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潜流人工湿地基质堵塞与磷蓄积耦合作用机制研究

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潜流人工湿地基质堵塞与磷蓄积耦合作用机制研究

作者：金凤林山东大学

学位级别：硕士

人工湿地是世界上最常见的生态水处理技术之一,与传统的污水水处理厂相比,具有建设成本低、维护简单、二次污染少等优点,已广泛应用于流域水污染防治与再生水水质保障。进入“十四五”后,人工湿地被列入多个省份的水生态环境建设规划。... 详细信息

人工湿地是世界上最常见的生态水处理技术之一,与传统的污水水处理厂相比,具有建设成本低、维护简单、二次污染少等优点,已广泛应用于流域水污染防治与再生水水质保障。进入“十四五”后,人工湿地被列入多个省份的水生态环境建设规划。鉴于人工湿地在保护水生态环境中的广泛应用,维持人工湿地的长期稳定运行具有重要的经济与生态价值。人工湿地在运行过程中常面临基质堵塞和磷吸附饱和问题,这会导致其处理性能下降,从而降低服务年限。虽然潜流人工湿地中基质堵塞与磷吸附饱和已有相关研究,但目前多以单独的基质堵塞或磷蓄积机制为研究对象,忽略了二者间的耦合作用。因此,研究人工湿地基质堵塞与磷蓄积耦合作用机制,为人工湿地高效稳定运行提供理论依据和技术支持,对保持流域水生态健康,提高区域水资源利用效益具有重要意义。本研究通过构建可视化的微流场实验,原位监测了多孔介质中的优势流场及孔隙结构,揭示了磷对基质堵塞中物质累积和流场变化的影响;系统解析不同堵塞程度的潜流人工湿地中磷蓄积的空间分布特征,量化了湿地内部微环境的构成与分布,并结合微生物分析及基质表征,探索了基质堵塞与磷蓄积耦合作用机制,为人工湿地高效稳定运行提供理论依据和技术支持。主要结论如下:(1)磷负荷增加了人工湿地水流场的均匀性,降低了孔隙结构的非均质性和死水区面积。实验结束前,进水含磷情况下优先流面积占比为21.98%,计盒维数为1.69,显著高于进水不含磷情况(分别为6.13%及1.57)。此外,进水含磷情况下有效孔隙约为不含磷情况下的3倍。这主要是因为磷元素的存在使得胞外聚合物中酪氨酸类物质和可溶性微生物副产物的含量增加,色氨酸的累积减弱,降低了细胞表面疏水性与细胞的聚集,从而导致人工湿地水流场较为均匀。(2)磷负荷增加容易导致湿地基质孔隙完全堵塞。一般情况下,生物膜在渗流流量较高的区域累积,由于生物膜与剪切应力的相互作用,人工湿地优先流道位置发生持续重排,不易形成完全堵塞。但是在进水含磷情况下,基质累积物质中磷和钙的含量显著增加,含磷物质和钙质沉积物在孔隙低流场强度区累积,喉道中堵塞物质在剪切力下迁移聚集到孔隙中易造成多孔介质的完全堵塞。(3)湿地堵塞会同时导致水力停留时间(HRT)减少和吸附位点增加。低堵塞程度下HRT变小,导致磷去除效率由85.79±2.55%降低为76.04±2.40%。但是,堵塞也使得基质中磷吸附位点增加,抵消了水力停留时间减少的影响,导致高堵塞程度下磷去除效率升高为91.64±2.08%。基质吸附是潜流人工湿地除磷的主要途径,高堵塞程度的人工湿地中基质吸附的磷占系统中总输入磷量的77.86±2.63%,显著高于对照组(60.08±4.79%)。(4)基质堵塞增加了潜流人工湿地中蓄积磷的释放风险。磷形态分析表明,高堵塞程度的人工湿地中基质磷蓄积增加归因于较高比例的Fe/Al-P积累,随着堵塞程度的增加,Fe/Al-P占基质蓄积磷的比例从8.88±0.08%增加到25.74 ±0.73%。主要是因为堵塞降低了系统中的氧化还原电位并促进了铁离子的释放,新生成的铁离子与磷酸盐离子结合,厌氧条件下在基质上絮凝,导致了铁结合无机磷的积累增加。Fe/Al-P具有较好的生物可利用性,在环境因素的扰动下很容易释放,增大的湿地的磷释放风险。

关键词：潜流人工湿地基质堵塞磷蓄积优先流磷形态

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基于负载均衡的低轨卫星网络动态路由算法

无线电工程 2022年第5期52卷 790-798页

作者：顿聪颖金凤林谭诗翰祁春雨陆军工程大学指挥控制工程学院江苏南京210007 中国人民解放军31697部队辽宁大连116100

针对低轨(Low Earth Orbit,LEO)卫星网络负载不平衡和服务高负载区域的卫星更容易发生拥塞的问题,提出了一种基于负载均衡的低轨卫星网络动态路由方法——DLR。介绍了实现低轨卫星网络负载均衡的2种策略以及对卫星节点状态的分类,详细... 详细信息

