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Real-time arrival picking of rock microfracture signals based on convolutional-recurrent neural network and its engineering application

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Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering 2024年第3期16卷 761-777页

作者： Bing-Rui Chen Xu Wang xinhao zhu Qing Wang Houlin Xie State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering Institute of Rock and Soil MechanicsChinese Academy of SciencesWuhan430071China University of Chinese Academy of Sciences Beijing100049China

Accurately picking P-and S-wave arrivals of microseismic(MS)signals in real-time directly influences the early warning of rock mass failure.A common contradiction between accuracy and computation exists in the current arrival picking methods.Thus,a real-time arrival picking method of MS signals is constructed based on a convolutional-recurrent neural network(CRNN).This method fully utilizes the advantages of convolutional layers and gated recurrent units(GRU)in extracting short-and long-term features,in order to create a precise and lightweight arrival picking structure.Then,the synthetic signals with field noises are used to evaluate the hyperparameters of the CRNN model and obtain an optimal CRNN model.The actual operation on various devices indicates that compared with the U-Net method,the CRNN method achieves faster arrival picking with less performance consumption.An application of large underground caverns in the Yebatan hydropower station(YBT)project shows that compared with the short-term average/long-term average(STA/LTA),Akaike information criterion(AIC)and U-Net methods,the CRNN method has the highest accuracy within four sampling points,which is 87.44%for P-wave and 91.29%for S-wave,respectively.The sum of mean absolute errors(MAESUM)of the CRNN method is 4.22 sampling points,which is lower than that of the other methods.Among the four methods,the MS sources location calculated based on the CRNN method shows the best consistency with the actual failure,which occurs at the junction of the shaft and the second gallery.Thus,the proposed method can pick up P-and S-arrival accurately and rapidly,providing a reference for rock failure analysis and evaluation in engineering applications.

关键词： Rock mass failure Microseismic event P-wave arrival S-wave arrival Deep learning

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Modeling methane dynamics in three wetlands in Northeastern China by using the CLM-Microbe model

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Ecosystem Health and Sustainability 2022年第1期8卷 109-122页

作者： Yunjiang Zuo Yihui Wang Liyuan He Nannan Wang Jianzhao Liu Fenghui Yuan Kexin Li Ziyu Guo Ying Sun xinhao zhu Lihua Zhang Changchun Song Li Sun Xiaofeng Xu Key Laboratory of Wetland Ecology and Environment Northeast Institute of Geography and AgroecologyChinese Academy of SciencesChangchunJilinChina University of the Chinese Academy of Sciences BeijingChina Biology Department San Diego State UniversitySan DiegoCAUSA Key Laboratory of Forest Ecology and Management Institute of Applied EcologyChinese Academy of SciencesShenyangLiaoningChina Department of Soil Waterand ClimateUniversity of MinnesotaSaint PaulMNUSA College of Life and Environmental Sciences Minzu University of ChinaBeijingChina

Wetlands account for up to 70%of the natural source of methane(CH_(4))in terrestrial ecosystems on a global scale.Soil microbes are the ultimate producers and biological consumers of CH_(4)in wetlands.Therefore,simulating microbial mechanisms of CH_(4)production and consumptionwould improve the predictability of CH_(4)flux in wetland ecosystems.In this study,we applied a microbial-explicit model,the CLM-Microbe,to simulate CH_(4)flux in three major natural wetlands in northeastern China.The CLM-Microbe model was able to capture the seasonal variation of gross primary productivity(GPP),dissolved organic carbon(DOC),and CH_(4)flux.The CLM-Microbe model explained more than 40%of the variation in GPP and CH_(4)flux across sites.Marsh wetlands had higher CH_(4)flux than mountain peatlands.Ebullition dominated the CH_(4)transport pathway in all three wetlands.The methanogenesis dominates while methanotroph makes a minor contribution to the CH_(4)flux,making all wetlands a CH_(4)source.Sensitivity analysis indicated that microbial growth and death rates are the key factors governing CH_(4)emission and vegetation physiological properties(flnr)and maintenance respiration predominate GPP variation.Explicitly simulating microbial processes allows genomic information to be incorporated,laying a foundation for better predicting CH_(4)dynamics under the changing environment.

