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本期目录

2018年, 第35卷, 第5期 上一期    下一期
数学与物理学
基于构造积分因子的中心和焦点判别方法
郅俊海, 陈玉福
2018, 35 (5): 577-581.  DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2018.05.001
摘要 ( 376 ) HTML ( ) PDF (420KB) ( 606 )
研究具有一对纯虚特征值的实系统的实不变代数曲线在原点空心邻域非零的性质,使用不变代数曲线和指数因子构造局部首次积分或积分因子,提出进行平衡点类型判别的方法。
判断一个无向图是否连通图的方法
谭屯子, 高随祥, 杨文国
2018, 35 (5): 582-588.  DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2018.05.002
摘要 ( 1222 ) HTML ( ) PDF (1058KB) ( 783 )
判断图的连通性质是一个经典的图论问题,也是应用图挖掘和图分解的重要子问题。除了图分解,图的连通性质也被运用于追踪疾病的传播、大型系统设计、社交网络分析和"Cayley图"的一些理论研究。首先综述几种重要的判断无向图是否是连通图的方法,例如广度优先搜索、深度优先搜索和图的拉普拉斯矩阵的特征值。此外,提出一些新方法,例如邻接矩阵的指数和及逻辑和,其中逻辑和是基于搜索方法的计算形式。在随机生成的超过10 000个顶点的图上测试了所有方法,结果显示广度优先搜索和逻辑和方法在超过100个顶点的大图上效果最好,逻辑和最快。
一种含流动性风险的保证金模型
陈松松, 程希骏, 马利军
2018, 35 (5): 589-594.  DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2018.05.003
摘要 ( 320 ) HTML ( ) PDF (1418KB) ( 583 )
针对现有模型无法有效解决期货组合的市场价格风险和流动性风险之间关系的刻画问题,对两种风险分开建模,首先考虑不同期货间同类风险的相关性,再考虑流动性风险和市场价格风险间的交互作用,进而给出一个含流动性风险的保证金模型设定。
水平紧密接触品字形三圆管自然对流换热的数值模拟
石宏岩, 刘捷, 卢文强
2018, 35 (5): 595-601.  DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2018.05.004
摘要 ( 437 ) HTML ( ) PDF (2130KB) ( 832 )
采用Bejan提出的新计算模型,模拟计算水平堆积紧密接触品字形三圆管在空气中自然对流的换热过程。在普朗特数Pr=0.707 0,瑞利数10≤Ra≤106的范围内,得到该结构的稳态温度场和流线场、以及局部和平均努赛尔数随Ra变化的结果。在该结构中,两圆管之间相邻部分的空间会形成旋涡;局部努塞尔数Nuθ的最大值出现在140°附近,且随着Ra的增加而增大。同时,获得该结构的平均努塞尔数NuRa变化的经验公式,进而可直接计算出自然对流换热系数,为工业应用提供参考。
化学与生物学
有限长高分子链特征标度对溶剂性质的依赖性
张双双, 苗兵, 所同川
2018, 35 (5): 602-606.  DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2018.05.005
摘要 ( 336 ) HTML ( ) PDF (1479KB) ( 926 )
采用自洽平均场理论并结合蒙特卡洛方法考查不同溶剂中高分子单链回转半径与聚合度的标度关系。计算结果表明,在Θ溶剂中标度指数ν≈0.495,说明此时高分子链遵循理想链的行为;另一方面,在良溶剂中标度指数ν并非普适常数,而是随着溶剂性质的变化而改变,并且总是明显低于经典理论预测值0.6。分析指出,有限链长效应是造成这一偏差的重要原因。
