用于滑坡探测的电磁仪数据采集电路设计与实现

随着人类社会的高速发展和工程建设的激增,地质环境扰动日益显著,极端气候因素影响日益增多,地质灾害日益频繁发生,对人类的威胁和造成的损失也随之日益加剧。滑坡是其中最主要的地质灾害,因此,研究滑坡发育、发展、发生整个地质过程中伴随的物理现象,研究其信号特征,从而间接获取滑坡发展变化的过程是地质灾害探测或监测的基础性研究,是值得深入探索的科学问题。但是专门用于滑坡探测的电磁仪器关键设计及具体实现的研究尚较缺乏。本研究以电子电路学、嵌入式计算机科学、数字信号处理技术、地球物理以及工程地质等多学科交叉的理论体系为基础,自主研发能用于滑坡探测电磁探测仪功能样机。本设计结合当前电子学科发展水平,将嵌入式多核达芬奇结构工业级计算机系统应用在地球探测仪器领域中,设计并实现了拥有自主知识产权的应用于滑坡探测的关键设备。若进一步完善并市场化,或可解决我国滑坡工程地质灾害监测领域业高端电磁仪器严重依赖进口的难题,可为滑坡不良地质勘察及防护提供强有力的技术支撑。

金沙江滑坡群InSAR探测与形变因素分析

金沙江流域是中国典型地质灾害高发区,为精准辨识金沙江流域潜在滑坡隐患,利用差分干涉测量短基线集时序分析技术(small baseline subset interferometric synthetic aperture Radar,SBAS-InSAR)对Sentinel-1A卫星升降轨数据进行处理,从2个不同探测方向对金沙江白格滑坡及其下游约100 km区域进行滑坡早期识别和形变监测。研究结果显示:①升降轨卫星联合探测能有效减少几何畸变干扰,识别出长期蠕变隐患点;②Sentinel-1A升轨视线(line-of-sight,LOS)向形变速率为-142~80 mm/a,降轨LOS向形变速率为-71~56 mm/a,结合光学遥感影像目视解译,探测出2个大型滑坡群,共计9个滑坡;③对色拉滑坡、沙东(雄巴)滑坡和尼马寺堆积体滑坡等3处典型滑坡进行地表形变特征分析,发现滑坡最大形变量与降雨量、河水径流量峰值相关,降雨和河水侵蚀冲刷是影响滑坡形变的重要因素。研究结果可为汛期流域性地质灾害预报预警及防治提供参考依据。

反倾层状岩质边坡倾倒变形模式与宏观形变特征关系研究

随着中国建设工程不断向西南地区发展,一系列地质灾害问题日益凸显,许多学者利用InSAR遥感技术在该地区开展早期识别研究卓有成效,但研究却仅限于地表宏观形变的识别与判定,无法明确斜坡内部破裂与表层宏观形变间的对应关系。加之西南地区复杂地质构造作用,产生了许多高隐蔽、难预测的反倾层状岩质边坡,使得InSAR遥感早期识别遇到了又一难题。因此,本文通过开展大型土工离心试验,分析斜坡弯曲-倾倒变形阶段,结合图像分析技术,建立起斜坡倾倒变形模式与表层宏观形变特征之间的耦合关系,并利用原型边坡的InSAR解译和实地调查结果,反向推断边坡所处阶段,将斜坡变形阶段可视化,为此类斜坡变形的识别和防控提供技术支撑。研究表明:1)反倾层状岩质边坡弯曲倾倒破坏主要分为初始蠕变、坡脚倾倒-弯曲、变形累进以及折断带贯通4个阶段。倾倒破坏往往始于坡脚,而后向斜坡中上部发展,伴随阶梯状破裂面的发育贯通,斜坡被整体破坏;2)对试验图像识别分析,获取深部与表层的速率变化,建立二者的对应耦合关系。发现在倾倒变形不同阶段,大变形区域(表层关键裂缝)遵循从下至上的发展规律,依次是坡脚附近—坡前中部—陡缓交界处;且陡缓交界处岩板的变形速率曲线在倾倒变形启动、内部折断带贯通阶段存在两次明显的峰值现象;3)选用扎永变形体的In-SAR解译结果与试验结果进行对照,并通过现场复核,初步判断该变形体正处于变形累进阶段。

