赵大勇 , 孙一萌 , 方 超 , 刘 鹏 , 曾 巾 , 王 猛 , 黄 睿
2013, 41(4):283-287. DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2013.04.001
摘要:为研究湖泊沉积物不同深度处的细菌群落结构组成和多样性,选取太湖梅梁湾作为采样点,应用末端限制性片段长度多态性(T-RFLP)技术比较湖泊不同深度沉积物样品中细菌群落的结构组成及其多样性。结果表明:太湖沉积物中细菌具有丰富的多样性,细菌种类和相对丰度与当前已有的可培养细菌研究结果一致。细菌群落结构随着沉积物深度的增加呈现一定的变化规律,相邻近的沉积物分层中细菌群落结构的相似度较高;随着沉积物深度的增加,沉积物中优势菌属发生了一定的变化;表层沉积物与底层沉积物的细菌群落结构相差较大。鉴于氧含量随着沉积物深度的增加而逐渐减少,可以推断氧含量的变化是造成湖泊沉积物中细菌群落结构与多样性差异的主要原因。另外,表层沉积物中的生物扰动也是可能的原因。
2013, 41(4):288-293. DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2013.04.002
摘要:为实现子流域划分、编码过程中多汇流编码并达到加密无分叉河段的要求,提出一种新型的子流域编码规则——干支拓扑编码规则。它以河网干支流拓扑关系为基础,采用层次继承式编码规则,从流域出口逆流而上逐个对子流域进行编码。该编码规则能确保上游子流域编码始终包含下游编码信息,从而实现上下游拓扑关系运算。渭河流域应用实例表明,干支拓扑编码规则符合单向流不规则树状结构编码要求,能实现单枝结构、二叉结构以及多叉结构的拓扑编码。
2013, 41(4):294-299. DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2013.04.003
摘要:将BP神经网络与K-最近邻(KNN)算法耦合起来,建立BK(BP-KNN)模型,该模型以前期模拟流量和相应影响要素作为BP神经网络的输入,出口断面流量作为网络输出,对产汇流过程进行模拟;采用K-最近邻算法,基于历史样本的模拟误差和相应影响要素对网络输出进行修正,实现了非实时校正模式下的连续模拟。根据BK模型的计算流程将其参数分为3个层次,各层次分别使用NSGA-Ⅱ多目标优化算法进行参数优选,提高了模拟精度、优化效率和网络泛化能力。分别将新安江模型的产流、产流分水源计算模块与BK模型相耦合,建立 XBK (Xinanjiang runoff production-BK) 和 XSBK (Xinanjiang runoff production and separation-BK)模型,在呈村等3个不同类型的流域应用新安江模型、BK模型、XBK模型和XSBK模型进行模拟精度比较,结果表明改进的模型模拟精度更高,较好地解决了神经网络模型在水文模拟中存在的问题。
2013, 41(4):300-306. DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2013.04.004
摘要:根据汉江流域14个气象站点1961—2011年的逐日气象资料,分别利用参数率定后的AA模型和GG模型计算汉江流域的实际蒸散发。在此基础上,采用Mann-Kendall检验法、Sen’s坡度检测法和Pettitt突变检测法对过去51a汉江流域实际蒸散发的时空演变规律及主要气象因子的变化趋势进行分析,并探讨实际蒸散发变化的成因。结果表明,参数率定后的AA模型和GG模型对汉江流域实际蒸散发的模拟结果基本一致;汉江流域1961—2011年平均实际蒸散发总体上呈现自东南向西北逐次减少的空间分布特征;整个流域的多年平均实际蒸散发呈现显著下降趋势,并于1979年发生显著性突变;显著下降的风速和日照时数是导致汉江流域年实际蒸散发显著下降的主要原因。
2013, 41(4):307-314. DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2013.04.005
摘要:为建立精确测定盐类矿物结晶水H和O同位素组成方法,进一步丰富自然界矿物流体H和O同位素分馏机理,并为发展和推广盐类矿物结晶水H和O同位素地球化学应用研究打基础,在全面论述盐类矿物结晶水H和O同位素研究的科学意义及前人研究工作的基础上,以蒸发岩沉积序列中分布普遍、含结晶水量大的石膏(早期沉积阶段矿物)与光卤石(晚期沉积阶段矿物)为代表性矿物,通过实验室等温蒸发条件实验及天然矿物分析,建立了盐类矿物结晶水分离提取及测试的关键技术方法。实验结果表明,采用当前通用的基于MAT253质谱系统连续流进样,可以准确、快速地测定自然界盐类矿物结晶水H和O同位素组成。