腹主动脉瘤形态学二维断面和三维立体测量的误差分析
尉驰俊, 邱越, 袁丁, 郑庭辉
2018, 35 (5): 607-611.  DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2018.05.006
摘要 ( 354 ) HTML ( ) PDF (1335KB) ( 626 )
为了解腹主动脉瘤二维断面测量方法与三维立体测量方法测量结果的差别,应用CT图像与MIMICS软件对34例腹主动脉瘤(AAA)进行3D模型重建,并通过二维断面测量与三维立体测量的方法,把各项测量参数进行比较。结果表明,动脉直径测量误差在15%以内,在AAA最大截面长短轴等长度较大的参数上误差表现明显。角度参数存在大角度误差较小,小角度误差较大的现象。此外,三维测量所得AAA的表面积与体积破裂组和非破裂组均存在显著差异,而髂总动脉则存在显著个体差异。本文有如下结论:二维断面测量方法所得的数据与真实值之间存在着较大的误差。建议临床上使用更为精准的三维立体测量方法。
环境科学与地理学
基于LiDAR点云特征和模型拟合的高压线提取
杨渊, 陈凤翔, 虢韬, 时磊, 王成, 罗鑫
2018, 35 (5): 612-616.  DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2018.05.007
摘要 ( 429 ) HTML ( ) PDF (1619KB) ( 918 )
高压线数字化是数字电网建设和线路智能巡检的核心内容,机载LiDAR在高压线三维数字重建中具有独特的优势。提出一种从输电走廊机载LiDAR点云数据自动快速高精度提取完整电力线点的方法。首先基于点云的空间分布特征粗提取电力线点,并通过改进Hough变换和RANSAC抛物线拟合法剔除噪点,然后分别进行电力线在平面和垂直面上的分股,结合单股电力线的平面直线模型和垂直面上的抛物线模型,采用模型生长的方法提取完整的电力线点。试验结果表明,该方法提取的电力线点云的精度可达99.6%。
赤泥及其复合钝化剂对土壤铅、镉和砷的稳定效应
史力争, 陈惠康, 吴川, 黄柳, 崔梦倩, 薛生国
2018, 35 (5): 617-626.  DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2018.05.008
摘要 ( 340 ) HTML ( ) PDF (3891KB) ( 726 )
采用土壤培育实验,研究赤泥、酸改性赤泥、沸石、石膏和硫酸亚铁及其复配对复合污染土壤铅、镉、砷有效性的影响。结果表明,赤泥经酸改性处理后铝、钙和铁进一步释放,表面结构发生变化;与对照相比,添加0.5%酸改性赤泥、赤泥与硫酸亚铁复配、酸改性赤泥与沸石复配后,土壤有效态铅含量分别降低1.96%~76.47%、4.94%~75.01%和5.47%~68.44%;加入0.5%酸改性赤泥、赤泥与硫酸亚铁复配后,土壤有效态镉含量分别降低27.78%和15.04%;赤泥与石膏复配和赤泥与硫酸亚铁复配处理降低土壤有效态砷含量效果优于其他钝化材料,培育7、15、30和60 d后砷有效态分别降低0.41%、37.87%、5.41%、3.72%和55.60%、13.81%、37.85%、25.36%;赤泥与硫酸亚铁复配对铅-镉-砷复合污染土壤重金属钝化效果最佳。
考虑随机观测误差影响的改进集对分析模型在水质模糊评价中的应用
舒持恺, 候星甫, 王建金, 杨侃
2018, 35 (5): 627-634.  DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2018.05.009
摘要 ( 227 ) HTML ( ) PDF (1528KB) ( 521 )
