基于改进人工蜂群算法的船舶管路路径寻优算法分析

[目的]人工蜂群(ABC)算法具有控制参数少、局部寻优能力强、收敛速度快的特点,但在解决路径寻优问题方面,存在容易陷入局部最优的缺陷。为解决船舶管路系统中的管路路径规划问题,提出一种改进的人工蜂群(IABC)算法。[方法]在传统人工蜂群算法的基础上,在跟随蜂的更新机制中引入遗传算子中的交叉操作,并对交叉算子的交叉概率采用自适应的策略;通过对种群进行的交叉操作寻找全局范围内的新解,并改进侦察蜂寻找新路径的方式,由原来的对路径经过的点进行更新改为对路径中的“路段”进行更新;随后,提出一种适应于解决分支管路路径寻优的改进人工蜂群协同进化算法。[结果]实例验证表明,改进后的人工蜂群算法相比标准人工蜂群算法其路径布置效果能够提升32.3%~37.4%,收敛速度能够提升17.7%~29.9%。[结论]无论是解决单管路还是分支管路,改进后的人工蜂群算法相比传统的人工蜂群算法求解质量更高、收敛速度更快、稳定性更好。

多层交通荷载下非对称一体化地下结构的动力响应

地下结构在交通荷载作用下的动力响应对其运营期的安全稳定有重要影响。为了探究大断面非对称一体化地下结构在多层交通荷载作用下的动力响应特征,依据工程典型断面建立有限元模型,模拟施加路表、市政、轨道三层交通荷载,分析了非对称一体化地下结构的振动响应和应力分布特征,探究了多层交通荷载共同作用产生的结构动力响应叠加规律。结果表明:非对称一体化结构的振动响应在市政交通层的左幅顶板中部最大,达0.5~0.7 m/s^(2),动应力在轨道交通层底角处最大,达0.08~0.10 MPa;地铁列车荷载是结构动应力的主要影响源,但土钉支护与桩基支撑能够有效降低动应力的影响;作用于地面的车辆荷载会对一体化结构的振动响应产生较显著影响,运营期应重点关注位于地面车辆行驶密集路段的结构。研究结果可为地下非对称一体化结构的优化设计、运营期养护提供参考。

放牧对不同类型草原土壤碳氮及其稳定同位素的影响

为探究不同草原类型生态系统碳氮元素对重度放牧的响应,本研究以平原丘陵草原、平原丘陵荒漠草原和沙地荒漠草原3种草原类型为对象,通过测定围封和重度放牧下土壤有机碳、全氮、稳定碳氮同位素及土壤温湿度等指标,探究放牧处理对不同类型草原碳氮元素的影响。结果表明:(1)重度放牧显著降低了3种类型草原土壤有机碳、全氮含量(P<0.05),重度放牧条件下土壤稳定碳同位素和土壤稳定氮同位素值有降低的趋势;(2)土壤稳定碳同位素值与土壤含水量存在极显著负相关性(P<0.01),土壤有机碳、全氮含量及土壤稳定氮同位素值均与土壤含水量存在极显著正相关性(P<0.01)。重度放牧对不同类型草原碳氮养分含量造成了不同程度的影响,其中对平原丘陵草原影响较大,不利于土壤有机碳和全氮的积累。

中国化学链燃烧技术研发进展与展望

化学链燃烧通过载氧体将空气中的氧传递给燃料、避免了高耗能的空分制氧,能够在较低能耗下实现CO_(2)的源头捕集,是最具潜力的固体燃料大规模碳减排技术之一。该文对中国化学链燃烧的研发进展进行系统的综述,介绍化学链燃烧技术在中国的中试进展、工程示范部署及技术路线图,综述化学链燃烧在中国的基础研究现状,包括载氧体制备、载氧体氧化/还原反应动力学及模型、载氧体测试方法、双流化床等;并简要讨论化学链燃烧技术未来的发展趋势。

