2022年, 第41卷, 第02期　
刊出日期：2022-04-15

  

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  中国降水情势变化及归因分析

  祝子淳, 付丛生

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2022, 41(02): 1-12. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2022.02.001

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  气候变化造成我国降水发生显著改变，其变化规律及归因亟需阐明。基于1961—2018年中国699个气象站点和2090—2100年CMIP6未来气候情景的降水数据，结合各气候带的分布，运用小波分析，对我国降水情势的变化及其影响因素进行探究。结果表明：自1961—2018年，除南温带外，各气候带的降水均呈增长趋势；降水在南温带、南亚热带和高原气候区与ENSO呈正相关，在北亚热带、中亚热带和北热带与ENSO呈负相关；雨强在亚热带和中热带地区呈增大趋势，在北热带呈减小趋势，在其他气候区基本不变。到2090s,雨强在北温带基本不变，在南亚热带和热带呈减小趋势，在高原气候区(56.06 mm)、中亚热带(28.94 mm)、北亚热带(16.94 mm)、中温带(12.96 mm)、南温带(8.94 mm)呈增加趋势。
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  飓风“桑迪”登陆期间纽约长岛附近海域风暴潮数值模拟

  任成才, 沈瑞杰, 屠泽杰, 宿殿鹏, 阳凡林

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2022, 41(02): 13-20. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2022.02.002

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  纽约位于美国东海岸，属于飓风频发地区，在过去20年中，飓风“桑迪”、“艾琳”、“弗朗西斯”等在该地区造成大量生命和财产损失。为给纽约长岛地区风暴潮漫滩研究和防潮抗灾部署提供依据，利用IBTrACS数据集提供的飓风风场资料和MIKE21水动力模块，建立高分辨率风暴潮模型并分析不同飓风路径对纽约长岛附近海域增水分布的影响。结果表明：长岛海峡地形会影响飓风登陆期间海水流向，是造成该区域增水差异的重要因素之一；长岛海峡西侧在风暴潮期间更易产生严重潮水漫滩且持续时间更长；受天文潮影响，低等级预警水位持续较短，只有在飓风登陆前后才会引起水位持续性增长。
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  三维激光点云中建筑物立面边界特征提取方法

  费鲜芸, 戴哲, 刘如飞

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2022, 41(02): 21-30. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2022.02.003

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  提取建筑立面中窗户等非墙面元素的边界特征是利用点云数据进行建筑物精细化建模的难点。针对该问题，提出一种基于模板匹配的建筑物激光点云立面几何特征提取方法。首先采用RANSAC算法粗分割建筑物立面，通过双向DBSCAN算法提取墙面点云，并依据墙面点云提取墙面边界和分离窗户点云；其次，对窗户点云进行欧式聚类和矩形拟合分类；然后对窗户的特征凸包点内插获得窗户边界模板点云；最后利用模板匹配方法获取完整的建筑物立面窗户点云边界，并获得整体建筑物立面边界点云数据。实验结果表明，该方法可以精确提取建筑物墙面点云边界，补全部分边界缺失的窗户轮廓边界点云，满足建筑物精细化建模的需求。
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  梯度应力作用下模型试件声发射-红外特征及岩爆孕育演化研究

  吝曼卿, 高成程, 夏元友, 张电吉, 刘夕奇, 梁晓帅

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2022, 41(02): 31-41. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2022.02.004

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  为研究不同梯度应力作用对岩体岩爆特性的影响及岩爆孕育的时空演化规律，借助YB-A型岩爆模拟试验装置对具有岩爆倾向性的模型试件进行梯度应力作用下的加卸载试验，利用高速摄像机、红外热像仪和声发射(AE)等监测手段，捕捉试件在加载作用下的AE变化特征及红外辐射特征，对模型试件加载过程中AE特征参数进行处理并对热像进行图像增强处理与能量演化分析，分析梯度应力作用下模型岩爆孕育过程的时空演化规律。研究结果表明：模型试件受均布加载、低梯度加载与高梯度应力下的岩爆孕育演化特征存在明显差异；模型试件在梯度应力作用下的岩爆孕育过程中呈现出的AE特征、红外辐射时空演化特征与岩爆孕育发生过程具有良好的同步性，且其AE特征与红外辐射特征随应力梯度作用的不同而存在明显的差异；随着模型加载应力梯度的增大，模型加载过程中能量累积段时间增加、耗散阶段时间变短、能量释放率变大，能量积累-耗散-释放各个阶段的差异是模型岩爆烈度随加载应力梯度增强的原因。
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  复合缺陷类岩石裂纹扩展规律及力学特性试验研究

  李杨杨, 颜浩东, 张士川, 张磊, 张书磊, 李宗凯

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2022, 41(02): 42-50. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2022.02.005

