数值模型结构不确定性对模拟结果的影响分析

以内蒙古鄂托克旗为例,基于GMS中的MODFLOW模块构建了地下水流数值模拟模型,分析了模型结构(含水层厚度、参数分区)与模型参数不确定性因素对模拟结果的影响.研究结果表明:含水层不确定情景(含水层下边界概化为隔水底板平均值870 m)与实际情况水头差值绝对值的累计和最大为701 m,对模拟结果起了主控作用;当含水层下边界概化为910,940 m时,累计和分别增加为1 013,1 593 m;与仅考虑单个不确定性因素相比,同时考虑模型参数与含水层不确定情景累计和最大为738 m,同时考虑参数分区与含水层不确定情景累计和最大为791 m.因此,在构建地下水流数值模拟模型时,应优先考虑含水层空间结构概化的合理程度,同时考虑多个不确定性因素对模拟结果的综合影响,使地下水数值模拟模型能更精确地反映真实的地下水流状况.     

结合多空间特性的保护区功能分区最优化设计

科学合理的自然保护区功能分区有利物种长期生存繁衍和自然保护区的管理。现阶段的自然保护区功能分区方法中没有考虑自然保护区的空间特性和生物多样性的保护效益,尚未形成一套系统的保护区分区模型。为此,本研究基于Maxent模型模拟珍稀物种的分布,提出基于网络流的保护区功能分区模型,划分出一个连续和紧实的自然保护区功能区,同时考虑保护区保护效益最大化。为验证模型的可行性,将泉州湾河口湿地自然保护区划分为5 969个候选单元,以珍稀水生动物为保护对象,选出方格的最优组合作为自然保护区规划结果,并结合原保护区提出保护区优化方案。模型规划核心区和缓冲区具有连续性和紧实性,且核心区被缓冲区所包围,其中,核心区选中491个候选单元,其生境总适宜值远高于原保护区;结合原保护区进行优化,以原保护区为中心,向正东方向拓展,核心区候选单元数拓展至614个,缓冲区候选单元数为184个。研究设计了新的功能分区整数规划模型,结合泉州湾河口湿地自然保护区提出新的优化建议,由原保护区向正东方向拓展,覆盖珍稀水生动物的集中区域,有效保护珍稀水生动物及其生境,为我国自然保护区功能分区理论和实践提供新的思路。     

引入地形因子的无人机遥感精准管理分区研究

根据作物长势的空间差异对耕地进行精准管理分区,可以指导田间变量管理,漫川漫岗黑土区地形复杂,分区时应考虑微地形对作物的影响.以典型黑土区玉米田块为研究区,利用1.1m空间分辨率的无人机多光谱影像提取玉米大喇叭口期(播种后约45 d)归一化植被指数(Normalized difference vegetation index,NDVI),分别结合4种地形因子(高程、坡度、地形起伏度、地表粗糙度),通过面向对象分割方法进行分区,并利用产量数据对分区结果进行评价,对比无人机影像结合不同地形因子分区的精度.结果 表明:研究地块产量、土壤养分及植株生理参数均存在显著变异性,产量与地形存在相关性;相较使用单期NDVI分区,结合地形因子能够显著提高分区精度;结合不同地形因子后,无人机分区精度变化存在差异,NDVI同时结合4种地形因子的分区精度最高,其次分别为结合高程、地形起伏度、坡度、地表粗糙度.研究结果证明了NDVI与地形因子结合作为输入量提高分区精度的可行性,为精准施肥及其他田间变量管理提供了理论基础,为智慧农业的发展提供新思路.     

轻型木结构墙体稳态传热性能及其保温材料影响比较

轻型木结构墙体的热工性能对建筑节能至关重要,其稳态传热性能是节能效率评估指标之一。工程调研发现,轻型木结构墙体墙骨柱热传递过程易产生冷热桥,改善墙体保温构造并通过试验测试,对得到不同构造的墙体传热系数等指标进行分析研究,有利于设计人员优选墙体设计参数、研发墙体新型保温材料。试验采用标定热箱法与热流计法相结合的试验方法——控温箱-热流计法对改善保温措施的墙体进行试验,分析了12种墙体试件的热流密度、传热系数、热阻以及日传热量参数,并与理论计算结果进行比较验证,试验结果与理论计算结果吻合性较好。研究发现:气凝胶毡放置在墙骨柱位置能够有效降低平均传热系数3.8%~15.0%,随厚度增加可逐渐减弱或消除墙骨柱冷热桥效应;聚苯乙烯保温板可有效降低传热系数32.4%~35.1%,墙体蓄热能力较好;纳米纤维保温材料可有效降低传热系数5.9%~8.7%,提高墙体冷热面温差,平衡室内温度。选取的3种保温材料中,聚苯乙烯保温板相比气凝胶毡和纳米纤维保温材料,对墙体整体热工性能的提升更为显著。     

