周边4类重点区域受重金属污染相对较严重,影响其土壤环境质量的重金属主要是镉、砷、铜、铅; 9类不同重点区域周边土壤环境质量的潜在生态风险等级以轻微、中度为主,对应的监测点位比例分别为36.4% ~ 80.5%、 18.1%~ 47.7%,潜在生态风险等级为强度、很强、极强的监测点位比例总和为1.4%~ 15.9%,主要分布在受重金属污染严重的监测区域。
齿链复合式残膜回收机设计与试验

针对摆杆驱动式残膜回收机拾膜机构漏捡、卸膜机构回带地膜等问题,该文设计了一种齿链复合式残膜回收机。为了提高残膜回收率,该机具采用齿链式拾膜机构和杆齿式拾膜机构配合拾膜,并采用固定刮板式卸膜机构卸膜。为确保机具的可靠性,通过对拾膜、卸膜机构工作机理和动力学分析,获得拾膜机构运动轨迹和方程,确定了实现残膜捡拾、输送和脱卸的条件。以机具行进速度、拾膜齿入土深度、齿链式拾膜机构与杆齿式拾膜机构转速比(速比)为试验因素,拾膜率和缠膜率为响应值,进行了三因素三水平响应面试验,得到各因素的响应面模型,分析了各因素对作业效果的影响,并对各因素进行优化。结果表明,试验因素对拾膜率的影响大小顺序为:速比>机具行进速度>拾膜齿入土深度;对缠膜率的影响大小顺序为:机具行进速度>拾膜齿入土深度>速比。以优化后的结果进行验证试验,结果表明,当机具行进速度0.9 m/s,拾膜齿入土深度42 mm,速比0.6时作业效果最佳,拾膜率87.2%,缠膜率1.6%,拾膜率与理论优化值相差1.3%,缠膜率与理论优化值相差6.3%,误差较小,优化模型可靠,研究结果可为齿链复合式残膜回收机最佳工作参数的选择提供参考。
官厅水库入库断面水质多指标评价与演变特征分析

水体质量状况及其污染特征是流域水污染防治规划和治理措施制定的前提和基础。采用主成分分析和层次聚类分析等多元统计分析方法,选取溶解氧、高锰酸盐指数、化学需氧量等10个不同类型的监测指标,综合评价了官厅水库入库断面八号桥2006—2017年丰水期和枯水期水质年际变化特征,识别了不同阶段关键污染指标。结果表明:各年份丰水期( 9月)大多数水质指标均优于枯水期( 5月), 特别是粪大肠菌群和氨氮,但总磷和高锰酸盐指数的差异较小。根据水质指标年际变化情况,可将研究期分为污染严重阶段( 2006—2007年) 、污染改善阶段( 2008—2015年)和污染全面好转阶段( 2016—2017年) 。大部分水质指标呈现逐年好转的趋势,特别是粪大肠菌群、氨氮和五日生化需氧量,但总磷仍是官厅水库入库河流的重要污染指标。
国家重点生态功能区县域环境监测质量评价方法及应用示范

以国家重点生态功能区县域环境监测质量评价为目标,综合应用德尔菲法、层次分析法和模糊综合评价法,构建了国家重点生态功能区县域环境监测质量评价方法,并确定了评价因子、权重系数、计算方法。该方法评价指标共分为三层:第一层为目标层,即国家重点生态功能区县域环境监测质量;第二层为准则层,包括人员及资质、现场监测、实验室管理、报告编制及数据上报;第三层为方案层,包括人员操作、持证上岗、资质认定、人员培训、水质布点采样流转情况、空气自动站运维情况、现场质控实施情况、实验室环境条件、样品试剂的保存与管理、仪器检定与校准、实验室质量控制实施情况、数据填报软件运行情况、监测报告规范性等13个评价要素。经矩阵一致性检验确定了各评价要素的权重,将该权重与各要素得分运算后得到县域环境监测质量评价结果。在此基础上,选取广东、山西、陕西、四川和青海等5个省份的15个国家重点生态功能区县域作为典型区开展了实地调研,并应用评价体系对其进行了监测质量等级评价。结果表明,15个典型县域中,环境监测质量等级为优的县域占13.3%,一般、较差的县域分别占66.7%、20%。县域环境监测承担单位在资质、报告编制及数据上报方面表现较好,在现场监测、人员操作方面问题突出,在实验室管理方面有待提升。
北京市高海拔地区百花山空气质量状况及与市区的差异性研究

