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科学技术与工程
科学技术与工程

明廷华

旬刊

1671-1815

ste@periodicals.net.cn

010-62103284

100081

北京市海淀区学院南路86号

科学技术与工程/Journal Science Technology and Engineering北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊向社会介绍科技界、工程界进展情况和为科学家、工程技术专家开展学术交流服务的一份学术性、知识性和动态性杂志。主要内容包括科学技术发展前景和重大建设工程进展情况，科学技术与工程方面的新成果、新知识、科技界和工程界的热点问题等。适合科技工作者、工程技术专家、领导同志、管理干部和图书资料馆（室）订阅。
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    岩溶区桩基承载特性研究综述

    侯振坤刘宇鹏凌造王道初...
    4369-4379页
    查看更多>>摘要：在岩溶区进行桩基施工时,应尽可能地避开溶洞,但不可避开的情况也普遍存在,因此岩溶区桩基承载特性研究是桩基发展过程中必须要面对的问题.从理论研究、物理实验、数值模拟3个方面对岩溶区桩基承载特性研究现状进行了分析,得到如下结论:现有承载力计算公式存在影响因素考虑不全的情况,后续理论研究应考虑多因素协同影响下单桩极限承载力计算公式推导.物理模型试验的变量较为单一,试验过程中常常忽略水对桩基承载特性的影响,后续研究应当重点考虑地下水及多因素的协同作用.原位实验开展较少,检测获得数据准确性有待提高,后续应开展更多的原位实验、现场破坏实验以获得更全面的桩基承载特性实验数据.数值模拟研究中溶洞模型的建立大多采用长方体、正方体、椭球体、球体等标准尺寸,这与实际地层溶洞三维几何尺寸不符,真实的溶洞几何模型的建立是未来重点的发展方向.

    岩溶区桩基承载特性理论研究物理实验数值模拟

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    微塑料的老化及其对水环境中抗生素的吸附行为研究进展

    丛俏蔡国庆任梓瑄
    4380-4388页
    查看更多>>摘要：微塑料(microplastics,MPs)和抗生素作为新兴污染物,经常在水环境中能被同时检测到,并且水环境中的抗生素也经常在MPs表面被发现.MPs可以通过表面吸附和迁移,吸收、聚集并携带水环境中的各类有机污染物而受到广泛关注.与原始MPs相比,老化后的MPs因粒径变小、比表面积增大,从而吸附位点增多,而具有更强的吸附能力.主要从MPs的环境老化方式、老化后MPs对水环境中各类抗生素的吸附行为展开了综述,总结了老化MPs的老化方法及吸附抗生素的影响因素及吸附机理,并对MPs老化问题及对抗生素的吸附影响提出展望.

    微塑料抗生素老化吸附行为

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    圆盘体系在各向同性压缩下的接触结构及晶格化

    戴丹张兴刚
    4389-4396页
    查看更多>>摘要：结合离散元模拟及接触网络的统计分析对双分散圆盘体系在各向同性压缩下的接触结构及其晶格化进行研究.离散元模拟中通过改变大小颗粒的粒径比控制分散程度,使得体系成为单分散或者近似单分散的体系.用接触类型的百分比描述接触结构的统计特征.给出了体系的压强以及各种接触类型的百分比随堆积分数变化的曲线,研究了摩擦与粒径比对这些曲线的影响,并且着重讨论了摩擦和单分散程度对晶格结构的影响.模拟结果表明,随着圆盘数的增多,临界体积分数逐渐增大;随着摩擦系数与粒径比的增大,临界体积分数逐渐减小.摩擦与单分散程度是影响接触结构晶格化的主要因素.对于单分散体系,当摩擦系数较小时,体系在持续的压缩过程中容易形成三角晶格团簇;随着摩擦系数的增大,体系晶格化程度减小;当摩擦系数大于0.8以后,很难形成三角晶格团簇.对于近似单分散的体系,只有单分散程度很高时,压缩过程的持续才会导致明显的晶格化;随着粒径比的增大,晶格结构难以出现,体系通常形成无序堆积.