为更好地处理水质评价过程中的不确定信息,引入集对分析理论。针对水质分类级别细化问题,对集对分析理论中同、异、反联系度概念进行原创性扩展,将差异度细分为优异与劣异,对立度细分为优反与劣反。采用组合赋权进行指标权重计算,并考虑随机观测误差的影响对权重加以修正,同时利用差异系数与相关性优化指标体系。将模型应用于宜兴市地表水功能区水质评价,并将结果与人工神经网络、灰色理论法和投影寻踪法3种不确定性方法进行比较。在部分断面评价结果存在分歧时,本模型的水质分类结果与水质监测数据符合得最好,表明模型的评价结果更符合实际情况。
黏性泥石流拦沙坝受力及稳定性分析
孙昊, 游勇, 柳金峰, 林雪平
2018, 35 (5): 635-644.  DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2018.05.010
摘要 ( 423 ) HTML ( ) PDF (3401KB) ( 1131 )
拦沙坝是泥石流防治中最常见和最有效的工程措施,稳定性计算是拦沙坝工程设计中的重要部分。在拦沙坝荷载组合与稳定性分析的基础上,推导空库工况和半库工况黏性泥石流过流时坝体稳定性系数的表达式,对比分析不同条件下坝体稳定性的变化规律。研究认为,在一定条件下,空库工况并不总是较危险工况,而半库工况在运行过程中表现出更不利的发展趋势;相同条件下半库工况时坝体稳定性系数随着库内淤积物厚度的增大而减小,即拦截相同来流时库内淤积越满坝体越偏于危险;研究还发现,迎水面坡比对拦沙坝稳定性的影响随着不断来流而逐渐减小,因此,建议在实际工程中可将迎水面设计为下部缓上部相对陡的折线型,以减少拦沙坝建设成本,提高工程价值。
乡村人口收缩背景下经济发达地区村庄用地演变:以江苏省常熟市为例
田秀琴, 高金龙, 陈雯, 陈江龙
2018, 35 (5): 645-653.  DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2018.05.011
摘要 ( 499 ) HTML ( ) PDF (3378KB) ( 881 )
在乡村人口收缩背景下,部分地区村庄用地规模持续增长。为研究这一现象,以经济发达的江苏省常熟市为例,基于2009—2013年土地利用变更调查数据,结合多时相高清卫星影像识别村庄用地类型,阐释村庄用地的演变特征,并从土地供需角度探究村庄用地持续扩张的机制。将村庄用地划分为村庄商服住宅用地、村庄工业用地和其他村庄用地3类。分析结果表明:1)2009—2013年,常熟市村庄工业用地净增量占比53.92%,是乡村空间扩展的主要原因,商服住宅用地净增量占17.88%,且以住宅用地的增长为主;2)常熟市村庄住宅用地持续增长主要源于地方政府对农村社区建设用地补偿过量,村庄工业用地的快速扩张则主要源于乡村工业化的持续推进、企业生产利益追逐及地方政府对财税和经济增长的追求。乡村价值回归提升趋势下,人口收缩的乡村发展转型和土地节约集约利用势在必行。乡村生活空间合理集中化、生产空间进一步集约化、保留和改善生态空间,从而实现乡村“三生一体”。
武汉东湖新技术开发区产业创新与产业结构优化升级的耦合研究
陈妤凡, 王开泳
2018, 35 (5): 654-662.  DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2018.05.012
摘要 ( 397 ) HTML ( ) PDF (2090KB) ( 776 )
通过建立开发区产业创新与产业结构优化升级耦合模型,选取武汉东湖新技术开发区进行实证分析,测算其2003—2015年产业综合系统的耦合关联度和耦合协调度,并提出相关建议与对策。研究表明:东湖高新区产业创新与产业结构优化升级之间存在耦合关系,2003—2015年间产业系统的耦合关联度和耦合协调度均呈上升趋势,耦合协调度变化更为突出,耦合关联度仍有较大进步空间,其动态变化过程与地方政策息息相关。根据产业创新子系统与产业结构优化升级子系统的发展贡献度,可坚持走创新要素引领的园区发展道路,进一步推动不同产业相互融合,促进资源优化配置和资源重组,以提升园区产业发展水平,实现园区经济的可持续发展。
