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南京地区局地积累型和外来输送型O_(3)污染模拟研究

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地球与环境 2024年第2期52卷 154-165页

作者：裴宇儇彭薇王红磊卢文赵天良刘思晗武自豪可玥南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心中国气象局气溶胶-云-降水重点开放实验室湖南省气象信息中心气象防灾减灾湖南省重点实验室

利用观测资料和WRF-Chem空气质量模式对南京地区局地积累型和外来输送型O_(3)污染过程的时空分布特征和潜在机制进行了研究。结果表明:(1)水平分布特征,在两次O_(3)污染整体过程中,外来输送型O_(3)污染浓度高值区分布范围相比局地积累... 详细信息

利用观测资料和WRF-Chem空气质量模式对南京地区局地积累型和外来输送型O_(3)污染过程的时空分布特征和潜在机制进行了研究。结果表明:(1)水平分布特征,在两次O_(3)污染整体过程中,外来输送型O_(3)污染浓度高值区分布范围相比局地积累型更大且较为分散。但在两次O_(3)污染过程中最严重的白天,局地积累型O_(3)污染浓度高值区分布范围大且集中,O_(3)浓度大部分均超过160μg/m^(3);而外来输送型O_(3)污染浓度高值区分布范围更小且更为分散,O_(3)浓度在120~160μg/m^(3)的地区范围显著大于局地积累型O_(3)污染;(2)垂直分布特征,在污染过程前期,局地积累型O_(3)污染在2 km以下高度处有着高浓度O_(3),浓度最高超250μg/m^(3),而外来输送型O_(3)污染浓度高值区主要集中在2~2.5 km高度处,且高值区浓度最高不超过200μg/m^(3);在污染过程中期,局地积累型O_(3)污染浓度高值区集中在2 km高度下,且在1 km左右高度处O_(3)浓度出现最大值;而外来输送型O_(3)污染浓度高值区最高可达到2.6 km左右,并且浓度最大值集中在1.5 km高度以下,均超过250μg/m^(3);在污染过程后期,局地积累型O_(3)污染浓度高值区逐渐消散,但外来输送型O_(3)污染在0.5~3 km高度内仍出现大范围O_(3)浓度高值区;(3)在生成机理方面,近地面O_(3)的高浓度在局地积累型O_(3)污染中主要依赖于垂直混合,96h内总贡献为451.7μg/m^(3),在总过程量中占比为66.2%,而在外来输送型O_(3)污染中主要依赖于水平平流和垂直混合,72h内总贡献分别为1050.2μg/m^(3)和799.1μg/m^(3),总量在总过程量中占比为61.5%。在500 m高度处,局地积累型O_(3)污染前期O_(3)的高浓度主要依赖于垂直平流和化学过程,中期只依赖于化学过程,后期则主要依赖于水平平流和化学过程。但在外来输送型O_(3)污染前中后期中高O_(3)浓度均主要依赖于水平平流和化学过程。在1000 m高度处,两个过程中O_(3)浓度的正贡献均主要受化学过程控制。

关键词： O_(3) 观测分析 WRF-Chem 过程分析南京

基于SSA-BP神经网络的车-轨-桥系统随机振动分析

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铁道科学与工程学报 2024年第8期21卷 3225-3236页

作者：何旭辉赵永帅蔡陈之中南大学土木工程学院湖南长沙410075 轨道交通工程结构防灾减灾湖南省重点实验室湖南长沙410075

轨道及桥梁结构参数随机性对车-轨-桥耦合系统的振动影响不能忽略。基于代理模型研究轨道-桥梁间3层弹簧刚度和弹簧阻尼以及桥梁刚度和阻尼的随机性对竖向车-轨-桥耦合系统动力响应的影响。首先,基于经典的车-轨-桥耦合系统力学模型(没... 详细信息

轨道及桥梁结构参数随机性对车-轨-桥耦合系统的振动影响不能忽略。基于代理模型研究轨道-桥梁间3层弹簧刚度和弹簧阻尼以及桥梁刚度和阻尼的随机性对竖向车-轨-桥耦合系统动力响应的影响。首先,基于经典的车-轨-桥耦合系统力学模型(没有考虑桥墩),采用Monte-Carlo生成2 000个样本集,作为代理模型的训练集。然后,对比SSA-BP(麻雀优化BP算法)与传统BP神经网络、GA-BP神经网络(遗传优化BP算法)对车辆和桥梁响应的预测精度,同时探讨样本数量以及Levenberg-Marquardt和Bayesian Regulation训练算法对SSA-BP神经网络预测精度的影响。最后,假定各随机参数概率分布规律服从高斯型正态分布,所有随机参数变异系数均分为0.05、0.10、0.15、0.20、0.25等5个级别,采用所提出的SSA-BP神经网络研究轨道及桥梁的刚度和阻尼变化对车辆和桥梁响应极值的影响。结果表明:与经典的车-轨-桥耦合系统力学模型相比,所提出的代理模型具有更高的计算效率;SSA-BP模型对车辆和桥梁响应的预测精度高于GA-BP模型,GA-BP模型的预测精度高于传统的BP模型;SSA-BP模型采用Levenberg-Marquardt训练算法对车辆和桥梁响应的预测精度优于Bayesian Regulation训练算法的预测精度;道砟和桥梁之间弹簧刚度的随机变化对桥梁随机振动响应尤为明显;钢轨和轨枕之间弹簧刚度的随机性对车体响应的影响不可忽视,而桥梁刚度和阻尼随机性对车体的影响可不考虑。研究成果可为车轨桥系统随机振动响应预测进一步研究提供依据和参考。

