考虑场景差异性的混合车型公交调度优化方法

纯电动公交因其低碳和节能环保的特性,已成为车辆电动化转型的必然选择,但纯电动公交车在实际运营中仍面临低温条件下性能下降和电池老化导致续航里程降低等挑战。考虑在运营中混合使用燃油车和电动车,以弥补纯电动公交车在特定场景下的性能下降,提升公交运营效率和服务质量。本文考虑公交动态运行特征建立公交时刻表分段优化模型,以优化后的车次为输入,构建混合车型运营条件下的公交行车计划编制优化模型,并设计改进的遗传算法实现模型求解。最后,以北京市公交线路为例,选取单线路运营、异地充电及区域集中调度等不同典型运营场景开展案例研究,验证优化模型在差异化运营场景条件下的适用性和优化效果。结果表明,对比本地充电场景,异地充电场景下的运营成本增加5.15%,运营车辆数量增加5.88%;在多线路联合编制行车计划的区域集中调度场景下,运营成本较单线路运营场景降低4.68%;在给定的车型比例阈值下,使用混合车型运营效果优于使用单一车型运营,有效降低运营成本和碳排放。本文研究为公共交通企业结合不同运营场景,制定科学灵活的电动公交运营调度方案提供了重要支撑。

基于就医活动推断的老年人公交就医可达性研究

为准确评估老年人公交就医出行的实际可达性,本文基于老年卡数据构建公交出行链,提出基于公交出行链的老年人就医活动推断方法,获取老年人的实际就医出行需求和出行时间。引入公交实时到站数据以反映公交实际运营水平对就医可达性的影响,构建面向出行全过程的实际出行成本矩阵,包括等候时间、乘车时间、换乘时间。考虑不同医院服务供给能力差异构建综合服务能力指标,引入分级服务半径和高斯距离衰减函数,提出基于改进两步移动搜索法的老年人公交就医可达性计算方法。以北京市六环内区域为例进行实证分析,结果表明:老年人公交就医可达性整体呈现由中心向外围递减的趋势,在城市外围区域其分布也存在空间异质性,五环路外的东部和西部区域可达性较好,而北部、东北部区域的可达性相对较差;各区域高峰时段的平均可达性均明显低于平峰时段的平均可达性。本文可为提升老年人就医出行可达性和公交系统适老化水平提供支撑。

人工缺陷下感应淬火重载铁路车轴损伤容限评价

目的研究不同感应淬火工艺对重载铁路车轴钢试样梯度结构的影响,阐明不同人工缺陷下感应淬火试样的疲劳断裂行为,并评价损伤容限,为重载铁路车轴感应淬火工艺设计和损伤容限评价提供理论基础和评价方法。方法在AAR-CM车轴钢试样表面采用不同感应淬火工艺参数制备不同深度淬硬层,采用X射线测量淬硬层残余应力分布,通过电火花和空气炮在正火态和感应淬火试样表面制备不同尺寸的电火花或冲击损伤,采用疲劳试验机研究损伤试样的弯曲疲劳性能,借助光学显微镜和扫描电镜分析试样的损伤机理和疲劳断裂行为,并对其疲劳性能进行评价。结果在3种工艺下感应淬火试样有效淬硬层深度分别为800、1200、1400μm。在电火花缺口尺寸较小时,感应淬火试样的疲劳强度比正火态试样高出50%。在冲击损伤尺寸较小时,感应淬火试样的疲劳强度比正火态试样高出40%。较小的尺寸冲击损伤对正火态和感应淬火处理试样的疲劳强度无影响。结论感应淬火可提高重载铁路车轴钢试样表面强度,进而提高其耐冲击性能,残余压应力减弱了电火花缺口试样和低速冲击损伤对试样疲劳强度的影响,高速冲击破坏了试样表面完整性,并削弱了残余压应力的作用,试样的疲劳强度急剧降低。文中设计的淬硬层深度对感应淬火试样损伤容限的影响较小。

