基于双流残差卷积神经网络的养殖鳗鲡(Anguilla)摄食强度评估研究

为实现对养殖鳗鲡(Anguilla)摄食强度的准确评估,提出了一种基于双流残差卷积神经网络的鳗鲡摄食强度评估方法,该方法针对传统双流网络(Two-stream)中存在的问题做出了相应的改进。首先针对传统双流网络存在网络结构较浅,无法提取到充分的鳗鲡摄食行为特征的问题,选择使用ResNet50网络进行替换,以提取到更具代表性的特征。其次针对传统双流网络最后的分类结果是把空间流和时间流的得分取平均值融合而获得,这种方式较为简单,且其空间流和时间流网络为独立进行训练,容易导致网络出现学习不到鳗鲡摄食行为的时空关联特征的问题,选择使用特征层融合方式对空间流和时间流网络提取获得的特征进行融合,让网络能够并行进行训练,以提取到时空信息间的关联特征。试验结果表明:文内提出的基于双流残差卷积神经网络的鳗鲡摄食强度评估方法准确率达到98.6%,与单通道的空间流和时间流网络相比,准确率分别提升了5.8%和8.5%,与传统的双流网络相比准确率也提升了3.2%。     

非均匀冻胀条件下铁路纵向变形模型及参数分析

我国是冻土分布大国,寒区铁路轨道普遍遭受地基土冻胀影响。以往的研究偏重地基土的冻胀特征,而对纵向非均匀冻胀变形下铁路与地基土的相互作用关注较少。基于双层弹性地基梁理论,建立铁轨-轨下基础在非均匀冻胀变形作用下的力学模型,给出模型的解析解,结合算例分析夹层弹性系数和冻胀量对轨道位移和内力的影响。结果表明：弹性夹层可以有效减弱铁轨的冻胀变形和应力响应,有利于维护铁轨的运营;铁轨和轨下基础的过渡段长度、凹凸弯折段处的剪力、弯矩随着冻胀位移的增大而增长;夹层弹性系数增大会导致冻胀力对轨下基础的影响逐渐向轨道转移;过渡段的长度只与冻胀量有关。文章提出的计算方法和分析结论可为寒区铁路设计和运营维护提供科学指导。     

四川荣县—威远—资中地区显著地震活动及其破裂尺度研究

基于四川地震台网观测资料,利用双差定位方法进行区域地震重新精定位,获得了2018—2021年荣县—威远—资中地区ML1.8以上地震的5 375个精定位结果。结合精定位地震的成带分布特征与震源机制解结果,探讨了研究区域4个显著地震的震级与破裂尺度经验关系。得到结论：(1)研究区域东部的丛集地震震源深度主要集中在3～5 km,主要走向为北东向。西部余震成带分布(有南北走向和与墨林场断层同向的北西向)。北东向分布的地震可能是由威远背斜北东向的荣县-威远隐伏断裂错动引发的。西部地震的震源深度跳跃较大,深部耦合关系不好,而东部地震的深浅耦合关系好,显示出断层连续性较好,更易形成较大规模的断层破裂风险。(2)结合区域内余震成带分布方向与震源机制解的优势破裂方向,得到研究区域内的4个显著地震的破裂尺度,拟合得到荣县—威远—资中地区震级(M_S)与破裂尺度(L)的关系为M_S=5.036 5 lg(L)+1.5851。     

考虑土骨架非线性的饱和土-结构相互作用分析

强地震作用下,饱和土体将进入非线性,有必要考虑非线性饱和土的地震响应以及非线性饱和土-结构相互作用问题。本文采用Biot饱和多孔介质模型,基于不规则加卸载准则的修正Davidenkov模型来描述近场区域内饱和土骨架的非线性特性,并采用集中质量显式有限元方法进行分析;远场区介质假定为线弹性饱和多孔介质,通过多次透射人工边界进行模拟;结构采用Newmark隐式时步积分方法进行分析。通过自编程序实现了非线性饱和土体的地震反应分析以及非线性饱和土-基础-结构相互作用分析。通过算例,对比分析了土体非线性对饱和土体、基础和结构反应的影响。     

