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2019年 第55卷 第2期 刊出日期：2019-03-20

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2019年第2期目次

2019, 55(2):  0. 

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实时嵌入式软件时间抽象状态机的扩展

单锦辉, 张路, 王金波, 张涛

2019, 55(2):  197-208.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2019.005

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针对时间抽象状态机(TASM)存在的不足, 对TASM进行扩展, 增加数组数据类型、while循环处理规则以及“%”, “&”, “|”, “^”, “>>”和“<<”等运算符, 定义扩展后TASM的语法和语义。采用扩展后的TASM为实际的实时嵌入式软件需求建模, 通过实验, 验证了采用扩展后的TASM为实时嵌入式软件需求建模的有效性。

基于AETA监测数据的地震预测研究

王新安, 雍珊珊, 黄继攀, 吕亚轩, 张兴, 梁意文

2019, 55(2):  209-214.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2019.007

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针对2017年8月8日中国四川省九寨沟县Ms 7.0级地震事件, 分析AETA地震前兆监测设备上地震前后的数据。结果显示, 四川地区已安装的36个台站中, 有13个出现相关异常, 其中9个台站为密切相关。在异常台站中发现一种与日升日落几乎同步的电磁扰动均值波形(称为SRSS波), 有11个台站在震前出现该波形。采用 PCAETA算法对这11个台站的数据进行分析, 计算得到九寨沟防震减灾局AETA台站(104.25°E, 33.26°N)的波形震前震后出现明显的异常条带, 2017年8月12日至11月20日冕宁防震减灾局AETA台站(102.17°E, 28.55°N)的AETA波形也出现震前异常条带。结果表明, AETA设备可在地震发生前捕捉到多点的密切相关的前兆异常, SRSS波的条带异常现象是比较明确的临震前兆特征。

利用Himawari-8卫星红外图像反演降雨

孙绍辉, 李万彪, 黄亦鹏

2019, 55(2):  215-226.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2018.101

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利用静止气象卫星Himawari-8的红外图像数据, 结合全球降雨测量计划的降水产品2AGPROFGMI, 通过将匹配的红外亮温和亮温差数据点与近地面雨强数据点一一对应, 使二者之间建立联系。利用静止气象卫星通道多的优点, 进一步建立多个以红外亮温(BT)、亮温差(BTD)以及近地面雨强为参数的二维和三维雨强查算表。通过反演试验, 找到能够较好地识别不同等级降雨强度的查算表, 其中三维查算表(BT10.4, BTD12.4-10.4, BTD6.2-7.3)对降雨事件表现出较高的检测概率(POD=0.8817)和较低的错判率(FAR=0.4042), 可以较好地判识降雨区域。

GPM DPR雷达联合地面S波段雷达反演雨滴谱

陈新涛, 刘晓阳

2019, 55(2):  227-236.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2019.009

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针对GPM-CO DPR观测数据反演雨滴谱算法中存在的双值问题, 提出通过匹配地面S波段天气雷达与GPM-CO DPR观测数据, 为双值问题提供判断依据的方法。在建立反演查算方法的基础上, 利用雷达仿真程序Quickbeam进行算法的理论验证, 并使用观测数据进行实例验证。理论验证的结果表明, 反演结果数据和输入数据的相关系数达到0.99以上; 实例验证的结果显示, 利用此反演算法得到的雨滴谱可以反映降水过程中雨滴粒径的分布情况, 在一定程度上解决双值问题。

地面和探空资料的EnKF同化对北京7·21极端暴雨模拟的影响

孟智勇, 唐晓静, 岳健, 白兰强, 黄龄

2019, 55(2):  237-245.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2019.004

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针对2012年7月21日北京极端暴雨的业务预报误差, 详细地考察地面和探空资料的EnKF同化对7·21极端暴雨总体时空分布和暴雨触发地面特征模拟的影响, 进而揭示预报误差的可能原因。结果表明, 资料同化显著地改善了北京地区降水时空分布的模拟结果, 证实了前人基于观测和敏感性分析提出的“低涡是北京7·21暴雨的关键影响系统”的判断, 揭示出低涡对应的地面低压东侧倒槽对北京7·21暴雨的直接贡献。研究结果显示, 业务数值模式对此次极端暴雨预报失败的主要原因可能是对低涡和低涡对应的地面低压东侧倒槽强度和位置有较大的预报误差。