利用长短期记忆网络LSTM对赤道太平洋海表面温度短期预报

海表面温度作为海洋中一个最重要的变量,对全球气候、海洋生态等有很大的影响,因此十分有必要对海表面温度(SST)进行预报。深度学习具备高效的数据处理能力,但目前利用深度学习对整个赤道太平洋的SST短期预报及预报技巧的研究仍较少。本文基于最优插值海表面温度(OISST)的日平均SST数据,利用长短期记忆(LSTM)网络构建了未来10天赤道太平洋(10°S~10°N,120°E~80°W)SST的逐日预报模型。LSTM预报模型利用1982~2010年的观测数据进行训练,2011~2020年的观测数据作为初值进行预报和检验评估。结果表明:赤道太平洋东部地区预报均方根误差(RMSE)大于中、西部,东部预报第1天RMSE为0.6℃左右,而中、西部均小于0.3℃。在不同的年际变化位相,预报RMSE在拉尼娜出现时期最大,正常年份次之,厄尔尼诺时期最小,RMSE在拉尼娜时期比在厄尔尼诺时期可达20%。预报偏差整体表现为东正、西负。相关预报技巧上,中部最好,可预报天数基本为10天以上,赤道冷舌附近可预报天数为4~7天,赤道西边部分地区可预报天数为3天。预报模型在赤道太平洋东部地区各月份预报技巧普遍低于西部地区,相比较而言各区域10、11月份预报技巧最低。总的来说,基于LSTM构建的SST预报模型能很好地捕捉到SST在时序上的演变特征,在不同案例中预报表现良好。同时该预报模型依靠数据驱动,能迅速且较好地预报未来10天以内的日平均SST的短期变化。

基于多特征融合的人像HDR图像处理算法

基于深度学习的高动态范围(High Dynamic Range,HDR)图像处理算法在处理含有人像的图片时存在皮肤偏色问题。针对此问题,本文提出了一种基于多特征融合的人像HDR图像处理算法U2HDRnet。该算法由皮肤特征提取模块、三边特征提取模块、色彩重建模块3部分构成。首先,皮肤特征提取模块分离出皮肤区域的颜色和位置信息;其次,三边特征提取模块分别提取图片的局部特征、全局特征和语义特征,并与皮肤特征融合;最后,色彩重建模块对网格做空间和颜色深度上的插值。此外,本文引入改进的自注意力与卷积融合模块以提升HDR的处理效果;同时本文还制作了人像HDR数据集PortraitHDR,填补了该领域内数据集的空白。实验结果显示,U2HDRnet的PSNR达31.42 dB,SSIM达0.985,均优于目前常见的HDR算法,在获得高质量人像HDR图像的同时避免了皮肤的失真。

中新世中低纬度海道变化对大西洋经圈翻转流和气候变化影响的模拟研究

自中中新世以来,特提斯海道和巴拿马海道的开合状态可能直接影响了大西洋经圈翻转流(AMOC)的强度和空间形态演变。但是,当前对这两处关键的中低纬度海道与AMOC之间联系的系统性研究较少。本研究基于中中新世时期的边界条件,利用耦合气候模式开展了中中新世气候模拟试验,以及特提斯海道和巴拿马海道先后关闭的敏感性试验。模拟结果显示,开放的特提斯海道和巴拿马海道分别为热带印度洋和太平洋海水进入北大西洋提供了“捷径”,同时分别向北大西洋输运高盐度海水和低盐度海水,对AMOC强度的变化起着相反的作用。特提斯海道开放增强了AMOC,这抵消了巴拿马海道开放导致的对AMOC的减弱。这两处中低纬度海道的关闭均能引起全球海表温度的南北不对称响应,分界线大致位于巴拿马海道所在纬度。本研究表明,只有特提斯海道和巴拿马海道关闭时,才会形成现代意义上的AMOC空间结构,因此这两处中低纬度海道的关闭时间对研究AMOC演变具有重要意义。

海洋环流模式的并行I/O优化研究

极端气象日益加剧,严重影响人类的生产生活。如何有效应对未来极端环境变化,更关乎国际竞争。因此,发展高精度高分辨率的地球系统模式推动气候变化研究至关重要。随着模式精度和分辨率的不断提高,I/O性能已成为制约模式计算效率和可扩展性的瓶颈。选取典型的海洋环流模式LICOM3作为研究对象,基于天河HPC系统,详细测试和分析了模式的I/O逻辑过程,发现在3K进程规模下I/O可占整体运行时间一半以上,是限制模式计算性能的关键因素。为此,设计并实现了主要输出过程的MPI-IO并行优化方案,显著提升了模式运行效率,基本解决了模式I/O瓶颈。测试结果表明,MPI-IO并行优化方案将输出时间占比从48.58%降到2.44%,将输出带宽提升到6.21 GB/s,约是原程序的14倍。此外,进一步分析了影响并行I/O性能的因素,以期为相关工作提供参考和指导。

