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基于自监督与蒸馏约束的正则化类增量学习方法

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计算机辅助设计与图形学学报 2024年第5期36卷 775-785页

作者：徐岸吴永明郑洋贵州大学公共大数据国家重点实验室贵阳550025 贵州大学现代制造教育部重点实验室贵阳550025

针对神经网络模型在增量学习中存在灾难性遗忘问题,提出一种基于自监督与隐层蒸馏约束的正则化类增量学习方法,包括自监督伪标签预测、隐层蒸馏约束和参数正则化.首先基于贝叶斯和信息论提出一种对模型参数重要性评价的正则化策略;然后... 详细信息

针对神经网络模型在增量学习中存在灾难性遗忘问题,提出一种基于自监督与隐层蒸馏约束的正则化类增量学习方法,包括自监督伪标签预测、隐层蒸馏约束和参数正则化.首先基于贝叶斯和信息论提出一种对模型参数重要性评价的正则化策略;然后利用自监督伪标签预测增强模型的表征能力,并保留隐层特征,通过加入高斯噪声提高隐层特征的泛化能力;最后使用蒸馏约束方法与交叉熵分类损失对历史任务的隐层特征与输出层特征进行训练.在CIFAR-10和CIFAR-100数据集上的实验结果表明,所提方法取得较好的效果,其中,在CIFAR-100数据集上的平均准确率和遗忘率分别达到64.16%和15.95%;该方法能够有效地减少灾难性遗忘的影响.

关键词：增量学习正则化知识蒸馏自监督伪标签预测

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多孔介质中过热蒸汽迁移过程的模型试验

中国环境科学 2024年第7期44卷 3892-3899页

作者：陈植欣胡黎明清华大学水利水电工程系水圈科学与水利工程全国重点实验室水利部水圈科学重点实验室北京100084

过热蒸汽在多孔介质中的热湿迁移是采用蒸汽注入加热技术修复有机污染土壤的关键过程.研发过热蒸汽加热二维模型试验系统,开展系统试验研究过热蒸汽在不同粒径多孔介质中热湿迁移规律.结果表明:采用定流量过热蒸汽注入可以在较短的时间... 详细信息

过热蒸汽在多孔介质中的热湿迁移是采用蒸汽注入加热技术修复有机污染土壤的关键过程.研发过热蒸汽加热二维模型试验系统,开展系统试验研究过热蒸汽在不同粒径多孔介质中热湿迁移规律.结果表明:采用定流量过热蒸汽注入可以在较短的时间内实现模型整体升温,相同位置处蒸汽压力的增长速率低于升温速率.玻璃珠模型中蒸汽压力场与温度场的演化过程基本一致,表明玻璃珠模型中的热量传递主要来自于蒸汽迁移所带来的潜热释放.采用热红外成像仪可以合理地反映过热蒸汽迁移过程中温度场的整体演变.随着颗粒粒径的减小,蒸汽冷凝锋与过热蒸汽锋的推进均受到抑制.

关键词：过热蒸汽蒸汽注入加热技术有机污染土壤修复热湿迁移模型试验

我国城市工业用水效率与经济发展水平的秩匹配度原理及特征解析

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水资源保护 2024年第2期40卷 64-71页

作者：刘波张璐然王文鹏孙成文董四方河海大学水文水资源学院江苏南京210098 水利部水利大数据重点实验室江苏南京211100 上海勘测设计研究院有限公司上海200434 水利部节约用水促进中心北京100038

对现有基于数列的匹配度指标进行改进,提出了秩匹配度概念和计算方法,将匹配度内涵拓展为欠匹配、匹配、过匹配3种状态及高、中、低匹配3个层次,以更加全面地反映特征指标与影响因素的相对发展水平与匹配状况。采用秩匹配度分析了全国33... 详细信息