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  为了探究断层倾角改变对裂纹扩展倾向造成的影响，采用物理模拟试验的方法，制作含缺陷的类岩石试件，并进行单轴压缩试验，观察与分析不同预制裂纹倾角对岩石整体裂纹扩展倾向及力学特性的影响。试验表明，倾角20°时裂纹大量出现并密集分布在远离模拟采空区一侧的模拟断层上方，裂纹面上方只有极少数裂纹。随着模拟断层倾角的变化，试件裂纹扩展倾向发生转移，当断层倾角为60°时初次发生完全转移，自断层区域转移至采空区区域，远离采空区一侧的断层区域只有极少部分孔间裂纹，而采空区上方出现大裂纹；断层倾角的改变会对岩块发生破坏时的抗压强度产生很大影响，随着倾角的增大，试件抗压强度呈现先减小后增大的变化。倾角为60°时抗压强度最低，峰后曲线中残余强度出现急剧降低后又小幅增大的现象，且试件会在表面破坏特征不明显时发生突然破坏，出现剪切滑移的现象。采空区附近裂隙作为突水事故发生的主要通道之一，了解其在不同断层倾角影响下的扩展倾向，可为实际工程中面对不同倾角断层时采取不同突水防治措施提供重要的参考。
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  刚度差异对岩石破裂影响的颗粒流模拟研究

  陈军涛, 李昊, 褚衍玉, 张毅, 唐道增, 朱君, 李文昕, 王开宇

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2022, 41(02): 51-59. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2022.02.006

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  为研究矿物颗粒与胶结物刚度差异对岩石破裂的影响，基于平行黏结模型开展了不同颗粒有效模量、黏结有效模量下的压缩、拉伸试验研究。结果表明：颗粒有效模量与压弹性模量相关性最大，黏结有效模量与拉弹性模量相关性最大，同时受黏结有效模量影响的宏观参数包含且多于颗粒有效模量，优先标定黏结有效模量有助于提高模拟试验的准确性。固定黏结有效模量时，颗粒有效模量越大，岩体稳定性越好；固定颗粒有效模量时，黏结有效模量越大，颗粒稳定性越差；当两种有效模量增大时，模型易出现脆性破坏，反之易出现塑性破坏；刚度差异系数值反映了模型内部颗粒刚度和胶结体刚度的差别，刚度差异系数值越小，模型越容易产生裂隙，即矿物颗粒的刚度越大岩石越稳定，胶结物的刚度越大岩石越容易出现裂隙。最后利用试验实例验证了结论的准确性。
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  地应力作用下四孔掏槽爆破破岩机理数值模拟研究

  皇新宇, 纪强, 张宪堂, 焦淑军, 魏海霞

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2022, 41(02): 60-69. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2022.02.007

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  为研究地应力作用下岩石爆破破岩机理，基于RHT本构建立岩石四孔掏槽爆破模型，对不同地应力条件下掏槽爆破岩石损伤裂纹的演化规律和炮孔周围应力场动态变化过程进行数值模拟研究。结果表明：地应力抑制了掏槽爆破损伤裂纹的扩展，随着地应力的增大，掏槽损伤区域减小，切向拉应力峰值降低；侧压系数的变化体现了爆破损伤裂纹扩展的各向异性，损伤裂纹扩展趋向最大地应力方向；设置空孔能够对爆炸应力波产生导向作用，促进炮孔间损伤裂纹的贯穿和发育，改善掏槽爆破破岩效果。
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  自适应压缩移位区间的IPVO可逆数据隐藏方法

  李蓉

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2022, 41(02): 70-79. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2022.02.008

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  改进像素值排序(IPVO)算法采用预测差值“0”和“1”进行信息嵌入，其他预测差值执行移位操作，针对其嵌入空间利用率和感知质量较低的问题，提出一种基于自适应压缩移位区间的IPVO可逆数据隐藏方法。通过统计像素值排序方法各预测差值出现频率，使用频率为零次的预测差值压缩移位区间，根据嵌入需求选择合适的连续移位预测差值区间和嵌入差值密度较大区域进行信息嵌入，改进IPVO可逆数据隐藏方法。通过图像不可感知性、嵌入容量和鲁棒性实验分析表明，在相同嵌入量下，压缩移位区间可以减少执行移位操作的像素数量，降低信息嵌入对图像感知质量的影响；在保证良好视觉质量前提下，算法嵌入容量性能没有下降，并具有较强的鲁棒性。
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  互联网金融风险测度与数值分析——基于g-VaR模型

  马慧子, 刘翠翠, 林琳, 王向荣

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2022, 41(02): 80-88. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2022.02.009

