基于Gash修正模型与神经网络优化模型的刺槐冠层截留模拟

[目的]对比分析Gash修正模型和神经网络模型在模拟和预测人工林冠层截留的适用性,揭示干旱区刺槐冠层截留及其响应过程,为深入了解森林生态水文过程及其调控机制提供科学依据。[方法]于2019年5—10月,以宁夏河东地区刺槐(Robinia pseudoacacia)人工林为研究对象,定位观测了树干茎流和穿透雨并计算得到冠层截留,采用修正后的Gash模型与神经网络模型对刺槐林林冠截留量进行了模拟。[结果](1)研究区刺槐人工林的穿透雨量、树干茎流量、林冠截留量分别为154.19,5.61,16.5 mm,产生穿透雨和树干茎流的阈值分别为1.37,2.17 mm。(2)Gash修正模型和优化后的神经网络模型均能较好地模拟刺槐冠层截留量,Gash修正模型的绝对误差、均方误差、均方根误差、平均绝对百分比误差分别为0.20%,0.06%,0.24%,52.43%,模拟结果拟合精度达到83%;与Gash修正模型相比,采用麻雀搜索算法优化后的BP神经网络算法模型(SSA-BP),均方误差降低了61.48%,平均绝对误差降低了40.39%,均方根误差降低了37.93%,平均绝对百分比误差降低了50.52%,决定系数提高了1.2%。[结论]在林木冠层截留模拟研究方面,加入麻雀搜索算法后的BP神经网络模型具有较好的可靠性,可以有效降低模拟误差,提高模型的预测精度。

宁夏河东沙区刺槐和丝绵木水分利用策略

刺槐和丝绵木混交林是宁夏河东沙区防护林建设的主要模式,了解刺槐和丝绵木的水分利用策略,能为区域植被恢复和防护林林分结构调整提供科学依据。以宁夏河东沙区刺槐(Robinia pseudoacacia)和丝绵木(Euonymus bungeanus)混交林为研究对象,通过监测微气象、树干液流和土壤质量含水量,结合大气降水、土壤水、植物木质部水同位素组成,采用Granier及其校正公式,运用贝叶斯混合模型(MixSIAR)和相似性比例指数(PS)研究2个树种的蒸腾耗水、水分来源和水分利用关系。结果表明:刺槐和丝绵木的蒸腾耗水量在生长季中期较高,前期和后期较小,刺槐的蒸腾耗水量是丝绵木的1.55倍;影响刺槐蒸腾耗水的主要环境因子为饱和水汽压差、太阳辐射、0—40 cm土壤质量含水量和40—120 cm土壤质量含水量;影响丝绵木蒸腾耗水的主要环境因子为饱和水汽压差、太阳辐射、平均气温、0—40 cm土壤质量含水量和40—120 cm土壤质量含水量;蒸腾耗水较高时,刺槐主要吸收利用中层土壤水,丝绵木主要吸收利用浅层土壤水,蒸腾耗水较低时,刺槐主要吸收利用浅层土壤水,丝绵木主要吸收利用中层土壤水;在土壤水分含量较小的月份,刺槐和丝绵木主要通过水分利用空间上的差异来应对干旱,维持自身的蒸腾耗水;土壤水分含量较高的月份,刺槐和丝绵木的相似性比例指数最大,存在较强的水分竞争关系;浅层土壤水分含量较高可能反映了沙区植物根系对土壤水分再分配作用下植物在水分和养分需求之间的平衡。

递阶偏最小二乘回归模型及其应用

偏最小二乘回归模型中包含所有原始选择的变量,当自变量较多时,因得到的模型结果十分庞杂而难以分析和解释。本文采用递阶偏最小二乘(Hierarchical PLS,Hi-PLS)回归方法,通过分层建立模型的方法有效解决了这一问题。工程实践表明,本模型精度较高,特别适用于大规模变量集合的回归分析。