关键词： CH_(4)flux microbe CLMMicrobe model wetlands

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巢湖西半湖真核浮游植物群落动态与理化因子相关性探究

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南京信息工程大学学报 2024年第3期16卷 405-415页

作者：赵冰冰朱鑫昊张华王金花黄健奚姗姗罗涛彭炜安徽建筑大学安徽省生态文明研究院合肥230601 安徽建筑大学环境与能源工程学院合肥230601

浮游植物作为湖泊生态系统物质循环、能量循环的主要参与者,获取其群落结构信息对于调节湖泊生态系统具有重要意义.通过高通量测序检测巢湖西半湖冬季和夏季真核浮游植物的群落特征,在研究期间共检测出真核浮游植物7门71属,其中,夏季7... 详细信息

浮游植物作为湖泊生态系统物质循环、能量循环的主要参与者,获取其群落结构信息对于调节湖泊生态系统具有重要意义.通过高通量测序检测巢湖西半湖冬季和夏季真核浮游植物的群落特征,在研究期间共检测出真核浮游植物7门71属,其中,夏季7门59属、冬季5门27属,以绿藻门、硅藻门为主,冬季较夏季优势属变化较大.夏季、冬季Shannon-Wiener指数均值分别为1.83、1.88,Pielou指数均值分别为0.75、0.83.两种多样性指数均值均为夏季小于冬季.水质分析结果表明,在研究期间巢湖西半湖水体TN、TP偏高,夏季、冬季水体理化指标具有显著性差异(P≤0.05).冗余分析表明,PO^(-)_(4)-P、TN、TP和NH^(+)_(4)-N浓度对真核浮游植物群落解释率较大,其中,PO^(-)_(4)-P浓度的影响达到显著水平(P≤0.05).Mantel相关性分析表明,真核浮游植物丰度与水温、溶解氧、pH、NH^(+)_(4)-N、TN和Chl.a有着良好的相关性.通过变差分解分析得到,季节因素对真核浮游植物群落解释度最高.

关键词：高通量测序巢湖西半湖真核浮游植物理化因子

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试论我国海洋跨学科教育及其发展趋向

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中国海洋大学学报（社会科学版） 2010年第2期 48-51页

作者：马勇朱信号中国海洋大学高教研究与评估中心山东青岛266100

海洋跨学科教育与海洋教育、海洋高等教育等概念密切相连,在对之辨析的基础上,给出海洋跨学科教育的涵义;进一步揭示出海洋跨学科教育的基本规定与特性;梳理、概括海洋跨学科教育形成的两条路径,并指出海洋跨学科教育未来发展的基本趋向。

关键词：海洋跨学科教育规定特点指向趋向

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微震信号FIR–小波联合滤波算法及应用

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岩石力学与工程学报 2020年第9期39卷 1872-1882页

作者：朱新豪陈炳瑞李涛魏凡博王旭中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室湖北武汉430071 中国科学院大学北京100049

固定频率干扰和背景噪声是严重影响深部岩石工程岩爆灾害微震监测与预警的难题。为解决这一难题,充分利用经典FIR(finite impulse response)带阻滤波器擅于处理固定频率噪声信号的优势,对干扰进行滤除;针对小波阈值去噪方法存在的不足,... 详细信息

固定频率干扰和背景噪声是严重影响深部岩石工程岩爆灾害微震监测与预警的难题。为解决这一难题,充分利用经典FIR(finite impulse response)带阻滤波器擅于处理固定频率噪声信号的优势,对干扰进行滤除;针对小波阈值去噪方法存在的不足,提出无偏估计小波阈值去噪方法,解决了小波阈值去噪方法滤除噪声时阈值难以准确确定的难题;对FIR带阻滤波器及提出的无偏估计小波阈值去噪方法进行有机融合,提出微震信号FIR–小波联合滤波算法,并研发了FIR–小波联合滤波模块。利用加噪后的合成正弦信号和微震信号对提出的算法进行验证,结果表明不同信噪比条件下,提出的算法具有较好的滤波效果,且具有良好的鲁棒性。巴基斯坦NJ水电站引水隧洞TBM施工过程中,强环境噪声干扰条件下应用结果表明:提出的算法提高了P波拾取的精度和岩石破裂信号的定位精度,为岩爆的预警与防治提供有力支撑,具有重要的理论与实际意义。

