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大型复杂跨流域调水工程电站水库泵站群多目标优化调度

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水资源保护 2020年第6期36卷 67-72页

作者：孔波付少杰黄强西安理工大学陕西省西北旱区生态水利工程重点实验室陕西西安710048 国家电投集团黄河上游水电开发有限责任公司青海西宁810008

考虑调水量、发电最大和耗能最小3个目标,建立电站水库泵站群多目标优化调度模型。基于参数调整策略、邻域变异和加速策略,提出了求解多目标优化调度模型的综合改进布谷鸟新算法并求解模型,获得了发电、调水、泵站耗能多目标Pareto解集... 详细信息

考虑调水量、发电最大和耗能最小3个目标,建立电站水库泵站群多目标优化调度模型。基于参数调整策略、邻域变异和加速策略,提出了求解多目标优化调度模型的综合改进布谷鸟新算法并求解模型,获得了发电、调水、泵站耗能多目标Pareto解集。以引汉济渭大型复杂跨流域调水工程为实例,将该模型与模拟调度模型和NSGA-Ⅱ算法多目标优化调度模型的结果进行比较,结果表明,该优化调度模型的发电、调水、耗能、弃水等各项指标合理,具有相对优势。

关键词：跨流域调水电站水库泵站群多目标优化调度模型改进布谷鸟算法 Pareto曲线

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运动参数的虚拟仪器的设计与仿真

运动参数的虚拟仪器的设计与仿真

作者：付少杰华北电力大学（河北）

学位级别：硕士

虚拟仪器是虚拟现实技术在仪器领域的一种应用。它由计算机、仪器模块和软件3部分组成。它不仅能执行传统仪器的功能,而且,还能执行传统仪器所无法实现的许多功能。本文基于LABVIEW作为虚拟仪器的开发平台,尝试数据采集和处理,并应用MAT... 详细信息

虚拟仪器是虚拟现实技术在仪器领域的一种应用。它由计算机、仪器模块和软件3部分组成。它不仅能执行传统仪器的功能,而且,还能执行传统仪器所无法实现的许多功能。本文基于LABVIEW作为虚拟仪器的开发平台,尝试数据采集和处理,并应用MATLAB进行数据分析,通过对动态参数(速度、加速度、角速度、角加速度等)进行测量,从而提出了一种关于运动参数设计和仿真系统,包括数据的采集,信号的处理以及基于LABVIEW的虚拟仪器的界面设计。本文介绍了该系统的方案设计、软件支撑、开发平台、体系结构以及功能设计与实现。通过对系统的动态参数监测,可为其早期的故障诊断等做出依据。

关键词：虚拟仪器数据采集数据处理虚拟仿真

基于机器学习策略和生物信息学技术鉴定糖尿病肾病新的诊断标志物

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基于机器学习策略和生物信息学技术鉴定糖尿病肾病新的诊断标志物

作者：付少杰吉林大学

学位级别：硕士

目的:糖尿病肾病是全世界慢性肾脏病和终末期肾脏病的主要原因。早期诊断对于延缓疾病进展至关重要。本研究的目的是利用机器学习策略和生信分析技术确定糖尿病肾病新的潜在诊断标志物,探究与标志物相关的生物学过程,并研究它们与糖尿... 详细信息

目的:糖尿病肾病是全世界慢性肾脏病和终末期肾脏病的主要原因。早期诊断对于延缓疾病进展至关重要。本研究的目的是利用机器学习策略和生信分析技术确定糖尿病肾病新的潜在诊断标志物,探究与标志物相关的生物学过程,并研究它们与糖尿病肾病肾组织免疫细胞浸润之间的关系。方法:1、从GEO数据库中下载来自糖尿病肾病和对照组样本的肾组织基因表达谱(GSE30528、GSE96804和GSE99339)作为训练集,下载基因表达谱(GSE47185和GSE30122)作为验证集。使用训练集确定了差异表达的基因。2、采用LASSO回归、支持向量机和随机森林三种机器学习策略来确定潜在的糖尿病肾病诊断标志物。3、为了评估这些潜在生物标志物的诊断效果,分别绘制了训练集和验证集的ROC曲线,并对糖尿病肾病和对照组的肾脏组织进行了生物标志物的免疫组化染色。4、此外,还采用CIBERSORT、XCELL和TIMER算法评估了糖尿病肾病肾组织的免疫细胞浸润情况,并研究了生物标志物和浸润的免疫细胞之间的关系。结果:1、以矫正后的P值1为筛选标准,共鉴定出了95个糖尿病肾病肾组织的差异表达基因。其中39个基因在糖尿病肾病肾组织中高表达,56个基因在糖尿病肾病肾组织中低表达。2、使用LASSO回归、支持向量机和随机森林三种机器学习策略最终确定了DUSP1和PRKAR2B为诊断糖尿病肾病的潜在生物标志物基因。3、DUSP1和PRKAR2B在训练集的ROC曲线下面积分别为0.945和0.932,在验证集的ROC曲线下面积分别为0.789和0.709。免疫组化染色结果表明,与正常对照组相比,糖尿病肾病患者的DUSP1和PRKAR2B的表达水平明显降低。4、免疫细胞浸润分析结果表明,β记忆细胞、γ-δT细胞、巨噬细胞和中性粒细胞可能参与了糖尿病肾病的发展。此外,两个候选基因都与这些免疫细胞亚型有不同程度的关联。结论:DUSP1和PRKAR2B是糖尿病肾病的潜在诊断标志物,它们与免疫细胞浸润密切相关。