对北京市远郊百花山(海拔1300 m) 2007—2017年大气常规6项污染物数据进行了分析,并与代表市区的国控站点均值数据进行了比较。研究发现,百花山SO_2、CO、PM_(2.5)浓度为国控站点浓度的35.5%~ 35.7%,NO_2、PM_(10)、O_3浓度分别为国控站点浓度的14.0%、41.5%、185.5%。11年间,百花山6项常规污染物浓度逐年降低。2013—2017年,百花山PM_(2.5)浓度年均降速为11.4%,低于国控站点13.3%的年均改善水平。百花山和国控站点在污染物季节变化趋势上基本一致,秋季颗粒物浓度差异最大,春季差异最小。百花山6项污染物的日变化峰谷比值为1.21 ~ 1.44,其差异小于国控站点。各项污染物浓度在18: 00出现峰值,认为主要受城区远距离传输影响。2013—2017年,百花山共出现5个PM_(2.5)重污染天,5级以上重污染小时数为442 h,国控站点有2%的重污染小时与百花山同步。
产前超声对于胎儿子宫的评估

目的利用超声测量不同孕周胎儿子宫的前后径及横径,建立胎儿期子宫前后径及横径与孕周的关系。方法收集285例19~37孕周的女性胎儿,横切面超声扫查,于胎儿低位盆腔内、膀胱与直肠之间测量其子宫前后径及横径,三次测量取平均值,利用SPSS 22.0软件进行统计分析。结果胎儿子宫前后径及横径均随孕周增加而增长,呈线性相关(R~2=0.919,P<0.001;R~2=0.920,P<0.001),经线性回归分析建立胎儿子宫前后径及横径与孕周的线性回归方程:子宫前后径(mm)=0.45×孕周-4.9,子宫横径(mm)= 0.51×孕周-3.8;同时提供了各孕周胎儿子宫前后径及横径的均数、标准差及95%可信区间。结论女性胎儿子宫在孕19周后产前超声扫查可显示,其前后径及横径与孕周呈线性正相关。
Salen-Ni配合物催化合成聚甲基丙烯酸十二酯降凝剂

以甲基丙烯酸十二酯为原料、不对称Salen-Ni-Salicylaldehyde配合物/偶氮二异丁腈(AIBN)为催化体系,在甲苯溶剂中,通过溶液聚合,在Schlenk装置上合成了聚甲基丙烯酸十二酯(PLMA)。采用红外光谱、核磁共振氢谱表征了聚甲基丙烯酸十二酯的结构,利用凝胶渗透色谱(GPC)测定了聚合物的相对分子质量及其分布,并对其降凝性能进行了评价。结果表明:当助催化剂(偶氮二异丁腈(AIBN))与催化剂(Salen-Ni-Salicylaldehyde)的摩尔比为3∶1、反应温度为110℃、反应时间为8h、单体与催化剂的摩尔比为2400∶1时,催化剂的活性为4.087×10~4 g/(mol·h)。合成的聚合物数均相对分子质量范围为2.563×10~4~10.527×10~4。当油品中PLMA加剂量为1.5%(质量分数)时,可将300~340℃柴油馏分和380~400℃润滑油馏分的凝点分别降低5~10℃和2~6℃。当300~340℃柴油馏分中添加2.0%(质量分数)的PLMA降凝剂时,凝点可降低12℃,降凝效果较好。
催化裂化回炼油加氢反应动力学模型