融合语义特征和知识特征的推荐模型

针对传统推荐模型面临的数据稀疏性问题,提出一种基于结合注意力机制的门控循环单元的融合语义和知识特征的推荐模型。基于知识图谱,使用连续词袋模型捕获项目实体对应的语义特征,依据“偏好扩散”思想进行知识特征的学习,将不同层面特征进行融合后,使用结合注意力机制的门控循环单元挖掘用户潜在兴趣偏好。基于MovieLens数据集的对比实验结果表明,所提模型能够有效提升推荐效果并缓解数据稀疏性问题,通过消融实验验证了该模型各个组件的有效性。

混合曲霉菌发酵对鳜鱼内脏速酿鱼露细菌群落结构和品质的影响

为分析混合曲霉菌发酵对鳜鱼内脏速酿鱼露细菌群落结构及品质变化的影响,采用外接种曲发酵法,向鳜鱼内脏中分别接种混合曲霉菌A(米曲霉、红曲霉质量比3∶1)和混合曲霉菌B(米曲霉、黑曲霉质量比3∶1)快速发酵制备鱼露A和鱼露B,通过高通量测序技术解析发酵过程中鱼露细菌群落变化。同时,对发酵过程中pH值、总酸含量、氨基酸态氮含量、可溶性总氮含量、总挥发性盐基氮(total volatile basic nitrogen,TVB-N)含量等理化指标进行测定,并结合挥发性成分与游离氨基酸等风味变化分析综合评价混合曲霉菌发酵对鱼露品质的影响。结果表明:混合曲霉菌发酵对鱼露的细菌群落影响明显,发酵过程中细菌群落多样性呈下降趋势,葡萄球菌属是鱼露发酵过程中的绝对优势菌属;发酵过程中鱼露A和鱼露B的p H值均显著下降,总酸含量显著升高;发酵后氨基酸态氮质量浓度分别为1.23、1.02 g/100 mL,可溶性总氮质量浓度分别为1.62、1.53 g/100 mL,均达到一级鱼露标准;TVB-N含量分别为152.81、154.12 mg/100 mL,均符合国家限量要求;采用气相色谱-质谱联用仪在鱼露A和鱼露B中分别鉴定出48、54种挥发性成分,二者共有的主要特征性挥发性成分为2,5-二甲基吡嗪,质量浓度分别为192.79、169.04μg/m L;与未发酵鱼露相比,2种发酵鱼露的鲜味和甜味氨基酸总含量显著提高(P<0.05);相关性分析表明,葡萄球菌属是对鱼露品质贡献最大的微生物菌属,促进了鱼露发酵后期关键特征风味物质的形成。综上所述,混合曲霉菌发酵能有效提高鱼露品质,鱼露A的氨基酸态氮和可溶性总氮含量等指标优于鱼露B,以鱼露A综合品质较好。

基于支持向量机和灰色BP神经网络的冬小麦晚霜冻害预测

晚霜冻害是黄淮海平原冬小麦生产中危害严重的农业气象灾害之一,为有效预测冬小麦晚霜冻害,以河南商丘市为研究区,针对商丘1980—2019年的气象数据,以0℃为阈值确定终霜日,采用灰色季节灾变方法处理数据,得到反映霜冻发生年份规律的间隔数据序列,结合灰色系统和机器学习模型的优点,提出了一个基于支持向量机残差修正的灰色BP神经网络模型。试验结果表明:对照传统灰色预测模型、改进灰色模型以及BP神经网络预测模型,残差修正后的灰色BP神经网络模型的平均相对误差、平均绝对百分比误差和均方差比值分别为0.3843%、1.1502%和0.0690,模型拟合程度进一步提高;对历史数据和预测结果进行分析,发现每20年存在1个晚霜冻发生连续时期,其后晚霜冻发生频率降到2~4年1次,预测商丘下一次晚霜冻发生年份为2022年。本研究提出的冬小麦晚霜冻害预测模型,对各项精度评价指标均有提升,冻害预测结果与实际发生情况基本一致,可为全球气候变化背景下大面积冬小麦晚霜冻害预测提供思路和方法,对其他农业生产灾害预测问题具有一定参考价值。

