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考虑速度规划的燃料电池混合动力汽车分层能量管理策略研究

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考虑速度规划的燃料电池混合动力汽车分层能量管理策略研究

作者：谭森林重庆理工大学

学位级别：硕士

在化石燃料逐渐减少和环境污染日益加剧的背景下,安全、高效、节能的新能源汽车受到汽车厂商和消费市场的青睐。燃料电池混合动力汽车具有无污染、续航里程远、充能便捷的特点,是汽车行业实现节能减排目标的主要技术之一。燃料电池混合... 详细信息

在化石燃料逐渐减少和环境污染日益加剧的背景下,安全、高效、节能的新能源汽车受到汽车厂商和消费市场的青睐。燃料电池混合动力汽车具有无污染、续航里程远、充能便捷的特点,是汽车行业实现节能减排目标的主要技术之一。燃料电池混合动力汽车的动力系统由燃料电池和其他辅助能量源组成,如何通过能量管理策略来协调和优化复合能量源的功率分配是提高动力系统效率、降低能耗和提升燃料电池性能的关键。文章在车联网环境下对燃料电池混合动力汽车展开研究,设计了考虑速度规划的分层能量管理控制策略,旨在利用车联网信息提高被控车辆的行驶经济性和道路通行效率,并减少燃料电池的性能衰退。研究内容如下:(1)构建分层控制框架,建立整车和动力系统关键零部件模型。针对能量管理控制策略目标,将控制框架设计为:经济车速规划层、能量管理策略层,并简要分析分层控制框架的工作原理;对比分析燃料电池混合动力系统构型的优缺点,确定研究对象为燃料电池和动力电池组成的混合动力系统,匹配关键零部件的主要参数,并建立整车纵向动力学和零部件仿真模型,为后续策略的制定和验证奠定基础。(2)基于车联网信息的经济车速规划设计。首先,针对城市工况中车辆的通行特点,设计基于长短期记忆网络的车速预测器,实现前车行驶状态的预测;其次,提出融合信号灯相位和配时信息、前车行驶状态等信息的初始速度规划算法,规划被控车辆的绿波通行车速区间,提高道路通行效率;最后,阐述模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)算法的基本原理,并以经济性、舒适性和高效性为目标,构建基于MPC的多目标经济车速求解策略,得到了被控车辆在城市工况中顺畅通行的经济车速序列。仿真结果显示,该经济车速使被控车辆的行驶距离增加了7%,停车等待时长降低了18.8%。(3)基于MPC的多目标能量管理策略研究。根据整车参数和道路信息,将经济车速规划层得出的车速序列转换为动力系统的需求功率;根据MPC算法原理,定义改善等效氢耗、动力电池荷电状态波动、燃料电池工作效率区间和性能衰退的多目标优化函数和约束条件,实现燃料电池和动力电池之间的最优功率分配;通过对比分析,基于MPC的策略在经济性和燃料电池性能衰退方面表现良好,等效氢耗较基于规则和等效能耗最小策略分别降低了47.16%、9.6%;此外,硬件在环验证结果进一步证明了策略的实时性和有效性。

关键词：燃料电池混合动力汽车能量管理策略模型预测控制多目标优化

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面向纵向制动的主驾手臂肌肉建模与仿真分析

面向纵向制动的主驾手臂肌肉建模与仿真分析

作者：谭发红重庆理工大学

学位级别：硕士

当前针对人体模型的研究较多,但适用于乘员主被动一体化仿真需求的高逼真度主动人体模型仍需进一步研究。为进一步提升汽车安全技术水平,赋能汽车安全性能研发,亟需开展人体建模关键技术研究助力具有中国体征和较高生物逼真度的虚拟仿... 详细信息