2002—2012年达累斯萨拉姆城市蔓延特征及影响因素
张家旗, 陈爽, Damas W. Mapunda
2018, 35 (5): 663-673.  DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2018.05.013
摘要 ( 243 ) HTML ( ) PDF (3095KB) ( 611 )
以坦桑尼亚首位城市达累斯萨拉姆2002、2007和2012年土地利用分类数据为基础,结合实地调研,运用扇形分析和同心圆分析等方法,以及用地增长弹性系数、扩展强度指数、紧凑度、分形维数等指标,研究达累斯萨拉姆近年来城市蔓延的总体态势和空间格局特征。研究结果表明:1)2002—2012年间达累斯萨拉姆城市蔓延特征明显,蔓延程度较高,蔓延速度不断加快,主要表现为非正式聚落不断增长情况下的城乡混合发展,侵占的土地类型主要为裸地,其次为植被;2)2002—2007年城市建成区主要沿交通干道以及在市中心周边进行轴线式蔓延,2007—2012年主要在交通干道间及城市边缘地区进行填充式蔓延,城市空间形态由指状向团块状演变;3)城市蔓延方向性明显,向西北、西、西南和东南扩展较多,东南方向成为新的扩展热点,且表现出明显的距离衰减特征;4)城市蔓延主要受到人口与经济增长、交通条件改善、政策变化及土地制度缺陷等因素的影响,其中交通设施起到重要的空间引导作用。
地球科学
大渡河水位变化对四川姑咱台钻孔应变观测影响的数值分析
任天翔, 杨少华, 董培育, 程惠红, 石耀霖
2018, 35 (5): 674-680.  DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2018.05.014
摘要 ( 292 ) HTML ( ) PDF (3054KB) ( 1183 )
四分量钻孔应变仪通过孔内4个方向的长期应变监测,有效记录地震、固体潮、长年变化等不同频率的地应力变化。然而,记录中也包含非构造应力因素的干扰,因此了解这些干扰形成的机理是一个重要的问题。四川省姑咱台位于陡峭的大渡河谷底部,不但记录到明显的年周期变化,应变量级达10-6,并且每年丰水期,钻孔应变观测到随水位的明显变化。通过弹性力学数值方法讨论河水水位变化对台站产生的应力。初步计算结果表明,姑咱大渡河水数米的涨落对姑咱台探头处产生kPa量级的应力。探头能够记录到水位变化的影响,一方面,说明钻孔应变计的确能够在野外条件下记录到微小应力变化,证明仪器具有很高的灵敏度;另一方面,表明在条件许可的情况下,钻孔应变仪台站选址应该避开陡峭河谷区域,才能减小非构造应力的干扰,突出记录构造应力变化,使观测能更好地应用于地震活动性的研究。
多子波动校正
林禄春, 解孟雨, 史保平, 安平
2018, 35 (5): 681-688.  DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2018.05.015
摘要 ( 305 ) HTML ( ) PDF (4665KB) ( 567 )
动校正在传统地震数据处理中是基于移动样点来实现的,这导致隐含于地震道中的子波拉伸畸变现象,降低分辨率。提出多子波动校正方法,可以消除这种拉伸影响。多子波动校正,先利用多子波分解技术把地震数据分解成一系列子波,以子波代替样点为处理单元,再根据动校正理论,校正整个子波。因而,可有效地避免子波拉伸畸变,提高分辨率。通过两个合成地震图的例子和实际数据资料处理,比较传统动校正与多子波动校正的结果,论证多子波动校正的优势。
信息与电子科学
基于功率谱估计的航磁补偿优化处理方法
吴佩霖, 张群英, 陈路昭, 费春娇, 朱万华, 方广有
2018, 35 (5): 689-695.  DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2018.05.016
摘要 ( 292 ) HTML ( ) PDF (2759KB) ( 819 )