针对催化裂化回炼油组成和加氢反应特点,创新提出了“虚拟组分”CH基团和CH_2基团的新概念,提出可以用CH基团和CH_2基团间的加氢-脱氢可逆反应描述加氢过程中C、H变化规律,且构建了“虚拟组分”CH基团和CH_2基团间的加氢-脱氢可逆反应动力学模型及加氢脱硫(HDS)和加氢脱氮(HDN)反应动力学模型。所建模型均为1级动力学模型,可同时预测加氢油中C、H、S、N等元素组成。模型构建过程中,以模型数据值与试验值间的总方差ΣR~2作为目标值,所求模型参数较为准确。验证试验结果表明,该模型预测催化裂化回炼油的加氢油中C、 H、S、N含量与实验值吻合度高。
提质生物质热解油的燃烧与排放特性

将生物质热解油提质后的精制生物油按5%、10%和15%的体积比加入柴油中,配制混合燃料B5、B10和B15。在发动机不同负荷工况下,考察了精制生物油比例对混合燃料的当量比燃油耗、有效热效率、气缸压力及尾气排放等特性参数的影响。结果表明:在额定转速25%负荷时,随着精制生物油添加比例增加,柴油机燃用混合燃料的当量比燃油耗升高,有效热效率降低,排气温度依次升高;在额定转速100%负荷时,随着精制生物油添加比例增加,混合燃料燃烧时缸内最大爆发压力依次下降,瞬时放热率峰值依次升高,燃烧始点滞后角度逐渐增加;此外,HC、CO和烟度排放均略有增加,但NO_x排放略有减少。在小负荷工况下4种燃料HC和CO排放差异较大,因为该工况下更容易形成HC和CO;而大负荷工况时不同燃料的NO_x和烟度排放差异更大。
超临界CO_2处理对长庆原油添加降凝剂效果的影响

利用超临界CO_2(scCO_2)与原油混相处理装置,模拟地层条件对长庆原油进行超临界CO_2混相处理,通过对处理前后油样的四组分(SARA)、沥青质稳定性、蜡析出曲线、凝点、流变性分析及微观显微观察,从沥青质缔合状态与蜡结晶层面分析了超临界CO_2处理对乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)降凝剂添加到长庆原油作用效果的影响。结果表明,超临界CO_2处理加剂原油相比未处理加剂原油具有更好的低温流动性能。超临界CO_2处理会增加未加剂原油体系极性,增强沥青质缔合程度,使低温下蜡晶形貌更细小,恶化原油低温流动性,而超临界CO_2处理后添加EVA降凝剂却使得蜡晶形貌向更加紧密的团簇转化。由于超临界CO_2处理有利于EVA降凝剂进一步改善蜡晶形貌,故超临界CO_2处理可以促进EVA降凝剂对长庆原油低温流动性的改善效果。
基于GBDT和新型P-GBDT算法的催化裂化装置汽油收率寻优模型的构建与应用

催化裂化装置是一个高度非线性和相互强关联的多变量系统,基于数据挖掘技术的分析方法是优化该工艺过程的一类有力工具。笔者利用某石油化工企业集散控制系统(Distributed control system,DCS)和实验室信息管理系统(Laboratory information management system,LIMS)的工业生产实时数据,分别从指标与汽油收率的正负相关性、工业经验以及模型重要性筛选等方面选取了182个关键影响参数,利用梯度提升决策树(GBDT)算法构建催化裂化汽油收率的预测模型,预测相应的汽油收率。基于GBDT集成学习框架构建了P-GBDT模型,引入了特征扰动和特征权重,增大经验可控参数的权重,解决了普通GBDT模型对特征缺乏偏好、经验可控参数特征的权重较小的问题。结果显示,由P-GBDT算法构建的汽油收率预测模型预测结果的准确率、R~2、均方根误差等指标相比由GBDT算法构建的基准模型的预测结果明显更好,对真实收率的拟合效果更为接近,对优化改进实际可控装置操作条件具有更好的指导意义。
长链烷烃和双环烷烃混合原料加氢异构规律的研究---工艺条件的影响

