2020年, 第39卷, 第05期　
刊出日期：2020-10-15

  

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  基于地表水地下水耦合模型的白马河傍河水源地开采量评价

  董杰, 付佳妮, 滕飞达

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2020, 39(05): 1-9. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2020.05.001

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  目前基于数值模型的傍河水源地开采量评价中,常把河水作为第一类定水头边界,本质上是把河流当成无限水源,在理论上存在一定缺陷。以河流扩散波方程作为模型中的河流边界,取代传统模型中的水位和流量边界。通过模拟河水流量和水位变化模拟地下水与河水之间水量交换,评价地下水开采量。为验证方法合理性,将第一类定水头边界模型和扩散波方程边界耦合模型的评价结果进行对比。结果表明,按耦合模型和第一类定水头边界模型评价本区地下水可开采量分别为2 733万m³/a、3 942万m³/a,而本区的年径流总量为3 120万m³/a;传统的第一类定水头边界模型评价的地下水可开采量超过了流域年径流量,而耦合模型评价的结论更为合理。
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  拉萨河流域中下游地区水化学及地表水-地下水转化关系研究

  刘久潭, 李颖智, 高宗军, 王敏, 刘曼茜, 王姝, 王贞岩

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2020, 39(05): 10-20. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2020.05.002

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  为研究拉萨河流域中下游地区水化学及地表水地下水转化关系,利用水化学资料分析了不同水体水化学和稳定同位素特征,并探讨了地表水-地下水之间的转化关系。结果表明:拉萨河流域中下游地区不同水体中主要离子含量均较低,矿化度较低,呈弱碱性,水化学类型均以HCO₃·SO₄（SO₄·HCO₃）-Ca·Mg（Mg·Ca）型为主。不同水体的水化学组成主要受岩石风化作用控制,且以碳酸盐岩和硅酸盐岩的溶解风化为主。水化学及同位素分析表明:水样点可分为地表水、地下水以及混合区三个区域,说明研究区地表水和地下水水力联系密切,存在明显的转化关系;地表水、地下水、泉水的主要来源均为大气降水,不同水体均受到不同程度的蒸发作用影响;支流地表水主要受地下水补给,拉萨河中下游地表水和地下水存在地段性互补关系,拉萨河是区域地下水的主要排泄通道。
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  基于宁波大榭岛熔结凝灰岩地区的压水试验改进

  李健, 于开宁, 梁钊, 沈振, 王晓明

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2020, 39(05): 21-29. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2020.05.003

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  压水试验是测试深部岩体渗透性的重要方法之一。通过改进压水试验,如安装推拉阀门精简设备,在试段内安装探头直接测取试段压力,在压水泵和压力计之间安装水阀将压水试验转为脉冲试验等,在宁波大榭岛致密凝灰岩地区进行试验,对比分析了改进前后的测试效果。结果表明,理论计算的试段压力与实际存在一定差异,使用探头获取的试段压力排除了管损压力、孔内水位变化等因素的干扰,使得渗透系数的计算更准确;在低渗透性试段内,脉冲试验能测得小于1.0×10^-5 m/d的渗透系数,更加精确。这些改进提高了压水试验的效率和精度,并拓展了试验设备的应用范围,对于岩体渗透性评价具有一定参考价值。
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  不同工程情景和降雨频率工况下白龙江流域泥石流危险性评价

  王高峰, 陈宗良, 毛佳睿, 田运涛, 高幼龙, 邓兵

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2020, 39(05): 30-40. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2020.05.004

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  为深入认识不同工况下泥石流灾害的堆积特征及潜在危害,采用FLO-2D模型对白龙江流域泥湾沟在有无治理情景不同降雨频率条件下泥石流堆积特征及危险区进行模型分析。结果显示在有工程治理情景下,泥湾沟危险区面积相对无工程时减少29.71%～52.06%;无工程治理情景下1%、2%、5%等3种降雨重现期工况的冲出固体物质量是有工程治理同等条件下的1.55～2.99倍。结合构建的泥石流一次最大冲出量模型对模拟结果进行误差分析,结果显示在有无工程治理情景下泥石流最大堆积厚度及冲出固体物质总量相对误差分别在0.74%～28.48%、2.03%～14.97%范围内,模拟效果较好,可为今后白龙江流域降雨型泥石流工程防治提供技术参考。
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  钢箱梁斜拉桥结构参数敏感性分析

  张宪堂, 余辉, 秦文彬, 申彦兵, 孙国富, 聂瑞锋

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2020, 39(05): 41-47+55. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2020.05.005