作物轮作对多年连作棉田土壤细菌群落结构的影响

新疆棉田连作问题突出,作物轮作是缓解棉田连作障碍的有效措施。通过对长年连作棉田轮作苜蓿、大豆、花生等六种作物后土壤进行细菌群落结构分析,评价六种作物对棉田土壤微生态的影响程度,筛选能够显著改善提升连作棉田土壤微生态的作物。结果表明:大豆、花生、苜蓿三种豆科作物根际的土壤细菌群落结构与棉花相似性较高,对棉田土壤细菌ACE指数、Chao1指数虽有提升但无显著差异。而番茄、玉米、甜菜三种作物对棉田土壤细菌群落结构影响较大,显著降低了棉田土壤细菌Alpha多样性及不同分类水平细菌种群的数量。在物种组成方面,变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)和酸杆菌门(Acidobacteria)为土壤中优势细菌门,变形菌门在番茄根际土壤的丰度最高(58.4%),在苜蓿根际最低(40.5%);放线菌门在苜蓿根际丰度最高(15.8%),在番茄根际最低(6.5%);酸杆菌门在大豆根际丰度最高(10.2%),在番茄根际最低(5.5%)。土壤中显著差异细菌种群主要富集在苜蓿、大豆根际,但是不同作物单季轮作未对土壤中主要有益细菌种群的相对丰度产生显著影响。综合看,大豆、花生、苜蓿三种豆科作物单季轮作对棉田土壤细菌群落结构的影响较小;番茄、玉米和甜菜能够显著降低棉田土壤细菌多样性和种群数量,其中甜菜的影响作用最显著。

基于预训练模型与BiLSTM-CNN的多标签代码坏味检测方法

为了提高多标签代码坏味检测的准确率,提出一种基于预训练模型与BiLSTM-CNN的多标签代码坏味检测方法DMSmell(deep multi-smell)。首先,利用静态分析工具获取源代码中的文本信息和结构度量信息,并采用2种检测规则对代码坏味实例进行标记;其次,利用CodeBERT预训练模型生成文本信息对应的词向量,并分别采用BiLSTM和CNN对词向量和结构度量信息进行深度特征提取;最后,结合注意力机制和多层感知机,完成多标签代码坏味的检测,并对DMSmell方法进行了性能评估。结果表明:DMSmell方法在一定程度上提高了多标签代码坏味检测的准确率,与基于分类器链的方法相比,精确匹配率提高了1.36个百分点,微查全率提高了2.45个百分点,微F1提高了1.1个百分点。这表明,将文本信息与结构度量信息相结合,并利用深度学习技术进行特征提取和分类,可以有效提高代码坏味检测的准确性,为多标签代码坏味检测的研究和应用提供重要的参考。

中药肠道疗法治疗慢性肾脏病的机制及应用研究

慢性肾脏病在全球的发病率、病死率不断攀升,患者的身心健康饱受威胁。而且,本病的并发症牵涉多器官、多系统,医疗费用昂贵,病情控制不佳会迅速进展。本文通过阅读、整理国内外相关文献,从不同角度分析论证了多种中药肠道疗法治疗慢性肾脏病的机制和临床疗效。发现中药肠道疗法可以改善肠道菌群失调、降低尿毒症毒素蓄积、纠正钙磷失调,抑制甲状旁腺功能亢进和改善微炎症状态。中药肠道疗法作为临床常用的外治法之一,通过肠道给药,肺与大肠相表里,在肺的传输作用下,充分发挥药效,直达病所,这也与现代医学的“肠-肾轴”理论不谋而合。

断层地震动作用对双层隔震体系倾覆特性的影响

为研究双层隔震体系抗倾覆性能受近断层地震动的影响,将中间隔震层分别设置在第三层、第六层和第九层,建立双层隔震体系,输入不同运动特征的近断层地震波,探讨双层隔震体系的抗倾覆性能。研究表明:近断层脉冲型地震动严重影响双层隔震体系的抗倾覆性能,随着地震动加速度峰值增加这一影响会更明显,含速度脉冲的滑冲效应和破裂向前方向效应容易使结构发生倾覆破坏。近断层地震动作用下,双层隔震体系隔震层的压应力不会超限,但隔震层位移和拉应力会超出限值导致隔震层倾覆,且双层隔震体系包含的两个隔震层中,基础隔震层倾覆风险更大;中间隔震层设置在第三层时,双层隔震体系的抗倾覆性能表现最优。