湖泊环境科学与工程技术研究进展探讨

湖泊环境与工程学科是近10～20年发展的、研究变化环境条件下湖泊水环境质量演变规律、互动机制、保护治理及和谐发展的一门交叉性的基础研究和应用研究学科.随着人类活动强度增加,我国湖泊面临富营养化、蓝藻水华暴发与引发次生灾害及持久性和新兴污染等多类型或叠加复合的严峻环境问题,迫切需要发展湖泊区域性的复合污染防控与治理技术体系,服务于国家生态文明建设.本文首先简单介绍对湖泊环境与工程学科概念及内涵的认识,然后较系统地阐述了国内外近10年来关于主要污染物在湖泊中环境行为的研究,针对性地分析了主要由蓝藻水华暴发引发的次生灾害"湖泛"的发生原因及防控策略,展示了以湖泊底泥为主的湖泊监测方法和技术研究进展,总结和归纳了从入湖污染控制到内源污染治理的湖泊污染防控技术研发成果,最后对湖泊环境与工程学科研究尺度向宏观与微观两极延伸及治理修复技术向生态/水利工程和智慧感知/大数据技术融合发展等方面进行了展望.     

基于伴随状态法二维时间域勒夫波全波形反演研究

高频面波技术作为一种先进的地球物理勘探技术可被用来估计近地表横波速度.然而,基于频散曲线反演的高频面波技术对于非层状复杂的地质模型是不适用的.为此,本文对勒夫波进行时间域全波形反演以估计近地表横波速度.有别于经典的伴随状态法,本文基于一阶勒夫波伴随状态法求取模型参数梯度,该伴随状态法可以求取精确的伴随源.为削弱震源与近自由地表的耦合作用,本文对梯度进行适当的预调节.采取共轭梯度算法优化目标函数,并通过三点抛物法确定最优步长.分别对两个模型的无噪声和噪声勒夫波数据,应用本文方法测试.结果表明:经过50次迭代后,真实模型的主要异常已经被精确重建;噪声会加强震源与近自由地表的耦合作用,在近自由地表附近产生假异常;基于伴随状态法的全波形反演对于异常体的边界刻画能力较弱.     

用重力测量技术观测城市地表下沉的实验研究

本文用重力测量技术对城市地表下沉进行了实验研究,从2016年3月到2017年5月在武汉市内地表下沉较大的部分城区进行了7期流动重力观测实验,并用D-InSAR观测的垂向位移进行了验证.数值结果表明重力观测每期整网平差后点值平均精度都小于10×10~(-8)m·s~(-2),说明采用重力观测能在城市内获得高精度的区域重力变化.第7期相对于第1期的结果与D-InSAR在大致相同时间段内地表垂直位移结果比较表明,重力增加的大部分区域与D-InSAR观测到的地表下沉区域相一致,说明这些区域的重力增加主要是由地表下沉引起的.从第2到7期相对于第1期的重力变化说明在近12个月的时间内测区最大重力变化约40×10~(-8)m·s~(-2),且局部区域的重力值是逐渐增加的,说明地表下沉是持续进行的.本实验结果说明重力观测技术能为城市地表下沉提供重力观测约束和机制解释.     