基于水资源配置的空间均衡度评价方法

为量化水资源配置对空间均衡的提升作用,系统评价水资源配置方案空间均衡度,研究基于水资源配置系统“水源-供水设施-受水区-用水户”的整体结构,从水源均衡、设施均衡、单元均衡和用户均衡4个方面分别选择了均衡度评价指标,构建水资源配置空间均衡度综合评价指标体系,并提出基于熵权-TOPSIS法的水资源配置空间均衡度评价方法。以昌邑市水资源配置系统为例,设置12种水资源配置方案来探究不同调控措施对水资源配置空间均衡度的影响。结果表明:该方法不仅可以量化不同调控措施对水源均衡、设施均衡、单元均衡和用户均衡的影响效果,还能够评估配置系统整体的水资源配置空间均衡度,可为水资源配置与空间均衡相关研究提供借鉴。

松辽盆地西南部姚家组下段局部排泄源特征及与铀矿化关系分析

松辽盆地西南部上白垩统姚家组下段含水层是重要的铀矿化区域。为了深入了解该地区的铀成矿机制,文章采用水文地质分析、放射性元素含量测定、水化学特征分析等手段,结合区域构造和含水层结构研究,对姚家组下段局部排泄源及其与铀矿化的关系进行了深入研究。研究揭示了姚家组下段具备完整的补给-径流-排泄体系;补给区大面积发育潜水氧化带,径流区发育层间氧化带;更重要的是,确定了局部排泄源为隐伏排泄源,并发现含矿含水层地下水向上部第四系含水层排泄过程中,在局部排泄源区域引起了一系列水文地质特征的变化。局部排泄源的空间存在对铀矿化形成具有控制作用,这为松辽盆地西南部铀矿的进一步勘探提供了重要的理论依据。

明代四合如意云纹缎绵裙形制及其制作工艺

明代江南地区纺织业发达,工艺精湛,留下众多宝贵的服饰遗存。通过对出土实物的复原,再现服饰原貌,展现明代服饰特色,对推动服饰的保护传承具有一定的积极作用。文章选取无锡七房桥钱樟夫妇墓出土四合如意云纹缎绵裙为研究对象,通过对出土实物资料的搜集整理、数据测量、面料分析、形制阐释及纹样解析对四合如意云纹缎绵裙进行一比一复原。通过相同工艺、结构和质料装饰完成裙装复原,以期再现明代典型马面裙的服饰原貌。

改性活性炭对水中硝基苯吸附特性影响研究

选取压块破碎活性炭为研究对象,分别研究硝酸、浓硫酸、氢氟酸和氨水改性对活性炭表面官能团及元素组分的影响,以及改性前后活性炭对选定污染物的吸附性质的变化。实验结果表明,经氨水、氢氟酸以及硫酸改性后的活性炭对硝基苯吸附能力相似,且其在相同平衡浓度条件下,吸附容量较未改性活性炭略有改善;但经浓硝酸改性后,活性炭吸附性能明显下降,特别是浓硝酸改性后,下降明显。因此,活性炭对有机物的吸附以范德华力为主,增加表面官能团不能增加活性炭对硝基苯等有机污染物的吸附容量。

水资源管理“四预”总体框架设计与应用思路

围绕水资源管理“预报、预警、预演、预案”业务需求,以“动态评判、精准模拟、场景推演、智慧决策”为路径,提出“四预”的功能需求和内部逻辑关系,提出水资源管理“四预”系统整体构架设计。以水资源动态评价和动态调配功能为主线,分析从动态评价预报、动态分级调配、方案智慧生成的“四预”核心工具支撑研发需求,融合物联网、大数据、数字孪生、人工智能等新一代信息技术,建立融合区域水量分配、年度计划制定、月度方案生成、实时调度支撑、产品自动生成的业务功能体系,构建水资源数字化治理新模式,为水资源管理“四预”的技术研发、业务应用提供借鉴和参考。

面向“四预”的水资源智能业务应用体系研究

数字孪生流域是当下智慧水利的主要研究方向。以数字孪生流域为底板,强化预报、预警、预演、预案功能进行数字化模拟是水利高质量发展的重点领域。文章总结了水资源管理面临的形势和问题,梳理了数字孪生流域建设背景下的水资源“预报-预警-预演-预案”需求,以水资源动态评价模型和水资源动态配置两大模型作为核心引擎,初步构建了面向业务需求的水资源“四预”架构体系,并对其功能进行了设计,可为数字孪生流域建设提供参考和借鉴。

Simulation of Salinity Variability and the Related Freshwater Flux Forcing in the Tropical Pacific: An Evaluation Using the Beijing Normal University Earth System Model(BNU-ESM)