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  与传统理财产品相比，以“余额宝”为代表的互联网金融产品面临的风险更具不确定性。为更好地测度风险，结合g-期望理论与在险价值(VaR),以互联网理财产品为例构建了可用于度量互联网金融风险的g-VaR模型。与传统风险度量模型相比，g-VaR模型在度量互联网金融的不确定性风险方面更具优势。利用求解倒向随机微分方程(BSDE)的Euler隐格式、Crank-Nicolson格式以及预估校正方法给出求解算法和数值分析。结果显示，Euler方法和Crank-Nicolson方法在数值求解BSDE的过程中运算时间长，而预估校正方法能够提升整体运算效率，且计算精度的稳定性较好。
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  基于漂移检测的流程变体差异分析方法

  李婷, 巩秀钢, 徐兴荣, 李会玲, 牛慧敏, 刘聪

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2022, 41(02): 89-98. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2022.02.010

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  传统的流程挖掘技术通常假设过程模型在服务期间不会随时间改变，但是实际过程模型在执行中总是动态调整的。检测漂移发生的时间点并确定漂移过程中所涉及的行为变化，可以帮助业务分析人员更好地理解流程行为。目前大多数方法侧重于漂移检测和变体差异分析这两个独立的任务，但漂移检测仅能单纯定位发生变化的关键点，不能对漂移点前后流程行为的变化进行描述，因而无法有效地对流程进行配置和维护。因此，提出一种集漂移检测和流程变体差异分析于一体的综合方法，既能检测漂移又能对漂移后流程行为的差异进行具体分析。应用不同类型的控制流变化得到的事件日志来评估该方法，验证了所提方法的有效性。
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  基于多头注意力门控卷积网络的特定目标情感分析

  李浩, 樊建聪

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2022, 41(02): 99-107. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2022.02.011

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  在特定目标情感分析中，现有的循环神经网络模型存在训练时间长且获取目标相关信息困难的问题。针对该问题，利用注意力机制，提出一种带有位置嵌入的多头注意力门控卷积网络(PE-MAGCN)。首先，模型使用多头注意力层获取目标词与上下文词之间的信息，并额外加入文本和目标词的相对位置嵌入信息，然后采用带有门控机制的卷积神经网络提取与目标词有关的情感特征，最后通过Softmax分类器来识别情感极性倾向。使用SemEval 2014数据集与目前主要用于目标情感识别的模型进行实验对比，结果表明本模型的准确率和F1值较高，可以较好地完成特定目标情感分析任务。
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  干扰装置对热电偶套管绕流及减阻性能研究

  张永超, 丁丽林, 赵帅, 王坚石, 陈庆光

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2022, 41(02): 108-116. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2022.02.012

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  针对石油裂解气管路中热电偶套管容易因旋涡脱落及受绕流阻力的影响而发生疲劳损伤的问题，使用LES对热电偶套管绕流进行数值模拟，研究套管不同插入深度对尾流场的影响以及套管安装角和干扰装置对涡脱及套管减阻性能的影响。结果表明：随着套管插入深度的增加，套管受流体冲击逐渐增强且尾流中逐渐有旋涡交替脱落；随着安装角的减小，套管阻力系数和升力系数逐渐降低，但套管所受流体冲击面积逐渐增大，综合考虑选择60°安装角，减阻效果达11.4%;增加干扰装置能大幅降低阻力系数，较基础单管所受阻力系数降低35.1%,旋涡脱落频率显著降低。
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  电量预测中的多分辨时序神经网络模型研究

  石少青, 郑楷洪, 周尚礼, 杨劲锋, 张英楠, 陈敏娜, 张健

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2022, 41(02): 117-126. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2022.02.013

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  精确的电量预测可以为电量生产和供电调度提供可靠的指导，不同行业的用电量数据分布特性不同，用电量的周期性也因行业周期的不同具有不同时间尺度。传统的用电量预测模型难以在拟合用电量数据周期性的同时捕捉数据的波动性，为此本研究提出了多分辨时序神经网络(MTNN)模型，根据用电量数据特性将用电量数据视为近似的周期性数据分量和波动分量的组合，从多时频分辨率的角度对用电量数据进行多尺度分解，在不同时频尺度下预测用电量数据分量，然后通过组合预测分量实现用电量预测任务。具体而言，为捕捉数据周期性，首先使用集成经验模态分解方法(EEMD)对用电量数据分解，得到不同时间尺度的模态分量(IMF),使用LSTM预测高阶IMF分量；对于低阶IMF分量，设计了多阶时频注意力神经网络计算低阶IMF分量的预测值，最后组合多个IMF分量的预测值得到电量预测结果。实验结果表明，与常用的电量预测模型相比，MTNN能更好地捕捉电量数据的变化规律，提高电量预测的精度。