关键词：糖尿病肾病诊断标志物机器学习免疫浸润

基于产业结构分析的曲阳地区中长期电力负荷预测研究

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基于产业结构分析的曲阳地区中长期电力负荷预测研究

作者：付少杰华北电力大学

学位级别：硕士

电力系统负荷预测是电力部门的一项重要工作，是电力系统规划决策、经济运行的前提和基础，电力负荷的准确预测对电力系统安全经济运行和地区国民经济发展具有重要意义。影响电力负荷的因素有很多，其中，产业结构对电力需求量的影响... 详细信息

电力系统负荷预测是电力部门的一项重要工作，是电力系统规划决策、经济运行的前提和基础，电力负荷的准确预测对电力系统安全经济运行和地区国民经济发展具有重要意义。影响电力负荷的因素有很多，其中，产业结构对电力需求量的影响不可忽视。产业结构在国民经济结构中占主导地位，而电力工业既是国民经济发展的前提，又是社会发展和人们生活水平改善的基础。电力需求与产业结构存在相互作用的关系，国民经济的发展，带动产业结构的变化，产业结构的变化引起各产业部门对电力需求的变化，进而影响电力工业的发展。考虑到产业结构对电力负荷的影响，本文在分析了曲阳地区产业结构与电力需求关系的基础上，建立了基于产业结构的曲阳地区中长期电力负荷预测模型。该预测方法首先运用等维灰数递补GM（1,1）模型分别预测曲阳地区各产业以及居民生活用电量，然后将预测的结果相加，从而得出曲阳地区全社会用电量的预测值。精度检验的结果表明，新的预测模型精度高，预测结果较为可靠，适合用于中长期电力负荷的预测。

关键词：负荷预测产业结构灰色理论 GM(1,1)模型

辽河保护区大型湿地对典型有机物去除效果研究

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辽河保护区大型湿地对典型有机物去除效果研究

作者：付少杰长安大学

学位级别：硕士

人工湿地是近年来广受关注的一种污水处理技术,在世界各国有广泛的应用。在辽河保护区主要支流河与干流的汇入口处建设了多座大型人工湿地工程,旨在减少支流中的污染物,改善辽河干流的污染状况。为了探明辽河保护区内支流汇入口湿地工... 详细信息