银川平原夏半年不同等级降雨水汽输送机制

全球气候变暖加速了区域水循环,改变了水汽的传输路径,了解不同等级降雨稳定同位素特征及水汽来源为水资源的利用及旱涝灾害的防治提供依据。基于2018—2020年夏半年(5—10月)采集的银川平原降雨样品,研究不同等级降雨中氢氧稳定同位素的变化特征及其二次蒸发效应,并利用后向轨迹模型及水汽通量等方法分析降雨的水汽来源及潜在蒸发源区。结果表明:银川平原夏半年不同等级降雨稳定同位素随着降雨等级的增加而偏负,小雨氘盈余(d-excess)值偏负而中雨和大雨偏正,大气降水线斜率和截距随着雨量级的增加呈现出递减的规律。二次蒸发作用的强弱随气温升高而增大,随降雨量、相对湿度和雨滴直径增大而减弱。西风水汽为银川平原夏半年降雨的主控水汽,同时小雨、中雨、大雨还分别受到陆地蒸发水汽、大西洋水汽及太平洋水汽的影响。潜在蒸发源区对小雨影响较大,主要位于研究区周边及北部、南部和东南部地区;中雨潜在蒸发源区主要分布在研究区周边地区及其西北部和东南部;大雨主要分布在研究区周边及东南部地区。

OSC-PLS法在大坝安全监控模型中的应用

为了提高PLS大坝监控模型的可解释性,引入一种数据预处理方法——正交信号修正(OSC)法,对原始自变量进行预处理,去除和因变量无关的信号,再建立PLS监控模型。实例分析表明,OSC-PLS法只需要1个主成分就可以建立监控模型,与PLS模型相比,该模型的回归系数具有明确的物理意义,因子的重要性指标更合理。因此,OSC-PLS大坝安全监控模型结构更简单,解释性更好,具有一定的推广价值。

土石坝心墙孔隙水压力成因分析

土石坝心墙在施工过程中会产生超静孔隙水压力。通过对大坝砾石土心墙中不同部位形成的不同的孔隙水压力值进行分析,并结合砾石土心墙填筑时土料含水率、坝前水位、大坝填筑进度以及当地的降水情况等,认为孔隙水压力的形成原因主要是心墙料含水率较高,并且孔隙水压力的极值在上覆荷载固定时主要受大坝砾石土心墙内含水率的影响。心墙内部观测到的压力值有孔隙水压力和坝前水位贯通后的水头压力之分,需分别进行分析。

土石坝心墙孔隙水压力成因分析

土石坝心墙在施工过程中会产生超静孔隙水压力。通过对大坝砾石土心墙中不同部位形成的不同的孔隙水压力值,结合砾石土心墙填筑时土料含水率、坝前水位、大坝填筑进度以及当地的降水情况等进行综合分析,得出孔隙水压力的形成原因主要是由于心墙料含水率较高,并且孔隙水压力的极值在上覆荷载固定时主要受大坝砾石土心墙内的含水率影响。心墙内部观测到的压力值有孔隙水压力和与坝前水位贯通后的水头压力之分,需分别进行分析。因此,加强孔隙水压力的观测和分析,对大坝的安全监控有着重要意义。

土石坝沥青混凝土心墙施工期监测分析

阳江核电站土石坝沥青混凝土心墙进行安全监测时,对监测资料进行了较详细的分析分析结果表明:心墙底部压应力测值增长与心墙高程升高关系协调心墙不同高程处应变主要受温度、上部荷载及两侧过渡料性质影响,心墙中上部应变随高程升高增长较快表明心墙现阶段变形稳定,应变、应力测值和温度变化正常。

