BiUNet:基于双层路由注意力的轻量化医学分割网络

针对视觉Transformer骨干提取网络计算开销大,模型训练缓慢的问题,同时为了进一步提升Transformer结构在医学图像领域的分割性能,提出一种名为BiUNet的新型轻量级U型架构的医学图像分割网络。将输入医学图像整切成若干图像块后,送入一种基于双层路由动态稀疏注意力机制的BiFormer转换器中,通过组合下采样和特定块数的BiFormer模块,构建多级金字塔结构实现特征提取。随后通过组合上采样和卷积模块,相应构建多级金字塔结构进行特征解码,进而实现像素级语义分割。该模型在3个医学数据集上依次取得了90.2%, 93.7%和85.6%的mIoU值以及5.55 G的Flops和28.10 M的参数量。结果表明,BiUNet能够以轻量化的效果有效提升医学图像分割的精度。

我国南方桉树人工林区水体泛黑物质分子组成及形成机理

我国南方桉树人工林区水库在秋冬季频繁出现黑水现象。现有研究指出,桉树叶中单宁酸等物质与金属离子(如铁离子)反应产生的金属-有机质络合物是导致这一现象的主要原因。然而,目前对于桉树叶中能形成金属-有机质络合物的潜在有机质前体物认识仍然有限,基于分子组成层面的桉树人工林区水库水体泛黑形成机理也尚不清楚。为此,本研究利用傅立叶变换离子回旋共振质谱(FT-ICR MS)等手段,对桉树叶浸泡液与典型桉树林区水库(金窝水库和天雹水库)水体中可溶性有机物进行了分子组成的分析。研究结果显示,桉树叶浸泡液主要由以苯三酚、没食子酸为母体的多酚类化合物及其多聚衍生物构成,其中最典型的化合物是鞣花酸(C_(14)H_(6)O_(8))。冬季水库水中鞣花酸强度远高于夏季,且表层水体高于底层水体,这表明秋冬季大量凋落的桉树叶释放出的这些芳香多酚类物质会显著促进水库黑水的形成。进一步的实验证明,鞣花酸、苯三酚和没食子酸都会与铁离子发生络合反应,生成黑色沉淀。这些结果均表明,桉树叶溶解出的芳香多酚类物质是导致水库变黑的核心因素。本研究基于分子组成层面提出了桉树人工林区水库水体泛黑形成机理,对于桉树人工林区的黑水治理和保障水库饮用水安全具有十分重要的意义。

电化学储能电站并网前安全风险评估的思考

[目的]从能源角度看,发展新质生产力的本质就是支撑清洁低碳、安全充裕、经济高效、供需协同、灵活智能的新型能源体系。新型储能是新型能源体系中不可缺少的一环,其中电化学储能的应用最为广泛,伴随着电化学储能产业快速发展和储能电站装机容量不断提升,国内外的电化学储能安全事故频发,电化学储能安全成为制约储能大规模发展应用的关键因素,因此有必要开展电化学储能安全风险评估,识别储能电站安全风险隐患。[方法]针对电化学储能电站并网这一重大节点,在储能电站并网前通过对设计资料、产品检验报告等资料的核查,系统性评估储能系统安全、储能电站站区安全、储能系统接入电网安全条件,核实储能电站是否满足并网安全要求,识别储能电站安全风险隐患。[结果]在此基础上总结出对于电化学储能电站并网安全风险评估的一套方法或标准,以此进一步丰富电力储能标准体系中安全环保模块,填补国内对于电化学储能电站并网前安全评估要求的空白。与此同时,规范电化学储能电站并网前安全风险评估的范围及内容深度,指导建设方、第三方等机构更加规范地实施并网前的评估工作,整体提升电化学储能电站并网的安全性。[结论]研究成果可指导电化学储能安全性评价,为电化学储能安全标准体系建设提供有价值的参考。

陆上换流站联接变区域电气设计研究

文章针对陆上换流站换流变区域电气设计进行研究,提出合理的设计方案。在典型的对称单极接线、±500kV/2000MW的方案上,针对联接变区域,对不同变压器容量、型式、接线进行对比分析,对联接变配置、联接变及中性点区域接线、启动回路接线等进行比较。随着深远海海上风电大规模开发,政府退出电价补贴,在典型的对称单极接线、±500kV/2000MW的方案上,文章推荐的陆上换流站联接变区域设备选型及接线型式具有经济性优、可靠性高的优点。联接变采用三相变压器,阀侧中性点经电阻器或电阻器和电抗器接地,启动回路设置在联接变阀侧,联接变阀侧分支回路设置断路器,联接变网侧采用3/2断路器接线且联接变分别入串。