一维速度结构的地震波全波形反演理论测试

崔丛越, 王彦宾

2019, 55(2):  246-252.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2018.029

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为了验证地震学研究中全波形反演方法的有效性, 并研究其收敛特点, 编写基于共轭梯度法的一维地震波全波形反演程序。首先使用单个震源和台站反演出一维非均匀速度结构, 然后通过改变此过程中的各个条件, 讨论不同因素对反演结果的影响。结果显示, 全波形反演在数据较好的情况下能够得到很精确的反演结果; 震源和台站是影响反演的最主要因素; 多尺度反演以及更好的初始模型能够有效地提高反演的稳定性; 观测数据的噪声可使结果产生小尺度的波动, 但在大尺度上对结果的影响相对较小。

利用地铁振动确定场地传递函数的方法探究

宋子豪, 韩晓明

2019, 55(2):  253-261.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2018.027

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为了在城市环境条件下获取场地振动响应特征, 提出一种互相关叠加方法, 并利用模拟数据验证方法的正确性。该方法利用地铁的地表振动记录确定场地传递函数, 能够有效地压制其他振动的干扰, 可以为获取场地传递函数提供一种新的方式。

内蒙古艾力格庙地区二叠纪火山‒沉积岩系的层序、时代及其构造意义

王世超, 徐备, 王志伟, 张佳明, 栗进

2019, 55(2):  262-276.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2018.026

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为了查明兴蒙造山带西段二连?满都拉裂陷盆地的充填过程以及其中火山?沉积岩系的时空分布, 对西里庙组开展地层层序和同位素年代学研究, 探讨盆地形成的构造背景。实测剖面查明, 二叠纪西里庙组地层可分为3段, 上段和下段为晶屑凝灰岩及流纹质岩屑晶屑凝灰岩, 中段为暗色沉积岩, 构成独特的火山?沉积岩系。上段流纹质凝灰岩的锆石²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄为282±2 Ma, 代表形成年龄; 中段碎屑岩的两组锆石年龄峰值分别为304 Ma和450 Ma, 另有1颗锆石的年龄为870 Ma, 分别代表最大沉积年龄、早古生代造山带的形成时代和晚元古代基底的年龄。中段碎屑岩的年代学测试结果表明, 西里庙组火山?沉积岩系的形成时代为304~282 Ma, 其层位应置于哲斯组之下。西里庙组中段沉积地层碎屑锆石的物源分析结果为从中古生代构造挤压过程向晚古生代构造伸展过程转化的沉积响应提供了证据。

构造倾斜角度对盐构造形成的控制模式: 以下刚果盆地为例

王殿举, 李江海, 程鹏, 刘志强, 于法浩

2019, 55(2):  277-288.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2018.095

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基于下刚果盆地3个工区的地震数据, 总结盆地内9种典型的盐相关构造样式, 并基于离散元数值模拟方法, 以构造倾斜角度为单一控制变量建立模型, 对比分析盐岩的运动矢量演化。模拟结果表明, 随着构造倾斜角度的增加, 盐岩及其上覆岩层的流动速度逐渐增大, 后续陆源沉积物的搬运距离也越远, 更易形成盐构造; 盐岩流动主要有3种控制机制: 差异压实作用控制、差异压实作用和重力滑脱作用共同控制以及重力滑脱作用控制, 这3种控制作用均受坡度的影响, 随着坡度的改变, 3种控制作用依次出现, 控制着盐构造的形成。在上述分析结果的基础上, 建立被动陆缘盆地构造倾斜角度对盐岩流动的控制模式。

大兴安岭中段阿尔山地区第四纪火山地貌特征及其构造意义

马雨轩, 李江海, 陈耀华

2019, 55(2):  289-298.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2019.012