宁夏河东沙地不同坡度柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii)水分利用策略差异

为探讨全球气候变化背景下多元线性混合模型(IsoSource)和贝叶斯混合模型(MixSIAR)解析宁夏河东沙地柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii)水分利用策略差异及适用性,利用氢氧稳定同位素技术,结合直接对比法、IsoSource模型和MixSIAR模型对比分析不同坡度(6°、10°、16°和24°)样地柠条锦鸡儿在生长季不同时期对各潜在水源的利用率,并评估两种模型的植物水分溯源效果。结果表明:柠条锦鸡儿对不同土层深度土壤水的利用存在明显的季节性差异,生长季初期,随着坡度的增大,柠条锦鸡儿对中层土壤水的利用率呈现出先增大后减小的趋势;生长季中期,随坡度增大,柠条锦鸡儿主要水分来源由深层土壤转移至浅层土壤;生长季后期,柠条锦鸡儿主要水分来源随着坡度的增大由浅层土壤转移至深层土壤。基于直接对比法的定性判断结果,IsoSource模型和MixSIAR模型计算坡度6°、10°和16°样地柠条锦鸡儿主要水分来源利用率的适用性均较高;而Mix⁃SIAR模型计算坡度24°样地柠条锦鸡儿主要的水分来源以及其贡献率具有更高的可靠性。Iso⁃Source模型更适合解析较小坡度(6°和16°)样地柠条锦鸡儿的水分利用策略;而MixSIAR模型解析较大坡度(10°和24°)样地柠条锦鸡儿水分利用策略的适用性更好。研究结果可为我国干旱区植物水分来源鉴别方法的选择提供科学参考.

银川平原降水氢氧稳定同位素时间尺度效应及水汽来源

为揭示银川平原降水稳定同位素的时间尺度效应及水汽来源,采用后向轨迹模型聚类分析法、潜在源贡献分析法(PSCF)和浓度权重轨迹分析法(CWT)解析水汽来源及潜在蒸发源区。结果表明:(1)银川平原降水氢氧稳定同位素组成存在明显的季节性变化,冬半年降水氢氧稳定同位素组成(-38.6‰±51.6‰和-4.5‰±5.2‰)明显偏正于夏半年(-40.9‰±17.7‰和-5.7‰±3.0‰);不同时段下,局地大气降水线(LMWL)具有显著差异,夏半年LMWL的斜率、截距(5.43、-9.71)低于冬半年的斜率、截距(9.10、5.08)和银川平原全年LMWL的斜率、截距(6.79、-2.79)。(2)在全年、夏半年和冬半年,降水中δ18O的气温效应显著,气温效应分别为(0.473±0.210)‰·℃^(-1)、(0.258±0.037)‰·℃^(-1)和(0.211±0.031)‰·℃^(-1),降水量效应不显著。(3)在夏半年和冬半年,研究区降水的水汽来源主要为西风水汽,同时受局地蒸发水汽的影响。夏半年,水汽蒸发源区主要分布在研究区周边地区及西部、西南部和南部;冬半年主要分布在研究区周边地区和西部。研究结果可为干旱地区利用稳定同位素技术鉴别水汽来源方法的选择提供理论依据。

宁夏河东沙区丝棉木树干液流昼夜变化及其受气象因子的影响

为明确干旱沙区典型防护林树种树干液流变化及其对环境因子的响应,以宁夏河东沙区主要造林树种丝绵木(Euonymus bungeanus)作为研究对象,采用热扩散茎流计从2019年5月至9月实时监测林木树干液流,分析其昼夜变化、夜间液流比例,结合太阳辐射、空气温度、空气湿度等气象因子的同步观测,分析大气环境因子对丝绵木树干液流昼夜变化的影响。结果表明:丝绵木液流密度整体呈现单峰趋势,于06:00启动,在12:15达到峰值(0.002 9 g·cm^(-2)·s^(-1))。丝绵木树干液流昼夜差异大,夜间液流密度均值为0.000 7 g·cm^(-2)·s^(-1)。各月液流总量变化范围为26.22~47.12 kg,由大到小表现为7月、8月、9月、5月、6月,夜间液流量最大值为8月(10.08 kg),最小值为9月(3.74 kg),夜间液流占比由大到小分别为6月夜间液流占比(22.43%)、8月夜间液流占比(22.41%)、5月夜间液流占比(13.23%)、9月夜间液流占比(10.81%)、7月夜间液流占比(10.26%),夜间液流不可忽视。丝绵木日间树干液流密度与太阳辐射(R)、水汽压差(V)、气温(T)、大气相对湿度(R)呈极显著相关关系,而夜间液流主要受大气温度影响。