    颗粒体系离散元模拟接触网络晶格结构堆积分数

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    基于气象水文水动力耦合模型的流域尺度洪水预报方法:以北江流域为例

    韩赟希张昕王自法周良辰...
    4397-4408页
    查看更多>>摘要：针对中小流域目前径流和淹没预报难度较大且精度偏低的问题,以北江流域为研究对象,构建降雨径流-洪水淹没模型.在非耦合情况下,基于WRF-Hydro模式构建北江流域水文模型,通过对主要参数率定,优化了 WRF-Hydro水文模型,模拟了流域的产流、汇流等水循环关键要素.在耦合情况下,将WRF-Hydro模式模拟的径流过程作为CaMa-Flood模型的边界条件,从而实现对整个流域的洪水淹没模拟.研究结果表明:在经过参数率定的WRF-Hydro水文模型中,针对验证期的5场典型洪水事件,皮尔逊相关系数均高于0.8,纳什效率系数在0.52～0.71,在预报期的三个洪水事件中,洪峰的平均误差为22.2％.在水文水动力模型耦合后,能够准确地捕捉洪水淹没与降雨强度、洪水流量变化之间的关系,进而提供洪水发生后洪泛区的淹没深度和范围等关键信息.本文构建的降雨径流-洪水淹没模型能够适用于地形复杂、降雨时空分布不均匀的北江流域,为类似半湿润流域的洪水预报提供了有益参考,同时也为水文水动力模型耦合的研究奠定了基础.

    北江流域WRF-Hydro水文模型CaMa-Flood水动力模型洪水预报洪水淹没模拟

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    基于MATLAB编程的碎屑岩粒度计算对比:以江西省会昌盆地上白垩统周田组为例

    陈念楠李满根宋志杰刘东兴...
    4409-4415页
    查看更多>>摘要：计算机强大的图像分析和统计功能在碎屑岩粒度测量过程中能够有效解决计算结果精度不足以及工作负荷大等问题.通过MATLAB编程语言对会昌盆地上白垩统周田组样品进行灰度化、二值化、自适应中值滤波、彩色标注等图像处理方式,准确测量出其粒度参数.结果显示:①MATLAB直接计算法与图解法所求得平均粒径分别为4.008φ和3.103φ(φ为粒级);标准偏差分别为0.8φ和0.803φ;偏度分别为-0.195φ和-0.041φ;峰度分别为0.911φ和0.916φ.两种计算方式中标准偏差和峰度误差较小,可以互相替代,而标准偏差和偏度误差程度较大,不可互相替代;②MATLAB直接计算方法与镜下岩矿鉴定均显示周田组整体磨圆度较差,碎屑颗粒呈棱角状-次棱角状,通过沉积环境判别公式反映周田组形成于河流相沉积环境中;③通过MATLAB编程语言,能够精准识别碎屑岩中颗粒轮廓及统计各项参数,对沉积物粒度研究提供了极大的便利,避免了人为主观因素干扰,提高了工作效率.

    粒度分析图解法会昌盆地周田组MATLAB

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    甘肃省地质灾害发育特征

    李松刘晋文窦晓东
    4416-4424页
    查看更多>>摘要：甘肃省地质环境条件复杂,受极端天气、地震及人类工程活动等影响,区内地质灾害多发、频发,防灾减灾形势严峻.为进一步查清甘肃省地质灾害现状发育特征,在甘肃省1:50 000地质灾害风险调查最新数据分析的基础上,分析了全省地质灾害灾情险情特征、总结了地质灾害时空分布规律及致灾特征.研究结果表明:①甘肃省地质灾害以崩塌、滑坡、泥石流为主,灾害规模多为中小型;②在空间分布上,地质灾害主要集中分布于甘肃省中部和东南部的9个市州,属于黄河流域及黄土高原区、白龙江流域及陇南山地;③在时间分布上,5-9月主汛期是地质灾害高发期,以7月下旬—8月上旬最为严重;④地质灾害具群发致灾、隐蔽致灾和链式致灾特征.研究成果可为区域地质灾害风险管控和应急管理提供一定的技术依据和参考.

    地质灾害风险调查发育特征防灾减灾甘肃省

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    洞里萨湖流域土地利用变化与其水质的关联性

    潘梅娥杨昆邹天乐孙润...
    4425-4432页
    查看更多>>摘要：为探究洞里萨湖流域土地利用变化对湖泊水质的影响,以MODIS 土地覆盖产品(MCD12Q1)、湖泊浊度和营养状态指数为数据源,结合地理信息系统(geographic information system,GIS)空间分析、Theil-Sen Median趋势分析、Mann-Kendall检验和相关性分析等方法,系统研究该流域近20年土地利用与湖泊水质的时空变化特征及两者间的关联性.结果表明:洞里萨湖流域土地利用以林地显著减少(P＜0.01)和草地、耕地显著增加(P＜0.01)为主要特征,年均变化率分别达到了流域总面积的-1.13％、0.8％和0.35％;相应地,湖泊浊度和营养状态指数亦为上升趋势,但未通过显著性检验.研究时段内,湖泊浊度与林地强负相关(r=-0.65),与草地、耕地和建设用地强正相关,相关系数分别为0.61、0.74、0.72,与湿地弱正相关(r=0.35);然而,湖泊营养状态指数仅与湿地弱负相关(r=-0.31).研究结论为认识洞里萨湖水质变化的驱动因子与流域管理提供科学参考.

