生态安全:基于多尺度的考察

生态安全是内涵丰富的概念,包含生态系统、区域、全球等多重尺度,理解生态安全的尺度,是有效进行生态安全研究,进而构建全面的生态安全体系的基础。生态安全具有空间地域性、空间差异性和空间外溢性,每个尺度生态安全都有自身特征,同时尺度间又相互关联。全球尺度生态安全关系人类整体生存发展,区域尺度生态安全较容易在相应管治单元得到政策或工程的支持,生态系统尺度生态安全是理解生态安全机制最重要的尺度。不同尺度的生态安全均受自然和社会因素共同影响,根据尺度差异,全球尺度及区域尺度更关注社会因素影响,生态系统尺度更关注自然因素影响。不同生态介质的变化及影响特征,形成不同尺度生态安全问题。由于尺度不同,全球尺度生态安全评估主要采用模型法,区域尺度生态安全主要采用综合评价法、生态模型法和景观生态学方法等,生态系统生态安全尺度主要采用生态指标法和生态系统模型法。     

基于物联网技术的多能源设备数据采集方法

针对宁东新能源化工基地水、电、气、热、冷等多能源设备数据采集速率低，质量差的问题，提出了1种基于物联网技术的多能源设备数据采集方法。本方法综合考虑水、电、气、热传感设备的监测细粒度、联动控制策略等因素，建立多能源设备数据采集模型。在此基础上，基于物联网技术，对多能源设备进行并发数据采集，实现多采集策略协同处理和高速采集，并按目标时间将多能源设备采集数据分类存储在智能融合终端中，以开展综合能源边缘控制。应用结果表明：本方法可面向综合能源多尺度采集性能指标和差异化数据结构，实现多能源数据自趋优协同采集，提高多能源采集的准确性与传输效率。     

TRMM和GPM卫星降水数据在中国三大流域的降尺度对比研究

以中国三大流域为研究区域,分别针对TRMM 3B43和GPM IMERG降水数据,构建基于归一化植被指数(NDVI)和数字高程模型(DEM)数据的地理加权回归(GWR)模型,以2014年夏季(6～8月)数据为例,得到了三大流域1 km分辨率的降尺度降水数据,并进一步通过气象站点数据对降尺度结果进行验证.研究表明:(1) GPM原始数据整体精度优于TRMM数据,两种数据在黄河流域的精度评价指标优于长江流域与珠江流域;(2)经降尺度计算,两种数据空间分辨率得到了显著提高,且表现出更多降水变化的细节与趋势,但精度指标对原始数据依赖性大,导致提升并不显著;(3)当联合使用NDVI及DEM作为GWR降尺度模型的辅助变量时,两种降尺度结果的差异值在长江流域与珠江流域的高海拔地区中更为显著;(4)黄河流域中,使用不同辅助变量下的降尺度结果在空间分布上总体相似.TRMM数据使用地形作为单独辅助变量的降尺度结果最佳,而GPM数据不同辅助变量下降尺度结果差异并不明显.     

某型飞机腐蚀防护及设计改进

目的针对某型飞机的腐蚀问题开展研究,制定结构腐蚀修理和防腐改进措施。方法对外场飞机的腐蚀情况进行统计归类,对现有飞机防护体系进行梳理,分析结构腐蚀原因和防护体系的不足。在对飞机服役地区环境进行实测的基础上,编制飞机地面停放环境谱和飞机结构局部环境谱。研究制定结构防护体系设计改进措施,并通过加速腐蚀试验验证设计改进效果。结果与结构设计改进前的原始状态相比,防腐改进后的结构日历寿命提高1.6~5倍。结论飞机防护体系薄弱的情况下容易引发多种类型的腐蚀问题;系统地对飞机结构腐蚀问题进行治理,才能取得令人满意的效果。     

集合经验模态分解在长江中下游梅雨变化多尺度分析中的应用

基于长江中下游流域5个梅雨监测站1961~2012年的日数据,利用集合经验模态分解（EEMD）方法,对研究期内梅雨时间序列进行多尺度的分析,探讨其在不同时间尺度上的振荡模态结构特征。结果表明：近50多年来,长江中下游梅雨变化呈现出显著的年际和年代际尺度振荡特征,在年际尺度上表现出准3 a和6 a的周期变化,而在年代际尺度上显示准13 a和24 a的周期变化;各分量方差〖JP2〗贡献率显示,年际振荡在梅雨长期变化中占据主导地位;自1961年以来,EEMD分解的梅雨长期变化趋势表现出先增加后减少的倒“U”型特征,其中1961~1985年呈上升趋势,1985~2012年呈下降趋势,尤其是在2000年之后的下降趋势最为明显。由此可以看出,EEMD能够有效地揭示梅雨长期序列在不同时间尺度上的变化规律,可用于诊断非线性、非平稳性信号变化的复杂性特征     

土地利用变化及流域尺度大小对水文类型分区的影响

以海河流域为研究对象,根据1956-2005 年的年降雨量和水面蒸发资料以及DEM、土地利用和土壤的遥感资料,采用地理信息系统和多元统计分析的方法,划分一定单元流域,对海河流域进行水文类型分区划分,并讨论了土地利用转移变化及单元流域尺度大小对水文类型分区的影响。结果表明,不同土地利用情况下水文类型分区的结果是不同的,土地利用的变化会直接或间接影响流域水文类型分区的空间分布,土地利用变化越大,水文类型分区的转移变化也越大。单元流域尺度较小时,水文类型分区分布较为离散,反之,单元流域尺度较大时,水文类型分区的分布则较为连续。当单元流域平均面积变化小于150 km²时,分区分布虽然有一定的变化,但总体来看分区结果相对比较稳定,当单元流域平均面积变化较大,并达到250km²以上时,分区结果会发生较大变化。     