大兴安岭南段毛登矿区阿鲁包格山岩体成岩成矿意义 ——锆石、角闪石和黑云母矿物学证据

毛登矿区位于内蒙古锡林浩特,是大兴安岭南段典型的锡钼铋多金属矿床.文章选择毛登矿区阿鲁包格山斑状二长花岗岩为研究对象,开展了高精度锆石U-Pb定年和锆石、角闪石、黑云母矿物学研究,以探讨成岩时代、岩浆结晶的物理化学条件及其对成矿的意义.研究显示,斑状二长花岗岩锆石U-Pb年龄(140±0.9)Ma,侵位于早白垩世;锆石w(Ti)为(3.99～10.9)×10-6,结晶温度672～805℃(平均734℃),岩浆氧逸度lgf(O2)为-19.6～-14.4.角闪石化学成分显示富铁(w(TFeO)为22.38％～26.41％)、富钙(w(CaO)为9.57％～10.36％)、贫镁(w(MgO)为5.67％～8.09％),暗示了岩浆经历了明显的结晶分异演化作用;w(Al2O3)为5.13％～6.29％,小于10％,以及Si/(Si+Ti+Al)值(0.86～0.88)大于0.765,表明具壳源角闪石特征;角闪石结晶温度709～753℃,形成压力145～241 MPa,形成深度5.5～9.1 km,寄主岩浆氧逸度lgf(O2)为-16.6～-15.4,含水量H2Omelt为3.6％～4.4％.黑云母化学成分显示,富铁(w(TFeO)为24.73％～28.53％)、镁(w(MgO)为6.21％～9.02％),IMg(Mg/(Fe+Mg))值(0.28～0.39)小于0.5,表明具壳源黑云母特征;黑云母结晶温度为650～712℃,寄主岩浆氧逸度lgf(O2)为-18.3～-16.5;黑云母IMg值与华南含锡花岗岩IMg值区间范围一致,且IFe值(0.61～0.72)较高,显示岩体与矿区内Sn矿化关系密切.结合前人研究,认为斑状二长花岗岩可能为新生地壳经部分熔融后,在上升过程中经历较明显的结晶分异演化作用而形成;具A型花岗岩特征,成岩环境处于伸展构造背景.岩浆演化处于较低氧逸度,较高温度,较高的水、F和Cl含量的环境,是毛登矿区锡、钼、铋多金属矿化形成的重要条件.     

Lost City低温热液场--一种新的海底热液活动类型

综述了新近发现的海底热液活动的新类型——Lost C ity低温热液场。该低温热液场坐落于距洋中脊15 km远的轴外洋底上,下伏的橄榄石经蛇纹石化反应所产生的热能是驱动该热液场的热源。低温热液场烟囱结构的矿物组分主要为方解石、文石和水镁石,热液流的温度为40~75℃,并以高pH值以及高氢、高甲烷含量为特征。Lost C ity低温热液场,为研究者们了解早期地球热液过程与它们所支撑的生命系统关系,探讨蛇纹石化、碳酸盐沉淀、微生物活动之间关系提供了天然实验室。     

Methane and nitrous oxide emissions from three paddy rice based cultivation systems in Southwest China

To understand methane (CH4) and nitrous oxide (N2O) emissions from permanently flooded rice paddy fields and to develop mitigation options, a field experiment was conducted in situ for two years (from late 2002 to early 2005) in three rice-based cultivation systems, which are a permanently flooded rice field cultivated with a single time and followed by a non-rice season (PF), a rice-wheat rotation system (RW) and a rice-rapeseed rotation system (RR) in a hilly area in Southwest China. The results showed that the total CH4 emissions from PF were 646.3±52.1 and 215.0±45.4 kg CH4 hm-2 during the rice-growing period and non-rice period, respectively. Both values were much lower than many previous reports from similar regions in Southwest China. The CH4 emissions in the rice-growing season were more intensive in PF, as compared to RW and RR. Only 33% of the total annual CH4 emission in PF occurred in the non-rice season, though the duration of this season is two times longer than the rice season. The annual mean N2O flux in PF was 4.5±0.6 kg N2O hm-2 yr-1. The N2O emission in the rice-growing season was also more intensive than in the non-rice season, with only 16% of the total annual emission occurring in the non-rice season. The amounts of N2O emission in PF were ignorable compared to the CH4 emission in terms of the global warming potential (GWP). Changing PF to RW or RR not only eliminated CH4 emissions in the non-rice season, but also substantially reduced the CH4 emission during the following rice-growing period (ca. 58%, P<0.05). However, this change in cultivation system substantially increased N2O emissions, especially in the non-rice season, by a factor of 3.7 to 4.5. On the 100-year horizon, the integrated GWP of total annual CH4 and N2O emissions satisfies PF>>RR≈RW. The GWP of PF is higher than that of RW and RR by a factor of 2.6 and 2.7, respectively. Of the total GWP of CH4 and N2O emissions, CH4 emission contributed to 93%, 65% and 59% in PF, RW and RR, respectively. These results suggest that changing PF to RW and RR can substantially reduce not only CH4 emission but also the total GWP of the CH4 and N2O emissions.