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基于资源三号(ZY-3)的高分辨率卫星影像和数字高程模型(DEM), 运用地理信息系统(GIS)技术, 通过遥感影像解译以及地形起伏度和坡度的定量计算, 分析阿尔山火山区的地质地貌特征。共识别出 19 座第四纪喷发的火山, 并且将其划分为5个类型。该区火山地貌按地形起伏度可分为4个类型, 以低位中山为主(39.61%), 其次为低位低山(36.24%)。80%的椭圆形火山锥长轴走向介于45°~75°之间, 中值为58.5°, 与NE向排列的小东沟火山?十号沟盆地火山?岩山?高山火山链走向平行。火山锥的马蹄形缺口主要朝向为NE向, 也有SW向和NW向。NE向与SW向马蹄形缺口的角度中值相差约180°, NW向的马蹄形缺口与NW向的断裂几乎平行, 推测存在控制火山喷发和展布的NE向断裂。根据研究结果推断, 中生代的基底断裂使该区形成NE走向的脆弱裂隙带, 为岩浆提供良好的上侵通道; 裂隙控制着岩浆的上升, 形成呈NE向线性分布的火山机构, 并最终影响地表火山锥的分布和地貌形态。

青藏高原高寒草甸不同海拔梯度上增温和优势植物物种去除对生态系统碳通量的影响

王安阔, 王娓, 曾辉

2019, 55(2):  299-309.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2018.092

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在青藏高原高寒草甸的两个海拔梯度(3200 m 和 4000 m)上开展实验, 研究增温和优势植物物种去除对净生态系统CO₂交换量(NEE)、生态系统呼吸(ER)和生态系统总初级生产力(GEP)的影响。结果表明: 在2017年生长季, 两个海拔的GEP均高于ER, 表明这两个生态系统在生长季均表现为碳汇。低海拔(3200 m)的增温对生态系统C通量没有显著的作用, 原因可能是增温引起的水分限制。在较湿润的高海拔(4000 m)地区, 增温显著提高了生态系统C通量, 平均而言, 增温引起的GEP增加量(2.30 mg CO₂/(m²·s))高于ER (0.62 mg CO₂/(m²·s)), 导致NEE增加。两个海拔优势植物物种的去除对生态系统C通量均没有显著的作用, 原因可能是剩余物种的补偿作用, 因为去除处理对两个海拔的地上生物量(AGB)和地下生物量(BGB)的影响都不显著。增温和优势物种去除对两个海拔生态系统C通量没有显著的交互作用。研究结果揭示土壤湿度在调节高寒草甸生态系统C通量对气候变暖响应方面的重要性, 单一优势植物物种的去除可能不会对物种丰富的生态系统C通量产生较大的影响。

基于改进层次分析法的水环境生态安全评价与对策——以邢台市为例

李玉平, 朱琛, 张璐璇, 王艳超, 吴智杰, 牛旭冉

2019, 55(2):  310-316.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2018.096

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通过对传统层次分析法的改进, 采用构建三标度(0, 1, 2)矩阵的方法, 构建3个层次、24个指标的水环境生态安全评价体系, 对邢台市水环境生态安全影响因素进行分析和判别, 对水环境生态安全状况进行评价。结果显示, 在24个评价指标中, 污水处理率、年降水量、废水排放总量、工业废水排放量和城镇居民生活污水排放量列权重在前5位; 2006—2015年邢台市水环境生态安全综合评价指数在0.36~0.63之间, 水环境生态安全处于一般状态和较差状态, 安全形势严峻。对邢台市水环境生态安全问题提出相应的对策和建议, 为水资源可持续利用提供理论依据, 同时为具有类似自然条件的地区的生态安全评价提供借鉴。

深圳河湾流域水污染源解析研究

宋芳, 秦华鹏, 陈斯典, 赵志杰

2019, 55(2):  317-328.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2018.097

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利用污染源调查资料、污水处理厂运行数据、底质监测结果、SWMM的非点源污染模型和截排系统溢流模型, 估算深圳河湾流域的非点源和溢流污染负荷, 解析流域主要污染物的时空分布和来源, 得到如下结论。1) 2015年深圳河湾流域全年入河负荷量为COD 3.676 万 t/a, 氨氮 5715.65 t/a, TP 494.36 t/a, 其中点源为COD 2.63 万 t/a, 氨氮 5496.9 t/a, TP 463.55 t/a, 占全年的比例分别为72%, 96%和94%。非点源负荷为COD 8608 t/a, 氨氮 99.8 t/a, TP 18 t/a。雨季(4—9 月)溢流总负荷为COD 1894.05 t, 氨氮 118.95 t, TP 12.81 t。2) 深圳河湾流域单日入河负荷为COD 116.5 t/d, 氨氮 15.75 t/d, TP 1.412 t/d; 旱季污染源中漏排污水, 各指标负荷属排污口和支流漏排占比最大; 旱季点源总COD为71.94 t/d, 氨氮为15.06 t/d, TP为1.27 t/d。雨季中, 非点源的COD占比最大(34.21%), 其次是支流漏排(28.73%)和排污口(22.3%); 3) 雨季非点源和溢流的负荷对水质的影响不能忽略, 尤其是暴雨天, 虽然时间短, 但大量负荷对水质冲击的影响极其严重, 恢复到正常水质需较长的时间。