南方水库热分层消亡时期水体混合特征及其驱动机制

稳定分层的深水水库常在冬季发生“翻库”现象,继而导致水库的整体水质下降,影响饮用水安全问题。为探究南方水库热分层消亡时期水体混合特征,在冬季2019年11月—2020年2月对南宁市天雹水库水体理化指标开展长序列原位监测,并结合水体垂直扩散系数,分时期(热分层期、减弱期、完全混合期、形成期)刻画水库热分层消亡全过程中水温T、溶解氧DO的剖面变化特征,探讨了气象因子(气温、太阳辐射、风速等)与水动力因子(水体垂直扩散系数K_(z))对水体理化指标的影响。结果显示:桉树人工林区水库热分层消亡期温度分层与溶解氧分层变化不同步,溶解氧分层的破坏较水温分层的破坏出现滞后,其结构失稳是气温及太阳辐射共同作用的结果;期间水体垂直扩散系数变化范围0.16~380.36 m^(2)/d,均值为30.46 m^(2)/d,表层K_(z)变化的主要控制因子为气温变化,且较T及DO而言,表层K_(z)对气温的变化更加敏感(R_(K_(z))=-0.44,R_(T)=0.25,R_(DO)=0.25,P<0.01),底层K_(z)的变化与水体混合程度变化一致,能够更准确地表征水体垂向混合情况;水体垂向T、DO、lgK_(z)分布具有时间异质性,热分层期及半混合时期lgK_(z)与T及DO均呈现显著的正相关(R_(T)=0.60、P_(DO)=0.76,P<0.01),而在水体完全混合后,K_(z)与T呈现负相关(R_(T)=-0.19,P<0.01),与DO不存在相关关系(R_(DO)=0.04,P>0.05)。热分层消亡为水质恶化提供了环境条件,因此在水库监控管理中,应当着重关注冬季气象因子的变化,并加以防范。

南方水库热分层消亡期混合层深度及缺氧区时空变化特征——以南宁市天雹水库为例

湖库热分层消亡引起的突发性水质恶化现象引起了广泛的关注,我国南方水库大多是暖单次混合型湖泊,每年混合一次,导致水库水质周期性下降,但目前对南方水库热分层消亡过程的高频监测研究较少。为探究我国南方水库热分层消亡期水体混合过程的时空变化规律及驱动因素,以广西南宁天雹水库为例,于冬季热分层消亡期(2019年11月—2020年2月)对水库多点位水体理化指标开展原位监测,并利用自建气象站获取气象水文数据。结果表明:(1)水库热分层消亡期间,过渡区水深较浅可在短期内达到完全混合状态且缺氧区同步消失;而湖泊区混合过程整体滞后于过渡区,混合层深度由6.85 m增加至13.65 m,缺氧区逐渐减小,缺氧指数(AI)由0.40减小至0.07,直至水体完全混合后缺氧区消失;水库过渡区较湖泊区提前约40 d达到完全混合状态。(2)气象因子是引起热分层结构变化的主要因素,气温(T)、辐射(R)与混合层深度(MLD)呈现显著负相关(R_(T)=0.927、R_(R)=0.925,P<0.01),风速(WS)与MLD呈现显著正相关(R_(WS)=0.728,P<0.01);气温变化是热分层结构破坏的关键因子。(3)热分层消亡期水体理化指标受到混合程度的影响较为显著,水温与混合层深度呈现显著负相关(R=0.868,P<0.01),DO、pH、ORP与MLD呈现显著正相关(R_(DO)=0.747,R_(pH)=0.761,R_(ORP)=0.747,P<0.01)。热分层消亡为突发性水质恶化提供了环境条件,应密切关注水库分层破坏过程中水体理化指标变化对整个库区水质的影响。

基于可分离替代函数优化的CT重建

针对应用迭代坐标下降算法,且基于q广义高斯马尔科夫随机场正则化模型的计算机断层成像(computed tomography, CT)目标函数优化中存在的耗时过长问题,提出一种基于可分离替代函数的优化方法.根据目标函数特性,采用优化转换策略,将目标函数的优化转换为可分离替代函数的优化,使得待重建CT图像各个像素可以同时更新,再结合图形处理器(graphics processing unit, GPU)技术并行运算能力,最终极大降低了迭代重建所需时间.实验结果表明,与迭代坐标下降算法相比,通过本研究算法重建的CT图像具有相同的空间分辨率和噪声水平,计算耗时仅为迭代坐标下降算法的1/20.本算法在极低的计算耗时下,保持了迭代坐标下降算法优异的图像性能,为临床应用所面临的耗时过长问题提供解决途径.