关键词：桥梁工程车轨桥系统 SSA-BP 随机振动代理模型

2023年博鳌论坛气象保障期间强降水成因分析

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海南大学学报(自然科学版) 2024年

作者：吴俞冯箫李勋石娟郝丽清吴志彦海南省南海气象防灾减灾重点实验室海南省气象台

利用常规观测、雷达和ERA5再分析数据等对2023年3月29日海南岛博鳌论坛气象保障期间的强降水成因进行分析，结果表明：此次强降水发生在春季弱冷空气影响的背景下，水汽通量辐合主要集中在近地层，近地层的偏东风与海南岛东部的地形近... 详细信息

利用常规观测、雷达和ERA5再分析数据等对2023年3月29日海南岛博鳌论坛气象保障期间的强降水成因进行分析，结果表明：此次强降水发生在春季弱冷空气影响的背景下，水汽通量辐合主要集中在近地层，近地层的偏东风与海南岛东部的地形近乎垂直，有利地形抬升触发对流，同时地形产生的气旋性绕流有利对流的发展，对流不稳定层结和环境风垂直切变影响着对流系统的发展、维持、移动和传播，对流系统从山地移向琼海博鳌的过程中发生了多对流单体的并入加强演变成γ尺度的MCS,MCS产生的局地冷池效应对系统的加强和维持也有重要作用；对比相似环流背景下29日同28日和30日早晨降水的差异，发现29日大气抬升凝结高度（LCL,121.4 m）和自由对流高度（LFC,636.6 m）更低，暖云厚度更大，近地层风向接近偏东风更有利于东部的降水.预报员在实际分析中要慎用模式低层流场，更要及时关注上游冷空气的强度变化，以及实况探空、自动站等风向、风速以及水汽条件的改变.

关键词：春季气象保障强降水

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多源固废湿法制备陶粒及其性能研究

三峡大学学报(自然科学版) 2024年

作者：伍天然谈云志吴军李辉明华军特殊土资源化利用宜昌市重点实验室(三峡大学) 防灾减灾湖北省重点实验室(三峡大学)

在采用烧结法制备河湖库底泥基陶粒时,一般需对高含水率底泥进行预干燥处理,这不符合节能减排发展战略.基于此,论文提出以河湖库底泥（RS）、磷石膏（PG）和废弃黏土砖粉（BP）为主要制陶原材料,研究了对多源固废进行湿法造粒制备陶粒... 详细信息

在采用烧结法制备河湖库底泥基陶粒时,一般需对高含水率底泥进行预干燥处理,这不符合节能减排发展战略.基于此,论文提出以河湖库底泥（RS）、磷石膏（PG）和废弃黏土砖粉（BP）为主要制陶原材料,研究了对多源固废进行湿法造粒制备陶粒的可行性.首先通过热重试验确定高温烧结关键工艺参数,在此基础上通过系列物理-力学性能测试,对比分析了煅烧温度、固废掺入比、包裹形式对陶粒性能的影响,然后通过污染物浸出试验验证了陶粒固持磷、氟效果.结果表明:当RS、PG、BP以干质量比为1.0∶1.7∶0.5进行混掺,在380℃预热10min、1150℃煅烧20min条件下制备的陶粒具有最优的力学、经济和环境性能,其堆积密度为967kg/m3,表观密度为1654kg/m3,1h和24h吸水率分别为8.5%和8.7%,单粒抗压强度可达6.4MPa.