对现有基于数列的匹配度指标进行改进,提出了秩匹配度概念和计算方法,将匹配度内涵拓展为欠匹配、匹配、过匹配3种状态及高、中、低匹配3个层次,以更加全面地反映特征指标与影响因素的相对发展水平与匹配状况。采用秩匹配度分析了全国336个城市2017年工业用水效率与经济发展水平的匹配特征,结果表明:我国工业用水效率与经济发展水平呈匹配状态的城市占比为28.27%,全国各区域均有分布;高层次匹配的城市主要分布在北方地区,低层次匹配的城市主要分布于鄂、闽、桂等南方地区;呈过匹配状态的城市占比为36.31%,主要分布于华北、西北地区;呈欠匹配状态的城市占比为35.42%,主要分布在华中、东南等经济较发达、水资源较丰富的地区。

关键词：秩匹配度工业用水效率经济发展水平匹配状态匹配层次

纳米纤维素-聚乙烯亚胺-聚吡咯复合气凝胶对Cr(VI)的光催化还原及循环吸附

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复合材料学报 2024年第6期41卷 3032-3041页

作者：杨明琰蔡晓丹陈欣玥安琳玉邢建宇长安大学水利与环境学院西安710054 旱区地下水文与生态效应教育部重点实验室西安710054 水利部旱区生态水文与水安全重点实验室西安710054

吸附与光催化还原相结合可以在光照条件下将Cr(VI)还原成低毒性的Cr(III)并固定在吸附材料中,是一种很有前景的铬污染治理方法。本文以纳米纤维素-聚乙烯亚胺气凝胶(CPA)为骨架,通过吡咯原位氧化聚合制得纳米纤维素-聚乙烯亚胺-聚吡咯(C... 详细信息

吸附与光催化还原相结合可以在光照条件下将Cr(VI)还原成低毒性的Cr(III)并固定在吸附材料中,是一种很有前景的铬污染治理方法。本文以纳米纤维素-聚乙烯亚胺气凝胶(CPA)为骨架,通过吡咯原位氧化聚合制得纳米纤维素-聚乙烯亚胺-聚吡咯(CPP-F)光敏感复合气凝胶。采用SEM、FTIR、UV-vis、XPS对气凝胶进行表征。通过黑暗及光照条件的对比,研究了CPP-F复合气凝胶对Cr(VI)的吸附、光催化原位还原及循环吸附性能,并对其循环吸附机制进行了分析。结果表明:CPP-F为黑色、结构均匀稳定的多孔气凝胶,在紫外、可见光和近红外区域均有较强的光吸收。负载Cr(VI)的CPP-F经光照处理后,Cr(III)含量由黑暗条件下29.76wt%上升至72.33wt%,其还原率是黑暗条件下的2.43倍,表明聚吡咯(PPy)具有优异的光催化性能,光照处理可促进Cr(VI)的原位还原。经过6次循环吸附,光照处理下CPP-F对Cr(VI)的循环吸附量比黑暗处理高64.97%,其原因可能是光催化还原产生的Cr(III)为Cr(VI)提供了新的吸附位点,促进了Cr(VI)的循环吸附。吸附-光催化还原-循环吸附相结合的方法比单一吸附法更具优势,在Cr(VI)污染治理方面有很大的应用潜力。

关键词：光催化纳米纤维素气凝胶聚吡咯 Cr(VI) 光还原循环吸附

改性生物炭对Cd污染农田土壤的钝化修复机制及其对土壤细菌群落的影响

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环境科学 2024年第9期45卷 5557-5569页

作者：姜凌岳小琼安靖玥张思怡孙佳园李兆和柴丽红长安大学水利与环境学院西安710054 旱区地下水文与生态效应教育部重点实验室西安710054 水利部旱区生态水文与水安全重点实验室西安710054

为探究壳聚糖改性生物炭(钝化剂)对Cd污染农田土壤的钝化修复机制,通过盆栽试验,研究了钝化剂对土壤理化性质、黑麦草生物量、土壤酶活性及细菌群落结构和多样性的影响.结果表明,当钝化剂施用量从0.5%增加到3%时,土壤有效态Cd含量较对... 详细信息