微信支持下的首都高校辅导员思政工作实证研究

本文对首都高校辅导员应用微信平台开展思政工作情况,进行实证研究,通过运用问卷调查和深度访谈方法,研究首都高校辅导员应用微信开展思想政治工作实际,并进一步探究这些现状背后深层逻辑,运用SUS量表进行首都高校辅导员开展思政工作的用户体验体验分析,并提出相应的策略建议,以期提升首都高校辅导员数字化思政教育工作水平。

基于F2C模式的农产品可视化溯源体系研究

【目的】探讨可视化溯源对农产品销售的带动作用,解决农产品质量安全及农产品“销售难”问题,助力乡村产业振兴。【方法】以淅川花崖养殖农民专业合作社等农业生产主体为例,结合平台的短视频、直播等技术手段,开展品牌推广、产品推介、乡村宣传等农产品销售经营活动及乡村振兴宣传展示活动,提出物联网电商概念。【结果】研发“村视乡音”可视化溯源物联网电商平台,构建“农场-消费者”F2C农产品销售模式,建立“基地网红”“品牌网红”“地域网红”等物联网电商的“农业网红”模式,促使粉丝(消费者)向“生产基地”和“农户”沉淀,改变传统新媒体电商平台的“名人网红”模式。【结论】通过可视化溯源等手段增加农产品销售效益,提高农民参与农产品溯源的积极性,提高农产品的质量和品质,推动农业生产从“数量”向“质量”转变,为农业供给侧结构性改革提供参考。

关节镜下双排锚钉桥式缝合治疗老年陈旧性肱骨大结节撕脱骨折疗效分析

目的分析关节镜下双排锚钉桥式缝合治疗老年陈旧性肱骨大结节撕脱骨折的临床效果。方法选取2020年10月至2022年3月禹州市中心医院收治的82例老年陈旧性肱骨大结节撕脱骨折患者作为研究对象,根据不同手术方法将其分为锚钉组(41例)和钢板组(41例),锚钉组患者采用关节镜下双排锚钉桥式缝合治疗,钢板组患者采用锁定钢板内固定治疗,对比观察两组患者围手术期相关指标、疼痛程度、肩关节功能及不良事件发生情况。结果锚钉组患者手术时间虽明显长于钢板组(t=8.112,P<0.001),但术中出血量明显少于钢板组、住院时间明显短于钢板组(t=18.447、5.390,P均<0.001);术后6个月,锚钉组患者视觉模拟评分法(VAS)评分明显低于钢板组、美国肩肘外科医师协会(ASES)评分明显高于钢板组(t=10.361、9.403,P均<0.001),肩关节外旋、内旋、上举、后伸活动度均明显大于钢板组(t=9.085、11.585、5.487、7.783,P均<0.001)。锚钉组患者术后不良事件发生率为2.44%,明显低于钢板组患者的术后不良事件发生率17.07%(χ^(2)=4.987,P=0.026)。结论与锁定钢板内固定相比,关节镜下双排锚钉桥式缝合更能明显减轻老年陈旧性肱骨大结节撕脱骨折患者疼痛程度,有效改善肩关节功能,降低不良事件发生率,安全性较高。

静水压下白砂岩的动态力学性能研究

深部岩石在地下高地应力环境的动态力学性能对深部矿山工程的开展有重要影响,因此,其动态力学性能研究具有重要意义。本文以平顶山某煤矿下白砂岩为研究对象,利用三维霍普金森杆装置开展动态力学试验并采用HJC本构模型的白砂岩进行三维霍普金森杆有限元仿真,研究静水压对白砂岩动态力学性能、能量吸收和损伤的影响。结果表明:白砂岩的峰值应力随着静水压的增加而增加,峰值应变随着静水压的增加而降低;静水压可抑制裂纹的扩展,增强白砂岩的强度;HJC本构模型可以较好地模拟白砂岩的损伤失效。预期结果可为深部岩石动态力学性能的研究提供参考,并为深部岩石工程的实施提供理论基础。

