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基于流水状态植被恢复技术的河道生态修复研究

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基于流水状态植被恢复技术的河道生态修复研究

作者：汤春宇上海海洋大学

学位级别：硕士

本文结合以往城市河道水体生态修复理论与技术,并根据苏州城市河道水体现状以及河道特征,因地制宜,展开两项沉水植物种植技术的研发并为此筛选合适的沉水植物。希望通过研究的沉水植物种植技术恢复与重建沉水植物群落,减缓苏州城市河道... 详细信息

本文结合以往城市河道水体生态修复理论与技术,并根据苏州城市河道水体现状以及河道特征,因地制宜,展开两项沉水植物种植技术的研发并为此筛选合适的沉水植物。希望通过研究的沉水植物种植技术恢复与重建沉水植物群落,减缓苏州城市河道水体富营养化情况,营造苏州城市河道良好生境,为构建及完善苏州城市河道水生态系统奠定基础。本文通过大量野外调查以及室内实验,得出以下结论:(1)自2018年1月开始,至2018年11月结束,通过对于苏州城市河道9个断面沉水植物分布情况为期一年的调查,结果发现苏州城市河道主要沉水植物有水盾草(Cabomba caroliniana)、轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)、金鱼藻(Ceratophyllum demersum)、菹草(Potamogeton crispus)以及苦草(Vallisneria spiralis),且水盾草已成为苏州城市河道入侵物种并占据绝对优势。通过RDA分析结果可知,水体SD、TN以及Chla对于沉水植物的生长与分布有着显著的影响。(2)以伊乐藻(Elodea canadensis)、苦草、金鱼藻以及轮叶黑藻生长情况以及吸收营养盐作为响应变量,以光照、水温以及种植密度条件作为自变量的响应面实验结果以及条件优化结果发现,伊乐藻耐低温(其中最适生长条件为光照5433lx,水温18℃,种植密度2.69 g/L),而在高温条件下生长状态较差且去除营养盐效率低,而金鱼藻以及轮叶黑藻耐高温(其中最适生长条件分别为光照6454 lx,水温33℃,种植密度4.46 g/L以及光照6474 lx,水温29℃,种植密度3.37 g/L),但在低温条件下则无法正常生长以及去除营养盐。苦草则既耐低温又耐高温(其中最适生长条件为光照6061 lx,水温22℃,种植密度2.60 g/L),相较于其他三种沉水植物更加适应于不同的水体环境,适合运用于研发的新型沉水植物种植技术中。(3)在各沉水植物最适生长条件下,研究四种沉水植物对于不同浊度水体悬浮物的去除能力以及耐浊情况,通过室内168 h的研究发现,当水体浊度为20 NTU时,相较于空白对照组浊度的变化,伊乐藻、苦草、金鱼藻以及轮叶黑藻组均在实验168 h时对于浊度去除率达到最大,去除率分别为86.31%、64.62%、75.98%以及76.05%。当水体浊度为40 NTU时,相较于空白对照组浊度的变化,伊乐藻、苦草、金鱼藻以及轮叶黑藻组分别在96 h、168 h、96 h以及168 h时对于浊度去除率达到最大,去除率分别为53.66%、64.58%、62.91%以及65.02%;当水体浊度为60 NTU时,相较于空白对照组浊度的变化,伊乐藻、苦草、金鱼藻以及轮叶黑藻组168 h时对于浊度去除率达到最大,去除率分别为68.29%、44.49%、50.70%以及73.04%;当水体浊度为80 NTU时,相较于空白对照组浊度的变化,伊乐藻、苦草、金鱼藻以及轮叶黑藻组均在96 h时对于浊度去除率达到最大,去除率分别为67.45%、29.34%、50.11%以及67.03%。由此可以发现,在00 NTU条件下时,四种沉水植物对于悬浮物的去除率基本一致(P>0.05),但当水体浊度达到40NTU以上是,苦草以及金鱼藻对于悬浮物的去除率要远远低于轮叶黑藻以及伊乐藻(P<0.05)。而从不同浊度条件下的沉水植物生长状况来看,在00 NTU条件下,四种沉水植物生长状态均较为良好,而当水体浊度在400 NTU条件时,金鱼藻以及伊乐藻生长状态远远差于实验初期(P<0.05),苦草以及轮叶黑藻则能适应较高浊度的水体环境。因此应对苏州城市河道水体环境,为了能够更好的完成沉水植物群落的恢复与重建,苦草以及轮叶黑藻是作为水体生态修复植被恢复技术的最佳沉水植物。(4)为了解决苏州城市河道水流变化大、水体透明度低等问题,本文通过研发挂壁种植技术以及网床种植技术来应对苏州城市河道水体修复,从而完成河道的沉水植物群落恢复与重建,改善水体生境。以苦草作为挂壁种植以及网床种植技术中试实验材料,结果发现在0.22 m/s流速条件下,挂壁种植技术下苦草能够正常生长,对于水体TN、TP以及NH3-N去除率分别为43.54%、49.00%以及82.58%。而网床种植下苦草无法适应0.22 m/s流速,生长状态较差,对于水体TN、TP以及NH3-N去除率分别为46.45%、57.85%以及97.78%。因此,得出以下结论:挂壁种植技术更适用于水体流速较快但水体对于河岸冲击较小的城市河道,而网床种植技术则适用于富营养化严重以及水体透明度低的城市河道。

