广西大化县透闪石玉矿床产自贫镁碳酸盐岩中, 是一种新型透闪石玉矿床, 其成矿物质来源及成因研究较为薄弱。对该矿床中围岩、 蚀变岩、 侵入岩和透闪石玉进行主微量元素和锶同位素对比研究, 结果表明: 透闪石玉的微量元素和稀土元素配分模式与石灰岩和大理岩相似, 且微量元素和稀土元素含量与大理岩相关性较强(相关系数0. 931), 说明Ca 的来源与大理岩有关; 透闪石玉87Sr/ 86Sr 与1 000/ Sr 呈线性负相关关系, 说明透闪石玉87Sr/ 86Sr(0. 707 0)主要受大理岩(0. 707 5)和辉绿岩(0. 706 1)两个端元控制, 外推1 000/ Sr=0 得到的87Sr/ 86Sr 值与辉绿岩一致, 说明成矿流体为岩浆热液; 透闪石玉Y/ Ho 值(均值49. 10)高于大理岩和辉绿岩(均值分别为44. 53、 24. 30), 说明其受岩浆热液作用较强烈。结合大化透闪石玉成矿特点,推测其成矿物质Ca 来自大理岩, Si 和Mg 来自辉绿岩。采用稀土元素配分、 δCe、 δEu、 Zr/ Hf、 Nb/ Ta、 Sr/ Ba、U/ Th、 W、 V、 Cu 等指标判断, 其氧逸度较高, 成矿环境为碱性。广西大化透闪石玉矿床的成矿过程分为4 个阶段: 基性岩浆侵入→石灰岩变质为大理岩→富含Mg 和Si 的基性岩浆热液形成→热液交代大理岩形成透闪石玉。

为查明鄂尔多斯盆地子长油田热寺湾油区长2 储层特征, 在沉积特征研究的基础上, 运用压汞、 扫描电镜、 薄片鉴定等实验方法, 对长2 储层的岩石学、 物性、 孔隙类型和结构等特征以及成岩作用进行系统分析。结果表明: 子长油田热寺湾油区长2 油层组主要发育辫状河相沉积, 进一步划分为心滩、 河床滞留沉积和泛滥平原3 种沉积微相; 岩性以浅灰色、 灰色中细粒长石砂岩为主; 对储层有意义的孔隙类型主要为粒间溶孔和残余粒间孔; 长2 储层的平均孔隙度、 渗透率分别为11. 7%和11. 45×10-3μm2, 为低孔、 低渗型储层;孔隙结构分为Ⅰ类大-中孔型、 Ⅱ类中-小孔型、 Ⅲ类小孔型和Ⅳ类小微孔型4 种, 其中Ⅱ、 Ⅲ类为长2 储层的主要油气储集孔隙类型。对储层物性有利的成岩作用是溶蚀作用, 压实和胶结作用对储层物性具有破坏性作用。此外, 沉积相也是影响储层物性的一个重要因素, 其中心滩微相储层物性最好, 河床滞留沉积微相次之。

钙长辉长无球粒陨石中SiO2 相的形成与母体经历的热改造作用密切相关, 能在一定程度上指示母体的热变质历史。以中国第30 次南极科学考察队发现的一块钙长辉长无球粒陨石GRV 13001 为研究对象,重点分析了不同产状的SiO2 相, 发现其可分为成分较纯的不规则粒状方石英和石英、 富Al 和K 的板条状鳞石英以及高钙辉石边部的蠕虫状SiO2 相3 种类型。不同产状SiO2 相的成因及其指示的陨石母体热变质历史为:(1)母星体浅表层岩浆快速冷却结晶, 形成充填型不规则粒状方石英;(2)经历缓慢热变质作用形成4 型热变质程度辉石, 同时导致充填物中部分方石英转变为石英;(3)缓慢热变质作用期间, 相对短暂且高温的重新加热事件引起充填物区域物质部分熔融, 从而形成板条状鳞石英, 亦导致原生辉石颗粒边缘高钙辉石次生边的形成, 生长过程中蠕虫状SiO2 相被包裹进次生边。不同产状SiO2 相的成因为其陨石母体经历的热改造过程提供了依据。

三维空间可视化技术可以融合展示污染场地的钻探、 物探和污染监测数据。采用基于VTK 的Web前端渲染技术设计开发了一款三维可视化软件, 以实现场地地下空间的详细分析。通过对某污染场地的原始数据进行处理、 建模, 开发相应的数据接口和前端可视化渲染, 提升了数据的可视化展示效果, 实现了在线剖切等高级功能, 从而丰富了污染场地的Web 三维可视化叠加分析的研究方法。

