极端暴雨下山地丘陵区小流域洪水淹没强度对景观特征的响应——以河南“7·20”暴雨为例

通过分析郑州7·20暴雨事件中贾峪河山地丘陵区小流域的洪水过程,探究景观特征对洪水淹没强度影响的时空分布规律,并提出增强流域洪水韧性的规划建议,以缓解河南省山区所面临的社会经济发展、生态环境改善等问题。基于高分6号遥感数据、先进陆地观测卫星(ALOS,Advance Land Observing Satellite)相控阵L频段合成孔径雷达(PALSAR)的地表高程数据和小时降雨量数据,利用MIKE 21水动力模型构建贾峪河流域二维水文模型,分析其2021年7月20日0—24时期上、中、下游的洪水淹没深度和面积,并结合双变量空间自相关模型方法,探究洪水淹没强度与各景观组成和地形因素在时间和空间上的相关性的差异以及其空间聚类类型。研究表明:(1)贾峪河流域淹没面积在0—6时快速增长,于18时达到最大9.59km^(2),此时各区域淹没面积占比从大到小依次为下游18.88%、上游8.25%、中游12.03%,淹没深度在3m以上的面积占36.11%。(2)地形因素(平均Moran′s I=0.159)对洪水强度的影响大于土地类型(平均Moran′s I=0.096),主要影响因子相对高程、地形湿度指数、矿坑面积百分比、水体面积百分比、建设用地面积百分比、耕地面积百分比以及林地和草地面积百分比与洪水淹没强度之间的相关性随时间变化呈增大趋势,均在暴雨中后期18—24时达到最强。(3)交互探测结果表明,多因子叠加会增强各景观特征对洪水淹没强度的影响。上游影响洪水淹没强度的主要驱动力为矿坑和相对高程,中游和下游的主要影响为水体和地形湿度指数。(4)洪水淹没强度24时的平均值与景观特征指数之间的“高⁃高”和“高⁃低”地区的面积占比约0.47%—9.85%,主要分布在上游的中部山区和北部河道周围、中游的河道两侧和下游的河道以及常庄水库周边地区。研究结论建议在上游露天矿坑就地改造为蓄水池并恢复植被,中游和下游应提升河岸带绿地质量,增加下游城区绿色基础设施,减轻城市洪水风险。

城市绿地景观格局对PM2.5、PM10分布的影响及尺度效应

基于2015—2016年郑州市9个国控监测站点的连续监测数据及遥感影像数据,在1~6km尺度上分析PM_(2.5)、PM_(10)与城市绿地景观格局各季节的耦合机制及尺度效应。结果表明:在春季3km×3km^6km×6km尺度,夏季3km×3km、5km×5km、6km×6km尺度,秋季2km×2km^6km×6km尺度增加绿地面积对PM_(10)浓度具有显著缓解效应,且在秋季5km×5km尺度缓解作用最佳;当绿地面积在春、冬季达到3km×3km,秋季达到5km×5km尺度以上时,绿地面积的增加才能使PM_(2.5)浓度降低。在秋季2km×2km^6km×6km尺度加强大型绿地斑块的保护及拓展、提高绿地斑块集群效应可以显著降低PM_(10)浓度,尤其在3km×3km尺度减缓作用最佳;分别在冬季4km×4km、5km×5km尺度增加大型斑块面积、提高斑块聚集程度能明显缓解PM_(2.5)浓度。在冬季1km×1km尺度或春季1km×1km尺度提高绿地斑块形状复杂程度可以分别降低PM_(10)和PM_(2.5)浓度。该成果可以为多尺度城市绿地系统规划设计提供定量依据。

面向变电场景的双目立体匹配方法研究

双目视觉立体匹配技术在变电巡检机器人智能环境感知环节中发挥了重要的作用。为了不依赖外部标签在遮挡场景下实现较为准确的立体匹配,提出了基于自适应遮挡感知的无监督双目立体匹配模型,首先搭建了基于卷积神经网络的基础立体匹配模型,然后通过局部自适应感知上采样模块加强对遮挡区域的解析,最后经过遮挡分析,提出了遮挡感知训练方法改进无监督立体匹配的损失函数,实现遮挡区域较为精确的视差预测。通过在自建的变电站场景深度图数据进行实验验证,结果表明提出的遮挡策略能够有效提高遮挡区域的检测效果,与其他无监督立体匹配模型相比,所提模型具有一定的先进性。