2013, 41(4):315-320. DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2013.04.006
摘要:为研究位于垃圾填埋场斜坡上衬垫结构在垂直应力作用下沿斜坡滑移的剪切特性,研制了大型叠环斜面单剪系统。通过砂-无纺土工布-土工网-HDPE膜-黏土结构的大型斜面单剪试验,得到剪切过程中发生破坏面转移位移对应的垂直应力和水平应力,计算得到位移面的转移法向应力。试验结果表明:当界面的法向应力小于转移法向应力时,破坏面为土工网与土工膜界面;当界面的法向应力大于转移法向应力时,破坏面为土工膜与黏土界面。建议破坏面转移前后的界面强度包线用双直线表示,土工膜与相邻材料的剪切强度特性用双曲线表示,破坏面的转移法向应力等参数由试验确定;大型叠环斜面单剪系统为分析多层复合衬垫剪切特性提供新的试验研究方法。
2013, 41(4):321-325. DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2013.04.007
摘要:为解决常规试验和工程类比法确定坝基岩体力学参数与实际情况不符的问题,提出基于粒子群优化算法(PSO)和ABAQUS的坝基岩体力学参数联合反演算法,给出该联合反演算法的具体实施流程并编制相应的FORTRAN计算程序,构建了坝基岩体力学参数的数学反演模型,实现了基于施工和运行期实测变形资料的坝基岩体力学参数PSO-ABAQUS联合反演。算例分析表明,PSO-ABAQUS联合反演法简便易行、反演效率较高,是一种用于合理确定坝基岩体力学参数的通用方法。
2013, 41(4):326-330. DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2013.04.008
摘要:采用5种强度等级和3种钢筋网间距的聚乙烯醇纤维水泥砂浆试件进行后装拔出试验,将试验数据进行对比和回归分析,研究纤维砂浆强度与拔出力的关系以及不同钢筋网间距对拔出力的影响。选用圆环支承式装置进行试验,结果表明:在采用后装拔出法进行聚乙烯醇纤维水泥砂浆强度检测时,拔出力与其抗压强度呈良好的线性关系;当钢筋网间距为50mm×50mm时钢筋网对拔出力大小有明显影响;当钢筋网间距大于75mm×75mm时钢筋网对拔出力的影响可以忽略不计。
2013, 41(4):331-335. DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2013.04.009
摘要:为了精确描述土体裂隙的形态特征,基于数学形态学理论,编制了计算机数字图像信息处理软件,对拍摄的土体裂隙图像进行处理,提取图像中的裂隙边缘曲线,并计算不同裂隙发育状态下的裂隙边缘分形维数。进行了土体开裂观测试验,结果表明,裂隙边缘分形维数与裂隙宽度有较好的负线性关系,分形维数随裂隙宽度增大而减小,这为土体裂隙发育形态的预测和数值仿真提供可靠依据。初步探讨了将裂隙边缘分形维数应用在立方定律修正问题上的合理性,并指出需进一步解决的问题。
2013, 41(4):336-341. DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2013.04.010
摘要:基于笔者开发的以压电陶瓷管状驱动器为核心元件的新型压电摩擦阻尼器,利用ANSYS软件对高压输电塔进行有限元建模,并通过超单元法与MATLAB编程相结合的方法提取输电塔结构的整体刚度矩阵、质量矩阵、阻尼矩阵。利用MATLAB编制了LQR最优控制策略、最优Bang-Bang半主动控制策略的相关程序,并利用SIMULINK仿真工具箱将二者结合构成适于高压输电塔结构的半主动控制系统。利用所提出的压电摩擦阻尼器及所编制的半主动控制系统,对输电塔进行了EL-Centro地震作用下的振动控制。结果表明,该阻尼器及半主动控制系统能够有效地控制输电塔的地震响应且平均控制效果系数达25%。
2013, 41(4):342-347. DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2013.04.011