紫色丘陵区城镇化不同地貌单元的水文特征及土壤重构

城镇化过程中由于开挖、堆垫以及路面硬化等建设活动,造成各种扰动地貌单元,其中,弃土弃渣堆积体是城镇主要的绿化用地及城市绿地建设客土来源;扰动地貌与原地貌单元共同组成城镇建设项目区的复杂下垫面。采用野外和室内试验方法,系统地比较了城镇建设中不同地貌单元的物质组成、入渗和持水性能的差异性,并探讨了三种城市土壤重构类型及其减缓城市内涝的潜在作用。结果表明:(1)不同地貌单元土壤容重差异显著(p0.05),施工便道(1.74 g cm~(-3))2年弃渣堆积体(1.58 g cm~(-3))2月弃渣堆积体(1.52 g cm~(-3))荒草地(1.47 g cm~(-3))坡耕地(1.34 g cm~(-3))人工林地(1.32 g cm~(-3)),弃渣堆积体平台处土壤容重均大于边坡处。(2)不同地貌单元土壤稳定入渗率均表现为弃渣堆积体边坡原地貌弃渣堆积体平台;弃渣堆积体平台处稳定入渗率大小主要受平台压实过程中可能存在的滞水层影响。(3)不同地貌单元的各种土壤水库特征中库容差异显著(p0.05),扰动地貌单元的总库容(378.7 t hm~(-2))小于原地貌单元(472.6 t hm~(-2));扰动地貌单元总库容表现为2年弃渣堆积体2月弃渣堆积体施工便道,原地貌单元则表现为人工林地坡耕地荒草地。(4)城市绿地土壤重构类型主要有乔木适生型土壤构型、灌木适生型土壤构型和草本适生型土壤构型,土层厚度、容重、2 cm砾石含量和有机质是影响重构土壤质量的关键因素;重构土壤类型(草本适生型、乔木适生型、灌木适生型)可保证草本植物在定植后2个月、乔灌木在定植后4~5个月左右充分发挥其调控地表径流、缓解城市内涝的潜在作用。研究结果可为三峡库区城镇化建设中绿地建设和城市洪水调控提供科学依据。     

丰台河西地区产业布局研究

河西地区是丰台的欠发达地区,产业发展面临资源富集但未充分利用,产业东强西弱、分割突出、难以建立产业联系,市政基础设施存在短板等突出问题。在新的产业发展定位的前提下,按照突出特色、因地制宜,效率优先、协调发展,可持续发展的原则,提出"六区、一环结构"产业空间布局及分区指引等对策,以期促进河西地区产业高质量发展。     

陆域自然保护区选址与规划设计研究进展

人口持续增加和人类社会发展对野生动植物及其生境产生了巨大的威胁。科研人员从物种多样性维持机制、致危原因、就地保护和迁地保护等多方面开展了大量探索和研究工作，事实证明建立自然保护区是生物多样性保护最有效的途径之一。文中从自然保护区选址和规划设计2个角度，介绍了生物多样性地理分布格局、岛屿生物地理学和集合种群等相关理论，整理和总结了自然保护区选址和规划设计等方面的研究进展，分析了当前自然保护区选址和规划设计中的前沿和可能存在的问题，并对其未来可能的发展方向进行了探讨，以期为我国自然保护区选址和建设的研究及实践提供参考。     

陕北黄土区切沟内陷穴发育特征研究

通过对陕北黄土区六道沟流域切沟内陷穴进行调查和统计分析,探讨陷穴的发育形态、分布特征及其影响因素。结果表明:陷穴主要形态类型有浅碟形、漏斗形、竖井状以及葫芦状,其断面形态接近于圆形或椭圆形,陷穴形态规模相对偏小,处于成熟期的比例达72.8%;陷穴长轴、短轴和深度之间均具有显著的正相关关系,其中长轴和短轴之间具有较好的线性关系;陷穴主要发育位置为沟道中上游及支沟沟头处,多与黄土桥和跌水相伴而生;切沟为陷穴的形成和发育提供了条件,陷穴亦可促进切沟进一步发展。上述结果完善了切沟内陷穴的发生发育特点和空间分布特征,为深入认识陷穴侵蚀机理,进一步研究陷穴侵蚀状况、陷穴与切沟发育关系以及区域水土流失治理等提供了基础。     

地貌发育阶段判识方法研究——以泥河沟流域和枣子沟流域为例

为更加准确判识小流域地貌发育阶段，以黄土高原综合治理小流域——陕西省淳化县泥河沟流域和乾县枣子沟流域为例，分别应用盒分维方法和Horton分维方法进行水系分维值的计算，并利用面积高程积分和地貌信息熵进行验证。结果表明，泥河沟和枣子沟流域水系盒分维值分别为1.886和1.827。根据Strahler曲线积分值和地貌信息熵方法验证结果表明，盒分维方法计算的水系分维值对流域地貌发育阶段的判识更加准确、可靠；这2个流域地貌处于侵蚀发育阶段的壮龄期，其生态敏感性整体上处于较低水平，生态环境抗干扰能力增强并趋于更加稳定的状态。     

面向数控加工系统的3D打印切片算法与分区扫描策略

为实现大型农机零部件的快速修复与更换,该文针对3D打印协同数控成形大型零件中的折线拐点金属过堆积、工件翘曲变形、层厚难以实时调整等问题,提出数控系统与电子束成形相结合的3D打印切片算法与分区扫描策略。为提高切片速度,实现成形过程中的层厚实时调整,采用反向光线追踪算法对三维模型渲染切片,通过MS(marching squares)算法提取二值图像的坐标序列,快速获取指定层的轮廓坐标;为避免成形过程中电子枪运行速度不均匀引起的金属过堆积现象,选用B样条基函数对轮廓数据进行曲线插值,结合数控系统的曲线插补命令,实现恒定线速度成形。针对大型零件在成形过程中的变形问题,采用六边形分区与平行线变角度扫描技术,根据各分区图案的形心欧式距离规划扫描顺序,实现变形控制。结果表明:采用非均匀有理B样条曲线和直线分段插值后,拟合曲线对原始多重曲面截线的逼近误差范围与切片数据相比减少了30%。选用网格数量为1 483 132的STL(stereolithography)模型进行效率测试,该算法切片用时90 s,与商用软件Magics15.01切片相比用时减少了34.6%,与开源软件Cura15.06切片相比用时减少了31.4%,研究结果可为大型零件成形过程中的层厚动态调整及变形控制等提供新的思路。