锂的圈层循环与资源富集过程:从高原盐湖到造山带伟晶岩

盐湖卤水型锂矿与富锂伟晶岩是目前最为主要的可利用锂资源,前者是经地表风化/高温水岩淋滤形成的水体通过蒸发作用浓缩而成的卤水,而后者被认为是陆表风化沉积物熔融产物经高演化形成的富锂硬岩。大陆地壳是此类表生物质循环最根本的物源,因而探究富锂地壳的形成及其表生风化剥蚀对于理解盐湖与伟晶岩锂成矿至关重要。本文将从元素循环视角切入,结合内生高温-外生低温过程中锂的元素地球化学行为,梳理锂在俯冲带各圈层的循环过程,探讨富锂地壳的形成机制及其对高原盐湖与造山带伟晶岩锂资源发育的影响。研究发现:(1)俯冲板片对弧岩浆锂的物质贡献有限;(2)厚地壳环境下的弧岩浆具有更高的锂含量;(3)造山带富锂弧岩石的循环应是盐湖与伟晶岩锂成矿的重要控制因素。

带加强圈的多跨钢波纹板拱涵施工力学行为试验研究

以4孔跨度9m钢波纹板拱涵为背景开展现场试验研究,针对拱背浇筑泡沫混凝土和拱顶回填土体施工过程,分析不同拱跨、有无加强圈断面关键位置的受力和变形特征。主要结论为:不同拱跨与有无加强圈对拱涵位移影响较小,且拱涵变形总体较小,最大约为4mm,应力满足设计标准,但拱脚截面应进行重点监控;不对称回填和不同回填材料造成边中跨、边跨两侧应力存在差异,在拱顶回填中,边跨钢波纹板、钢筋和加强圈内混凝土的应力均比中跨对应位置要大,最大差值分别为31.06,27.29,1.93MPa;加强圈仅在拱顶回填时充分参与受力,能显著减小拱脚波峰位置钢波纹板应力,减小量约为其设计强度的10%。

藏北高原班戈县地质灾害综合风险评价

区域地质灾害风险评价虽然开展多年,但是由于地质灾害危险性难以评价和量化,承灾体数据难以调查和获取,区域风险评价的质量和精度一直不高,研究进展缓慢;更兼藏北高原自然条件恶劣、高寒缺氧、山峰多为冰川所覆盖,大部分地区人迹罕至,研究程度极低,基础地质资料及地质灾害研究成果相对匮乏,区域地质灾害风险评价接近空白,难以满足地方政府减灾防灾和应急管理的需求。本文以西藏自治区那曲市班戈县为研究区域,利用2020年、2021年的高分一号、高分二号遥感影像数据及GIS空间分析技术,基本查明了班戈县2.8×10^(4)km^(2)范围内地质灾害的数量、类型、规模、发育特征及分布规律,并采用“信息量法”较为系统地进行了全县地质灾害1∶50000的风险评价,对全县地质灾害的易发性、危险性、易损性及风险性进行了综合性的评价。研究表明,班戈县由于位于青藏高原台面,地广人稀,地质灾害风险程度总体不高,承灾体主要分布在城镇周边,因此98%的地区为低风险区,中、高风险区主要集中分布在城镇周边;此评价结果为班戈县的地质灾害减灾防灾、风险管控等提供科学依据。