城市电网柔性分区互联方案研究

[目的]柔性直流技术由于其灵活性、快速的控制能力,可应用在异步电网互联、可再生能源并网、城市电网供电等。文章提出城市电网柔性分区互联紧凑型方案以实现城市电网分区间的互联、互济,提高电网安全稳定水平。[方法]根据电网现状,考虑到城区新建输电通道的实施难度以及建设工期难以控制等因素,利用已有的交流互联通道进行布点,将交流弱互联改为柔性强互联,互联端数及规模结合系统需求、原有线路的输送能力、增容改造的可行性等综合确定。由于城市用地紧张,选用紧凑型设备,采用户内紧凑布置。[结果]采用柔性直流背靠背实现城市电网分区间互联、互济,可显著降低系统短路电流水平,提高电网互济能力和安全稳定水平;采用户内紧凑布置,可节省约40%的空间,满足缓解城市土地资源稀缺的需求。[结论]提出的柔性分区互联紧凑型设计方案对柔性直流技术在城市互联的应用中起到很好的指导作用,具有较高的参考价值。

生态型水源水体生态净化及其影响因素

水库水体污染控制及富营养化防治是保障城市原水供应安全的重要环节.本研究针对金泽水源水库太浦河来水氮、磷浓度较高的特点,自行设计建设了5个面积均为240 m^2的生态净化模拟试验池(A、B、C、D和对照)开展模拟试验,研究了不同水库形态、水生植物种植面积比例及种植方式对水体氮、磷污染物去除的影响.结果表明,通过模拟试验池的生态净化,原水中铵态氮(NH_4^+-N)、总磷(TP)和总氮(TN)的平均去除率分别为50.36%、53.73%和22.25%,C池TN和NH_4^+-N去除率最高分别达到了24.97%和54.61%,D池TP去除率最高,达到62.16%,水体溶解氧(DO)平均浓度提高了1.11 mg/L,平均透明度提高了27.6 cm,均显著高于对照池.水库形态结构、水生植物面积比例及种植方式对水体氮、磷污染物净化效果影响明显,增大水库浅水区面积能有效提高对水体氮、磷污染物的去除能力,增加水生植物种植面积能有效提高水体氮污染物去除和DO、透明度的提升能力,采用浮床种植方式能有效提高水体磷污染物去除和透明度提升能力.本研究结果能为金泽水源水库及其他类似水库的设计和建设提供科学依据.

峰丛洼地植被生态需水定额及其影响因素

以广西田东县峰丛洼地区域为研究对象,基于野外实地观测,构建了适宜的植被生态需水计算模型,估算了区域典型植物群落不同季节的植被生态需水及生态缺水定额,并分析了其主要影响因素。研究结果表明,4种优势植物群落的生态需水定额均是8月最大、1月最小;五节芒群落的生态需水定额最大,月均最大、适宜和最小需水定额分别为36. 85、25. 80 mm和23.95 mm,灰毛浆果楝最小,分别为23.99、16.80 mm和15.60 mm;生态缺水定额呈现出与生态需水一致的特征。植被生态需水定额与植被覆盖度、叶面积指数、空气温度和土壤容重呈极显著正相关(P<0.01),而与田间持水量呈显著负相关(P<0.05);植被覆盖度、土壤容重、土壤含水率和潜在蒸散4个指标是影响植被生态需水定额的主要因素。