滑坡探测电磁仪配套数据采集软件设计与实现

随着人类社会的高速发展和工程建设的激增,地质环境扰动日益显著,极端气候因素影响日益增多,地质灾害日益频繁发生,对人类的威胁和造成的损失也随之日益加剧。滑坡是其中最主要的地质灾害,因此,研究滑坡发育、发展、发生整个地质过程中伴随的物理现象,深入研究其信号特征,从而间接获取滑坡发展变化过程是地质灾害探测或监测的基础性研究,是值得深入探索的科学问题。但是专门用于滑坡探测的电磁仪器关键设计及具体实现的研究,特别是电磁仪器配套数据采集软件的设计及具体实现尚较缺乏。本研究以嵌入式计算机科学、软件工程、数字信号处理技术、地球物理、工程地质等多学科交叉的理论体系为基础,设计并实现了可用于滑坡探测或监测的仪器配套数据采集软件,拥有滑坡电磁法探测的嵌入式计算机软件自主知识产权,有助于科学探查滑坡地质灾害的动态发育、发展、发生。

贵州省鸡场滑坡地下水化学特征反映的水-岩(土)作用

滑坡体水-岩(土)作用是一种复杂的物理化学综合作用,影响坡体的稳定性,但关于目前水-岩(土)相互作用对地质灾害发生方面的影响研究仍较为薄弱。以贵州省鸡场滑坡为研究对象,分析滑坡区岩土体矿物组成和化学成分特征,结合区域内基岩裂隙水、大气降水的成分变化,利用主成分分析方法,研究鸡场滑坡水-岩(土)作用过程,并分析水岩演化作用对滑坡稳定性的影响。结果表明:(1)滑体内玄武岩的风化过程是一种机械破碎-矿物蚀变耦合的水-岩相互作用,发生在“微观-细观-宏观”3种尺度上;(2)选取前3个因子Z_(1)、Z_(2)、Z_(3)(分别占总方差的49.365%、27.135%、15.092%)分析地下水的化学特征,主因子Z_(1)反映了玄武岩原生矿物的溶蚀作用对地下水化学成分的控制作用,主因子Z_(2)反映了地下水的蒸发作用与SiO2溶解度随pH变化的矿物沉淀作用,主因子Z_(3)反映了地下水与岩(土)体间存在离子交换作用且主参与离子为Mg^(2+)和K^(+);(3)水岩作用产物主要为伊利石、蒙皂石、绿泥石等黏土矿物,使得岩体结构面内黏土矿物含量增加,岩体劣化损伤,对滑带的形成及滑坡的解体产生重要影响。由此研究说明滑坡地下水与岩土体相互作用的主要过程能被主成分分析结果充分反映。

应用多维遥感信息协同的森林树种分类

为了探讨影响森林树种分类主要遥感信息,分析协同不同维度信息进行树种分类的差异。以美国俄勒冈州波特兰市东南部黑豹溪流域天然林区森林树种为研究对象,采用主成分分析和人工蚁群方法筛选机载高光谱影像特征波段、纹理特征与植被指数,同时利用机载雷达(LiDAR)数据提取森林垂直结构参数,并使用随机森林方法进行树种分类。结果表明:利用一维信息平均分类精度为69.86%,其中,利用纹理特征进行分类的精度最高(77.40%),垂直结构参数分类的精度最低(62.44%);二维信息组合平均分类精度为79.68%,高光谱特征波段与纹理特征组合的分类精度最高;三维信息组合平均分类精度达到85.00%,高光谱特征波段、纹理特征和植被指数协同的分类精度最高;全部四维信息协同分类时的精度高于一维、二维与三维信息协同时的分类精度,分类精度89.20%。由此可见,协同多维遥感信息能够有效提高森林树种分类精度,其中基于高光谱数据提取的纹理信息与特征光谱信息在森林树种分类中起到了重要作用,而协同垂直结构信息进一步提高了森林树种分类的精度。

旭龙水电站库区格亚顶堆积体变形及稳定性分析

为了分析库水位变化对坡体变形及稳定性的影响,以金沙江上游旭龙水电站库区中的格亚顶堆积体为例,利用GeoStudio软件对库水作用下的坡体进行渗流、应力-应变、稳定性数值模拟计算,预测在库水作用下坡体的变形及稳定性变化规律。结果表明:①在库水位上升过程中,地下水位线有向坡内弯折下凹的趋势并明显滞后于库水位,应力和位移随库水位上升变化明显,稳定性系数持续增加;②在库水位维持不变过程中,地下水位线随库水位维持时间逐渐趋于平缓并有局部重合现象,应力和位移在一定范围内波动变化较小,稳定性系数在不同水位维持一定时间后都出现明显变化;③库水位下降过程中,浸润线下降幅度随时间逐渐减小,应力和位移相对于水位上升阶段变化较小,稳定性系数则持续减小。根据稳定性系数变化规律,结合数值计算获取的位移曲线,通过累加法处理得到累积位移曲线并计算单位时间的切线角,利用切线角预警判据对该水库蓄水运行后的变形阶段进行判别,格亚顶堆积体在水库运行初期的变形阶段为初加速变形阶段。

