Toward knowledge structuring of sustainability science based on ontology engineering

In sustainability science (SS), it is difficult to identify what needs to be solved, and it is also not clear how to solve the problems that are identified. There has been no consensus on the underlying question of “What is structuring knowledge in SS?” This paper focuses on knowledge structuring accompanied by supporting of thinking. It addresses the key challenges associated with knowledge structuring in SS, identifies the requirements for the structuring of knowledge, proposes a reference model, and develops an ontology-based mapping tool as a solution to one layer of the reference model. First, we identify the important requirements for SS knowledge structuring. Second, we develop a reference model composed of five layers based on three of the requirements. Third, we develop an ontology-based mapping tool at Layer 2 of the reference model for meeting the two major challenges for SS, namely, identifying what problems should be addressed in SS itself and proposing solutions for those problems. The tool is designed to store and retrieve information regarding SS, to provide access to a prototype ontology for SS, and to create multiple maps of conceptual chains depending on a user’s interests and perspectives. Finally, we assess whether the developed tool successfully realizes the targeted part of the reference model for SS by examining the tool’s conformity to the reference model, as well as its usability, effectiveness, and constraints. Although several issues were identified in the prototype ontology and the mapping tool, the study concluded that the mapping tool is useful enough to facilitate the function of Layer 2. In particular, the mapping tool can support thinking about SS from the viewpoint of: (a) finding new potentials and risks of technological countermeasures studied in SS; (b) helping users to get a more comprehensive picture of problems and their potential solutions; and (c) providing an effective opportunity to come up with new ideas that might not be thought of without such a tool.     

武汉市主要绿化树种滞尘效应研究

本实验对武汉市城区主干道主要绿化树种的滞尘效应与叶表面结构进行了研究。结果表明：（1）同一尘源条件下,不同树种的滞尘能力差异显著。乔木中悬铃木滞尘能力较高,可达6.9345 g/m²;小乔木中紫薇和紫叶李是滞尘能力较高的树种,滞尘能力分别为1.9543 g/m²和1.8790 g/m²;灌木中红花檵木和杜鹃等有较强的滞尘能力,分别可达4.0373 g/m²和3.8875 g/m²;（2）利用扫描电镜观察叶表面结构发现：叶表具毛被、褶皱、较深的不规则网格等特征的树种滞尘能力较高,叶表平滑或叶表网格结构规则且较浅时滞尘能力较低;（3）同一树种在不同的尘源条件下滞尘能力差异显著,空气中颗粒物浓度越高,滞尘能力也越大。以车流量近似模拟尘源条件表明,滞尘能力与车流量呈正相关。     

新型人工浮岛流场数值模拟与结构优化分析

近期提出的新型人工浮岛是通过两种不同透水能力基质材料的填充在系统内部形成2个不同水流与溶解氧浓度区域,两区域的过流能力及两者之间水流交换量对系统脱氮除磷效果具有较大的影响。为实现这一新型人工浮岛基质结构设计参数的优化,进一步提高净化能力,应用数值模拟方法对不同结构条件下流场进行了模拟。模拟结果发现,影响两区域水流交换量及其过流能力的主要因素包括：基质材料的填充形状、填充深度及透水能力,其中“钟乳状”形态较“层状”填充形态人工浮岛具有更好的两区域间水流交换能力及过流能力,理论上具有更好的净化效果。根据模拟结果确定的设计参数构建小试试验系统进行对比试验研究,试验结果与数值模拟结论吻合。可见,采用数值模拟方法对人工浮岛内部水流状态进行模拟分析,能够为人工浮岛结构优化设计提供依据。     

汶川地震中房屋建筑震害特征及抗震设计思考

汶川5·12特大地震造成了为数众多的建筑物不同程度的损坏。地震发生后,四川大学随即组织了现场勘查队奔赴受灾最为严重的地区了解建筑物的受损情况。本文基于大量的现场勘查资料介绍了砌体结构、框架结构、底框或局部底框砌体结构及楼梯间的震害特点。在定性分析的基础上提出以下观点:合理设计和施工的砌体结构有可能获得良好的抗震性能;按现行规范设计的钢筋混凝土框架结构难以实现"强柱弱梁"的要求;填充墙对框架抗震性能有显著的影响;在地震区应慎用底框砌体结构;合理的结构布置和施工质量是结构获得良好抗震性能的前提;仅用延性系数来衡量结构抗震性能具有一定的片面性;楼梯间结构设计宜考虑地震作用的影响。     

排桩+斜支撑在某大面积基坑开挖中的受力变形性状研究

随着基坑工程开挖面积越来越大,出现了一种排桩+斜支撑的组合支护结构。本文基于两阶段分析方法,首先采用Winkler地基模型模拟排桩的桩土作用,运用有限差分法考虑土的分层特性,然后应用水平受荷桩简化Mindlin解,考虑该组合支护结构的桩-桩相互影响,计算其遮拦效应,从而得到开挖条件下支护结构桩水平反应的简化分析方法。最后,结合济南某基坑工程实例,通过有限差分的方法,研究了排桩+斜支撑组合支护结构的受力变形特性。结果表明,该组合支护结构能够通过支撑桩和排桩的合理布置,有效调动基坑内部土体抵抗荷载,协调基坑土体变形以及支护结构的变形。     