当前针对人体模型的研究较多,但适用于乘员主被动一体化仿真需求的高逼真度主动人体模型仍需进一步研究。为进一步提升汽车安全技术水平,赋能汽车安全性能研发,亟需开展人体建模关键技术研究助力具有中国体征和较高生物逼真度的虚拟仿真假人研发。因此,有必要开展精细化及多适用性的人体模型构建研究工作。本文融合CAE仿真与志愿者试验开展面向纵向制动场景的主驾手臂肌肉建模与乘员一体化安全仿真分析的相关研究。首先,基于近50百分位志愿者的CT扫描影像数据结合几何后处理软件建立手臂肌肉几何模型,并验证其有效性。依据手臂肌肉纤维方向,基于肌肉几何模型进行网格划分,搭建手臂肌肉有限元模型。为保证模型的可靠性和稳定性,本文分别比对QLV和Ogden材料本构模型,对实体单元赋予Ogden材料模型以模拟肌肉的被动力学特性;采用Hill材料模型模拟肌肉的主动力学特性。为验证手臂肌肉有限元模型整体的材料适用性,基于肘部屈曲强度曲线数据完成手臂有限元模型的有效性验证并基于开源版Thor假人构建手臂混合模型。为进一步解析制动工况中乘员的动态响应及手臂肌肉张紧度,本文设计了主驾侧AEB志愿者实车试验并解析乘员的T1离位量、头部离位量等关键离位指标。结合志愿者实车AEB试验的整车有限元模型及相关约束系统信息,搭建该车型的约束系统仿真模型。结合志愿者试验边界条件及约束系统仿真模型,验证手臂肌肉混合模型在纵向制动工况中的适用性。最后,基于课题组一体化仿真脉冲,对比分析手臂肌肉混合模型与基础模型（开源版Thor假人）在一体化仿真中的差异性。本文的研究结果表明:（1）志愿者试验中,无意识工况T1位置处最大离位量为181.20mm,有意识工况T1位置处最大离位量为167.42mm。两种工况下志愿者的头部质心最大X向离位量均超过250mm。结合离位信息及志愿者肌电信号,分析认为肌肉张紧程度直接影响志愿者离位量大小。（2）手臂肌肉混合模型在制动工况中的T1及头部X向离位与志愿者离位数据在峰值、时域及整体趋势有较高的拟合度,整体差异较小,模型可信度较高。（3）一体化仿真模型在预碰撞阶段结束时刻,手臂肌肉混合模型头部X向和T1最大离位量分别为94.86mm和129.57mm,基础假人头部X向和T1最大离位量分别为1.35mm和11.34mm;碰撞阶段,相较基础假人,混合假人损伤整体偏低,其中HIC减少19.98%,胸压减少6.29%;一体化仿真结果分析表明,在预碰撞阶段,混合假人模型有效改善假人在低G值场景下动态响应不足,更好地拟合志愿者实车AEB试验中的动态响应,进而更好的模拟预碰撞结束时刻的假人姿态。

关键词：纵向制动手臂肌肉模型乘员离位一体化仿真

湖湘红色文化资源融入高中舞蹈教学中的实践研究

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湖湘红色文化资源融入高中舞蹈教学中的实践研究

作者：谭钰武汉体育学院

学位级别：硕士

在教育部颁布的《普通高中音乐课程标准(2017年版2020修订版)》中,舞蹈模块的比重得到提升,并且进一步对教学内容做出修订,要求将社会主义核心价值观、中华优秀传统文化、革命文化有机融入教学中,促进学科核心素养。湖湘红色文化是一种... 详细信息

在教育部颁布的《普通高中音乐课程标准(2017年版2020修订版)》中,舞蹈模块的比重得到提升,并且进一步对教学内容做出修订,要求将社会主义核心价值观、中华优秀传统文化、革命文化有机融入教学中,促进学科核心素养。湖湘红色文化是一种优质的教育资源,它承载着中华民族革命精神和传统美德,不仅内容丰富且形式多样,具有深刻的教育价值,是丰富的思政育人资源。将湖湘红色文化资源融入高中舞蹈教学中,不仅能丰富舞蹈的教学资源,培养和发展学生的艺术审美能力,而且能够提升学生对于本地红色文化的认知,在学习中潜移默化地完成对于革命文化的传承,增强学生的爱国主义情感。本研究以湖湘红色文化资源融入高中舞蹈教学中的实践研究为核心议题,运用文献资料法、问卷调查法、访谈法以及教学实践法等多种研究方法,系统地收集与分析了相关理论资料及实践经验。除绪论部分之外,研究内容共分为五个部分,第一部分,通过对相关文献的梳理,明确阐述研究涉及的核心概念;第二部分,深入探讨湖湘红色文化资源融入高中舞蹈教学中的可行性;第三部分,结合问卷调查与访谈结果,详细了解当前湖湘红色文化资源在高中舞蹈教学中的运用现状,并对学生的需求、兴趣以及当前舞蹈教学存在的问题进行了全面分析,为后续的教学设计提供坚实的数据支撑;第四部分,以课程标准为指导,构建湖湘红色文化资源融入高中舞蹈的教学设计,涵盖了教学目标、教学方法、教材分析、教学内容及教学评价五个关键要素;第五部分,通过展示三个具体的教学案例,详细阐述了湖湘红色文化在高中舞蹈教学中的实践过程,并对教学实践的成果进行了深入反思与总结。