为了揭示膨胀土细观结构对宏观膨胀差异的影响规律, 以南宁重塑膨胀土为研究对象, 利用自研的三向膨胀仪开展宏观试验, 获得干密度对于膨胀率的影响规律。通过CT 扫描试验研究其细观孔隙和土颗粒结构; 基于Avizo 软件对孔隙和颗粒的细观特征、 孔隙的分形特征进行系统分析; 并结合三向宏观试验共同揭示了细观结构特征对宏观膨胀变形的影响规律。结果表明: 试样的两个水平方向膨胀率基本一致,竖向大于横向; 干密度增大, 横、 竖向膨胀率比值越趋近于1。竖、 横向孔隙率之比随着干密度的增大而增大; 当横、 竖向膨胀率之比越趋近于1; 竖、 横向孔隙率之比越大, 说明横、 竖向孔隙率与宏观横、 竖向膨胀率存在较好的关系; 竖、 横向土颗粒粒径之比随着干密度的增大而减小; 横、 竖向膨胀率之比越趋近于1,竖、 横向土颗粒粒径之比越小, 说明横、 竖向土颗粒粒径与三向膨胀率也存在较好的关系; 孔隙分形维数用来表征孔隙复杂程度, 与三向膨胀率并无直接关系。

现行《铁路工程地质原位测试规程》《工程地质手册》中均建议了利用原位旁压试验曲线计算地基土变形模量的方法, 不同确定方法针对不同场地不同类型地基土的适宜性值得进一步探究。基于地应力平衡, 利用ABAQUS 软件建立了能够计算原位地层变形模量的有限元数值分析模型: 首先对旁压试验数值分析模型的重要影响参数(模型尺寸、 侧压力系数和水平径向应力的敏感性)进行详尽的分析, 基于参数敏感性分析的结果进一步优化了数值模型; 再利用实测旁压曲线采用数值参数反演的方法获得地基土的变形模量, 同时与现行规范及手册建议的计算方法进行对比分析, 探讨了不同方法获得结果的差异; 最后给出了利用旁压试验获取原位土体变形模量的建议。

针对透水混凝土因强度与耐久性不足等原因而局限于轻型交通等级路面使用的问题, 制备出一种以C80 自密实混凝土为基体的新型直通孔高强透水混凝土, 探讨了不同暴雨强度等级作用下新型透水混凝土对重金属离子的净化能力, 研究了混凝土各组分对Cu2+ 、Zn2+ 的净化效果, 并分析其去除机理。结果表明: 该透水混凝土具有优异的力学性能(抗压强度94. 8 MPa, 抗折强度8. 4 MPa)和透水性能(透水系数0. 81 mm/ s), 随着暴雨作用等级的增大, 透水混凝土对Cu2+ 、 Zn2+的去除率逐渐减小(在特大暴雨作用下最大去除率仍能达到22. 5%和17. 5%), 具备良好的净水能力。组分净水试验结果表明: 胶凝材料的水化产物是重金属离子的主要吸附剂, 粉状水化胶凝材料对Zn2+的去除效果优于Cu2+ , 块状水化胶凝材料和钢纤维则对Cu2+的去除效果更明显。

通过力学性能试验及扫描电镜(SEM)、 X 射线衍射(XRD)等测试手段研究氧化石墨烯(GO)对水泥基材料力学性能及微观结构的影响。结果表明: 相对于空白试样, 掺量为0. 02%的GO 能够明显提高水泥净浆试块早期的抗压、 抗折强度; 同时, GO 的掺入改变了氢氧化钙(CH)晶体的聚集状态, 细化了CH 晶体尺寸, 使水泥石结构更加致密。为了从原子/ 分子层面探究GO 对水泥水化反应的影响机理, 采用分子动力学模拟软件Materials Studio(MS)模拟水泥水化产物CH 在GO 表面的移动和聚集状态, 以及掺入GO 前后CH 力学性能的变化。模拟结果显示: 随着水化反应的进行, 钙离子与氢氧根离子向着亲水含氧基团位点处移动, 逐渐聚集在GO 分子周围, 加速CH 晶体的形成; 掺入GO 后, CH 微观结构模型的杨氏模量相比未掺入GO 的模型提高了26. 9%, 说明GO 能够有效提升CH 水化产物的力学性能。模拟结果与力学和微观性能试验结果具有较高的吻合度。