森林火灾蔓延模拟及应急路径规划优选

【目的】利用云计算手段模拟林火蔓延过程,规划火灾应急路径,以促进救援力量快速、高效到达指定火灾地点,为布置林火阻隔措施预留充足时间。研究也为吉林省通化市东昌区的林火应急响应和预防规划提出建设性意见。【方法】以吉林省通化市东昌区为研究区域进行实地调研和模型推演。着眼于林火点单源和多源差异性,利用应急路径规划模型、Dijkstra算法模拟计算单源林火情况下最短救援路径,并纳入多源林火优先级理论,实现救援资源利用最大化。采用FARSITE模型对区域实例森林火灾进行蔓延速率模拟,获取林火发生后各阶段实时数据,综合考虑森林火点附近资源布局情况以及道路交通能力,进行救援路径的推算和防火道路的布局,以验证方法的可行性,并对森林火灾应急响应救援路径进行智能优选。【结果】在一般森林火灾发生时单个着火点的公式基础上,为2个及以上着火点引入优先级理论,再根据火情严重程度通过Dijkstra算法进行依次推演。此外,增加μ作为通行能力系数,以考虑路况、道路属性对救援通行时间的影响,得到新的路径公式。通过FARSITE模型,对2010年“5.3”一般森林火灾(20100503-220502-01)进行蔓延推演,在火源点起火5 h后,如果没有得到有效的人为干预,火情将演变为重大森林火灾,并蔓延到人居地区。由于风向影响,火源点东北侧的火情优先级高于北侧,若有条件同时进行救援,应急资源应按优先级倾斜。【结论】模拟结果表明,通过应急路径规划模型、Dijkstra算法和优先级理论,可以提高救援路径的获取速率,提前进行资源调配和人员安排,FARSITE模拟结合防火道路规划,联系火灾发生后各时间段的蔓延情况,能有效提升森林火灾决策效率,事半功倍地形成林火应急响应和预防规划方案。

棉花抗黄萎病相关基因GhERF020功能的初步分析

黄萎病(Verticillium wilt)是影响我国棉花产量和品质的重要病害,其病原菌是大丽轮枝菌(Verticillium dahliae)。AP2/ERF类转录因子在植物生长发育和胁迫适应性响应中的作用日益突显。为挖掘棉花抗黄萎病相关基因并探究其生物学功能,利用拟南芥抗大丽轮枝菌相关基因AT1G22810.1,同源比对获得棉花抗黄萎病候选基因GhERF020(XM_016842745.1)。生物信息学分析结果表明,GhERF020开放阅读框的长度为441 bp,编码147个氨基酸;其蛋白含有1个保守的AP2结构域,相对分子质量为16.16 kD,无跨膜结构,属于亲水蛋白;预测其启动子区域含有水杨酸、茉莉酸甲酯和脱落酸等响应元件。基因表达模式分析发现,GhERF020受大丽轮枝菌侵染诱导表达。亚细胞定位分析表明,GhERF020蛋白定位于细胞核中。利用病毒诱导的基因沉默(virus-induced gene silencing,VIGS)技术下调GhERF020表达后,棉花植株对大丽轮枝菌的敏感性显著增强,病情指数和病原菌生物量明显升高。由此表明,GhERF020是棉花抗黄萎病的正向调控因子。

两种微塑料对生菜生长及生理特性的影响

为探究聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)两种微塑料对生菜生长及生理特性的影响,以生菜(意大利生菜333)为供试材料进行水培试验,设置对照(CK)、3个PE水平(0.1、0.5、1.0 g·L^(-1))、3个PP水平(0.1、0.5、1.0 g·L^(-1))共7个处理,PE和PP粒径均为13μm,测定了生菜生物量、根系形态参数、光合参数、叶片和根系超微结构以及抗氧化能力等相关指标。试验结果表明:微塑料胁迫下,生菜的干质量显著降低了9.6%~65.4%,根体积显著减少了18.3%~50.2%,光合参数先升高了20.5%后降低40.4%,叶绿素a和类胡萝卜素含量也显著降低了26.1%和29.9%。从叶片和根系的超微结构来看,生菜叶片叶绿体及根系细胞膜、细胞壁均遭受到两种微塑料不同程度的破坏。与CK相比,生菜超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD),过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性分别增加了3.0~15.0倍、24.8%~164.0%、2.8~12.0倍和3.5~8.1倍,丙二醛(MDA)和抗坏血酸(ASA)含量增加了1.2~18.9倍和7.2%~10.1%。微塑料对生菜叶片和根系细胞有明显毒害作用,其可破坏叶肉细胞叶绿体,导致生菜叶片的光合参数及光合色素含量降低,同时也抑制了根系的生长发育,降低了其生物量。另外,试验表明生菜抗氧化系统对两种微塑料均产生了响应。