针对低轨(Low Earth Orbit,LEO)卫星网络负载不平衡和服务高负载区域的卫星更容易发生拥塞的问题,提出了一种基于负载均衡的低轨卫星网络动态路由方法——DLR。介绍了实现低轨卫星网络负载均衡的2种策略以及对卫星节点状态的分类,详细描述了算法的设计与实现。DLR算法包含基于蚁群算法的全局负载均衡和针对突发拥塞的局部路由调整两部分。全局负载均衡部分根据节点状态改进了蚁群算法初始化信息素浓度和启发函数,从而获得绕过高负载卫星节点的最优路径,局部路由调整部分通过卫星节点逐跳分流弥补了蚁群算法处理突发拥塞不及时的缺点,从而获得更好的负载均衡效果。通过仿真实验与经典算法进行比较,DLR算法使网络性能有了一定提升。

关键词：卫星网络负载均衡路由算法蚁群算法局部调整

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基于排队时延和丢包率的拥塞控制

电子与信息学报 2010年第9期32卷 2058-2064页

作者：谢钧俞璐金凤林值早放军理工大学指挥自动化学院南京210007 解放军理工大学通信工程学院南京210007

作为拥塞度量,排队时延具有很多优点,但仅利用排队时延并不能完全避免丢包,而在链路缓存不足出现丢包时,排队时延已不能有效反应网络拥塞情况。该文提出了一种基于排队时延和丢包率的拥塞控制模型,该模型采用双模控制的方法。在瓶颈链... 详细信息

作为拥塞度量,排队时延具有很多优点,但仅利用排队时延并不能完全避免丢包,而在链路缓存不足出现丢包时,排队时延已不能有效反应网络拥塞情况。该文提出了一种基于排队时延和丢包率的拥塞控制模型,该模型采用双模控制的方法。在瓶颈链路上有足够缓存时,模型利用排队时延作为拥塞度量,使各流获得稳定的动态性和成比例公平性。当瓶颈路由器上没有足够缓存不可避免要丢包时,模型利用丢包率作为拥塞度量,使各流仍能获得与不丢包情况下相近的流特性。模型在两种模式的切换中保持稳定,实现平滑过渡。

关键词：网络拥塞控制拥塞度量排队时延丢包率

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多设备间任务依赖的最佳卸载决策和资源分配

计算机系统应用 2022年第8期31卷 327-337页

作者：胡恒金凤林谢钧刘莹陆军工程大学指挥控制工程学院南京210007

考虑了多个设备的移动边缘计算(mobile edge computing,MEC)与端对端(device-to-device,D2D)技术协作网络,其中多个无线设备的最终输出作为另一个设备上某个子任务的输入.为了最小化无线设备的能耗和任务完成时间的加权和,研究了最优的... 详细信息

考虑了多个设备的移动边缘计算(mobile edge computing,MEC)与端对端(device-to-device,D2D)技术协作网络,其中多个无线设备的最终输出作为另一个设备上某个子任务的输入.为了最小化无线设备的能耗和任务完成时间的加权和,研究了最优的资源分配(卸载发射功率和本地CPU频率)和任务卸载决策问题.首先固定卸载决策,推导出卸载发射功率和本地CPU频率的闭合表达式,运用凸优化方法求出该问题的解.然后基于一次爬升策略提出了一种低复杂度线性搜索算法,该算法可以在线性时间内获得最佳卸载决策.数值结果表明,该策略的性能明显优于其他有代表性的基准测试.

关键词：移动边缘计算移动云计算计算卸载卸载决策 D2D技术

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移动卫星网络中卫星切换调度研究

北京邮电大学学报 2015年第B6期38卷 37-40页

作者：吴兆峰胡谷雨金凤林解放军理工大学指挥信息系统学院南京210007

针对卫星切换调度问题,提出了一种最大服务时长切换调度算法.该算法利用了现有的GPS基础设施和卫星网络中卫星的多样性(即在任意时刻多颗卫星覆盖相同的区域),减少了用户在通信过程中的切换次数,从而最终降低了用户的掉话率,实现了用户... 详细信息

针对卫星切换调度问题,提出了一种最大服务时长切换调度算法.该算法利用了现有的GPS基础设施和卫星网络中卫星的多样性(即在任意时刻多颗卫星覆盖相同的区域),减少了用户在通信过程中的切换次数,从而最终降低了用户的掉话率,实现了用户在低轨(LEO)卫星网络中实时高效的切换.在Iridium卫星网络中的仿真结果验证了该算法的有效性.