The climatology and interannual variability of sea surface salinity （SSS） and freshwater flux （FWF） in the equatorial Pacific are analyzed and evaluated using simulations from the Beijing Normal University Earth System Model （BNU-ESM）. The simulated annual climatology and interannual variations of SSS, FWF, mixed layer depth （MLD）, and buoyancy flux agree with those observed in the equatorial Pacific. The relationships among the interannual anomaly fields simulated by BNU-ESM are analyzed to illustrate the climate feedbacks induced by FWF in the tropical Pacific. The largest interannual variations of SSS and FWF are located in the western-central equatorial Pacific. A positive FWF feedback effect on sea surface temperature （SST） in the equatorial Pacific is identified. As a response to El Nino-Southern Oscillation （ENSO）, the interannual variation of FWF induces ocean processes which, in turn, enhance ENSO. During El Nino, a positive FWF anomaly in the western-central Pacific （an indication of increased precipitation rates） acts to enhance a negative salinity anomaly and a negative surface ocean density anomaly, leading to stable stratification in the upper ocean. Hence, the vertical mixing and entrainment of subsurface water into the mixed layer are reduced, and the associated E1 Nino is enhanced. Related to this positive feedback, the simulated FWF bias is clearly reflected in SSS and SST simulations, with a positive FWF perturbation into the ocean corresponding to a low SSS and a small surface ocean density in the western-central equatorial Pacific warm pool.

大兴安岭南段工农屯地区上侏罗统玛尼吐组火山岩U-Pb年龄、地球化学特征及其成因

内蒙古扎鲁特旗工农屯地区玛尼吐组火山岩位于大兴安岭南段,LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为149±1.1Ma,形成时代为晚侏罗世。地球化学特征显示SiO_(2)(58.14%~63.69%),Al_(2)O_(3)(16.31%~18.66%),Fe_(2)O_(3)(3.17%~5.39%),K_(2)O+Na_(2)O(6.58%~7.86%),MgO(0.82%~2.04%),Mg#(25~41)。研究区玛尼吐组安山岩属于准铝质—弱过铝质高钾钙碱性岩石。稀土元素总量为136.41×10^(-6)~163.64×10^(-6);轻稀土和重稀土元素之比为7.22~10.02,均值为8.42。(La/Yb)N为7.70~10.44,均值8.95;(La/Sm)N为3.18~3.77;因此可知轻稀土元素要比重稀土元素富集程度高,轻重稀土内部存在明显的分馏。δEu为0.84~0.90,均值0.87。显示较弱的负铕异常;稀土元素配分模式为右倾型。富集大离子亲石元素Ba、Th、K;而高场强元素Ti、P、Nb较为亏损。Nb/Ta为13.63~18.04之间。Rb/Sr为0.10~0.16。岩石成因可能是下地壳铁镁质岩石部分熔融,同时古太平洋板块向西俯冲过程有俯冲流体的加入。构造环境为活动大陆边缘环境,同古太平洋板块向西俯冲作用后的伸展作用相关。

内质网应激预适应对LPS诱导的山羊子宫内膜上皮细胞炎性反应的保护作用

探究内质网应激(endoplasmic reticulum stress,ERS)在脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)诱导的山羊子宫内膜上皮细胞(goat endometrial epithelial cells,gEECs)炎性反应中的作用,为阐明ERS在反刍动物子宫内膜炎中的作用机制提供前期基础。本研究使用ERS激活剂衣霉素(tunicamycin,TM)和抑制剂4-苯基丁酸(4-phenylbutyric acid,4-PBA)分别单独处理gEECs激活或抑制ERS,应用RT-qPCR和Western blot技术检测ERS对炎症相关基因表达的影响;接着,使用TM和4-PBA分别预处理gEECs,再利用大肠杆菌LPS处理诱导gEECs炎性反应,通过RT-qPCR和Western blot检测ERS对LPS诱导的gEECs炎性反应的影响及作用机制。结果显示,TM处理激活ERS显著抑制gEECs中炎性细胞因子IL-6和TNF-αmRNA的表达(P<0.05),显著抑制经典炎症通路相关基因TLR4、NF-κB P65和NLRP3 mRNA的表达(P<0.01);同时,显著抑制NF-κB P65蛋白的磷酸化以及NLRP3蛋白的表达(P<0.05)。4-PBA处理则显著促进gEECs中炎症相关基因(IL-6、TNF-α、TLR4、NF-κB P65和NLRP3)的表达(P<0.05)。进一步研究发现,TM预处理gEECs显著抑制LPS诱导的炎性细胞因子IL-6 mRNA的表达(P<0.05);显著抑制LPS诱导的TLR4、NF-κB P65和NLRP3 mRNA的表达以及NF-κB P65蛋白的磷酸化和NLRP3蛋白的表达(P<0.05)。4-PBA预处理gEECs则显著促进LPS诱导的gEECs炎性反应(P<0.05)。综上表明,ERS通过抑制NF-κB通路和NLRP3炎性小体通路的激活减轻LPS诱导的gEECs炎性反应,为进一步阐明山羊子宫内膜炎的发生发展提供了前期理论基础。