基于挠性梁结构的电推进器推力测量方法研究

电推进系统在空间任务中相比于传统化学燃料推进工作寿命更长、燃料消耗更低,在近年来备受关注。但基于可控核聚变思想研发的高功率霍尔效应电推进器,其推力很难测量,原因在于这些电推进器需要在高温环境下电离推进剂,所以工作时会产生高温等离子体羽流,导致传统推力测试方法无法准确测量其推力。推进器推力的准确测量直接关系到航天器姿态以及轨道保持的控制精度,因此必须在地面测试中准确地测量推力。本文设计并搭建了一套基于挠性梁结构的推力测量平台,可以在高温环境下测量电推进器产生的推力。实验结果表明,以可变比冲磁等离子体火箭为例,在中心磁场强度0.2 T、质量流率为20 mg·s-1的工况下,实时测得电推进器推力为266.5 mN,证明了测量平台的可行性,为后续电推进器推力测量实验提供参考。

5个乌鳢群体的SLAF测序及群体遗传结构和遗传多样性分析

为探究地方乌鳢(Channa argus)群体的遗传结构和遗传多样性,基于SLAF-seq测序技术开发的SNP分子标记对5个乌鳢群体的群体遗传结构及遗传多样性进行了分析。结果表明:共检出1987293个群体SNP标记,平均测序深度为16.33 x,平均Q20含量和平均GC含量分别为99.17%和41.19%;5个群体的遗传多样性结果显示,观测杂合度(H o)为0.078~0.134,期望杂合度(H e)为0.094~0.183,多态信息含量(PIC)为0.156~0.250,近交系数(F IS)为0.288~0.579,核苷酸多态性(π)为2.96×10^(-6)~5.73×10^(-6);遗传分化及遗传结构分析结果表明,各群体之间基因流(N m)为0.503~0.856,均小于1;各群体之间的群体遗传分化系数(F st)为0.042~0.247;系统发育树中黑龙江抚远、山东省微山湖和浙江湖州群体各聚成一支,而四川内江的普通乌鳢和白乌鳢则聚成一支;5个乌鳢群体可分为4个亚群,除浙江湖州群体外,其他地区群体中存在来自祖先亚群基因交流;试验结果表明,通过SLAF-seq技术可以以较低的成本实现对乌鳢群体遗传多样性的鉴定与基因分型;乌鳢各群体的H o均低于H e,群体存在一定程度的近亲繁殖;5个乌鳢群体的杂合度、多态信息含量和核苷酸多态性均较低,表明遗传多样性水平较低;群体间核苷酸多态性差异较小;5个乌鳢群体遗传分化水平不一,四川内江群体之间处于低度遗传分化水平,其余群体之间处于中、高度遗传分化水平,形成了较为明显的遗传分化。该研究为乌鳢遗传资源保护及新品种开发提供了科学参考。

风电机组叶片的无人机除冰控制系统设计与优化

针对内蒙古等北方高寒地区风电机组叶片覆冰问题,提出风电机组叶片的无人机除冰喷射控制系统。基于STM32F103基础,设计无人机除冰控制系统,从除冰剂喷射控制、传感器采集数据实时监测、遥控操作及装置安全控制等功能需求出发,制定系统方案并完成除冰控制系统总体设计,针对试验中流量控制存在的问题对除冰控制系统的PWM驱动控制部分进行软硬件优化,采用离散式PID控制算法,负反馈闭环控制系统提高流量精度和除冰效率。完成除冰控制装置整合及系统调试,搭建实验平台,选择八旋翼无人机载具并进行参数设置及飞行测试,最终完成整个除冰无人机设备整合,实现精准局部除冰。