关键词：苏州城市河道沉水植物分布冗余分析响应面设计种植技术生态修复

基于多相输运模型研究质子-铅核碰撞中椭圆流的组分夸克标度性

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原子核物理评论 2024年第1期41卷 530-535页

作者：汤思宇武汉纺织大学数理科学学院武汉430200

高能重离子碰撞中末态鉴别粒子的椭圆流组分夸克标度现象被认为是展现部分子各向异性自由度的重要信号之一。本研究利用多相输运(AMPT)模型系统地研究了质心能量为5.02 TeV的质子-铅核碰撞中末态轻味强子的椭圆流v_2及其组分夸克标度行... 详细信息

高能重离子碰撞中末态鉴别粒子的椭圆流组分夸克标度现象被认为是展现部分子各向异性自由度的重要信号之一。本研究利用多相输运(AMPT)模型系统地研究了质心能量为5.02 TeV的质子-铅核碰撞中末态轻味强子的椭圆流v_2及其组分夸克标度行为。基于最新的小系统流分析方法,AMPT模型的计算结果很好地描述了轻味介子的v_2,但与重子的测量结果略有偏离。研究结果显示,耦合了部分子级联与夸克重组合机制的AMPT模型能产生显著的组分夸克标度现象,该现象也同时依赖于非流效应与强子再散射过程。这些研究结果将为小系统碰撞中末态粒子集体行为的起源问题提供进一步的解释。

关键词：极角各向异性小系统碰撞输运模型非流效应

人工沉床技术引导沉水植物恢复的生态工程实践

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湿地科学 2022年第4期20卷 554-564页

作者：徐盼盼何培民邵留刘富财郑海粟汤春宇张晟曼陈嗣威韩政上海海洋大学海洋生态与环境学院水域环境生态上海高校工程研究中心上海201306

针对富营养化河流水体透明度低和沉水植物逆向演替的现象,在上海市的典型富营养化河流芦潮引河的污染水域,利用穗花狐尾藻(Myriophyllum spicatum)人工沉床,对污染水域开展了生态工程修复,分析了穗花狐尾藻人工沉床对恢复水体透明度和... 详细信息