黄土丘陵区不同地貌单元土壤有机碳空间变异的尺度效应

运用地统计学和GIS相结合的方法,研究了黄土丘陵区县域不同地貌单元土壤有机碳空间变异的尺度效应,尺度划分为县域、县域上三种不同的地貌单元以及与地貌单元相对应的乡镇尺度,结果表明：①各个尺度下有机碳含量均偏低,完整地貌单元尺度与乡镇尺度有机碳均值与变异系数大小顺序不同;②高山区随着尺度的变化,自然因素对变异的影响程度没有显著变化,但低山丘陵区与丘陵沟壑区自然因素的影响程度减小,插值图表现出较小的研究面积有机碳含量信息更丰富;③县域尺度上海拔与土壤类型是导致变异的主控因素,在丘陵沟壑区,所研究的自然因素（海拔、土壤类型、土壤侵蚀程度、田面坡度、坡向）对其影响都不显著;在低山丘陵区,地貌单元上主控因子是海拔与土壤类型,而乡镇尺度上转化为田面坡度;在高山区,地貌单元上主控因子是土壤类型,但乡镇尺度上其主要影响因素变为土壤侵蚀程度。     

1640-1909年长江下游地区冬季冷暖特征研究

通过对历史文献资料的收集、整理,重建了1640-1909年长江下游地区冬季逐年冷暖的等级序列,并运用统计分析、滑动T检验及功率谱分析等方法,对得到的序列进行了多时间尺度特征的综合分析。结果表明:1640-1909年长江下游地区整体上处于偏冷时期,全区大致存在5个偏冷时段和5个偏暖时段,其中最冷时段出现在1710-1719年和1840-1849年间,最暖时段出现在1850-1859年;全区在10a尺度上冷暖变化跃变频繁,而在30a尺度上冷暖变化具有很高的稳定性;1640-1909年间,全区冷暖变化在36,45,72和123等年份上有明显的正相关,在4,68,94和104等年份上有明显的负相关,显著性变化周期有5个,分别是2a,3a,5a,11a和40a,其中40a为第1主周期。     

玉米芯吸附水中Cr(Ⅵ)的特性及SEM-EDS表征分析

Cr是人和动物所必需的微量元素,但工业废水中的高浓度的Cr会对人类健康和生态环境都会造成严重的危害。为探讨玉米芯对废水中Cr(Ⅵ)的吸附特性,以期为应用玉米芯处理含Cr废水提供理论依据,在本研究中设置了3项试验:不同p H条件下的吸附试验、等温吸附试验和热力学试验,并对吸附前后的玉米芯进行扫描与能谱分析,探究玉米芯作为吸附剂对水中Cr(Ⅵ)的吸附机理。结果表明:低p H有利于玉米芯对Cr(Ⅵ)的吸附,在p H为1.0左右时,玉米芯对Cr(Ⅵ)有最佳吸附效果,最高去除率可达94.35%,最大吸附量可达23.944 0 mg·g-1;玉米芯对Cr(Ⅵ)的吸附过程符合Langmuir、Freundlich和Dubinin-Radushkevich等温吸附模型,但以Freundlich模型的拟合效果为最优,1/n为0.887 5,表明玉米芯对Cr(Ⅵ)的吸附强度适中;D-R模型中E=3.152 8 k J·mol-1,表明该吸附主要为物理吸附过程;热力学参数ΔH为-0.272 8 k J·mol-1,ΔS为0.014 3 k J·mol-1·K-1,表示玉米芯对Cr(Ⅵ)的吸附是一个自发的放热过程,且升高温度有利于吸附过程的进行;通过扫描电镜可以看出玉米芯表面产生了较多空洞结构,可能是酸性吸附质溶液可以使纤维素水解,增大了玉米芯的比表面积,形成了更有利于吸附的条件;另外玉米芯质子化的静电作用以及含氧官能团对阳离子的亲和性分别对阴离子形式的Cr(Ⅵ)和被还原成阳离子的Cr(III)有吸附作用。这些原因促进了玉米芯对Cr的吸附。     

板式橡胶支座曲线梁桥地震反应与参数影响分析

在地震中,曲线梁桥的反应较为复杂,容易发生碰撞甚至是落梁,板式橡胶支座经常会发生较大滑移,这种支座的滑移特性又会显著地改变曲线梁桥的动力反应。以某座板式橡胶支座曲线连续梁桥为研究对象,建立桥梁的多尺度有限元模型,通过非线性时程方法,分析了地震作用下曲线梁桥上部结构、支座和下部结构的动力反应。在此基础上,采用显式动力接触算法,模拟了主梁与桥台间的碰撞行为,并改变支座摩擦系数的取值,分别研究了梁端碰撞效应和板式橡胶支座摩擦系数对桥梁结构地震反应的影响。结果表明,由于曲线梁桥内、外侧支座竖向反力的差异,使得内侧板式橡胶支座较外侧支座更容易发生滑移,外侧桥墩受力明显较内侧桥墩复杂;碰撞作用降低了支座的抗滑能力,使得主梁端部位移和墩底内力都有所增大;支座的抗滑能力随着摩阻系数的增大而显著提高,摩阻系数和碰撞作用对桥墩扭矩的影响都较为显著。