采用欧拉-欧拉多相流模型, 在利用实测数据验证数值方法的基础上, 对TTU 单体低矮建筑进行在风雨共同作用下的风雨场模拟, 对比分析9 种风驱雨工况下风速和雨强与低矮建筑迎风墙面最大风驱雨压之间的关系; 对群体低矮建筑在不同布局、 不同间距的工况下进行风驱雨压数值模拟, 分析WDR 雨压分布特性及气动干扰效应下群体建筑风驱雨压特性存在差异的主要原因。基于风雨流场对风驱雨压特性的机理分析可知, 气流在前后排建筑之间形成漩涡, 风驱雨压在等高区域较单体有所减小, 两侧明显增加; 气流在左右列建筑之间进行交汇, 气流挤压造成建筑内侧风驱雨压高于建筑外侧。单、 群体低矮建筑的最大WDR 荷载可分别达到纯风荷载的13. 39%、 30. 03%。结果表明: 风雨场中的雨相附加荷载不容忽视, 在结构设计时应考虑建筑顶部的荷载验算, 提高设计强度。此外, 群体建筑布局应适当增加安全间距, 避免气流阻塞效应造成的不利影响。

针对现有的激光SLAM 在室外动态场景建图时, LiDAR 数据存在运动畸变、 地面采样数据稀疏造成激光里程计精度低的问题, 提出了一种基于多类别特征点匹配的IMU 紧耦合里程计方法。首先, 从原始点云数据入手, 通过IMU 数据对每一帧LiDAR 数据进行线性插值校正畸变点云, 以提高LiDAR 数据的质量; 其次, 对畸变校正后的点云进行2D 网格投影, 根据每个网格与其相邻网格的最小高度平均值大小, 利用双阈值将网格中点云划分为地面点和非地面点, 再根据局部特征的线性度、 平面度、 曲率等, 将非地面点进一步划分得到多类别特征点; 再次, 对多类别特征点匹配的IMU 紧耦合进行建模, 考虑到原本的LiDAR观测误差无法提供高精度的重力矢量估计, 引入IMU 状态估计, 构建里程计误差函数, 使得重力矢量估计得到进一步约束, 抑制了重力矢量方向上的漂移, 有效提升了激光里程计的精度; 最后, 基于LeGO-LOAM框架设计了基于多类别特征点匹配的IMU 紧耦合激光里程计, 并完成了验证系统的搭建。实验结果表明,该方法能有效抑制重力矢量方向上的漂移, 提高激光里程计的精度。

针对传统的极限学习机算法(ELM)在进行深基坑的地表沉降预测时易陷入局部极小、 网络结构中参数选取不准确及预测精度不佳等问题, 提出了一种基于麻雀搜索算法(SSA)优化极限学习机算法的基坑地表沉降预测模型。根据麻雀搜索算法收敛速度快、 寻优能力与稳定性较强等特点, 对极限学习机算法中的连接权值与阈值进行优化, 并将优化后的模型应用于基坑的地表沉降预测。将麻雀搜索算法优化后的极限学习机算法(SSA-ELM)与ELM、 GA-ELM、 PSO-ELM 算法进行预测精度对比, 结果表明: SSA-ELM 算法的预测精度高于ELM、 GA-ELM、 PSO-ELM 算法, 且其稳定性更强, 在基坑的地表沉降预测方面效果更好,实现了提高预测精度的目的, 具有一定的可行性和实用性。

水域具有独特的光学反射特性, 在倾斜摄影测量数据生成的模型中易导致空洞产生。为保证三维模型的完整性和显示效果, 需要对水域空洞进行识别与修复。由于倾斜摄影模型内部存在大量独立的几何体, 采用常规的三角网拓扑关系提取水域空洞轮廓线时会提取出所有几何体的边界轮廓线, 导致无法准确识别水域空洞边界。针对此问题, 本文提出了一种基于坐标转换和图像边缘检测获取水域空洞轮廓线的新方法: 首先, 根据OSGB 模型中Z 轴方向上是否存在三维点绘制水域空洞二值图, 并对二值图像进行边缘检测获取水域空洞的二维轮廓线; 再通过坐标转换获取水域空洞的三维轮廓线, 对三维轮廓线进行约束构网、 纹理映射, 得到水域空洞的几何体并将绘制的水域几何体切割融合到不同的模型文件; 最终实现水域空洞轮廓的自动识别以及水域空洞的自动修复。