关键词：底泥磷石膏废弃黏土砖粉湿法造粒包裹陶粒

隧道内爆炸荷载作用下衬砌及周围非饱和土的动力响应解答

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岩土力学 2024年第4期45卷 1026-1038页

作者：王滢赵彩清王海萍山东科技大学山东省土木工程防灾减灾重点实验室山东青岛266590 山东科技大学土木工程与建筑学院山东青岛266590

假设瞬态荷载沿隧道方向按指数衰减,建立非饱和介质中圆柱形衬砌隧道受到内源爆炸荷载作用时衬砌隧道及周围非饱和介质计算模型。基于多孔介质混合物理论和连续介质力学理论,推导爆炸荷载作用下衬砌结构及周围非饱和土的控制方程,运用La... 详细信息

假设瞬态荷载沿隧道方向按指数衰减,建立非饱和介质中圆柱形衬砌隧道受到内源爆炸荷载作用时衬砌隧道及周围非饱和介质计算模型。基于多孔介质混合物理论和连续介质力学理论,推导爆炸荷载作用下衬砌结构及周围非饱和土的控制方程,运用Laplace及Fourier变换求得隧道衬砌及周围土体在频域-波域内的解析解答,研究内源爆炸作用下饱和度对衬砌结构动力响应的影响。计算结果表明:饱和度对衬砌内表面径向位移影响较大,在轴向上,随着饱和度由0.15增至0.98,爆源处的径向位移值升高约28%;衬砌内表面径向应力随时间变化受饱和度的影响不明显;衬砌内表面环向应力幅值随饱和度的增大而增大,且达到幅值所用的时间逐渐延迟。在轴向上,随着饱和度由0.15增至0.98,爆源处环向应力升高约29%。

关键词：瞬态荷载非饱和介质衬砌隧道动力响应拉普拉斯变换傅里叶变换

贺兰山东麓葡萄园不同方位摘叶对赤霞珠果实品质的影响

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中国农业气象 2024年第1期45卷 23-32页

作者：李红英王静李娜姜琳琳杨洋胡宏远张晓煜中国气象局旱区特色农业气象灾害监测预警与风险管理重点实验室/宁夏回族自治区防灾减灾重点实验室/宁夏回族自治区气象科学研究所银川750002

酿酒葡萄转色后摘叶会改变微气候,从而影响葡萄果实糖、酸、酚类物质等品质因子的积累。以南北行向种植的赤霞珠酿酒葡萄为试验材料,在贺兰山东麓酿酒葡萄果园开展葡萄东面摘叶、西面摘叶和东西两面摘叶三种方式摘叶试验,以田间正常叶... 详细信息

酿酒葡萄转色后摘叶会改变微气候,从而影响葡萄果实糖、酸、酚类物质等品质因子的积累。以南北行向种植的赤霞珠酿酒葡萄为试验材料,在贺兰山东麓酿酒葡萄果园开展葡萄东面摘叶、西面摘叶和东西两面摘叶三种方式摘叶试验,以田间正常叶幕水平为对照,研究不同摘叶方位对成熟期果实品质的影响。结果表明:(1)与对照相比,赤霞珠酿酒葡萄果实转色后进行东面摘叶可使成熟果实中可溶性固形物、葡萄糖、果糖、总酸、糖酸比、苹果酸、柠檬酸、酒石酸和单宁含量不同程度增加,其中果糖、柠檬酸和酒石酸含量增加显著;果实还原糖、总酚、花青素含量比对照减少,但差异不显著。(2)西面摘叶处理下成熟葡萄果实可溶性固形物、还原糖、总酚和花青素含量略下降,果糖、苹果酸、柠檬酸和单宁显著上升,葡萄糖和酒石酸含量略上升。(3)双面摘叶葡萄果实的单宁含量显著增加,葡萄糖、果糖、柠檬酸和酒石酸含量略增加,可溶性固形物、还原糖、总酸、苹果酸、总酚和花青素含量都比对照要低。综合分析认为,摘叶后葡萄果实糖的含量整体呈不显著增加,但东面摘叶处理葡萄果实中酸含量均提高、单宁含量增加,总酚和花青素虽然略有减少,减少幅度相对最小。针对目前贺兰山东麓葡萄酒产区糖高酸低现状,建议在贺兰山东麓南北行向种植的葡萄园,采用东面摘叶为主的叶幕管理模式进行果实品质因子调控,从而达到平衡葡萄果实整体风味物质的作用。

关键词：贺兰山东麓葡萄酒产区赤霞珠摘叶果实品质

两种再分析资料和Nudging方法在WRF模式降水模拟中的适用性

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兰州大学学报（自然科学版） 2024年第1期60卷 20-30页

作者：王田宇迪里努尔·牙生王星宇邱学兴李旭雷雨虹孙彩霞谢祥珊王金艳兰州大学大气科学学院甘肃省气候资源开发及防灾减灾重点实验室兰州730000 安徽省气象台合肥230031

采用Grid Nudging(GN)和Spectral Nudging(SN)方法,用再分析资料ERA5和FNL驱动中尺度数值天气预报模式(WRF),探究不同再分析资料和Nudging方法对降水模拟效果的改进效果及机理.对2021年3月15日中国南方地区降水过程设计6组试验进行数值... 详细信息