针对富营养化河流水体透明度低和沉水植物逆向演替的现象,在上海市的典型富营养化河流芦潮引河的污染水域,利用穗花狐尾藻(Myriophyllum spicatum)人工沉床,对污染水域开展了生态工程修复,分析了穗花狐尾藻人工沉床对恢复水体透明度和去除水体中营养盐的作用,研究了移除沉床系统后水下沉水植物的恢复效果。研究结果表明,在修复水域,随着实验时间的推移,水面下30 cm深度处穗花狐尾藻叶片的光系统Ⅱ最大光化学量子产量、实际光化学量子产量、叶绿素a含量、叶绿素b含量和类胡萝卜素含量都明显大于水面下60 cm深度处和90 cm深度处的穗花狐尾藻叶片,因此,将穗花狐尾藻人工沉床放置于水面下30 cm深度处;应用穗花狐尾藻人工沉床修复水域15 d后,被修复水域的水体透明度显著增大,水体中的总氮、总磷、氨氮和硝态氮含量显著减小,其去除率分别为71.49%、67.73%、81.27%和77.90%,水体透明度与水深之比增大了46.80%,穗花狐尾藻生物量平均增加了(891.7±441.0)g/m^(2);人工沉床移除一个月后,修复水域中形成了由水盾草(Cabomba caroliniana)、苦草(Vallisneria natans)、黑藻(Hydrilla verticillata)、金鱼藻(Ceratophyllum demersum)和穗花狐尾藻构成的沉水植物群落,沉水植物覆盖度明显增大。研究结果可以为利用穗花狐尾藻人工沉床修复透明度约为120 cm的富营养化水体提供技术参考。

关键词：沉水植物穗花狐尾藻人工沉床水体透明度恢复营养盐

上海城市河流浮游动物季节变化及其与环境因子的关系

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水生态学杂志 2022年第5期43卷 42-48页

作者：张晟曼何培民刘炜刘金林陈嗣威韩政汤春宇谭梦吴美琴上海海洋大学海洋生态与环境学院上海201306 水域环境生态上海高校工程研究中心上海201306

探究城市河道水体中浮游动物群落分布的变化及影响因素,为城市河流的水质评价和生态监测提供理论支持,并为城市河流生态修复和河道生态环境保护措施的制定提供基础数据。于2017年9月至2018年8月对上海徐汇区代表性的城市河道进行环境因... 详细信息

探究城市河道水体中浮游动物群落分布的变化及影响因素,为城市河流的水质评价和生态监测提供理论支持,并为城市河流生态修复和河道生态环境保护措施的制定提供基础数据。于2017年9月至2018年8月对上海徐汇区代表性的城市河道进行环境因子和浮游动物群落结构的周年调查,共采集到浮游动物32种,其中轮虫25种,桡足类4种,枝角类3种。全年浮游动物优势种12种,包括轮虫10种,桡足类1种,枝角类1种。环境因子的季节变化导致浮游动物差异显著,浮游动物种数、丰度和生物量均为夏季最高,冬季最低。浮游动物的典范对应分析(CCA)显示,氮磷比、叶绿素a浓度和溶解氧是影响研究河道浮游动物群落差异的显著环境因子。运用水质理化因子、多样性指数及浮游动物优势种进行水质污染评价,该河流水质状况属于中污型。

关键词：城市河道浮游动物季节变化环境因子典范对应分析上海市

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DFA-ODENets:面向周期多阶段复杂系统的预测仿真框架

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工程科学学报 2024年第1期46卷 137-147页

作者：李潇睿宁春宇袁兆麟班晓娟北京科技大学北京材料基因工程高精尖创新中心北京100083 北京科技大学智能科学与技术学院北京100083 北京科技大学材料领域知识工程北京市重点实验室北京100083 辽宁材料实验室材料智能技术研究所沈阳110004

部分复杂系统受内外部因素影响在运行时会呈现出周期性的阶段变化,且在不同阶段具有完全不同的动态特性.因此在使用数据驱动方法解决此类系统的预测和仿真问题时,使用单一结构模型难以准确地学习系统在不同阶段的动态特性.本研究提出了... 详细信息