人工湿地是近年来广受关注的一种污水处理技术,在世界各国有广泛的应用。在辽河保护区主要支流河与干流的汇入口处建设了多座大型人工湿地工程,旨在减少支流中的污染物,改善辽河干流的污染状况。为了探明辽河保护区内支流汇入口湿地工程中污染物的迁移转化规律和分布特征,本论文对辽河保护区中上游处4个示范性人工湿地工程和下游的盘锦湿地中试工程进行了长期的水质监测和调研,研究分析了各湿地工程中常规污染物的时空分布特征;建立了准确测量3类典型的有机污染物(有机磷农药、有机氯农药和多氯联苯)的气相色谱三重四级杆质谱联用(GC—MS/MS)的方法,分析了有机污染物的定量结果和变化规律;对人工湿地的污染物去除效果进行计算,并采用内梅罗综合污染指数法对湿地工程内的水质进行评估。得出以下结论:辽河保护区内湿地工程中COD和氨氮的含量随空间的变化趋势为支流入口处含量较高,经过湿地内部的阻控和净化作用,在各湿地出口处含量有所下降,且上游人工湿地中各采样点的COD和氨氮含量低于下游;而随时间的推移而呈缓慢下降的趋势,但在春、夏季节,部分采样点的污染物含量变化有一定的波动。整体上,各湿地工程出口处的COD含量在全年基本达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)的Ⅴ类水质标准,而氨氮的污染在上半年则稍微严重。通过GC—MS/MS的方法检测到7种有机磷农药,19种有机氯农药,19种多氯联苯。其中总有机磷农药的含量为NF-849.187ng/L,主要成分为久效磷(Monocrotophos)、对硫磷(Parathion)和苯硫磷(EPN)。总有机氯农药的含量为NF-2398.802ng/L,主要成分是LPHA-六六六(BHC\alpha)、环氧庚氯烷(Heptachlor epoxide(isomerB))、硫丹硫酸酯(Endosulfan sulfate)、异狄氏醛(Endrin-aldehyde)、异狄氏剂酮(Endrin-ketone)、BETA-六六六(BHC\beta)等6种有机氯农药。总PCBs的含量为3.221-329.081ng/L,主要成分为PCB31、PCB66、PCB170、PCB180、PCB206。冬季时,有机磷农药和有机氯农药的含量较高,且在各采样点随时间有一定的波动变化;春季时,有机磷农药和有机氯农药的含量较冬季有明显下降,且有机磷农药的含量下降更明显,且变化波动较为平稳。整体上,有机磷农药和有机氯农药在冬季时上游的含量较高,七星湿地处的变化波动大,下游则较低;春季时较冬季含量则有明显下降,特别是有机磷农药,且上游含量下降,下游有所升高。而春季时各采样点的PCBs的种类很多,但含量较低,多数采样点处的PCBs含量是在《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)限值20ng/L以下,其中在4月七星湿地和盘锦湿地中试工程处的含量偏高,部分点位的含量超出了标准限值,整体上PCBs的含量变化在中上游较为平稳,下游处有所波动,但是各湿地工程对PCBs的削减效果不明显。以七星湿地为例,计算了非冰冻期内湿地工程对污染物的去除量,其中COD的去除总量约为52.61t,去除率为29.56%;氨氮的去除总量约为7.36t,去除率为46.34%。4月和5月时,七星湿地内有机磷农药的去除总量约为1.44g,去除率约为15.34%;有机氯农药的去除总量约为169.86g,去除率约为71.05%;多氯联苯的去除总量约为22.19g,去除率约为19%。采用内梅罗综合污染指数法估算了湿地工程的水质状况,其中属于清洁水体和较清洁水体(符合Ⅳ类水质标准)占44%,而轻度污染水体占31%。

关键词：人工湿地 COD 氨氮有机磷农药有机氯农药多氯联苯 GC—MS/MS 时空分布特征水质评价去污效果

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甘肃舟曲峰迭新城泥石流灾害风险区划

甘肃舟曲峰迭新城泥石流灾害风险区划

作者：付少杰中国地质大学(北京)

学位级别：硕士

泥石流是自然界最频发、危害最重的地质灾害类型之一。泥石流常在瞬间冲毁、淤埋民房、基础设施,造成人员伤亡、堵塞河道,给人类生命财产造成严重的危害。舟曲县是泥石流灾害的高发区、密集区,泥石流灾害给当地居民造成了极大损失,严重... 详细信息

泥石流是自然界最频发、危害最重的地质灾害类型之一。泥石流常在瞬间冲毁、淤埋民房、基础设施,造成人员伤亡、堵塞河道,给人类生命财产造成严重的危害。舟曲县是泥石流灾害的高发区、密集区,泥石流灾害给当地居民造成了极大损失,严重制约舟曲县经济发展、基础建设。峰迭新城是舟曲8·8特大泥石流灾后重建、安置区,周边分布有5条泥石流沟。处在泥石流沟口处的峰迭新城集合了大量的居民住宅区、政府办公区及学校等,人口密度大,经济价值高,一旦受到泥石流灾害影响,将会带来不可估量的生命财产及社会经济损失。本文以甘肃省舟曲县峰迭新城为研究区,在现场调查基础上,结合当地规划,采用数值模拟手段、基于GIS平台,定量分析了不同工况下峰迭新城的泥石流危险性、泥石流灾害承灾体易损性,进而开展了泥石流灾害风险区划。采用FLO-2D数值模拟软件和ARCGIS的空间分析模块,模拟了峰迭新城周边阴山沟、台子沟、水泉沟、瓜咱沟和瓜咱村对岸冲沟等5条泥石流沟在10年一遇、20年一遇、50年一遇和100年一遇等四个暴雨工况下,泥石流流速、堆积深度和堆积范围,并以此为指标,定量评价各沟泥石流危险性。模拟结果显示:峰迭新城高危险区集中于阴山沟泥石流、台子沟泥石流堆积泛滥区,且主要分布于阴山沟泥石流堆积扇处。产生此结果的原因与阴山沟流域地理位置及该沟泥石流发育特征相关。以峰迭新城规划资料为依据,选取资产和人口为易损性评价指标。前者包括房屋建筑、道路和耕地,依据舟曲县当地经济发展潜力,确定不同承灾体的单价;后者的次级评价指标为人口密度,其值以房屋建筑用途的不同来确定,如居民区、办公区、学校等。采用分类统计计算方法、结合ARCGIS工具,建立研究区泥石流灾害易损性分区模型,通过该模型得到5条泥石流沟堆积区最大危险范围内资产易损性、人口易损性分区图。研究结果显示:资产高易损区集中有价值密度大的房屋建筑等承灾体,中易损区内主要为耕地、城市主干道、一般公路等,资产易损性与承灾体价值关系紧密;人口高易损区主要集中在学校、高楼层居民区等人口密度大的房屋建筑处,中易损区内主要为低层居民区的房屋建筑,人口易损性同房屋建筑功能及层数有很大关系。基于风险=危险×易损的基本原理,在ARCGIS平台下完成危险性和易损性的空间叠加,按资产风险性、人口风险性获得每个评价单元的风险量值。选择自然断点分级法,将研究区泥石流灾害风险分为高、中、低三级。分区结果显示:不同暴雨工况下,阴山沟及台子沟堆积区是资产、人口的高风险区最为集中区域,也是易损值高的峰迭新城所在位置。其中阴山沟高风险区占比最大,是由于该沟堆积区分布有最多的高易损值、高危险值评价栅格。