新型复合絮凝剂对疏浚底泥脱水和重金属固化的研究

郭利芳, 迟姚玲, 赵华章

2019, 55(2):  329-334.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2019.002

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模拟实际工程条件, 在实验室考察3种化学调节剂(聚合硫酸铁(PFS)、聚丙烯酰胺(PAM)和一种自配的复合絮凝剂(S003))对实际污染河流底泥的脱水效果。结果表明, 使用PFS和PAM处理后, 泥饼含水率分别为60.22%和64.77%; 用S003处理后, 泥饼的含水率为52.67%; 与PFS和PAM相比, S003处理的脱水速度更快, 具有更好的除浊效果。S003优良的脱水效果主要是由于其含有的无机成分的骨架作用和有机成分的桥接作用, 使底泥形成多孔结构的大絮体, 加快底泥沉降速度, 提高了底泥过滤性能。此外, 受污染的疏浚底泥经S003固化后, 固化体中Cr, Cu, Zn, Ni, Pb和Cd的浸出浓度分别减少55.8%, 92.1%, 89.2%, 61.4%, 34.2%和56.3%。研究结果表明, S003对底泥具有高效的脱水作用和重金属良好的稳定效果。

基于模式识别方法的湖泊水质污染特征聚类研究

任婷玉, 梁中耀, 陈会丽, 刘永

2019, 55(2):  335-341.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2019.001

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构建耦合自组织映射神经网络(SOFM)和随机森林(RF)的方法, 对中国63个湖泊11年的9种水质指标(5110条数据)进行模式识别。首先采用SOFM对湖泊进行聚类, 以识别污染状况, 然后采用RF分析水质指标对湖泊类别的决定效果, 以确定代表性指标。SOFM的结果显示, 湖泊可以按污染程度分为3类。RF的结果发现, 在分类准确率为80%时, 根据高锰酸盐指数和叶绿素a浓度即可判定湖泊污染程度。该方法可从庞杂的数据中识别出反映水体污染特征的水质指标, 为快速认知水体污染状况及选取监测指标提供参考。

基于RWEQ模型的典型沙区风蚀治理成效研究

张寒冰, 高阳, 崔艳智

2019, 55(2):  342-350.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2019.010

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以通辽市科尔沁左翼后旗(科左后旗)为研究区, 通过修正的风蚀方程(revised wind erosion equation, RWEQ)计算科左后旗2010—2016年的风蚀强度时空变化, 评价通辽市开展科尔沁沙地“双千万亩”综合治理工程的风沙治理效果。研究结果表明: 1) 2010— 2016年, 科左后旗风蚀强度呈现明显下降的趋势, 总风蚀量从2010年的3893.87万t下降到2016年的1883.56万t, 降幅为51.63%; 2) 工程实施区内平均风蚀强度高于全旗平均风蚀强度, 且相对风蚀系数在2016年明显下降, 说明项目建设成效显著, 有效地削弱了风蚀较高的项目区内的侵蚀; 3) 项目区建设具有一定的域外效应, 范围在3 km左右, 项目实施后, 不同距离缓冲区的相对风蚀系数均明显下降, 且越靠近项目区下降越明显, 从而减小了缓冲区之间的差距。

人口学特征分异的半圈养生境野生动物旅游者环境态度分析: 深层生态学理论视角

丛丽

2019, 55(2):  351-359.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2019.011

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为理解野生动物旅游中人与生态系统互动机制, 以中国成都大熊猫繁育与研究基地为例, 采用聚类分析和单因素方差分析、雪费法事后检定等定量分析方法, 以新生态范式量表为基础, 对到访半圈养生境野生动物旅游者的环境态度进行测量, 分析基于人口社会学和人口地理学分异的野生动物旅游者的环境态度特征。结果表明, 按照环境态度表现程度不同, 野生动物旅游者分为3类: 近生态中心主义者、近人类中心主义者和立场中立者, 访客中主体环境态度为近生态中心主义者。在中国熊猫基地中的受访者中, 不同性别、年龄、收入、教育程度和家庭背景对环境态度有显著性差异。