航空磁法勘探中飞机的干扰磁场显著降低光泵磁力仪的探测能力。有效地补偿飞机干扰磁场具有重要意义。提出采用功率谱估计的方法对飞机机动飞行信号进行处理,从而获得航磁补偿系数的最优求解频带,并结合航磁补偿模型实现数据的最优补偿。设计高空标定飞行实验,对该方法进行验证。实验结果表明,该预处理方法在航磁补偿中使补偿系数的求解更加准确,从而获得更高的补偿提升比。
毫米波MIMO系统中基于射频链路选择的高能效混合预编码设计
孙霁含, 邱玲
2018, 35 (5): 696-703.  DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2018.05.017
摘要 ( 470 ) HTML ( ) PDF (2405KB) ( 1015 )
为减少射频链路开销的同时满足系统高容量需求,提出使用有限射频链路的毫米波混合数模预编码,以实现硬件成本和系统性能的折中。在多用户毫米波MIMO系统下,首次提出基于射频链路选择的高能效混合预编码算法。首先利用预设的模拟预编码码本将原三元耦合变量联合优化问题转变为稀疏数字预编码优化问题。由于问题非凸非线性,接着利用顺序凸近似与分数规划理论,设计一种迭代求解算法。仿真结果表明所提算法在能效上十分逼近于穷举法并显著优于其他算法。
简报
雅鲁藏布江流域度日因子空间变化
刘金平, 张万昌
2018, 35 (5): 704-711.  DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2018.05.018
摘要 ( 656 ) HTML ( ) PDF (2233KB) ( 1037 )
度日模型以冰川/积雪消融与正积温的线性关系为基础,因其简单易用且性能卓越而被广泛应用于冰川与积雪径流研究。然而,度日因子,作为模型中最重要的参数,很难获取空间分布数据,尤其在海拔较高和地形极其复杂的雅鲁藏布江流域。随着分布式水文模型的发展,对度日因子的空间分布数据的需求已成为研究冰川消融领域的挑战性问题。本研究的目标是基于实际观测的冰川度日因子估算雅鲁藏布江流域内分布式度日因子数据。其中,在雅鲁藏布江流域内或周围已观测冰川的地形因子与度日因子高度相关性被充分考虑。最后,利用不同冰川朝向的雪线进行间接验证本研究得到的分布式度日因子。本工作表明,基于实际观测的度日因子,采用充分考虑地形因素的回归模型及改进的滤波算法可以很好地重建雅鲁藏布江流域空间分布的度日因子数据。结果表明,雅鲁藏布江流域下游的冰川度日因子比上游和中游低,可能是由于上游和中游受印度洋季风影响导致降雨较少以及太阳辐射较多。为了能更好地估算冰川融水径流和管理水资源,分布式的冰川度日因子重建及验证仍需进一步研究。
滑溜水压裂液与页岩储层化学反应及其对孔隙结构的影响
孙则朋, 王永莉, 吴保祥, 卓胜广, 魏志福, 汪亘, 徐亮
2018, 35 (5): 712-719.  DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2018.05.019
摘要 ( 341 ) HTML ( ) PDF (4409KB) ( 943 )
为探究页岩气井压裂作业过程中,滑溜水压裂液对不同沉积环境(海相、陆相、海陆过渡相)页岩储层孔隙结构的影响,利用盆地深层流体-岩石相互作用模拟仪,模拟地层条件(100 ℃,50 MPa)下滑溜水压裂液注入过程中与不同沉积环境页岩的相互作用实验。通过对比反应前与反应72 h后3套页岩样品矿物组成、孔体积和比表面积的变化,对不同类型页岩孔隙结构的变化进行剖析。结果表明,滑溜水压裂液处理后的不同沉积环境页岩矿物组成和孔隙结构都发生了变化。海相页岩反应之后,碳酸盐矿物发生溶蚀,形成大量直径为2~8 μm左右的溶蚀孔,导致纳米孔孔体积和比表面积减小。因含有较多的伊/蒙混层矿物,陆相和海陆过渡相页岩遇压裂液容易发生膨胀、分散作用,导致其孔体积及比表面积减小。该实验结果为研究滑溜水压裂液对不同沉积环境页岩储层的物理、化学作用,以及为压裂液的改造提供了一定的科学依据。