关键词：岩石力学微震信号滤波 FIR滤波器小波阈值去噪阈值估计无偏估计

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微震源定位目标函数及其自适应识别算法研究

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岩石力学与工程学报 2021年第S2期40卷 3137-3146页

作者：李涛陈炳瑞朱新豪王旭谢明星中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室湖北武汉430071 中国科学院大学北京100049 邯邢矿业有限公司北洺河铁矿河北邯郸056300

为解决微震源定位中目标函数如何选择才能达到较好定位效果的难题,分析3种传统定位算法的目标函数形式,包括经典法、波速未知的TD(time difference)法、VD(velocity difference)法,提出无需测速的震源坐标与发震时刻联合定位的新目标函... 详细信息

为解决微震源定位中目标函数如何选择才能达到较好定位效果的难题,分析3种传统定位算法的目标函数形式,包括经典法、波速未知的TD(time difference)法、VD(velocity difference)法,提出无需测速的震源坐标与发震时刻联合定位的新目标函数TM(time method)法。通过对触发传感器到时个数的划分,基于时差定位原理,结合目标函数表达式和传感器阵列,对4种目标函数的关联性和收敛性进行理论分析,详细列举4种目标函数存在多解情况所对应的震源和传感器阵列位置关系。综合分析4种目标函数的适用性,提出微震源定位目标函数自适应识别算法(ARAOF),该方法首先基于爆破测试数据,计算监测区域内4种目标函数的平均定位误差;接着,确定目标函数的选用次序,并初步选择平均定位误差最小的目标函数;最后,根据微震事件触发传感器个数、到时及位置信息,结合4种目标函数的收敛性和关联性,排除不稳定的目标函数,确定该微震事件的最优目标函数。河北北洺河铁矿现场试验表明:ARAOF法的稳定性和定位精度优于经典法、TD法、VD法和TM法,其平均定位精度比经典法、TD法、VD法和TM法分别提高了34.81%,44.63%,74.7%,27.09%,具有很好的实际应用价值。

关键词：岩石力学微震:自适应识别算法目标函数关联性收敛性

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HAZOP分析在硫磺制酸装置设计中的应用

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上海化工 2017年第4期42卷 22-26页

作者：朱新浩中蓝连海设计研究院上海分院上海201204

危险与可操作性(HAZOP)分析是过程系统危险分析中应用最广的一种评价方法,在世界范围内已得到十分广泛的应用。以某公司24万t/a硫磺制酸装置基础工程设计为例,通过HAZOP分析与风险矩阵的结合运用,识别出硫酸装置工艺设计中存在的不足,... 详细信息

危险与可操作性(HAZOP)分析是过程系统危险分析中应用最广的一种评价方法,在世界范围内已得到十分广泛的应用。以某公司24万t/a硫磺制酸装置基础工程设计为例,通过HAZOP分析与风险矩阵的结合运用,识别出硫酸装置工艺设计中存在的不足,提出改进的安全措施建议,为装置安全设施的设计、安全管理和事故风险预防提供科学依据。

关键词： HAZOP分析保护层分析风险矩阵硫磺制酸

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西南地区某深埋隧道花岗岩破坏机制与前兆特征研究

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岩石力学与工程学报 2020年第3期39卷 469-479页

作者：陈炳瑞魏凡博王睿李涛朱新豪王旭中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室湖北武汉430071 中国科学院大学北京100049 川藏铁路有限公司西藏林芝850400