磁等离子体推进器阳极半径对阳极功率沉降的影响

随着人类航天事业的发展,需要研发适用于不同空间任务的推进系统,与磁约束核聚变原理类似的磁等离子体动力推进器(MegnetoPlasmaDynamic Thruster,MPDT)在推力功率比和比冲方面具有优越性能。阳极功率沉降是MPDT运行过程中等离子体与壁面相互作用的结果,占总功率的40%~90%,严重降低推进器效率。针对该问题,本文从阳极功率沉降的角度探究了阳极半径对推进器效率的影响。基于磁流体力学方程(MagnetoHydroDynamic,MHD),利用数值计算方法建立径向放电参数数值模型和阳极功率沉降物理模型,研究计算了阳极半径对放电参数和阳极功率沉降的影响规律,并建立热仿真模型对阳极水冷散热结构进行了热仿真。研究结果表明:增大阳极半径,电子密度及离子速度得到提高,阳极功率沉降增大,但阳极功率沉降分数降低,推进器效率得到提升。热仿真结果显示,水冷结构阳极在输入阳极功率沉降约为3 kW时,对应的阳极冷却水温差为5 K。本研究验证了阳极功率沉降物理模型的可靠性,并指出增大阳极半径是提升推进器效率的有效手段。

有机肥与氮肥配施对土壤氮素转化及冬小麦籽粒产量和品质的影响

为探究有机肥与化肥配施比例对土壤氮素转化及冬小麦籽粒产量和品质的影响,通过连续两个生长季的定点试验,设置不施肥(CK)、不施氮肥(N0)、施氮肥(N180,180 kg·hm^(-2))、25%有机肥替代氮肥(T25)、50%有机肥替代氮肥(T50)和100%有机肥替代氮肥(T100)6个处理,分析不同处理下麦田土壤氮含量、氮转化酶活性、小麦产量及小麦籽粒中铵态氮、硝态氮、蛋白质、游离氨基酸、谷氨酰胺和天冬酰胺含量的差异。结果表明,与N180处理相比,T25、T50和T100处理降低了0~20和20~40 cm土层铵态氮含量,T50处理显著增加0~20和20~40 cm土层硝态氮含量。与CK和N180处理相比,施有机肥能提高表层土壤有机氮含量。T25、T50和T100处理均提高了土壤脲酶、蛋白酶、硝酸还原酶和亚硝酸还原酶的活性。T50处理下小麦产量、籽粒铵态氮含量、蛋白质含量、谷氨酰胺含量和天冬酰胺含量均最高。综上,在豫北潮土小麦种植区,50%有机肥替代氮肥可以促进土壤氮素转化并有效提高冬小麦产量和营养品质。

不同浓度外源硒对中等盐胁迫下小麦幼苗的影响

【目的】探究不同浓度外源硒(Se)对小麦幼苗中等盐胁迫(100 mmol·L^(-1))的缓解效果。【方法】采用水培试验,以小麦百农207和亚硒酸钠为供试材料,设置CK(不添加NaCl和Se)、Na(100 mmol·L^(-1)NaCl)、NaSe5(100 mmol·L^(-1)NaCl^(+)5μmol·L^(-1)Se)、NaSe10(100 mmol·L^(-1)NaCl^(+)10μmol·L^(-1)Se)、NaSe20(100 mmol·L^(-1)NaCl^(+)20μmol·L^(-1)Se)5个处理,测定小麦幼苗生物量、根系参数、光合特性(光合色素含量和光合参数)及离子平衡(Na^(+)、K^(+)含量及其转运系数)。【结果】与CK相比,中等盐胁迫显著降低了小麦幼苗干物质积累量、根系形态参数、光合特性及小麦幼苗地上部和根部的K^(+)含量和K^(+)转运系数,但是显著增加了小麦Na^(+)含量和Na^(+)转运系数;在中等盐胁迫下,不同浓度外源Se对小麦幼苗影响不同,其中,施用5μmol·L^(-1)Se能够最大程度增加小麦幼苗的干质量、总根表面积、叶绿素a和净光合速率,分别增加了15.00%、44.36%、34.65%和39.21%,同时降低小麦幼苗Na^(+)转运系数、地上部和根部Na^(+)/K^(+)比值,分别降低了11.13%、42.37%和51.18%。【结论】适宜浓度的外源Se(5μmol·L^(-1))能够有效缓解中等盐胁迫对小麦幼苗生长发育带来的损害。