胆总管结石复发因素的研究进展

胆总管结石是外科消化系统的一种常见的慢性复发性肝胆疾病,可引起多种并发症,严重影响患者的生活质量和健康。胆道解剖,动力学和代谢异常是胆总管结石复发的基本危险因素,通过对相关复发因素的了解,可以为疾病复发的预防和治疗提供更多参考。

基于神经网络优化模型的丝绵木瞬态液流模拟

树木的液流规律是复杂的,难以用多元线性或经验模型表达,在理解林木树干液流规律的基础上,寻找一种简易可行的方法模拟林木树干液流对环境因子的响应过程,对定量分析森林生态水文过程及区域生态需水量尤为重要。本研究以宁夏河东沙区防护林树种丝绵木为对象,采用热扩散茎流计连续测定树干液流速率,分析环境因子对丝绵木树干液流的影响,并构建基于粒子群算法(PSO)和麻雀搜索算法(SSA)优化的神经网络模型对丝绵木液流速率进行预测。结果表明:影响丝棉木树干液流的主要因素为太阳辐射、饱和水汽压差、气温和相对湿度,重要度依次为32.5%、25.3%、22.0%和16.1%,其响应过程均呈现时滞回环关系。采用优化后的BP、Elman和ELM神经网络模型模拟瞬态液流,综合评价指标(GPI)分别提高1.5%、30.0%和5.3%。但与PSO-Elman和SSA-ELM优化模型相比,SSA-BP优化模型预测结果最佳,GPI分别提高1.0%和23.2%。基于麻雀搜索算法优化的BP神经网络模型可以作为预测丝绵木树干瞬态液流速率的首选模型。

结直肠癌患者抗程序性死亡受体1/程序性死亡受体-配体1治疗相关生物标志物的研究进展

近年来,抗程序性死亡受体1(PD-1)/程序性死亡受体-配体1(PD-L1)的免疫治疗给中晚期结直肠癌患者带来了新的曙光,但研究者却发现并非所有的结直肠癌患者都能从抗PD-1/PD-L1的免疫治疗中获益。因此,精准筛选出结直肠癌患者抗PD-1/PD-L1治疗的获益人群成为当前重大难题。随着精准诊疗理念的迅速发展以及循证医学证据的不断积累,为筛选结直肠癌免疫治疗的获益人群提供了有力帮助。通过人体生物标志物的差异来预测结直肠癌患者免疫治疗的疗效成为当下热点。生物标志物是免疫治疗的重大突破,不仅可以筛选出结直肠癌免疫治疗的获益人群,还能够避免无效治疗以及不良反应。本文通过回顾近期文献,阐述结直肠癌患者抗PD-1/PD-L1治疗下生物标志物的研究现状及未来发展。

转移灶不可切除的无症状结直肠癌是否行原发灶肿瘤切除术的Meta分析

目的评估原发灶肿瘤切除(PTR)加化疗对比单纯化疗治疗转移灶不可切除无症状结直肠癌患者的疗效。方法检索从数据库建立至2022年10月发表在PubMed、Embase、Web of science、Cochrane Library、中国知网、万方以及维普等数据库中的相关研究,采用Review Manager 5.4软件以及Stata 16.0软件进行生存资料的Meta分析。以HR及其95%CI来评估患者的生存风险,采用Q检验及I^(2)检验来评估研究之间异质性大小,采用敏感性分析评估结果的可靠性,采用亚组分析寻找异质性的来源,采用Egger's检验以及漏斗图评估研究之间发表偏倚。结果共纳入10项研究,包括5项随机对照试验(RCT)和5项回顾性队列研究(RCS)。Meta分析结果显示患者总生存率(OS)和无进展生存期(PFS)在两种治疗方式之间差异无统计学意义;亚组分析的结果同样提示PTR并没有给患者带来额外的生存获益。漏斗图以及Egger's检验的结果(t=-0.360,P=0.730)表明报道患者OS的研究无明显发表偏倚。结论PTR加化疗相对于单纯化疗不能给患者带来更多的生存获益,但鉴于本研究的局限性,仍需要后续大样本随机对照试验进行验证。