    土地利用水质关联性MODIS洞里萨湖

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    基于双子空间PCA降维的脑力负荷分类

    张杰曲洪权柳长安庞丽萍...
    4433-4438页
    查看更多>>摘要：人类社会至今的飞速发展使得大量体力劳动被机械工程替代,工作者的任务重心也从体力劳动逐渐转变为脑力劳动,对操作者脑力负荷进行实时评估以增强工作效率在当下有着重大意义.目前人类对于脑力负荷评估共有3种方式,有研究表明,采用生物电信号进行脑力负荷分类效果较其余两种方法更客观.但脑电信号经过特征提取后维数极高,所需数据量和运算量巨大,需要对其进行降维.目前降维方面最广泛运用的两种算法为主成分分析(principal component analysis,PCA)和线性判别分析(linear discriminate analysis,LDA).针对PCA的非监督性和LDA的特征冗余敏感性,提出一种二分类下基于双子空间主成分分析的降维算法,分别对不同类别的训练集数据进行主成分分析,并将所有训练集数据映射到生成的空间中,再次进行PCA-LDA降维,以此提高降维后数据的可分性.实验结果表明,双子空间PCA-LDA降维算法在二分类任务下测试集精度整体高于单子空间PCA-LDA算法,以此为脑力负荷分类领域和高维数据降维领域提供了新思路.

    主成分分析数据降维脑力负荷脑电信号

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    常见肝癌细胞系的转铁蛋白受体表达差异分析及主动靶向载体效率比较

    张效玮王兴芝王永安全东琴...
    4439-4445页
    查看更多>>摘要：转铁蛋白受体1(transferrin receptor 1,TfR1)可介导细胞内吞过程,从而摄取与之特异结合的纳米颗粒,因此成为许多主动靶向型纳米载体的靶点.研究表明,肝癌细胞存在TfR1高表达现象,可作为肿瘤治疗纳米药物递送系统的关键性靶点.体外评价是TfR1靶向纳米载体的重要研究环节,然而肝癌细胞模型种类繁多,其TfR1表达水平可能存在一定差异.选择了几种常见的肝癌细胞系,包括HepG2、Hep3B、MHCC97-H以及Huh-1,分别从mRNA水平以及蛋白水平测定了细胞系TfR1的表达情况,考察了转铁蛋白(Tf)以及转铁蛋白核酸适配体(transferrin nucleic acid aptamer,Tf-APT)对不同细胞的亲和效率.同时,制备了包载紫杉醇的TfR1靶向脂质体,并考察其对不同细胞系的细胞生长抑制作用.结果表明,4种肝癌细胞系在mRNA水平以及蛋白水平均存在TfR1的表达差异;同时,体外抗肿瘤结果显示,不同肝癌细胞系对紫杉醇-TfR1靶向脂质体的敏感性也存在显著不同.

    肝癌转铁蛋白受体1主动靶向纳米载体

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    煤岩体突水通道骨料灌注运移堆积机制试验

    苏培莉杨述刘锋
    4446-4455页
    查看更多>>摘要：为揭示突水通道中骨料运移堆积的演化规律,开展了动水条件下骨料灌注试验,得到了骨料的初始沉积位置、堆积体形成方向以及堆积体极限堆积高度与水流速、骨料灌注速度等影响因素的内在关联.结果表明:在1.0 m/s高流速动水环境中,骨料堆积体形成方向为先逆水流方向生长至投料孔底后转为顺水流方向生长;在0.3 m/s低流速条件下,采用口径36 mm漏斗投料同口径18 mm相比,骨料灌注总量相同时,其堆积体的极限高度提升了 41％.基于数值力学模型——计算流体动力学-离散元方法(computational fluid dynamics and distinct element method,CFD-DEM),研究了骨料灌注期间突水通道内流场的时空分布特征以及骨料堆积体的过水阻力作用对突水通道内静水压力的影响机制.

    煤矿突水骨料灌注堆积形态固-液两相流

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