郑州市气象因子对大气颗粒物浓度的影响研究

基于2015、2016年河南省环境监测中心站获取的郑州市9个监测点颗粒物浓度和逐日气象数据,对气象因素和颗粒物浓度相关性进行了研究。结果表明:郑州市大气颗粒物浓度受季节影响较强,总体呈现冬季高、夏季低的趋势。降水量与大气颗粒物浓度呈现明显的负相关。相对湿度的增高不利于PM_(2. 5)浓度的降低,而PM_(10)的浓度则随着相对湿度的增高有所降低。春夏秋三季的主要风向为东北偏东,当春季风为东南风和西风时,颗粒物浓度最低;当夏季风为东北偏东风时,颗粒物浓度最低;秋季吹东北风时,颗粒物浓度最低。冬季吹西北风(郑州冬季盛行风向)时,大气颗粒物质量浓度最低。

漯河市构筑空间与绿度空间耦合分析及仿真模拟优化

【目的】优化城市规划布局,探究城市构筑空间与绿度空间耦合路径,优化城市用地空间布局,实现协调可持续发展。【方法】基于分形、人工神经网络元胞自动机(ANN-CA)与空间句法等模型,进行多时相的漯河市土地利用/覆盖变化(LUCC)分析和预测仿真。【结果】①形态分维数由2003年的1.64增长到2013年的1.70,2018年达1.75;②聚集维存在数据突变点,空间集聚状态在不同圈层存在差异;③2003—2018年城市绿度空间可达性显著降低;④构建ANN-CA-GM(1,1)城市增长模型模拟“底线、约束和理想”3种未来情景,对构筑空间和绿度空间的耦合发展过程进行预测:2025年城市建设用地将持续增至156.71 km^(2),其中理想情景下的构筑空间集聚范围回落至市政府周边5500 m,与绿度空间面积比为1.00∶1.48。【结论】①2013年城市形态接近最优,随后由于城市高密度发展,2018年城市建设用地布局过密,与绿度空间耦合交流受阻;②在2018年市政府周边14圈层(7000 m)范围内建设用地高度聚集,此区域内发展生态用地有助于引导精明增长,构建韧性城市;③绿度空间面积大且可达性程度高的区域集中在建设用地高度聚集范围以外,而聚集区内的沿河绿地空间利用程度低;④理想情景空间耦合布局为国土空间规划及“三线划定”提供定量化数据支撑与空间布局参考,通过绿地布局实现城市生态服务的有效供给。图7表4参33。

高温超导滤波器系统散热模拟及实验研究

小型制冷机是高温超导滤波器系统的重要组成部分,在冷端提供冷量的同时需在热端向环境排热。基于模拟和实验,设计了一款散热翅片,并在自然对流的条件下对翅片的散热性能进行研究。结果表明,在功率为12 W时,散热翅片最高和最低温度分别为58.2℃和53.2℃,当在翅片背部增加一层石墨烯导热膜后,最大和最小温度分别降低了3.3℃和4.7℃;采用翅片和环境之间的传热热阻R_(s)来评价两种翅片的性能,铝-导热膜传热热阻介于2.58—3.05℃/W之间,相比于传统铝翅片其与空气传热热阻最高降低了33.3%。

液氮温区高温超导滤波器的漏热分析

为在液氮温区工作的高温超导滤波器的制冷机冷源选型,基于Sage 10软件对超导滤波器件的冷却装置进行了漏热分析,仿真计算了铜线和同轴线的几何参数对传导漏热量的影响,以及真空罩、冷盘的尺寸和发射率对辐射漏热量的影响,并综合上述分析计算了超导滤波系统的总漏热量。在仿真计算中发现,信号线的导热和真空罩中冷盘的辐射漏热在系统总漏热量中起主导作用。仿真计算结果表明,通过增大信号线长度、减小信号线直径的方式可将信号线漏热量降至0.72 W,约为初始导热量的1/3。与此同时,冷盘表面采用抛光镀金的方式减小表面发射率,使辐射漏热量降至原来的2/3。根据模拟计算的最优结果,选择制冷量为3 W@77 K的制冷机作为高温超导滤波器的冷源。

Design and development of a lightweight cryogenic system for high temperature superconducting(HTS)filters subsystem

Since the discovery of high temperature superconducting(HTS)materials in the 1980 s,HTS filters and motors have developed rapidly[1,2].The extremely low insertion loss and frequency selectivity of the HTS filter make it possible to greatly improve the signal receiving sensitivity and suppress interference noise.Therefore,it has great potential in aerospace application,satellite communications,mobile base stations,deep space exploration,radar,and other fields[3,4].