地震动差动作用下大跨度空间网壳结构的反应分析

选取100 m跨度的双层柱面网壳结构为研究对象,采用时程分析法,分别进行了结构在单向和三向地震行波输入作用下的反应分析,并针对多种视波速情况进行了研究,考查了地震动不同输入情况下结构杆件内力的分布特点,对其进行了对比分析,为大跨网壳结构的抗震设计提供了理论依据。研究表明,考虑行波效应会使结构部分构件内力有一定程度的提高,多维地震作用比单维地震作用下结构的杆件内力大。由此得出结论:对于大跨度空间网壳结构,应该进行多维非一致输入下的地震反应分析;为保证抗震安全,应对可能出现的地面视波速进行全面分析。     

偏心结构空间杆系模型与空间实体模型的对比分析研究

分别用空间杆系模型和空间实体模型对偏心结构进行弹塑性时程分析,并比较两者的差别。研究发现,在结构刚进入塑性阶段时,采用空间杆系模型和空间实体模型得出的偏心结构塑性变形接近;而结构产生较大塑性变形时,采用空间实体模型得出的偏心结构塑性变形要比采用空间杆系模型得出的大许多。     

SSI效应对粘弹性阻尼结构减震效果的影响分析

本文以一单跨7层框架结构为研究对象,对不同场地和地震波输入条件下的粘弹性阻尼结构进行了二维有限元时程分析,探讨了SSI(土-结构动力相互作用)效应对粘弹性阻尼结构减震效果的影响。分析结果表明:①在硬土和稍硬土地基条件下,SSI效应明显降低了结构的楼层位移峰值,若在抗震设计中对客观存在的SSI效应加以考虑,设置较少数量的阻尼器(与刚性地基假定条件下确定的阻尼器数量相比)就能使结构的实际地震位移反应满足基于刚性地基假定的地震位移控制目标;②粘弹性阻尼结构的减震效果与场地条件、输入地震动特性密切相关;③与刚性地基相比,SSI效应使粘弹性阻尼结构的减震效果明显降低,且地基越软,降低幅度越大。因此,在实际的工程设计中,应当充分考虑SSI效应,对粘弹性阻尼结构的减震控制效果进行合理的评价,并针对不同的场地条件选用合适的阻尼器类型和性能参数,才有可能达到预期的减震控制效果。     

长江流域的空间结构研究

在认识空间结构内涵与确定研究范围的基础上,运用主成分和聚类分析方法,获得了长江流域的空间分异状况。长江流域空间结构符合核心 边缘结构模式,包括3个一级核心、8个二级核心、两大跨省成长三角、1条主轴、2条辅轴、3条地方轴、1个外围区和1个边缘区。长江流域空间结构的演变,经历了低水平的离散型阶段、极化发展的非均衡阶段、扩散的多核非均衡阶段,未来将向区域一体化的高水平均衡阶段发展。从聚散原理、空间相互作用和国家宏观区域发展战略等3方面,分析了长江流域空间结构的演变机制。长江流域空间结构的优化,要从内部要素与外部力量两方面入手做3件事情。一要加快单个节点的发展和尽快形成核心区域,尤其是上游地区要构建一个以成渝为双核的兼顾南北较大范围的成长多边形;二要加快东西通道的建设和注重主轴与辅轴间的连接通道的构建或完善;三要注重基于市场一体化的区域空间治理体制的创新.     

苏州河浮游植物群落结构特征

以正在生态恢复进行中的苏州河水体为研究对象,共设黄渡、华漕、北新泾、武宁路桥、长寿路桥和浙江路桥6个采样点,从2000年10月至2002年10月间按春、夏、秋、冬进行了9次采样,另外,在黄渡、华漕和武宁路桥于2002年的5月和6月增加了5次采样,对苏州河浮游植物群落的种类组成和数量特征进行了调查研究,结果表明：苏州河浮游植物的平均个体数达到了 4.7×10⁶ ind/L,细胞密度平均值为 10.2×10⁶ ind/L,生物量均值为 5.73 mg/L。苏州河浮游植物群落结构的定性和定量组分表达均显示绿藻优势,其密度和生物量分别为 5.774 ind/μL 和 2.159 mg/L;属数、种数和生物量结构以硅藻次之。生物量、个体数与细胞数的Shannon Weaver指数均值分别为3.05、3.22和3.28;生物量、个体数与细胞数的Pielou均匀度指数均值则分别为0.73、0.76和0.77,Margalef和Simposon指数均值分别为1.59和0.84.