关键词：湖湘红色文化资源高中舞蹈教学教学实践

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面向教练机的驾驶舱异常态势感知技术研究

面向教练机的驾驶舱异常态势感知技术研究

作者：谭任翔中国民用航空飞行学院

学位级别：硕士

中国民航局在2022年发布了智慧民航建设路线的电文,指出要提升飞行器状态监测能力,提出要通过新一轮科技成果为驾驶舱态势感知赋能,驾驶舱态势感知技术的研究势在必行。驾驶舱态势感知技术旨在通过对驾驶舱环境信息的获取,实现对驾驶舱... 详细信息

中国民航局在2022年发布了智慧民航建设路线的电文,指出要提升飞行器状态监测能力,提出要通过新一轮科技成果为驾驶舱态势感知赋能,驾驶舱态势感知技术的研究势在必行。驾驶舱态势感知技术旨在通过对驾驶舱环境信息的获取,实现对驾驶舱状态的监测。本文将驾驶舱环境信息分为飞行员行为和飞行仪表两部分,结合态势感知三层模型,基于CESSNA172S教练机驾驶舱实验平台,研究了驾驶舱异常态势感知技术,主要研究内容如下:搭建了基于CESSNA172S模拟机的驾驶舱异常态势感知实验平台。选定CESSNA172S教练机驾驶经验丰富的飞行员,通过主观评价方法以及模拟机主计算机输入校准,建立适用于本实验的驾驶舱模拟飞行环境。设置五边进近以及随机任务的飞行任务完成飞行实验。针对模拟飞行中驾驶舱环境态势,多角度安装数据采集装置,采集了不同异常情况下的态势数据,丰富了实验原始数据库。设计了一种基于改进YOLOv5的飞行员异常行为识别方法。数据集方面,采用图像增强技术丰富原始图像数据;网络改进方面,在YOLOv5骨干网络中嵌入注意力机制模块,提升对目标特征信息的敏感度;改进损失函数区分边框位置信息。训练后的模型准确率为98.3%,相比原始模型提升了3.1%,三类异常行为中提升最高的达7.7%,提高了驾驶舱环境内飞行员异常行为识别效率。设计了一种飞行仪表参数异常检测方法。设计了一种G1000系统飞行仪表参数区域定位的方法,通过Crop操作减少计算量,采用灰度化、二值化以及HSV颜色空间转换突出参数区域,采用Open CV绘制参数区域框并制作数据集,训练了YOLOv5飞行仪表参数定位模型,得到99.5%的准确率。设计了一种飞行仪表参数数字识别方法,通过图像增强处理丰富数据集,融合CNN和RNN网络结构,训练了飞行仪表参数数字识别模型,得到98.5%的准确率。整合上述各个模块,参考CESSNA172S飞行员手册,设计了飞行仪表参数异常检测模型,实现预处理、数字区域检测、数字识别以及数字异常告警判断,该模型准确完成了飞行仪表参数的检测任务,测试结果符合预期。