节水灌溉对黄河流域宁夏引黄灌区水平衡的影响机制及其生态效应

【研究目的】宁夏引黄灌区是中国重要的粮食生产基地之一,自实施节水灌溉以来,渠系衬砌、田间节水等节水工程影响了区域水平衡状况,研究节水灌溉对水平衡的影响机制及其生态效应对于区域水资源优化管理具有重要意义。【研究方法】通过构建宁夏引黄灌区“水-土-气-生”多元化数据库,运用秩相关分析和Spearman相关分析方法,研究了2000—2020年宁夏引黄灌区的水平衡要素演变趋势、水平衡演化机制及其生态效应。【研究结果】宁夏引黄灌区社会经济发展主要依赖过境黄河水,节水灌溉后水循环通量显著减少,2000—2020年农业用水量减少21.38×10^(8)m^(3),引黄水量减少19.52×10^(8)m^(3),排水量减少19.11×10^(8)m^(3);节水灌溉是水平衡演化的主要驱动因子,农业用水量减少直接导致引黄水量与地表水体补给地下水资源量减少(P<0.01);节水灌溉后地表水体补给地下水量减少8.68×10^(8)m^(3),地下水资源量减少8.89×10^(8)m^(3),地下水位普遍下降,盐渍化程度有所减轻,但改变了湖泊和地下水的水力联系,导致生态需水量增加。【结论】节水灌溉后农业用水效率得到提高,水循环通量显著减少,地下水位下降对生态环境造成一定影响,建议以生态安全为底线进一步优化节水方案,相关研究成果为区域自然资源管理及生态保护修复提供支撑。

一种Cr系耐候钢表面锈层稳定剂的研发

以硫酸铬作为促进剂,以聚乙烯醇缩丁醛酯作为成膜剂,制备了一种耐候钢表面锈层稳定剂。通过周期浸润腐蚀试验和电化学测试,研究了该稳定剂对耐候钢表面锈层结构、成分和耐蚀性的影响。结果表明:锈层稳定剂可避免锈液流挂现象,降低耐候钢的腐蚀速率,促使Cr元素在内锈层与基体结合处发生聚集,细化锈层晶粒,增大了锈层电阻,提高了耐候钢的耐蚀性。

不同类型河流“南阳实践”应用要点探讨

我国河流众多,不同地区地势、气候等条件造成河流类型多样,不同河流类型上存在的环境应急空间与设施类型及主要应急功能不同,为促进各地高效、高质推广“南阳实践”,确保流域环境应急空间与设施使用方案能用、管用、好用,在《流域突发水污染事件环境应急“南阳实践”实施技术指南》的基础上,通过梳理不同类型河流在突发环境事件应急处置过程中的特点,探讨不同类型河流主要环境应急空间与设施及其使用要点,为各地“南阳实践”应用过程中找空间、定方案提供参考。

LICOM海洋模式对南大洋环流的模拟评估

使用中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室(LASG/IAP)开发的第三代气候海洋模式(LASG/IAP Climate system Ocean Model version 3,LICOM3.0)低分辨率版本在海洋模式比较计划(Ocean Model Intercomparison Project,OMIP)试验中的模拟数据,描述了南极绕极流(Antarctic Circumpolar Current,ACC)和南大洋经向翻转环流(Meridional Overturning Circulation,MOC)在1958-2009年的平均状态及其变化,并与已有的模式模拟结果和观测结果对比以评估LICOM模式的模拟效果.通过对比已有模式模拟数据发现,LICOM3.0模式模拟的ACC和南大洋MOC在两组OMIP试验中平均状态相仿、结果在合理范围内,但OMIP1试验中海表强迫的变化趋势较OMIP2试验中的变化更大,得到的环流输送在OMIP1试验中增长趋势也更大.