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  为保证钢箱梁斜拉桥成桥后的线形和内力满足设计要求,以某跨海斜拉桥为工程依托,采用MIDAS/Civil有限元软件建立全桥空间杆系模型对相关设计参数进行敏感性分析,研究主梁自重、斜拉索索力、施工临时荷载等结构参数对成桥状态的主梁应力、主梁线形和拉索索力的敏感程度。结果表明:主梁自重和斜拉索二次张拉索力对成桥状态的结构行为有显著影响,属于敏感性因素;主梁应力和斜拉索索力对结构参数的敏感程度低于主梁线形。研究结果可为确定监控关键控制量、结构参数识别以及误差修正提供科学依据,也对其他类似桥梁工程具有借鉴意义。
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  动物骨源灰分掺杂Na₂O-CaO-SiO₂系硅灰石微晶玻璃结构与性能研究

  王智悦, 姚树玉

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2020, 39(05): 48-55. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2020.05.006

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  采用烧结法制备了钠钙硅系硅灰石微晶玻璃,利用动物骨源灰分(骨灰)引入羟基磷灰石进行掺杂,研究了不同骨灰掺杂量对硅灰石微晶玻璃的烧结工艺、物相组成、微观结构和性能的影响。结果表明:随着骨灰质量分数的增加,玻璃软化温度逐渐升高,气孔率增加,显微硬度、抗压强度、收缩率、体积密度均逐渐降低,硅灰石的晶相含量逐渐减少,羟基磷灰石晶相含量增多;骨灰质量分数为40%时,样品中硅灰石为主晶相、羟基磷灰石为次晶相,显微硬度为484.5Hv0.1,抗压强度为221MPa,满足骨修复材料的需要。当掺杂60%和80%骨灰时,主晶相为磷酸三钙,次晶相为少量的硅灰石和羟基磷灰石。
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  基于小批量梯度下降的布谷鸟搜索算法

  田媛, 梁永全

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2020, 39(05): 56-67. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2020.05.007

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  布谷鸟搜索算法是一种解决函数目标优化问题的全局搜索算法,具有选用参数少、容易实现、搜索路径优、寻优能力强等特点。为了提高布谷鸟搜索算法的求精能力和收敛速度,改善后期收敛慢和搜索精度不稳定的问题,提出了一种基于小批量梯度下降的布谷鸟搜索算法。引入小批量梯度下降,优化寻找最优解的过程,加快局部最优的搜索,从而提高算法的求精能力和收敛速度。仿真实验结果表明,基于小批量梯度下降的布谷鸟搜索算法简单高效,在保持标准布谷鸟搜索算法优点的基础上提高了算法的收敛速度和寻优精度,具有较强的稳定性和鲁棒性。
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  基于矩阵分解的小计算代价RPCA模型及应用

  王永丽, 苑庆美, 陈勇勇, 孙志鹏, 徐菲, 钟勇

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2020, 39(05): 68-78. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2020.05.008

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  鲁棒主成分分析(RPCA)是处理前景-背景分离问题的常用模型,然而原始RPCA模型及多数改进模型直接使用核范数来近似矩阵秩函数,常导致求解效率低且分离效果不理想等问题,尤其是当背景动态变化时。为降低计算代价,改善分离效果,引入矩阵分解技巧,同时在模型中加入二值模板和置信图等时空约束信息,对基于核范数的RPCA模型进行改进,提出一种新的小计算代价RPCA模型。运用增广拉格朗日乘子法求解改进后的模型,并在大量真实数据集上进行数值实验。实验结果表明,与现有的模型相比,新模型的召回率、准确率及相似度等评价指标都有明显的改善,且分离精度和求解效率也显著提高。
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  基于注意力机制的特征融合序列标注模型

  王旭强, 岳顺民, 张亚行, 刘杰, 王扬, 杨青

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2020, 39(05): 79-88. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2020.05.009

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  序列标注任务是自然语言处理领域的重要问题,包括命名实体识别、词性标注、意见抽取等具有重要应用价值的子任务。目前,长短期记忆网络-条件随机场模型(LSTM-CRF)作为序列标注任务的主流框架,虽然取得了很好的性能并被广泛使用,但仍存在局部依赖性以及受限于序列化特征学习的缺点。为了同步建模句子中每个词的局部上下文语义与全局语义,并将两部分语义进行有效融合,提出基于注意力机制的特征融合序列标注模型。具体地,本模型利用多头注意力机制建模句子中任意两个词之间的语义关系,得到每个词应关注的全局语义。考虑到LSTM学习的局部上下文信息和注意力机制学习的全局语义具有互补性,进一步设计了三种特征融合方法将两部分语义深度融合以得到更丰富的语义依赖信息。为验证模型的有效性,在四个数据集上进行了大量的实验,实验结果表明本模型达到较优的性能。
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  基于逻辑工作流网的有限无死锁组合