为探究壳聚糖改性生物炭(钝化剂)对Cd污染农田土壤的钝化修复机制,通过盆栽试验,研究了钝化剂对土壤理化性质、黑麦草生物量、土壤酶活性及细菌群落结构和多样性的影响.结果表明,当钝化剂施用量从0.5%增加到3%时,土壤有效态Cd含量较对照显著降低,黑麦草地上和地下部分生物量分别较对照增加了1.08~1.56倍和1.00~1.68倍,富集和运转系数分别降低了6.15%~30.00%和10.42%~31.25%.相关分析结果表明,土壤pH、CEC、SOM、AN、AP和AK与DTPA-Cd之间呈显著负相关关系,表明钝化剂的施加通过改变土壤理化性质,促进了对土壤中Cd的钝化.高通量测序结果显示,钝化剂的施加改变了土壤细菌群落结构和多样性,表现为α多样性的显著下降,不同处理组间菌群明显分离,鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)和芽球菌属(Blastococcus)等有益菌群相对丰度增加.土壤脲酶和纤维素酶活性增加,蔗糖酶和过氧化氢酶活性降低.研究结果为生物炭改性材料在Cd污染农田土壤修复中的应用提供理论依据和技术参考.

关键词：生物炭细菌群落酶活性 Cd污染土壤钝化修复

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水文模型知识图谱构建与应用

水利学报 2024年第1期55卷 80-91页

作者：周逸凡段浩赵红莉赵慧子李豪韩昆中国水利水电科学研究院北京100038 水利部数字孪生流域重点实验室北京100038

针对水利垂直领域缺少知识组织和结构化表达的场景案例,以及通用知识抽取模型在水利垂直领域中难以达到预期精度等问题,本文以水文模型方案推荐为例,提出了知识图谱的构建框架与流程,构建了包含模型继承发展关系、应用流域、模型精度等... 详细信息

针对水利垂直领域缺少知识组织和结构化表达的场景案例,以及通用知识抽取模型在水利垂直领域中难以达到预期精度等问题,本文以水文模型方案推荐为例,提出了知识图谱的构建框架与流程,构建了包含模型继承发展关系、应用流域、模型精度等内容的知识模型,形成基于期刊文献类非结构化数据源的多策略知识抽取方法,以及实体对齐与知识融合的规则与方法等。对水文模型领域期刊文献进行了知识抽取、融合,构建水文模型知识图谱实例,共包含节点实体14 298个,属性实体39 133个,关系36 254条,实体识别的准确率、召回率、F1值均在90%以上。对建立的图谱实例进行了可视化表达和知识应用,结果表明:该图谱实现了基于期刊文献的水文模型知识快速采集学习、组织管理,支持模型检索推荐,提高了水文模型知识的发现与使用能力,对相似场景的水利知识图谱构建具有参考价值。

关键词：知识图谱水文模型知识抽取知识应用

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利比亚德尔纳2023年极端洪水模拟复盘分析

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水利学报 2024年第6期55卷 723-734页

作者：刘家宏宋天旭梅超王佳张克寒中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100038 水利部数字孪生流域重点实验室北京100038

全球气候变化背景下,极端强降雨和洪涝等水文事件的极值屡屡刷新历史记录,造成重大损失。2023年9月10—11日,在地中海飓风“丹尼尔”的影响下,利比亚东北部地区发生罕见特大暴雨,引发德尔纳市上游两座水库接连溃决,造成巨大人员伤亡。... 详细信息

全球气候变化背景下,极端强降雨和洪涝等水文事件的极值屡屡刷新历史记录,造成重大损失。2023年9月10—11日,在地中海飓风“丹尼尔”的影响下,利比亚东北部地区发生罕见特大暴雨,引发德尔纳市上游两座水库接连溃决,造成巨大人员伤亡。本文对德尔纳市极端洪水事件进行了梳理,并以德尔纳市洪灾及受影响区域为研究对象,建立了二维水动力模型,对溃坝洪水进行了模拟和复盘分析。通过哥白尼应急管理服务(Copernicus Emergency Management Service,CEMS)提供的受灾数据对模型结果进行对比验证(CEMS持续监测欧洲和全球即将发生或实时发生的灾难事件)。结果显示,影响德尔纳市的溃坝洪水持续了2 h左右,对城市的破坏主要集中在前30 min。本次复盘分析了德尔纳市溃坝洪水演进与风险分布特征,可为我国城市地区大坝溃决风险防控、早期预警和应急管理提供参考借鉴,同时也可为世界其他地区的大坝溃决风险防控、早期预警和应急管理提供参考借鉴。