部分复杂系统受内外部因素影响在运行时会呈现出周期性的阶段变化,且在不同阶段具有完全不同的动态特性.因此在使用数据驱动方法解决此类系统的预测和仿真问题时,使用单一结构模型难以准确地学习系统在不同阶段的动态特性.本研究提出了基于确定性有限状态机-常微分方程网络的预测仿真框架(DFA-ODENets),以建模周期多阶段系统.该模型由多个ODENet组成,每个ODENet能够从不规则采样的序列数据中学习系统在各个阶段内的动态特性.同时模型集成了基于确定性有限状态自动机思想的阶段转换预测器以实现模型预测时在不同阶段之间自动转换.最后,将DFA-ODENet框架应用于某计算中心制冷系统的预测仿真场景中.模型能够在给定系统运行过程中的服务器负载和环境温度下模拟系统运行过程,并对系统的制冷功率、进气口温度等主要输出变量进行预测.其中,对于制冷系统能耗预测的平均相对误差在5%以内.同时,利用制冷系统仿真模型优化了系统停止制冷时的温度设定值,通过仿真实验表明该优化最高可以节省18%的制冷能耗.

关键词：复杂系统建模周期多阶段系统神经常微分网络多输入多输出时间序列预测制冷系统能耗优化

基于羟醛缩合反应构建电中性中空纤维疏松纳滤分离层及染料去除的研究

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膜科学与技术 2024年第2期44卷 125-133页

作者：汤申艺武彪崔振宇天津工业大学材料科学与工程学院天津300387 天津天一爱拓科技有限公司天津300382

以聚偏氟乙烯(PVDF)/苯乙烯-马来酸酐(SMA)中空纤维超滤膜为基膜,在膜表面依次引入三乙二醇(TEG)、戊二醛(GA)、聚乙烯醇(PVA)3种亲水有机物,基于羟醛缩合反应在膜表面构建了稳定致密的电中性疏松纳滤(LNF)分离层.研究了膜的微结构特征... 详细信息

以聚偏氟乙烯(PVDF)/苯乙烯-马来酸酐(SMA)中空纤维超滤膜为基膜,在膜表面依次引入三乙二醇(TEG)、戊二醛(GA)、聚乙烯醇(PVA)3种亲水有机物,基于羟醛缩合反应在膜表面构建了稳定致密的电中性疏松纳滤(LNF)分离层.研究了膜的微结构特征和分离性能.结果表明,随着接枝反应的发生,膜亲水性逐渐提高,表面接近中性.带负电荷的日落黄(SY)和正电荷的结晶紫(CV)染料均可被完全去除,并保持较高的渗透通量[27.8 L/(m^(2)·h),28.9 L/(m^(2)·h)].此外,膜还表现出优异的化学稳定性和长期运行稳定性.本工作为制备具有高分离性能的电中性中空纤维纳滤膜提供了一种新的途径.

关键词：电中性化学交联中空纤维膜疏松纳滤染料脱除

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基于两阶段混合算法的四向穿梭式密集仓储系统货位分配优化

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系统仿真学报 2024年

作者：吴自松苌道方盖宇春上海海事大学物流科学与工程研究院上海海事大学物流工程学院无锡中鼎集成技术有限公司

为了解决四向穿梭车式密集仓储系统货位分配中存在的货位密集分布、穿梭车容易拥堵等问题，结合四向穿梭式密集仓储系统货位分布的特点，将货位进行栅格化处理，构建了以货架稳定性、出入库效率及设备使用均衡为目标建立货位分配模型；... 详细信息

为了解决四向穿梭车式密集仓储系统货位分配中存在的货位密集分布、穿梭车容易拥堵等问题，结合四向穿梭式密集仓储系统货位分布的特点，将货位进行栅格化处理，构建了以货架稳定性、出入库效率及设备使用均衡为目标建立货位分配模型；针对该模型设计了一种两阶段混合算法：第一阶段通过引入爬山算法改进非支配排序遗传算法的局部搜索策略，求解一组Pareto前沿集；第二阶段由K-means对Pareto前沿集进行剪枝。通过仿真实验对模型和算法的有效性进行分析，结果表明本文方案与目标赋予权重的方案相比，设备使用均衡、货架稳定性、出入库效率目标分别优化了3.1%、4.5%、3.4%，所提出的两阶段混合算法的求解结果与速度均优于非支配排序遗传算法。