  陈金栋, 刘伟, 冯新, 刘雷

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2020, 39(05): 89-97. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2020.05.010

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  以逻辑工作流网作为描述过程模型的方法,提出了逻辑工作流网的有限组合,以状态转换图来描述工作流网的可达逻辑活动序列。根据死锁的充分条件,提出状态映射用以判断两个工作流网组合后出现的死锁。通过删除进入死锁的逻辑活动序列,提出标准伙伴状态转换图用以表述无死锁组合的活动序列。最后提出判断有限组合是否存在死锁的方法,并用一个简单的电子商务实例说明了方法的有效性。
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  基于MFD的城市路网运行状态分析及关键路段辨识——以青岛市为例

  孙秋霞, 赵术兰, 孙璐, 张玉

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2020, 39(05): 98-105. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2020.05.011

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  宏观基本图(MFD)是刻画路网平均流量和平均密度的关系模型,对路网运行状态分析、出行者路径选择和宏观交通控制有重要的作用。以青岛市台东商圈交通流检测器数据为基础,分析城市路网运行状态,并提出一种基于MFD的关键路段辨识的重要度指标,进一步识别路网中的关键路段。结果表明:青岛市台东商圈路网宏观基本图存在"磁滞现象",且在时间序列上呈现"M"状分布;据对其工作日、周末和节假日的宏观基本图分析,发现不同时段的路网运行状态存在差异;在关键路段的识别中,采用了MFD对比与重要度指标测算相结合的方法,验证了指标模型的合理性和准确性。
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  基于IC卡和GPS数据的城市公交系统评价及优化——以淄博市中心城区为例

  郭聪, 王晓琳, 张荣基, 孙锋

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2020, 39(05): 106-114. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2020.05.012

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  城市道路网络的拥堵与环境污染是我国城市空间治理中亟待解决的问题,对公交系统进行科学评价是进行城市空间治理规划的重要组成部分。本研究从城市常规公交系统的基础设施和服务质量两方面入手,建立基于层次分析法的评价指标体系模型。以淄博市中心城区常规公交系统为例,调取为期一周的共计230万条公交IC卡和车载GPS数据,通过Python编程进行数据挖掘计算得出不同评价指标的具体数值,结合市民日常出行的问卷调研,对中型城市公交系统发展模式与城市空间形态协调程度进行综合评价,结果显示该城市公交服务水平为中等,并从线网优化、公交优先措施、实时调度等7个方面提出了具体问题和解决对策,这对于提升公交服务水平和优化城市空间布局具有较好的指导意义。
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  混有自适应巡航控制汽车的交通流通行能力分析

  秦严严, 宋永朝, 何兆益

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2020, 39(05): 115-121. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2020.05.013

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  应用交通流基本图模型,研究不同自适应巡航控制(adaptive cruise control,ACC)汽车比例下混合交通流通行能力。针对现有ACC跟驰模型存在的不足,考虑车头间距-速度函数关系构建新的ACC跟驰模型,推导不同ACC比例下的混合交通流基本图模型,计算混合交通流的流量-密度解析曲线,分析ACC跟驰模型改进前后对混合交通流通行能力的影响作用,并针对性地进行参数敏感性分析。研究结果表明,改进后的ACC跟驰模型可克服原模型通行能力受限的缺陷,将常规驾驶交通流最大通行能力提升近2倍且不受道路最大限速值的影响。
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  基于压缩感知和约束随机线阵的声源方位估计

  李贺, 刘志红, 仪垂杰

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2020, 39(05): 122-130. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2020.05.014

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  为解决声源方位估计中因阵元个数受限导致角度分辨率低的问题,提出以多约束均匀分布线性随机阵列为基础的随机线阵压缩感知(MC-Uni-RLA+CS)声源方位估计方法。研究了在不同信噪比、不同入射信号个数情况下本方法的识别精度,比较了均匀线阵压缩感知(ULA+CS)方法和MC-Uni-RLA+CS方法在不同入射角度范围内的识别精度。通过数值仿真与同类方法对比验证了该方法的有效性和优越性。结果表明:相同麦克风数量条件下,与CBF、MVDR、MUSIC和ULA+CS方法相比,MC-Uni-RLA+CS方法在低信噪比情况下分辨率更高,完全正确角度识别范围拓宽为[-50°,50°],且低噪比时鲁棒性好。