关键词：极端降雨溃坝洪水城市洪涝灾害复盘风险评估

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基于大语言模型辅助的防洪调度规则标签设计方法

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水利学报 2024年第8期55卷 920-930页

作者：冯钧吕志鹏范振东孔旭陆佳民周思源河海大学水利部水利大数据重点实验室江苏南京211100 河海大学计算机与软件学院江苏南京211100 中国电建华东勘测设计研究院有限公司浙江杭州311122

防洪调度规则的信息抽取对于防洪调度自动化具有重要意义,而标签体系设计在信息抽取任务中至关重要。一般的设计方式经常由于理解偏差和疏漏,导致设计出来的标签体系存在过度概括、不全面和不易区分等问题,这些问题被称为标签体系的非... 详细信息

防洪调度规则的信息抽取对于防洪调度自动化具有重要意义,而标签体系设计在信息抽取任务中至关重要。一般的设计方式经常由于理解偏差和疏漏,导致设计出来的标签体系存在过度概括、不全面和不易区分等问题,这些问题被称为标签体系的非完美性。针对这一问题,本研究重点面向防洪调度文本中的规则抽取,提出了一种创新性的非完美标签优化方法,旨在改进文本信息抽取的标签设计方法。方法利用大语言模型进行辅助,通过标签细化、标签生成和标签更名等措施,来提高标签的准确性和表达能力。此外,本文还提出了一种针对数据集标签较多的实体关系三元组分组抽取方法。通过对实体关系三元组进行分组,并按照分组训练模型与识别结果,有效改善了数据集标签较多情况下模型的信息抽取效果。最终,研究利用Neo4j形成了可视化的防洪调度知识图谱。本文研究成果为后续的防洪调度工作以及相关的知识抽取工作提供了基础资源,对防洪调度领域的知识抽取进行了探索。

关键词：知识抽取标签设计防洪调度知识图谱自然语言处理

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基于等值面体的三维涡旋数量与形状特征研究

力学学报 2024年第1期56卷 70-78页

作者：陈槐张磊王乃茹朱立俊南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室南京210029 中国水利水电科学研究院水利部泥沙科学与北方河流治理重点实验室北京100038

涡旋是湍流的基本结构,被誉为流体运动的肌腱,涡旋研究对自然探索和工程应用有重要的意义.基于直接数值模拟的槽道湍流数据与旋转强度涡旋识别方法,以涡旋三维结构等值面体(以三角网格为单位)为研究对象,通过设置三角形切面,利用两三角... 详细信息

涡旋是湍流的基本结构,被誉为流体运动的肌腱,涡旋研究对自然探索和工程应用有重要的意义.基于直接数值模拟的槽道湍流数据与旋转强度涡旋识别方法,以涡旋三维结构等值面体(以三角网格为单位)为研究对象,通过设置三角形切面,利用两三角形相交快速检测算法提取涡旋多边形,研究不同等值面体阈值及壁面距离条件下,涡旋数量与形状特征(圆度、半径、凸状及纵横比因子)的变化规律.以对数区内涡旋为例:随着阈值的增加,涡旋密度呈对数律快速递减,圆度和半径因子概率密度函数(PDF)变高耸,圆度均值快速递增后保持不变而半径均值不断递减,纵横比因子PDF未显著改变且均值基本不变,凸状因子PDF向脉冲函数靠近,说明阈值增大导致涡旋逐渐变少、变圆、变小并更饱满.在同一阈值下,随着壁面距离的增加,涡旋密度在外区(除靠近水面区域外)也呈对数律递减,圆度、纵横比及凸状因子先快速增加随后不变或缓慢增长,半径因子快速递减后保持不变,说明涡旋在远离壁面的过程中在不断破灭但形态却较为稳定.

关键词：等值面体涡旋数量形状因子阈值壁面距离