2019年7月23日贵州水城县鸡场镇滑坡-碎屑流特征与成因机理研究

2019年7月23日20时40分许,贵州省水城县鸡场镇坪地村岔沟组发生高位滑坡,高速运动的碎屑物质沿途铲刮坡面原有松散崩滑堆积物,最终形成体积约为191.2×10~4m^3的堆积体,摧毁坡脚的居民区,造成43人遇难,9人失踪。通过对灾害发生现场进行详细的地质调查,本文综合运用无人机航拍、现场测试等技术手段,对鸡场滑坡特征进行了详细描述,初步阐述了滑坡发生的动力学过程和成因机理,并对残余滑坡堆积体的潜在危险性进行了分析。初步研究结果认为,滑坡源区特殊的地形条件、风化碎裂的玄武岩体和不利的岩体结构面是滑坡形成的内因,强降雨的饱水加载和下渗软化作用,以及公路切坡扰动是导致滑坡发生的外因。鸡场滑坡发生前斜坡无明显的变形迹象,表现出极强的隐蔽性和突发性。滑坡发生后碎屑流远程运动了约1.3 km,造成了巨大的危害。深入研究鸡场滑坡的形成过程和成灾机理,对我国西南山区存在类似条件的地质灾害隐患点的减灾防灾工作,具有重要的指导意义。

2017年8月28日贵州纳雍县张家湾镇普洒村崩塌特征与成因机理研究

2017年8月28日10时30分许,贵州省纳雍县张家湾镇普洒村后山约49.1×10~4m^3的山体发生高位崩塌,高速运动的碎屑物质沿途铲刮坡面原有松散崩滑堆积物,最终形成体积约为82.3×10~4m^3的堆积体,摧毁坡脚的普洒村大树脚组和桥边组居民区,造成26人遇难,9人失踪。通过对灾害发生现场进行详细的地质调查,本文综合运用无人机航拍、地面合成孔径雷达监测等技术手段,对普洒村崩塌体特征进行了详细描述,初步阐述了崩塌发生的动力学过程和成因机理,并对周边受崩塌体失稳影响而产生的欠稳定区岩体特征的危险性进行了分析评价。初步研究结果认为,崩塌源区岩体在下部巷道采煤的影响下产生拉张裂缝,之后在长期重力作用下,山体开始变形、破碎,最终整体失稳破坏。崩塌体从小规模掉块开始到整体失稳破坏、远程运动,直至最终停积,整个过程用时约7分21秒,其中主崩塌体失稳用时约26 s,远程运动距离约788 m,是一处典型的高位崩塌-碎屑流。深入研究普洒村崩塌的形成过程和成灾机理,对我国西南山区存在的与普洒村崩塌体类似条件的灾害隐患点的减灾防灾工作,具有重要的指导意义。

结合树龄信息的遥感森林生态系统生物量制图

森林生态系统是陆地生态系统中的重要组成部分,其中的地上生物量(AGB,Aboveground B iom ass)在全球气候变化和碳循环研究中起着重要的作用。本文利用ETM+遥感影像,首先建立了实测叶面积指数(LAI,LeafArea Index)与实测生物量数据的回归关系,基于遥感叶面积指数图像得到初步地上生物量空间分布图;同时在短波植被指数(SWVI,ShortW ave Vegetation Index)与实测树龄之间建立了回归关系,在此基础上得到了树龄空间分布图。然后通过将植被指数(VI,Vegetation Index),LAI,树龄等变量针对不同的树种类型进行逐步回归,得到了较好的回归模型,并结合土地利用/土地覆盖估算了贵州省黎平县的地上生物量,绘制了其空间分布图。统计结果显示:总体森林生态系统的AGB与LAI和RSR(Reduced S imp le Ratio)之间有一定的相关关系(R2=0.895);杉木林的AGB与LAI和归一化植被指数(NDVI,Norm alized D ifference Vegetation Index)之间有较强的相关性(R2=0.93);针叶树种的LAI与年龄是AGB较好的估算因子(R2=0.937);阔叶林的AGB与年龄有一定的相关性(R2=0.792);混交林的AGB与LAI和SR(S imp le Ratio)有较强的相关性(R2=0.931)。结果表明,将树龄和土地覆盖/土地利用类型的信息加入到地上生物量估算模型的建立中,是一种改善利用多光谱遥感估算精度的较好的方法。结合土地覆盖/土地利用类型的高分辨率的树龄空间分布图,可为森林生态系统的可持续发展和管理提供科学的论据。