表面修饰多孔微晶玻璃的制备及其对废水中钯(II)的吸附分离

陶虎春, 黄帅斌, 谷翼涵, 张丽娟, 朱丽丽

2019, 55(2):  360-366.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2018.100

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以废玻璃为原材料, 制备表面修饰多孔微晶玻璃(Thio-aminopropyltriethoxysilane-modified porous glassceramics, TAMPG), 实现对水溶液中钯(II)的高效吸附分离。通过在废玻璃制成的多孔微晶玻璃上负载有机配体2-噻吩甲醛、2-巯基苯并咪唑和2-巯基苯并噻唑, 得到新型吸附剂TAMPG-1, TAMPG-2和TAMPG-3, 同时对钯(II)吸附过程的pH 值、温度、初始浓度和吸附时间等条件进行优化。由于原材料廉价易得, 吸附性能良好, 可循环使用, 同时具备优良的选择性和稳定性, 所以表面修饰多孔微晶玻璃既可以高效地分离钯(II), 也能产生良好的经济效益。

京津冀居民生活用煤“煤改电”政策的健康与经济效益评估

张翔, 戴瀚程, 靳雅娜, 张世秋

2019, 55(2):  367-376.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2018.098

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针对以电力等清洁能源替代居民散煤的“煤改电”政策, 构建可实现京津冀区域“十三五”规划中“煤改电”政策目标的技术选择以及电力供应来源的相关情景, 利用综合评价模型分析并估算不同情景下实施“煤改电”政策对环境质量、健康效益和经济效益的影响。研究结果表明, 通过在该区域实施居民生活“煤改电”政策, 2020年京津冀区域PM_2.5年均浓度可以下降6~15 μg/m³, 可因此避免约2.22万人过早死亡和60.78万致病例。如同期在京津冀区域采用一致性的政策实现“煤改电”政策目标, 可以获得187.31~198.69亿元的社会净效益。基于对3个地区净效益的分析结果, 并考虑地区间的差异, 提出具体的技术选择建议: 北京市和河北省宜采用“空气源热泵+可再生能源供电”方式, 天津市则宜采用“蓄热式电暖器+可再生能源供电”的方式。在3个地区均采用各自净效益最大化的政策情景下, 整个京津冀区域的净效益约为203.41亿元。

基于结构路径分析的中国居民消费对碳排放的拉动作用研究

张琼晶, 田聿申, 马晓明

2019, 55(2):  377-386.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2018.099

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在投入产出法的基础上, 采用结构路径分析的方法, 研究2012年中国城乡居民消费对碳排放的拉动作用。结果显示, 2012年城乡居民消费碳排放以间接排放为主, 拉动作用靠前的路径有电力、热力生产和供应业, 其他服务业, 农、林、牧、渔、水利业, 食品制造业, 批发、零售业和住宿餐饮业, 交通运输、仓储和邮政业。由于使用化肥、农药和饲料造成农业的碳排放较为突出, 所以农业政策应合理地限制这类化学制品的使用, 以期减少“化学原料和化学制品制造业”部门因制造化肥农药所排放的CO₂。研究结果还表明, 收入水平及消费结构的差异是造成城乡居民消费碳排放量的重要因素。

内蒙古草原植物根属性的变异格局及环境适应策略

马芳, 曾辉, 李洪波, 马泽清, 郭大立

2019, 55(2):  387-396.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2019.003

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在内蒙古草原沿水分梯度选择16个样点, 测定22种优势植物根的形态和构型属性, 分析6种植物根属性(直径、根长、比根长、组织密度、分支强度和分支比)的变异及其对4种环境因子(年均降雨量、年均温、土壤含碳量和土壤含氮量)的响应规律。结果表明: 1) 不同物种间吸收根直径、组织密度和比根长的变异为7, 9和15倍, 根直径与侧根长度显著正相关, 与分支强度负相关; 2) 吸收根和非吸收根对降水和土壤氮的适应方式具有明显的种间效应, 当利用不同根系属性组合刻画植物适应策略时, 由于随着环境变化, 不同物种根属性产生变异的程度和方向各不相同, 从而形成多样性的植物适应策略。