采用Grid Nudging(GN)和Spectral Nudging(SN)方法,用再分析资料ERA5和FNL驱动中尺度数值天气预报模式(WRF),探究不同再分析资料和Nudging方法对降水模拟效果的改进效果及机理.对2021年3月15日中国南方地区降水过程设计6组试验进行数值模拟,分析不同试验方案对降水及相关物理量的影响.结果表明,WRF模式能较好地模拟出本次降水事件,进行Nudging驱动后显著提升了降水分布、降水中心落区和降水量的模拟效果.与观测数据综合对比,GN的模拟效果优于SN,尤其是使用ERA5资料结合GN模拟效果最佳,能够准确地模拟出发生在安徽省南部的降水中心以及超过33 mm/d的降水强度.模式结果与两个观测站点记录的降水发生时间和降水强度变化较为一致.GN方法使模式有效提高了西南低空急流的强度,校正了风向,对水汽通量和水汽通量散度的刻画更符合实际情况.

关键词：强降水中尺度数值天气预报模式牛顿松弛逼近方法数值模拟

基于PSO‑BPNN模型的氯氧镁水泥混凝土耐水性预测

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建筑材料学报 2024年第3期27卷 189-196页

作者：王鹏辉乔宏霞冯琼薛翠真张云升深圳大学广东省滨海土木工程耐久性重点实验室广东深圳518060 兰州理工大学甘肃省土木工程防灾减灾重点实验室甘肃兰州730050 东南大学材料科学与工程学院江苏南京211189

为快速准确地获得具有优异耐水性氯氧镁水泥混凝土(MOCC)的配合比,设计了拓扑结构为4‑10‑2的粒子群优化(PSO)算法-反向传播(BP)神经网络(PSO‑BPNN)模型.该模型的输入层参数为n(MgO)/n(MgCl_(2))、粉煤灰掺量、磷酸掺量和磷肥掺量,输出... 详细信息

为快速准确地获得具有优异耐水性氯氧镁水泥混凝土(MOCC)的配合比,设计了拓扑结构为4‑10‑2的粒子群优化(PSO)算法-反向传播(BP)神经网络(PSO‑BPNN)模型.该模型的输入层参数为n(MgO)/n(MgCl_(2))、粉煤灰掺量、磷酸掺量和磷肥掺量,输出层参数为MOCC的抗压强度和软化系数;模型数据集为144组,其中训练集数据为100组,验证集数据为22组,测试集数据为22组.结果表明:PSO‑BPNN模型在MOCC抗压强度预测中的评价参数——决定系数R^(2)=0.99、平均绝对误差S_(MAE)=0.52、平均绝对误差百分比S_(MAPE)=1.11、均方根误差S_(RMSE)=0.73;其在软化系数预测中的评价参数——R^(2)=0.99、S_(MAE)=0.44、S_(MAPE)=1.29、S_(RMSE)=0.62;与BP神经网络(BPNN)模型相比,PSO‑BPNN模型具有更强的双参数预测能力,可用于MOCC配合比的正向设计和反向指导.

关键词：氯氧镁水泥混凝土耐水性抗压强度软化系数 PSO‑BPNN

面板-挤压墙接触面的大型单剪试验及力学特性研究

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华北水利水电大学学报(自然科学版) 2024年

作者：孙大伟许鑫洋周少贇三峡大学防灾减灾湖北省重点实验室三峡大学三峡库区地质灾害教育部重点实验室

对于设置有挤压墙的面板堆石坝，研究面板-挤压墙接触面的力学特性是准确预测混凝土面板应力和变形的基础和评估大坝安全的重要参考。目前在面板-挤压墙接触面试验方面，存在一定的循环切剪试验成果而缺少单剪试验成果。为此，依托200m... 详细信息

对于设置有挤压墙的面板堆石坝，研究面板-挤压墙接触面的力学特性是准确预测混凝土面板应力和变形的基础和评估大坝安全的重要参考。目前在面板-挤压墙接触面试验方面，存在一定的循环切剪试验成果而缺少单剪试验成果。为此，依托200m级高坝，采用下盒装混凝土板和叠环装挤压墙板的二层填料模式，开展面板-挤压墙界面的大型单剪试验。鉴于试验过程中挤压墙板无断裂发生，面板与挤压墙板两块混凝土板之间发生滑动，所以采用无厚度单元模拟接触面变形较为合理。为此，采用损伤理论并引入包含虚剪应变的损伤因子，提出了描述接触面的剪应力-虚剪应变软化和硬化力学特性的损伤模型。确定了面板堆石坝的接触面模型参数，研究成果可应用于面板堆石坝应力变形计算，有助于提高后续有限元计算结果的精度。

关键词：堆石坝本构模型单剪试验挤压墙损伤