关键词：低轨卫星网络移动卫星通信切换卫星多样性

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石羊河流域多情景土地利用优化及碳储量评估

环境科学 2024年第7期45卷 4164-4176页

作者：杜怀玉俞金凤张媛王家亮西北师范大学社会发展与公共管理学院

研究碳储量与土地利用变化的响应关系及空间分布特征，预测未来土地利用类型变化所导致的碳储量变化趋势，可为流域政策制定、土地利用结构调整和“双碳”目标的实现提供一定的借鉴.基于2000年、2010年和2020年三期土地利用数据，运用In... 详细信息

研究碳储量与土地利用变化的响应关系及空间分布特征，预测未来土地利用类型变化所导致的碳储量变化趋势，可为流域政策制定、土地利用结构调整和“双碳”目标的实现提供一定的借鉴.基于2000年、2010年和2020年三期土地利用数据，运用InVEST模型和PLUS模型，开展石羊河流域2000～2020年间和2030年自然发展、城镇发展和生态保护这3种情景下土地利用变化及其对碳储量的影响研究.研究发现：(1)2000～2020年石羊河流域主要土地利用类型是耕地、草地和未利用地，且耕地、水域和建设用地的面积呈增加趋势，其中建设用地面积增幅最大.(2)较2020年，2030年自然发展情景下，耕地、水域和建设用地面积均有所增加，分别增加6.15%、9.56%和29.9%；在城镇发展情景下，建设用地面积增加最多；相比其他两种情景，在生态保护情景下林地和草地面积出现了增加.(3)石羊河流域2000～2020年碳储量呈平稳增加的趋势，20年间增加了0.035×10～8 t，主要源于耕地面积的增加.(4)2030年自然发展、城镇发展和生态保护3种情景下石羊河流域的碳储量分别为5.65×10～8、5.64×10～8和5.73×10～8 t，较2020年均有增加，其中生态保护情景下碳储量增加最多，主要是源于草地和林地面积的增加.研究结果表明建设用地的扩张是造成碳储量流失的主要原因，若采取有效的生态保护措施将有助提高流域碳储量，可以解决由于经济发展而导致的碳储量流失问题.

关键词： PLUS-InVEST模型石羊河流域土地利用碳储量多情景

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道路货物运输网络化管理浅析

汽车运输研究 1995年第1期14卷 22-26页

作者：金凤林李志强

本文针对鸡西市的实践经验，论述了建立公路货物运输网络的必要性及运行条件，并就网络的建立方法进行了探讨。

关键词：货物运输网络化管理运输市场体制公路运输

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卫星网络组网关键技术

指挥控制与仿真 2022年第2期44卷 88-100页

作者：吴炀胡谷雨金凤林唐斯琪陆军工程大学指挥控制工程学院江苏南京210007

随着科学技术的发展,卫星网络在通信技术方面发挥的作用越来越重要,卫星网络组网关键技术的研究越来越受到学术界与工业界的重点关注。从卫星网络研究的背景与意义出发,比较了卫星网络包括同步卫星网络与低轨卫星网络的优缺点,详细介绍... 详细信息

随着科学技术的发展,卫星网络在通信技术方面发挥的作用越来越重要,卫星网络组网关键技术的研究越来越受到学术界与工业界的重点关注。从卫星网络研究的背景与意义出发,比较了卫星网络包括同步卫星网络与低轨卫星网络的优缺点,详细介绍了几种典型的低轨卫星星座网络,分别从卫星切换、路由、卫星网络虚拟化三个方面分析了卫星网络组网的研究现状、存在问题与发展趋势,最后,对卫星网络组网关键技术的研究进行总结与展望。

关键词：卫星网络卫星切换路由卫星网络虚拟化低轨卫星网络

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考虑光谱信息和超像素分割的高光谱解混网络

遥感学报 2024年第1期28卷 142-153页

作者：谢金凤陈涛中国地质大学(武汉)地球物理与空间信息学院武汉430074

在高光谱解混的过程中考虑影像的空间信息,能够有效提高解混精度。而超像素分割能够划分空间同质区域,为此本文提出一种考虑光谱信息和超像素分割的解混网络(SSUNet)。首先需对原始影像进行超像素分割处理,获得具有空间特征的超像素分... 详细信息

在高光谱解混的过程中考虑影像的空间信息,能够有效提高解混精度。而超像素分割能够划分空间同质区域,为此本文提出一种考虑光谱信息和超像素分割的解混网络(SSUNet)。首先需对原始影像进行超像素分割处理,获得具有空间特征的超像素分割数据,然后采用SSUNet对原始高光谱数据和超像素分割数据进行训练和解混。在线性和非线性混合模型生成的模拟数据集和两个真实数据集上的实验表明,与SUnSAL、SUnSAL-TV、SCLRSU、MTAEU、EGU-Net-pw和1DCNN的解混结果相比,所提网络具有更高的解混精度和较好的鲁棒性。

关键词：高光谱图像高光谱解混光谱和空间信息超像素分割深度学习卷积神经网络