针对极端天气下VTEC 的不规律变化更会增加预测难度的问题, 以欧洲定轨中心(CODE)提供的桂林上空2019 和2020 年电离层VTEC 值为样本值, 使用滑动四分位距法探测桂林地区暴雨期间的电离层VTEC 扰动规律, 并建立多种预报模型比较暴雨期间的模型适用性及预报精度。选取5 种时间序列预测模型(ARIMA 模型和Single、 Holt、 Brown、 Damped 指数平滑模型)对桂林市暴雨期间的电离层VTEC 进行未来24 h 内的短期预报, 结果表明: 4~9 h 以内ARIMA 模型预测效果最好, 预测值的RMSE 和MAE 均小于2TECu, Single 和Damped 指数平滑模型其次, Holt 和Brown 指数平滑模型预测效果最差; 超过9 h 后各模型的预测能力减弱, RMSE 和MAE 均大于3 TECu, 已无法满足精确预测的需求。

针对我国现有的空气监测站点数量有限且分布不均、 获取连续的区域PM2. 5 数据困难的问题, 依据由两广地区气象站获取的气压(PRS)、 温度(TEM)、 相对湿度(RHU)以及所属和相邻探空站获取的大气可降水量(PWV)数据, 通过反距离加权插值得到2019 年两广地区不同季节的TEM、 PRS、 RHU 和PWV 数据, 综合分析其与PM2. 5 的相关性, 进一步构建地理加权回归模型(GWR)和经验贝叶斯克里金-地理加权回归模型(EBK-GWR), 对2019 年两广地区PM2. 5 浓度空间分布进行估算。结果表明: EBK-GWR 模型在不同季节的PM2. 5 浓度估算效果明显优于GWR 模型, 其中春、 秋两季均方根误差RMSE 和平均绝对误差MAE提升最为显著; 相比于GWR 模型, 春季分别提升了16. 67%和13. 88%, 秋季提升了14. 13%和13. 04%; 夏、冬两季提升效果较春、 秋两季有所降低, 但较于GWR 提升均保持在10%左右, 且不同季节估算的RMSE 和MAE 均小于4 μg/ m3。

针对当前反射信号分离纯度不高, 难以准确提取反射信号中地表环境参数的问题, 构建了一种融合VMD 算法的多星GNSS-MR 雪深反演模型。利用VMD 算法可有效实现信号的分离, 提高反射信号的分离纯度, 并与传统的二阶多项式拟合法进行对比分析。下载了美国科罗拉多州NWOT 测站2017 年172 天的GPS 卫星信噪比数据进行验证, 结果表明: 融合VMD 算法的多星GNSS-MR 反演雪深模型精度优于二阶多项式拟合模型, 反演值与实测值的RMSE 降低了近50%, 决定系数R2 高达0. 98, 在一定程度上有效提高了雪深的反演精度和可靠性。

针对无金属g-C3N4 基光催化材料光激发载流子的快速复合限制了其光催化活性的问题, 以双氰胺和羟基乙叉二膦酸(HEDP)为前驱体, 结合形貌调控和磷掺杂两种改性方法, 制备了不同磷(P)掺杂量的石墨相氮化碳(g-C3N4)纳米片(PCNNS), 对其形貌结构和光学性质进行了表征分析, 并研究了降解盐酸四环素(TCH)的光催化性能和降解机理。结果表明: PCNNS-0. 5 降解速率最高, 为块体g-C3N4(BCN)的2. 52倍, 降解动力学均符合伪一级反应动力学模型; ·O-2 和h+是降解过程中的主要活性物种; 经过4 次循环实验, PCNNS-0. 5 仍具有较高的稳定性和良好的性能。PCNNS 良好的光催化性能归因于P 原子取代g-C3N4中碳原子所产生的良好的结构、 光学和电子性质。

β-罗勒烯(C10H16)是BVOCs 的优势物种, 为明晰其光化学反应的影响因素, 通过设计单因素变量、多因素变量β-罗勒烯光化学反应试验探究了β-罗勒烯光化学反应机理。结果表明: SOA 粒子数和O3 浓度与β-罗勒烯初始浓度、 NO2 初始浓度、 光照强度之间呈正相关关系; [C10H16] / [NO2]值为6 时比其值为1 的条件下更有利于提高SOA 产率; 利用响应曲面法分析发现, 对β-罗勒烯光化学反应影响最显著的反应条件是光照强度为800 μW/ cm2, β-罗勒烯初始浓度为200 mg/ m3, NO2 初始浓度为20 mg/ m3。