关键词：峰迭新城泥石流灾害危险性评价易损性评价风险区划

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YMnO3及相关锰氧化物薄膜的制备与表征

YMnO3及相关锰氧化物薄膜的制备与表征

作者：付少杰河南大学

学位级别：硕士

稀土锰氧化物薄膜的制备及其物性的研究是近年来凝聚态物理学领域中受到世界各国科研人员关注的前沿与热点问题之一。兼具铁电性、反铁磁性而有铁磁电材料之称的YMnO , 因其化学组成、晶体结构、所表现出的物理性质等独具特色而触发了... 详细信息

稀土锰氧化物薄膜的制备及其物性的研究是近年来凝聚态物理学领域中受到世界各国科研人员关注的前沿与热点问题之一。兼具铁电性、反铁磁性而有铁磁电材料之称的YMnO , 因其化学组成、晶体结构、所表现出的物理性质等独具特色而触发了人们在新的科技条件下对其进行再度探索的兴趣。本论文基于溶液化学法(溶胶－凝胶法)，围绕不同晶体结构的YMnO薄膜与其它相关的掺杂导电稀土锰氧化物薄膜的制备及物性(主要是光学性质)的研究，在以下几个方面做了力所能及的初步探索：一、六方相YMnO薄膜的制备与其光学带隙研究：本论文另辟新径，采用价格低廉的Y(NO3)3?6H2O、Mn(CH3COO)2?4H2O为原料，以醋酸、水为溶剂，摸索出了与现有文献报道迥然不同的制备(0001)择优取向六方相YMnO薄膜的新工艺;研究了沉积在石英衬底上的YMnO薄膜的光学带隙，发现：随退火温度的增加，薄膜的光学带隙不是随之减小而是随之增大;晶化良好的六方相YMnO薄膜的光学带隙约为4.28 eV。二、正交相YMnO薄膜的制备与其光学带隙研究：首次采用溶液化学法在大气压下以较低的退火温度成功的制备出单层厚度达750nm的正交相YMnO薄膜;采用Y2O3、Mn(CH3COO)2?4H2O为原料，以醋酸、水为溶剂，以PVP为增厚剂，在Si(111)(native )衬底及石英衬底上、在800oC的退火温度于大气压下制备了单层厚度可达750nm的不裂的、平均粒径约50nm的正交相多晶YMnO薄膜;发现：晶化良好的厚度约为9μm的正交相YMnO薄膜的光学带隙约为3.05 eV 。三、掺杂导电稀土锰氧化物La.7Sr.3MnO、Y.7Sr.3MnO薄膜的制备：采用溶液化学法以简单的工艺过程制备了掺杂稀土锰氧化物La.7Sr.3MnO、 Y.7Sr.3MnO薄膜，700oC的退火温度下所得的La.7Sr.3MnO薄膜具有良好的导电性，发现：800oC的退火温度得到的晶化良好的Y.7Sr.3MnO薄膜在室温也是导电的，从实验上澄清了关于Y.7Sr.3MnO薄膜在室温是否导电的争议。四、正交相YMnO薄膜的三阶非线性光学特性的研究：首次对锰氧八面体存在强烈畸变的正交相YMnO薄膜的三阶非线性光学特性进行了研究;采用 Z-Scan 技术对所制备的晶化良好的正交相YMnO薄膜进行了表征，发现：正交相YMnO薄膜的三阶非线性折射率约为2.068×10-16(m2/W)，它的非线性吸收系数β为8.16×10-10m/W ，为正交相YMnO薄膜在光电子学领域中的应用提供了实验基础

关键词：溶液化学法,稀土锰氧化物,六方相YMnO3薄膜,正交相YMnO3薄膜,光学带隙,La0.7Sr0.3MnO3,Y0.7Sr0.3MnO3,Z-Scan 技术,三阶非线性光学特性