通过开展单轴压缩-声发射-弹性波速-SEM扫描试验,对西南地区某隧道花岗岩的破坏模式、机制及前兆特征进行研究。研究发现:(1)该隧道花岗岩破坏具有明显的"时滞型"和"即时型"特征,"时滞型"破坏有时还表现出显著的"间歇型"特征。"时滞型"... 详细信息

通过开展单轴压缩-声发射-弹性波速-SEM扫描试验,对西南地区某隧道花岗岩的破坏模式、机制及前兆特征进行研究。研究发现:(1)该隧道花岗岩破坏具有明显的"时滞型"和"即时型"特征,"时滞型"破坏有时还表现出显著的"间歇型"特征。"时滞型"破坏的声响、现象、孕育时间与持续时间都明显不同于"即时型"破坏;(2)"时滞型"以剪切破坏为主,"即时型"以拉剪复合破坏为主;(3)"时滞型"破坏前,lg(AF/RA)值(AF/RA为可表征破坏类型的声发射特征参数)具有显著升高的趋势,而"即时型"破坏前,lg(AF/RA)值变化趋势不明显;(4)2种破坏发生前,波速都有明显降低的趋势,但"时滞型"破坏的波速降低前兆早于"即时型"出现,波速降低的幅度也大于"即时型";(5)"时滞型"破坏主频带宽明显大于"即时型",而主频均值明显低于"即时型"。"时滞型"破坏前,在170~260 kHz频带之间的主频分布逐渐加强,具有"成核"趋势;而"即时型"破坏前兆特征不明显。研究成果对于西南地区花岗岩岩爆发生机制的认知、预警以及防治具有重要意义。

关键词：岩石力学深埋花岗岩声发射破坏模式破坏机制前兆特征

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吴茱萸柠檬苦素在大孔吸附树脂上的吸附行为

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西北农业学报 2012年第4期21卷 168-171,201页

作者：李英华朱鑫皓高一勇浙江经贸职业技术学院杭州310018

研究HPD100、HPD400、HPD500、HPD600、HPD800 5种大孔吸附树脂对吴茱萸柠檬苦素粗品(纯度36%)的吸附及解吸性能。结果表明,树脂HPD400对柠檬苦素吸附量大,解吸容易,并且吸附速度快。通过不同温度下吸附等温线的拟合,发现45℃时Langmui... 详细信息

研究HPD100、HPD400、HPD500、HPD600、HPD800 5种大孔吸附树脂对吴茱萸柠檬苦素粗品(纯度36%)的吸附及解吸性能。结果表明,树脂HPD400对柠檬苦素吸附量大,解吸容易,并且吸附速度快。通过不同温度下吸附等温线的拟合,发现45℃时Langmuir方程拟合结果最佳,并且树脂吸附量随柠檬苦素溶液初始质量浓度的增加而增加,随温度的升高而减小。用HPD400纯化吴茱萸柠檬苦素粗品,柠檬苦素纯度由上样前的36%增加为51.3%,产品回收率为83.5%。

关键词：吴茱萸柠檬苦素大孔树脂吸附解吸

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论安全评价法在化工企业中的具体运用

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科技传播 2010年第20期2卷 69-69,83页

作者：朱新浩中蓝连海设计研究院江苏连云港222004

近年来,我国化工企业频繁出现安全生产事故,不但为企业造成了巨大的经济损失和人员伤亡,而且对于地区经济建设及社会稳定也带来恶劣的影响。因此,在现代化工企业安全管理工作中积极运用安全评价法具有十分重要的意义和作用。安全评价法... 详细信息

近年来,我国化工企业频繁出现安全生产事故,不但为企业造成了巨大的经济损失和人员伤亡,而且对于地区经济建设及社会稳定也带来恶劣的影响。因此,在现代化工企业安全管理工作中积极运用安全评价法具有十分重要的意义和作用。安全评价法主要针对于危险化学品的设计、生产、管理、运输等过程进行全方位的安全评价,并且将安全隐患消灭于萌芽状态。本文总结国内化工企业运用安全评价法中存在的问题,并结合安全评价的实际情况,提出其科学性运用的新标准与要求。

关键词：安全评价法化工企业具体运用

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