摘要:为直观准确地理解和分析疏浚工程水下土质空间分布情况,提出疏浚工程土质建模与可视化分析方法。基于数据库技术、土质三维建模技术、模型检测与集成技术,建立疏浚土质集成模型。采用程序开发平台Visual Studio 2005,基于OpenGL和OpenNURBS,研制疏浚工程土质三维建模与可视化分析系统,实现了数字钻孔勘探模拟、三维任意剖切分析、土质信息实时查询、疏浚工程量计算分析以及其他成果输出等功能。实例应用表明,该系统不仅具有界面可视化、操作性强、自动化程度高、运算速度快等特点,而且其疏浚工程量计算方法提高了计算精度,计算时间缩短约50%,大大减少了土质分析工作量,能够更好地满足疏浚工程的实际要求。
2013, 41(4):348-353. DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2013.04.012
摘要:为研究“桑美”台风风暴潮的增水特征,基于POM海洋数值模式,建立包含福建省、浙江省、江苏省在内的天文潮与风暴潮耦合数值预报模型,并以此模型计算浙江省南部至福建省北部9个站点在台风登陆期间的增水过程。结果表明,9个站点的增水曲线表现出3种类型:标准型、波动型、随机型。距台风登陆点最近的站点表现为标准型,稍远为波动型,台风边缘处表现为随机型;鳌江站具有远超其他站点的最大增水,而这一现象是台风登陆点位置、鳌江站的特殊地形、风暴潮与天文潮耦合作用等多种原因所致。
2013, 41(4):354-359. DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2013.04.013
摘要:提出地区电网模型与省级电网模型的拼接方案:首先从地区电网EMS系统获取CIM模型文件以及状态估计结果文件,对其进行解析、合并及网络拓扑分析,生成适合于电力系统仿真计算的地区电网模型;研究了地区电网及省级电网边界节点潮流调整方法,提出利用功率灵敏度矩阵调整边界联络线注入功率,利用基于电气距离的负荷、发电机分组方法调整边界节点电压的方法。最后以实际电网应用为例,验证了模型拼接方案以及边界节点潮流调整方法的可行性。
2013, 41(4):360-364. DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2013.04.014
摘要:为使MLP神经网络对权扰动的敏感性计算算法更符合实际需求,提出一个不依赖隐层向量相互独立假设的敏感性计算算法。该算法通过自底向上依次计算单个神经元和单个层的敏感性来获得整个网络的敏感性,并采用数值计算方法给出敏感性的数学表达式。以UCI数据集为基础,验证该算法的计算精度,结果表明该算法得到的敏感性理论值能较好地逼近敏感性的模拟值。
2013, 41(4):365-370. DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2013.04.015
摘要:基于科学计算工具箱PETSc提供的应用开发平台,针对单机多核计算机开发出一种线性并行求解器。用C++类的形式封装求解线性有限元问题必需的数据和操作,并行使用迭代法求解线性有限元问题。算例测试结果表明,在内存为3G的四核计算机上可以计算节点数达80万的三维线性有限元问题;在运行2个进程计算时加速比达到1.81,4个进程计算时为3.24;求解器对于病态方程组有良好的适应能力;对于材料弹性模量相差10万倍的有限元模型,迭代也能收敛。
2013, 41(4):371-376. DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2013.04.016
摘要:利用非下采样Contourlet变换的平移不变性和多方向选择性,考虑非下采样Contourlet域内子带能量聚集的各异性,在不同尺度、不同方向的子带内,采用不同的椭圆方向窗对窗中心系数进行基于NeighShrink算法的估计。估计时各子带所用椭圆方向窗的主轴方向与图像能量聚集方向一致,椭圆方向窗的长、短轴之比与该尺度下非下采样Contourlet基函数的支撑区间相匹配,椭圆方向窗的最佳大小和该窗内的最佳阈值通过最小化Stein的无偏风险估计获得。试验结果表明,用该椭圆方向窗在能量聚集处能够实现对高频子带系数的最佳估计,在去除噪声的同时尽可能多地保留图像的边缘细节,提高恢复图像的信噪比。
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