基于模型试验的滑体不同节理组合岩块破碎特征研究

岩块破碎在高速远程滑坡碎屑化运动中起关键作用,而岩块内在结构控制着滑体的变形、破坏特征和运动距离。为研究不同节理设置对岩块在自重作用下的失稳停积是否会产生不同的破碎效果和运动距离,开展了物理模型试验。试验中通过改变节理方向和组合形式设置了8种不同组合的滑块,其在自重作用下失稳下滑,利用高速摄像机记录试块撞击底板破碎和停积的过程,分析试块撞击底板时的破碎模式;通过人工测量方法获取最远运动距离和堆积体累积质量曲线,并引入相对破碎率对最后试块的破碎程度进行量化;利用由图像处理方法获取的运动参数推导出破碎耗能比,进而研究破碎特征与运动距离、破碎耗能比之间的关系。结果表明:(1)根据滑块的接触方式可将破坏模式分为:撞击破碎、二次碰撞破碎以及滑动摩擦破碎;(2)存在竖向节理、水平向和竖向组合型节理时,滑块的破碎程度和运动距离明显增加;(3)最远运动距离、破碎耗能比都具有随相对破碎率增加而增加的趋势。

北半球臭氧总量与平流层环流关系的分析

本文利用北半球30年臭氧资料分析了臭氧总量变化与平流层大气环流的关系,发现:(1)臭氧总量和平流层大气环流一样季节变化很明显。冬半年与平流层极涡对应的是极地臭氧高值区;夏半年与极地高压区对应的是极地臭氧低值区。(2)北半球臭氧总量分布形势由冬到夏转换的时间和平流层中低层大气环流(由极涡转换为极地高压)的转换时间都出现在5—6月;由夏到冬前者出现在10—11月比后者(出现在9—10月)迟1月。(3)全年内北半球各纬带的臭氧总量都随平流层超长波振幅的增减而增减,两者均为正相关。(4)平流层突发性增温前期(前两个月)北半球臭氧总量分布与该月多年平均分布有显著差异。(5)从增温前2个月到增温当月,增温地区的臭氧总量中心强度每月都以20％以上的增长率增加;从增温前期到增温后期(后两个月),增温地区的臭氧总量始终保持10％以上的负距平,即突发性增温出现在臭氧总量长期持续负距平的地区。

2012年6·29贵州岑巩龙家坡滑坡灾害的基本特征与成因机理——一个由侧向剪切扰动诱发大型滑坡的典型案例

侧向剪切扰动诱发滑坡是一种新型滑坡类型，深入研究其成因机理，有助于开展滑坡预警工作。2012年6月29日6时20分左右，贵州省岑巩县思旸镇龙家坡山体发生大规模滑坡，300～400万 m3岩土体失稳后堵塞坡下的马坡河，形成20余 m高的堰塞坝及库容达7万余 m3的堰塞湖。笔者在对灾害现场进行详细地质调查的基础上，结合现场调绘、航拍、颗分试验等手段，对龙家坡滑坡的基本特征进行了分析研究，对滑坡发生及成灾原因进行了初步分析。结果表明：滑坡区风化破碎的厚层堆积体、有利的岩层倾向以及前缘临空是滑坡发生的基本条件；滑坡区南侧地下水径排区被堆填大量粉黏土弃渣，不仅为该区斜坡人为增加了巨大推力，还使该区斜坡地下水局部富集。在强降雨条件下，南侧堆积区首先发生滑动，其对主滑体的侧向剪切扰动作用带动主滑区大规模失稳破坏。由此，对这类侧向剪切扰动诱发的滑坡，在进行地质灾害调查和预警时，除了应调查其岩土体特征外，还必须查明其边界条件。