关键词：态势感知深度学习图像处理异常行为数字识别

曲线矮塔斜拉桥斜拉索滞后施工可行性与局部应力分析研究

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曲线矮塔斜拉桥斜拉索滞后施工可行性与局部应力分析研究

作者：谭炼重庆交通大学

学位级别：硕士

mRNA疫苗亲和层析分离介质优化及相关机理研究

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mRNA疫苗亲和层析分离介质优化及相关机理研究

作者：谭远志浙江大学

学位级别：硕士

mRNA疫苗作为新一代疫苗平台,应用广泛。目前以Oligo dT亲和层析为核心的mRNA下游分离纯化过程存在载量低、价格高昂等局限,难以满足产能需求。不过mRNA载量的影响因素众多,且mRNA在介质中的扩散和吸附行为复杂,介质设计和优化的难度较... 详细信息

mRNA疫苗作为新一代疫苗平台,应用广泛。目前以Oligo dT亲和层析为核心的mRNA下游分离纯化过程存在载量低、价格高昂等局限,难以满足产能需求。不过mRNA载量的影响因素众多,且mRNA在介质中的扩散和吸附行为复杂,介质设计和优化的难度较大。本文围绕Oligo dT亲和介质的吸附性能,探讨介质载量的关键影响因素,提高介质载量,探究介质孔道结构对mRNA扩散的影响,为高载量OligodT亲和介质的设计与优化提供指导。首先,以poly(A)为模型分子,考察了 4种商业化OligodT亲和介质的吸附特性,分析影响载量的内在机制。结果表明,4种介质的最佳吸附条件均为pH6～7和0.6MNaCl。Poros Oligo(dT)25、Praesto Jetted(dT)25 和 NanoGel dT20 主要为表层吸附,静态吸附容量约为11.1～18.3mg/g;MonomixdT20静态吸附容量较大,达到20.3mg/g,poly(A)能扩散至其孔内。MonomixdT20和NanoGeldT20介质的动态结合载量较大(50cm/h流速下DBC10%均为 3.6 mg/mL),Poros Oligo(dT)25 和 Praesto Jetted(dT)25 介质的动态结合载量相对略低(50 cm/h流速下DBC10%分别为2.4和2.9 mg/mL)。结果表明,介质孔径对载量影响较大,存在深层孔扩散时,介质载量较高;此外,扩散传质阻力小,配基密度高,也有利于载量的提高。通过优化微球孔径以平衡有效吸附表面积与传质性能的矛盾,可以增加动态结合载量。其次,针对四种不同链长的mRNA分子,对比了不同孔径和接枝特性的OligodT亲和介质对mRNA的吸附性能。发现mRNA静态吸附容量受mRNA链长影响显著。对于1000和2000ntmRNA,介质孔径越大,吸附容量越小;对于4000和8500 nt mRNA,介质吸附容量随孔径增大呈现出先增大后减小的趋势。1000 nt mRNA的有效孔扩散速率随着孔径的增大而增大;超过2000 nt的mRNA有效孔扩散速率随着孔径的增大先增大后减小,NanoGel-S2介质的De/D0值最大。对于动态吸附,存在最优孔径使得介质的动态结合载量达到最大。对于四种不同链长的mRNA,最优介质均为孔径350nm的NanoGel-S2。此外,聚合物接枝介质可以改善mRNA的吸附动力学,动态结合载量相比于非接枝介质提高了24～55%。与商业化大孔介质Poros Oligo(dT)25相比,接枝介质NanoGel-S2-GP 对 2000～8500ntmRNA 的 DBC10%值提升31%-82%。最后,引入FIB-SEM断层扫描技术对OligodT介质微球孔道进行三维重构,探究介质孔道结构对mRNA扩散传质的影响。利用孔隙网络模型将微球内孔道分为孔和孔喉。对于商业化Oligo dT介质,Poros Oligo(dT)25和NanoGel dT20的孔和孔喉整体较大,Praesto Jetted(dT)25的孔稍小,但是其孔喉相对较大,Monomix dT20的孔和孔喉整体较小。对于NanoGel-S1、NanoGel-S2和NanoGel-S3,超大孔数量依次增多,微介孔数量依次减少,孔和孔喉总数量依次减少,孔和孔喉平均半径差异并不明显。NanoGel-S1与NanoGel-S2孔径和孔喉分布类似,但NanoGel-S2的大孔孔径更大,小于15nm的孔喉分布更少;NanoGel-S3介质同时存在大量超大孔和微介孔,且有极高比例的微小孔喉和超大孔喉。对于四种不同链长的mRNA,不同介质的限制性孔喉占比在5%～40%之间,发现介质动态结合载量与限制性孔喉占比的倒数成正比。利用模型预测分析,当限制性孔喉占比为1～1.5%左右,介质的mRNA动态结合载量将大于10 mg/mL。综上所述,本文围绕OligodT亲和层析分离mRNA,系统考察了介质参数对mRNA吸附性能的影响,优化了关键参数,提高了介质载量,分析了孔道结构影响mRNA扩散的相关规律,为高性能OligodT介质开发提供了新思路。