生物标志物预测肝细胞癌患者抗PD-1/PD-L1治疗客观疗效的研究进展

近年来,抗PD-1/PD-L1免疫治疗的出现为晚期肝细胞癌(HCC)患者带来了新的希望。然而,临床实践发现大约只有10%~30%的HCC患者才能从抗PD-1/PD-L1的治疗中获益。因此,精确筛选出抗PD-1/PD-L1治疗的获益人群成为目前的一大难题。循证医学证据的不断积累以及精准诊疗生物标志物的迅速发展,为HCC患者抗PD-1/PD-L1的精准治疗提供了有力帮助。生物标志物是免疫治疗的重大突破,不仅可以筛选出免疫治疗的获益人群,还能够避免毒副反应。本文中,笔者主要阐述HCC患者抗PD-1/PD-L1治疗相关生物标志物的研究现状和未来发展。

1989—2019年西北地区干燥度指数时空变化及其对气候因子的响应

基于西北地区143个气象站点的气象数据,采用FAO-56 Penman-Monteith公式计算潜在蒸发量,并结合降水量计算西北地区1989—2019年干燥度指数(AI),采用Mann-Kendall趋势分析、小波分析、偏微分方程等方法来揭示其变化趋势、变化周期和气候因子对AI的贡献率。结果表明:1989—2019年,西北地区AI整体呈不显著的减小趋势,其中,青海呈显著减小趋势,新疆呈不显著的上升趋势;研究区AI在2010年发生了突变,AI变化存在1个17年的主周期。西北地区AI呈现出由东南部向中部、西北部向中部增加的空间格局。西北地区AI变化的倾向率为-1.267·(10 a)^(-1),其中,甘肃、宁夏、陕西、青海和新疆AI变化的倾向率分别为-1.17、-0.41、-0.49、-1.77和-2.73·(10 a)^(-1)。青海小灶火、新疆库尔勒、阿克苏和吐鲁番地区干旱风险发生的可能性较高。降水量和实际水汽压是影响甘肃、宁夏、青海、陕西AI变化的主要气侯因子,影响新疆AI变化的主要气侯因子为潜在蒸散、太阳辐射和平均气温。

直肠癌前切除术后预置回肠造口与袢式回肠造口的对比研究

目的评估预置回肠造口(末段回肠预置于腹壁下)对比袢式回肠造口在腹腔镜直肠癌前切除术中的优势。方法进行前瞻性研究,纳入2020年1月至2021年12月甘肃省人民医院肛肠科收治的行腹腔镜直肠癌前切除术的患者,分为预置回肠造口组及袢式回肠造口组。主要的研究终点:首次住院以及术后3个月总体并发症指数(CCI);次要研究终点:术后吻合口漏发生率、肠梗阻发生率、手术时间、住院时间、住院费用、并发症Clavien-Dindo分级、术后3个月再次住院率以及肛门直肠功能(Wexner评分);其他研究终点:术后通气时间、首次进食时间、术后腹泻、手术时间>3 h、切缘阳性率以及术后病理pTNM分期。结果预置回肠造口组对比袢式回肠造口组的首次住院总体并发症评分(CCI评分)为(25.3±7.1 vs.26.4±5.7),差异无统计学意义(t=0.456,P=0.067),而预置回肠造口组对比袢式回肠造口组术后3个月的CCI评分为(26.2±6.2 vs.31.7±9.1),差异有统计学意义(t=0.283,P=0.041)。此外,预置回肠造口组患者对比袢式回肠造口组患者在手术时间(Z=-2.646,P=0.008)、住院时间(Z=-3.564,P=0.034)、住院费用(Z=-5.118,P=0.021)、术后3个月再次住院率(χ^(2)=25.652,P=0.001)、术后3个月肛门直肠功能(t=-3.128,P=0.003)以及并发症Clavien-Dindo分级(χ^(2)=9.692,P=0.021)等方面差异均具有统计学意义。结论预置回肠造口相对于袢式回肠造口是一种安全可行且经济有效的术式,但仅限于中低危吻合口漏患者。此外,本研究样本量较少且随访时间短,仍需后续试验加以验证。