南方水库季节性热分层消亡对沉积物铁和磷迁移的影响——以南宁市天雹水库为例

为了探究我国南方地区水库季节性热分层消亡前后沉积物铁和磷的迁移规律,于2019年11月2020年1月对天雹水库多点位(浅水区和深水区)水体理化指标进行原位监测,并利用薄膜扩散梯度技术(DGT)高分辨率获取沉积物有效态铁和磷的浓度分布.结果表明:(1)天雹水库沉积物有效态Fe和P浓度分别为4.67-18.72和0.003-0.073 mg/L,其中有效态Fe浓度较太湖、鄱阳湖和洞庭湖高出一个数量级,且浅水区沉积物中有效态Fe浓度较深水区高;(2)热分层消亡过程,沉积物有效态Fe和P浓度的时空差异大,浅水区有效态Fe浓度表现为Day14>Day1>Day32>Day54,有效态P浓度表现为Day1>Day14>Day32>Day54,而深水区有效态Fe和P浓度变幅较小甚至呈增长趋势,归因于浅水区热分层结构对气象因子扰动的响应速率快,水体垂向混合加剧了沉积物中Fe和P的释放;(3)沉积物水界面处有效态Fe和P的交换通量分别为6.58-31.59和0.008-0.086 mg/(m^(2)·d),均自沉积物向上覆水中不断迁移,由于浅水区的热分层消亡时间早于深水区,浅水区内源Fe 2+和PO 3-4的释放对冬季水质恶化的贡献较大,应密切关注水库浅水区沉积物内源释放对整个库区水质的影响.

我国南方地区桉树叶浸泡对水库沉积物致黑元素分布及迁移转化的影响

我国南方地区桉树种植区周边水库冬季水体泛黑现象频发,桉树砍伐残体(尤其是叶)浸出液中富含的溶解性有机碳(DOC)、单宁酸与铁、锰、硫化物等一系列反应是其主要致黑原因,然而目前致黑物质对水库泛黑的贡献程度和途径仍不清楚.为了模拟桉树叶浸泡对水库黑水形成的影响机制,研究选取夏季水体未泛黑期(水体热分层稳定)进行室内浸泡实验,测定每6 h上覆水体溶解氧(DO)、氧化还原电位(Eh)、透光度等理化指标,分析DGT有效态铁、锰、硫和DOC、单宁酸浓度分布规律及迁移转化特征,计算沉积物水界面处Fe^(2+)、Mn^(2+)、S^(2-)表观扩散通量.结果表明:桉树叶浸泡明显消耗水体中的DO,且显著影响水体Eh与透光度.此外,透光度与DO浓度呈显著正相关(相关系数为0.618~0.978).桉树叶浸泡释放大量DOC和单宁酸,其中单宁酸浓度远超有氧马尾松组,其上覆水中浓度分别达到23.9、26.0和34.0 mg/L,说明桉树浸泡为黑水形成提供了重要的DOC和单宁酸来源.桉树叶浸泡后上覆水和表层沉积物中DGT有效态Fe浓度均明显增加,深层沉积物间隙水中DGT有效态Fe浓度明显下降,且其表观扩散通量均为正值,说明深层沉积物中Fe向沉积物水界面迁移,为黑水形成提供了重要的Fe来源.研究结果可为解决我国南方地区桉树人工林区水库水体突发性泛黑问题提供科学依据.

桉树人工林区水库底泥氮、磷和有机质时空分布特征

为探究桉树种植对其林区水库底泥理化特性的影响及水库内部营养盐和有机质的运移转化机制,针对广西南宁市桉树人工林区那降水库,测定了底泥的含水率、总氮、总磷、总有机碳和有机质,分析探讨了底泥氮、磷和有机质的分布特征及氮、磷与有机质之间的相关关系,并评价了底泥的肥力状况。研究结果表明:那降水库底泥氮、磷和有机质的含量随其深度的增加而降低; 8月底泥氮、磷平均质量比分别为2 199 mg/kg和256 mg/kg,均略高于12月的平均质量比(1 994 mg/kg和230 mg/kg),主要在于夏季水库形成水温分层,延缓了底泥营养盐释放;桉树培育期施用的肥料是底泥氮、磷的重要来源,农药及砍伐后的残枝落叶是底泥有机质的主要成分;底泥有机指数远大于0. 05,属于Ⅲ级肥污染状态;桉树对林区水体的氮、磷及有机质的贡献较其他树种更为显著,是林区水库底泥肥污染的重要原因之一。

植生混凝土制备及性能研究进展

植生混凝土生物兼容性好,可以用于屋顶绿化、河道护坡等工程,能够对保护环境和维持生态平衡起到积极的作用。综述了植生混凝土概念、特点、配制方法、性能影响因素及工程应用情况;提出了植生混凝土当前存在的问题,并对植生混凝土的应用前景进行展望。