将正十六烷和十氢萘按85∶15的质量比配成混合原料,以负载Pt的氢型TON结构分子筛作为催化剂,考察温度、压力、液时空速和氢/油体积比对于混合原料中链烷烃和环烷烃加氢异构转化活性和产物分布组成的影响。结果表明,混合原料中的十氢萘在异构体系中的反应活性很低,高温、低压下脱氢生成四氢萘,液时空速、氢/油体积比对十氢萘的转化几乎没有影响。对于混合原料中的正十六烷,低压有利于提高其转化率和异构烃的选择性,但相近转化率下,压力不改变单支链异构烃收率分布。低液时空速可以提高正构烷烃的转化率,但不改变产物分布。实验范围内,氢/油体积比的变化对正构烷烃的临氢转化几乎没有影响。
基于Sobol'法的轨道车辆前端吸能结构灵敏度分析

将全局灵敏度分析方法应用到轨道列车耐撞性分析当中。以轨道车辆前端吸能结构参数作为设计变量,分别以总吸能量和接触力峰值作为目标响应,采用Sobol'分析法,通过构建Kriging代理模型,计算各参数的一阶主灵敏度值、总灵敏度值和二阶交互效应灵敏度值,并进行分析,辨别对吸能性能影响较大的参数,将简化后结构与原结构的优化结果进行比较。结果表明:Kriging代理模型具有较高的精度,能满足耐撞性分析的要求;Sobol'法能很好地评价该过程的灵敏度,为优化设计提供有力参考,简化优化模型。
中低煤阶煤层气储量复算及认识---以鄂尔多斯盆地东缘保德煤层气田为例

保德煤层气田位于鄂尔多斯盆地东缘晋西挠折带北段,属于典型的中低煤阶煤层气田。2011年,该气田探明煤层气地质储量183.63×10~8 m~3,技术可采储量91.82×10~8 m~3,截至目前,气田已规模开发6年。由于储量计算参数发生了明显变化,需要重新评估储量的动用情况和可动用性。2018年9月,按照储量规范,结合煤层气自身的产出机理和开发特点,利用动态资料,采用体积法复算了地质储量,采用产量递减法和类比法重新标定采收率,对2011年提交的探明储量进行了复算。复算增加煤层气探明储量29.86×10~8 m~3;采收率标定结果为52%,较2011年增加2%;标定技术可采储量110.94×10~8 m~3,较2011年增加19.12×10~8 m~3。储量复算工作需重点说明计算参数的变化情况,在技术可采储量计算以及采收率确定过程中,在已开发的区域需要按照地质条件进行分类计算。
油气运移过程中的“高速刹车”稠化机理探讨---以渤海湾盆地东营凹陷南坡东段为例

油气在运移过程中由于聚集成藏而产生“高速刹车”现象,大分子物质发生阻塞无法通过,而只有小分子物质可以继续运移。王146地区位于渤海湾盆地东营凹陷南坡东段构造鞍部,该地区沙河街组四段储层中的原油地面黏度相比低部位的丁家屋子构造带和高部位的八面河构造带要高。利用“高速刹车”效应来解释这一现象的出现,并分析了该区超稠油油藏的形成机理;同时,从砂体厚度、地层倾角和地层异常压力变化特征3个方面,探讨了“刹车效应”形成的地质条件,并根据研究区3个构造带原油的主峰碳、ΣC_(21-) /ΣC_(22+)以及降解程度的差异性,为原油“高速刹车”稠化机理的存在找到了有利的地球化学证据。
页岩气富集高产主控因素分析---以四川盆地涪陵地区五峰组-龙马溪组一段页岩为例

以四川盆地涪陵地区五峰组-龙马溪组海相页岩为研究对象,综合岩心观察、地化分析、测井和地震资料,分别从页岩气富集和高产两方面开展主控因素系统分析,明确有机碳含量、微-纳米尺度孔隙和保存条件是页岩气富集主控因素。其中有机碳含量不仅是评价页岩原生品质的重要参数,同时影响微-纳米尺度孔隙发育特征,而保存条件是页岩气富集的重要基础保障。页岩气高产受脆性矿物含量、埋深、构造形态和裂缝因素影响,其中脆性矿物含量越高,页岩可压性越好;页岩埋深及构造形态对于地应力影响较大,从而影响页岩储层的压裂改造效果;裂缝的发育导致压裂过程中压力的定向性泄压,无法形成有效复杂缝网。