关键词：货位分配多目标优化非支配排序遗传算法爬山算法 K-means

妊娠期妇女怀孕压力与心理韧性、医患关系、社会支持的相关性分析

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护理学 2024年第4期13卷 436-442页

作者：文铭浚刘昕宇汤春丽张桃桃湖北医药学院护理学院湖北十堰

目的:调查产妇妊娠期怀孕压力、心理韧性、医患关系、社会支持的现状,并分析怀孕压力与三者之间的关系,为缓解妊娠期妇女怀孕压力提供依据。方法:通过便利抽样纳入2020年11月~2021年1月期间在十堰市某三甲医院就诊的260例产后三个月内产... 详细信息

目的:调查产妇妊娠期怀孕压力、心理韧性、医患关系、社会支持的现状,并分析怀孕压力与三者之间的关系,为缓解妊娠期妇女怀孕压力提供依据。方法:通过便利抽样纳入2020年11月~2021年1月期间在十堰市某三甲医院就诊的260例产后三个月内产妇,应用怀孕压力量表、领悟社会支持量表、心理韧性量表和中文版医患关系量表进行调查。结果:本研究共计纳入251例孕妇,产妇妊娠期的怀孕压力得分为(55.39 ± 15.43)分,为中度压力水平;心理韧性得分为(33.61 ± 6.92)分,为中等心理韧性水平;医患关系得分为(26.29 ± 9.69)分,表明患者认为医患关系较好;社会支持得分为(60.98 ± 18.54)分,为中间支持水平;产妇妊娠期怀孕压力得分与医患关系得分呈正相关(P < 0.01),怀孕压力得分与社会支持得分呈负相关(P < 0.05);多元线性回归分析结果显示,教育程度、医生的满意度、怀孕期间对孕期及分娩知识的了解程度为怀孕压力的影响因素,共可解释37.1%的方差变异量。结论:产妇妊娠期怀孕压力处于中等水平,社会支持属于较低水平,心理韧性处于较高水平,医患关系处于较低水平;高水平的心理弹性是降低怀孕压力的影响因素。

关键词：怀孕压力心理韧性医患关系社会支持

压水堆核电厂一回路冷却剂系统中锕系核素质量评估方法研究

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核动力工程 2024年第2期45卷 47-52页

作者：熊军吕炜枫郭润春高耀毅蒋振宇中广核工程有限公司核电安全监控技术与装备国家重点实验室广东深圳518172

为评估压水堆核电厂燃料包壳破损时的工作人员辐射风险和燃料包壳破损程度,基于特征物理量建立一回路冷却剂系统中锕系核素质量评估方法。本文基于锕系核素的生成和迁移机理,建立了一回路冷却剂系统中锕系核素的平衡方程组,并选取3种易... 详细信息

为评估压水堆核电厂燃料包壳破损时的工作人员辐射风险和燃料包壳破损程度,基于特征物理量建立一回路冷却剂系统中锕系核素质量评估方法。本文基于锕系核素的生成和迁移机理,建立了一回路冷却剂系统中锕系核素的平衡方程组,并选取3种易监测的特征物理量用以评估锕系核素向一回路冷却剂系统的释放量及其分布,并建立了一回路冷却剂系统中锕系核素质量的评估方法。然后分别采用国内在役压水堆核电厂无燃料包壳破损和有燃料包壳破损的实测数据对建立的评估方法进行了验证,验证结果表明:建立的评估方法可在无燃料包壳破损和有燃料包壳破损的情况下对一回路冷却剂系统中锕系核素质量进行评估,评估结果和预期符合。本文研究成果可为压水堆核电厂运行期间一回路冷却剂系统中锕系核素质量及其分布评估提供指导,从而优化后端的工作人员防护措施,降低辐射风险。

关键词：压水堆核电厂一回路冷却剂系统锕系核素

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