基于2000、 2005、 2010、 2015、 2019 年的Landsat TM/ OLI 遥感数据, 对漓江流域土地利用情况进行解译, 定量和定性分析了该区土地利用的时空分布特征; 应用RS 与GIS 技术构建景观生态风险评价模型,对漓江流域景观生态风险时空演变特征进行分析, 并揭示土地利用变化和景观生态风险的耦合关联性。结果表明:(1)研究区土地利用类型以林地和耕地为主, 土地利用类型之间均发生了变更, 主要表现为耕地变更为林地和建设用地。其中, 建设用地、 水域和林地面积逐年增多, 研究期间分别增长70. 62、 32. 44、75. 83 km2, 耕地面积共计减少166. 33 km2。(2)研究区整体生态风险水平下降, 低生态风险区先降后增,较高和高生态风险区先增后降: 2010—2019 年, 低生态风险区面积增加282. 64 km2, 较高生态风险区和高生态风险区面积分别减少206. 80 和71. 74 km2。(3)南部耕地转化为林地的面积和速率均高于北部地区,导致景观生态风险质心由北向南偏移了6. 32 km。(4)2000—2019 年, 研究区的景观生态风险Moran’s I 值均大于0. 65, 空间正相关性较强且趋于集聚; LISA 集聚图空间分布与同期的土地格局分布较为一致, 说明人为活动对漓江流域的干扰在一定程度上影响着该区域的景观生态风险。

数显量具种类及其关联信息的全面准确描述有助于对其深刻理解与正确选用, 为此探索数显量具族知识图谱的构建与应用问题有重要意义。在数显量具本体的半自动化构建原理的基础上, 采用综合算法相关度AR 抽取概念, 再结合词法模板、 Jaccard 系数的多重聚类、 SAO 结构的PPMI、 Dice 测量强度等算法抽取概念关系, 之后使用Protégé 工具完成本体构建; 提出融合实体关系类别的PRGC 实体关系联合抽取模型提取语料中重叠三元组信息。设计原型系统自动化地从网页中抽取与数显量具结构和功能等相关的知识, 半监督构建其知识图谱, 进一步提供数显量具知识图谱的可视化与知识检索功能, 从而提高数显量具知识管理的智能化程度。

为了提高轮式底盘机器人的灵活性、 应对复杂地形的适应能力, 提出了一种舵向结构的高机动性移动机器人。该机器人通过舵向结构在运动过程中对速度和方向分别控制以适应地形变化, 在提高运动效率的同时也减少了运动分量对轮组造成的磨损。使用Solidworks 和MATLAB 分别对机器人的运动过程和控制系统仿真, 研制出物理样机并进行组合运动、 绕点运动等测试, 结果表明: 该机器人能够通过4 个轮组的组合运动实现整体控制, 在4 s 内以0. 3 m/ s 的速度绕半径为15 cm 的圆运动一周, 误差保持在1 cm 以内,验证了该机器人的灵活性。

生态系统文化服务是人类社会和自然系统的纽带, 游客视角下利用社交网络数据感知和量化生态系统文化服务是城市公园决策和管理的有效且重要的基础。选择济南市天下第一泉景区中大明湖公园为案例地, 利用社交媒体文本、 星级和照片等网络数据, 采用机器学习模型、 核密度分析、 相关性分析和文化服务多样性分析等方法研究生态系统文化服务的发展演变规律, 定量识别生态系统文化服务空间分布格局,评估生态系统文化服务的相关性和多样性。结果表明: 2010—2021 年, 游客感知文化服务照片数量呈现增—减—增的趋势, 游客感知生态系统文化服务水平从高到低依次为美学>游憩>文化多样性>灵感服务>社会关系>精神与宗教; 游客对不同文化服务感知存在空间差异, 文化服务分布整体上呈“梯形”; 游憩与社会关系的相关系数最高为0.69, 社会关系与文化多样性相关系数为0.62, 美学与游憩相关系数为0. 50; 不同兴趣点的文化服务多样性差异明显, 大明湖公园的28 个兴趣点的多样性指数均大于0.6。由此可知, 基于游客感知和量化生态系统文化服务对优化城市公园的规划和发展具有重要作用。

针对单一生态补偿标准核算方法存在片面性的问题, 提出基于博弈的流域生态补偿方法, 以西江压咸补淡调度为例, 分别采用能反映压咸调水价值的水资源价值法和能反映流域上游因调水而造成发电损失的损失成本法计算生态补偿上下限, 并通过讨价还价博弈模型确定最终的生态补偿标准值。西江流域上游愿意接受的补偿下限是发电损失成本, 多年平均为53. 93 亿元/ a; 流域下游愿意支付的补偿上限是获得的水资源价值, 多年平均为183. 17 亿元/ a。根据讨价还价博弈模型确定多年平均情况下的最终生态补偿标准为112. 61 亿元/ a。研究方法兼顾补偿主客体的利益诉求, 为跨界流域生态补偿机制的建立提供借鉴。