关键词： mRNA纯化亲和层析 Oligo dT介质吸附孔结构

基于热电材料GaN的SERS调控及机理研究

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基于热电材料GaN的SERS调控及机理研究

作者：谭吉兵山东师范大学

学位级别：硕士

表面增强拉曼散射(SERS)能够提供丰富的分子结构信息,在单分子水平实现超灵敏、实时、原位检测,已被广泛应用于化学分析、生物传感、环境监测等领域。从原理上讲,增强机制可分为由局域表面等离激元共振引起的电磁增强机制(EM)和分子与... 详细信息

表面增强拉曼散射(SERS)能够提供丰富的分子结构信息,在单分子水平实现超灵敏、实时、原位检测,已被广泛应用于化学分析、生物传感、环境监测等领域。从原理上讲,增强机制可分为由局域表面等离激元共振引起的电磁增强机制(EM)和分子与基底之间的电荷转移引起的化学增强机制(CM)。通过结合电磁增强和化学增强能够构筑高性能的SERS基底,进一步推进SERS技术在现实场景的应用。然而,通常在基底制备完成后其光学性质固定不变,这不利于对多种类分子的超灵敏及普适性检测。因此,如何通过操纵EM/CM调控SERS性能并拓宽SERS在多类型分子检测中的应用仍然是一个挑战。本文从SERS增强机制出发,利用高性能热电半导体材料氮化镓(GaN)与银纳米颗粒或银纳米腔结构复合构筑了高灵敏度SERS基底。通过对基底施加温度梯度诱导热电场对银纳米颗粒和石墨烯的载流子密度进行调节,从而实现EM/CM的灵活有效调控,进一步增益SERS基底检测性能。具体方案如下:(1)热电场调控AgNPs/GaN基SERS化学增强特性研究。针对目前SERS调控手段过于复杂,重复性差的问题,我们提出了热电场调控化学增强的策略。在硅片上外延生长GaN薄膜,并与银纳米颗粒(AgNPs)复合,构筑电调控SERS(E-SERS)基底,与无电场诱导的基底相比,其E-SERS信号强度进一步提高了一个数量级。热电场可调节GaN和AgNPs之间的电荷转移效率,进而可在大范围内调节AgNPs的费米能级,增加基底与待测分子间的共振电子跃迁概率。基于热电场增益的CM,E-SERS基底实现了对具有小拉曼散射截面分子的超灵敏检测。另外,该E-SERS基底还可用于监测和操纵等离激元诱导的氧化还原反应。该工作加深了对SERS化学增强和等离激元激活光催化机制的理解。(2)热电场可逆调控AgNPs/石墨烯/Ag/GaN基SERS双增强机制研究。针对E-SERS技术调控机制单一,灵活度差的问题,我们提出了同步调节EM/CM策略。基于热电半导体P型GaN薄膜,利用石墨烯为间隔层构筑银纳米腔结构SERS基底。激发热电场后,SERS信号的强度可进一步增强13倍。理论和实验结果证明热电场可有效调节石墨烯的载流子密度,对石墨烯快速、可重复性的掺杂,可在大范围内调节其费米能级,进而实现对CM机制的有效调控。另外,热电场还能调节银纳米结构的自由电子密度,实现对等离激元共振峰位置的调控,进一步增益电磁机制。同时研究了石墨烯层数对热电场调控性能的影响,发现随着石墨烯层数的增加,热电场调控能力逐渐减弱。最后,基于该基底实现了对严重急性呼吸综合症-冠状病毒刺突糖蛋白(SARS-COV-2S)以及抗生素的微量检测。该工作可有效推动SERS技术在多生物分子检测中的应用进程。本文由四部分组成:第一章绪论介绍了拉曼散射及表面增强拉曼散射机理,SERS基底构筑及SERS性能调节,电调控SERS研究进展。第二章制备了AgNPs/GaN基底,实现了热电场辅助SERS化学增强和光催化作用,探究了其增强机理。第三章以石墨烯为间隔层的银纳米腔结构与GaN耦合构筑了SERS基底,实现了对石墨烯费米能级和银纳米腔等离激元共振峰的有效调控,推进了SERS在实际检测的应用。第四章是对以上工作的总结。