±800kV特高压柔性直流换流站直流侧电气接线方案

面对远距离、高电压、大功率的送电需求,±800kV级特高压柔性直流输电技术的工程应用迫在眉睫。换流站直流侧的电气接线是工程方案中最重要的部分,对整个系统安全可靠运行起到至关重要的作用,是决定整体技术方案的核心内容。本文根据换流阀组接线形式、直流侧故障清除方案的对比分析,并结合系统运行的需求提出换流站直流侧电气设备配置方案、极母线电气接线及中性母线电气接线方案。研究提出的直流侧接线方案推荐采用高低阀组串联的双极MMC结构,利用"半桥+全桥"混合拓扑方案清除直流故障,并提出了直流侧详细的电气设备配置和接线方案。研究结果可行性高、经济性优,对提高±800kV柔性直流换流站的整体设计水平,具有重要的意义。

±800 kV柔性直流换流站换流变区域电气布置研究

[目的]柔性直流输电技术不断发展,至今已经成为主流的直流输电技术。面对远距离、高电压、大功率的送电需求,±800 kV级特高压柔性直流输电技术的工程应用迫在眉睫。换流变压器作为柔性换流站的核心部分,相关区域的布置方案非常重要,将会对全站整体布置方案产生重要影响。[方法]基于柔性直流换流站的技术基础,从电气接线、换流变压器布置、换流变广场布置、启动回路布置等方面进行分析,并根据其特点进行优化设计,提出了换流变区域的整体布置方案。[结果]换流变区域的整体布置方案可靠性高、可实施性强,节约了占地面积和投资成本。[结论]研究结果对±800 kV柔性直流换流站的工程应用有指导意义,有广泛的工程应用前景。

±1100 kV直流户内开关场设计研究

针对±1 100 kV直流开关场户内设计方案展开论述,提出了户内直流场设计原则、设计流程及方法,对户内直流场设计的主要电气参数进行计算,并给出计算结果。结合1 100 kV设备特点进行户内设计,给出了三种户内设计方案并进行了比较,提出了汽车吊联合起吊方案。研究表明:汽车吊联合起吊方案不仅可以节省一期设备和厂房建设投资,还可以节省后期维护费用和时间。

Effect of Planting Eucalyptus Trees on Runoff Depth and Its Processes of Forestland Natural Watersheds

The runoff and runoff process of Eucalyptus plantations natural watershed were studied to provide guidance for scientific evaluation of water conservation capacities of Eucalyptus plantations,compared with the Pinus massoniana forest natural watershed. The runoff volumes of Eucalyptus plantations and P. massoniana forest natural watersheds were continuously monitored using the small watershed runoff monitoring method and the automatic data collection devices from August,2013 to December,2016,and effects of heavy rainfall and continuous rainfall on the runoff process were studied. Results showed that the annual runoff coefficient of Eucalyptus plantations natural watershed was 0. 050,and 55. 4% lower than P. massoniana forest（ 0. 112）,with the difference being significant（ P 〈 0. 01）. Total runoff duration,time of maximum runoff lagging behind rainfall peak,and runoff duration caused by a heavy rainfall process（ amounting to 147. 5 mm） between the two kinds of forest watersheds were significant different,those of Eucalyptus plantations were 35. 6 mm,0. 2 h and 13. 8 h,respectively,while those of P. massoniana forest were28. 5 mm,0. 7 h and 35. 5 h,respectively. Eucalyptus plantations natural watershed produced only 4-days runoff,and runoff depth amounted to3. 8 mm with a 7-days continuous precipitation process of rainfall with 125. 0 mm,while P. massoniana forest natural watershed produced continuously 13-days runoff,and the runoff depth was 10. 1 mm. In conclusion,water conservation capacity of Eucalyptus plantations is obviously lower than P. massoniana forest.

不同调制方式下逆变器主回路功率损耗的对比分析

随着脉宽调制(Pulse Width Modulation,PWM)频率的提高,并网逆变器主回路的功率模块损耗相应提高,导致系统发热严重,对逆变器系统效率与IGBT器件寿命造成了严重影响。为选取合适的PWM方式以降低逆变器功率损耗,分析影响系统功耗的主要影响因素,基于PLECS对三种不同的PWM控制方式下的逆变器功率损耗进行了对比分析。对不同直流母线电压、开关频率以及输出功率3种外部条件下的并网逆变器主回路功率损耗进行仿真计算,结果表明,选取合适的PWM策略与外部条件可明显降低逆变器功耗,有利于提高系统效率与寿命。