关键词：表面增强拉曼散射氮化镓热电效应能级调控纳米腔结构

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基于分区的高效视频目标检测

计算机工程 2024年

作者：黄舒怡谭光中山大学智能工程学院

为解决视频分析任务中利用深度神经网络进行目标检测时精度需求和计算开销难以平衡的问题，现有工作大多以全帧视频图像作为计算资源调度的单位，为信息价值高的视频帧分配更多资源，为信息价值低的视频帧少分配甚至不分配资源，从而在... 详细信息

为解决视频分析任务中利用深度神经网络进行目标检测时精度需求和计算开销难以平衡的问题，现有工作大多以全帧视频图像作为计算资源调度的单位，为信息价值高的视频帧分配更多资源，为信息价值低的视频帧少分配甚至不分配资源，从而在保证精度的前提下尽可能节省计算开销。然而，由于每帧视频图像中感兴趣目标分布不均，算法为含有少量高信息价值区域的全帧图像分配过多资源，耗费不必要的检测计算开销。针对这一问题，提出了基于分区的视频目标检测方法。将视频图像分区后，对各个分区感兴趣目标的特征进行快速提取和处理，通过配置映射分析器为每个分区映射满足精度需求且最小化检测开销的检测配置，并将具有相同检测配置的分区拼接检测以进一步减少检测开销。最后，针对分区引起的边缘目标碎片化导致检测精度下降的问题进行修复。实验结果表明，该方法在满足检测精度需求的前提下，显著降低了计算开销，最大节省了90.84%；在开销相近的情况下，平均提升了10.48%-23.13%的精度，实现了高效的视频目标检测，且在静态和动态的不同场景下有更好的适应性。

关键词：视频分析深度神经网络目标检测分区配置映射分析器拼接检测

基于稳定同位素贝叶斯混合模型的南四湖水量来源定量解析

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湖泊科学 2024年第5期36卷 1599-1610页

作者：白莹王宗志谭浪范丽丽南京水利科学研究院水灾害防御全国重点实验室南京210029 长江保护与绿色发展研究院南京210098

为定量解析南四湖水源组成,厘清本地水与外调水的关系,精准保护湖泊水资源,本文建立了基于氢氧稳定同位素的贝叶斯混合模型,分析比较南水北调东线运行后调水期和非调水期不同水源对南四湖湖区的贡献比例及季节特征。结果表明:(1)流域降... 详细信息

为定量解析南四湖水源组成,厘清本地水与外调水的关系,精准保护湖泊水资源,本文建立了基于氢氧稳定同位素的贝叶斯混合模型,分析比较南水北调东线运行后调水期和非调水期不同水源对南四湖湖区的贡献比例及季节特征。结果表明:(1)流域降雨受到一定程度局地蒸发的影响,夏季受海洋蒸发水汽的影响;(2)南四湖地下水、大气降水、入湖河流和外调水等不同水源对湖区水体的贡献比例受南水北调东线工程运行影响较大,调水期分别为5.4%、8.7%、31.2%和54.7%,外调水贡献比例最高;非调水期分别为22.9%、53.0%、6.7%和17.4%,大气降水贡献比例最高,入湖河流贡献相对较少。(3)南水北调东线调水实施后,调水期的外调水量对湖区的贡献占绝对优势,表明调水对南四湖水量变化发挥了重要作用,调水活动逐渐取代自然因素成为流域水量变化的主要驱动因子。

关键词：南四湖水源组成南水北调东线氢氧稳定同位素贝叶斯混合模型