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关键词： 生态韧性   人类活动强度   四象限模型   滇中城市群  

摘要： [目的]揭示滇中城市群生态韧性与人类活动强度的时空演变特征及耦合关系,为实现区域人地系统协同发展提供科学依据。[方法]以滇中城市群为例,基于格网尺度,分别构建生态韧性评价模型和人类活动强度评估模型,在此基础上采用标准差椭圆与冷热点分析探究1990—2020年生态韧性和人类活动强度的时空演变特征,运用四象限模型揭示二者耦合关系并提出分区管理策略。[结果](1)1990—2020年滇中城市群生态韧性整体缓慢上升,均值由0.41增至0.45,增长约9.76%,空间格局表现为“西高东低”,高值区集中于研究区西部等生态功能区,低值区则多位于城市扩张边缘区域;(2)研究期间滇中城市群人类活动强度持续增强,均值由0.0371上升至0.0453,开发范围由昆明主城区向玉溪、曲靖、楚雄等周边区域扩展,形成由点状聚集向多中心、面状蔓延的空间格局;(3)研究区生态韧性与人类活动强度的耦合关系呈现出“核心权衡—外围协同”的格局,生态治理成效显著的次核心区为协调发展区,而城市建成区与开发新区则表现为“高开发—弱生态”的权衡型区域。[结论]滇中城市群生态韧性与人类活动强度在近30年间呈现出“整体协调提升、局部失衡加剧”的交互演化特征。基于耦合类型提出了分区管理策略,强化协同区生态支撑能力,提升权衡区生态恢复与风险防控水平。

关键词： 人类活动强度   生态系统服务   水碳耦合   偏最小二乘结构方程模型   时空关联  

摘要： [目的]厘清不同人类活动强度下水-碳生态服务功能匹配的时空演化特征,揭示其分区响应规律与作用机制,为推动区域水碳协同发展提供理论指导。[方法]基于综合指标加权与相关性分析方法,量化1990—2020年黄泛区人类活动强度和水碳权衡/协同关系的时空变化特征,并构建人类活动强度-水-碳生态服务功能匹配响应分区模型,识别二者的耦合格局与分区动态。进一步采用偏最小二乘结构方程模型从低和中等、高两类人类活动强度区出发,系统揭示水-碳生态服务功能匹配的差异化响应路径与主导机制。[结果](1)黄泛区呈现“多核—过渡—边缘”式的人类活动强度梯度结构,表现为“动态扩散与局部回退并存”的时空演化格局,尤以郑州市区为代表的城市核心区扩散显著;1990—2020年人类活动强度呈现持续增强且向高等级迁移的动态过程,高强度区域在2000—2010年增幅达0.34%。(2)1990—2000年产水-固碳服务对发生由权衡向协同的关键转变,强协同区域的面积占比由2%增至11%;2000—2020年产水-固碳服务对始终以空间协同为主。(3)2010—2020年中等、高强度人类活动背景下的水-碳生态服务功能匹配响应区面积占比显著上升,除高强度—协同区外,其他类型均有增长,增幅分别为0.06%(高强度—权衡区),0.57%(中等强度—权衡区)和0.55%(中等强度—协同区),主要由2010年的无响应区和低强度控制区转化而来。(4)1990—2020年低人类活动强度控制区内人类活动强度对水-碳生态服务功能匹配的总体效应自2010年起为负(2010年、2020年分别为-0.129,-0.233),表明人类活动整体显著促进水碳协同;中等、高人类活动强度控制区的总效应(显著)在2000—2020年依次为0.235,0.158,0.188,虽自2010年起,间接效应对其略有缓冲但仍未逆转总体的权衡趋势。2010年与2020年,各强度分区中人类活动强度的主导观测因子均为农业、工业和生活用水量,GDP密度、人口密度紧随其后。[结论]人类活动强度显著影响黄泛区水碳权衡/协同关系的演化路径,中高强度干扰下权衡区扩张加剧,需加强用水行为和社会经济因素的协同管理以实现生态协同。

关键词： 巷道围岩   稳定性   加权秩和比法   组合赋权  

摘要： 煤矿巷道围岩的稳定性直接影响施工安全。传统对煤矿巷道围岩的研究主要针对巷道围岩松动圈的计算、围岩支护方式和松动圈实测来确定巷道围岩稳定性,但存在计算指标单一及工程复杂等缺陷。为解决这一问题,以东胜煤田、准格尔煤田四个矿区不同巷道为研究对象,以地质因素与巷道布置因素为关键技术指标集,选取9个关键指标,运用层次分析和CRITIC法确定指标主客观权重以及综合权重,并引入加权秩和比法,建立评价模型,将该区域巷道围岩稳定性分为五个等级,总结支护方案,通过4组验证集,对分类等级与现场实测验证。结果表明,实际支护需求与分类结果吻合,证明模型的准确性。此外,以分类结果为基础,将数据以及评价体系导入Matlab中,快速确定围岩稳定性等级及支护方案,简化松动圈破坏范围计算与支护效果评价。此方法为巷道围岩支护方式提供指导。

关键词： 采矿工程   采动应力   光弹实验   实验教学  

摘要： 为优化采动应力监测实验教学方式,将先进的光弹技术引入采动应力监测实验教学中,介绍光弹实验系统组成、应力监测原理。以淮南矿区工程地质及开采条件为背景,设计光弹实验并进行实验教学,通过学生问卷调查和成绩对比分析教学效果。结果表明:光弹实验结果能够清晰地展示采场围岩应力分布形态与演化特征,促进学生更加深入理解采动应力形成与演化全过程。与传统实验教学方式相比,光弹实验教学更有助于学生掌握矿山压力理论知识,同时能够提高学生的创新意识,激发学生的创新兴趣,整体教学效果良好。

关键词： 钢结构   焊接空心球节点   热点应力   应力集中系数   疲劳性能  

摘要： 针对焊接空心球节点因应力集中导致的疲劳性能较差的问题，运用Abaqus有限元软件建立了74个不同规格的新型装配式焊接空心球节点，其中涵盖40个变截面钢管节点。在采用不同网格划分方式使计算结果趋于收敛后，对其应力集中情况进行分析，并通过线性外推法确定节点管面焊趾与球面焊趾在轴向受拉状态下的应力集中系数。引入钢管轴线方向与空心球焊趾处切线处夹角这一参数，对数据进行拟合，根据模拟结果得出了不同规格节点在管面焊趾处与球面焊趾处的应力集中系数计算公式，并在此基础上建立了以热点应力幅为参量的S-N曲线。结果表明：采用变截面钢管的焊接空心球节点，其管面与球面焊趾的热点应力集中系数均呈下降趋势；相较于名义应力法，以基于应力外推法的热点应力为参量的S-N曲线有更好的相关性，在疲劳寿命估算方面更为适用。本文的研究成果为焊接空心球节点疲劳性能提升及疲劳设计提供了一定参考价值。

关键词： 预应力鱼腹梁支护体系   布设方法   BIM二次开发  

摘要： 预应力鱼腹式支撑体系因其对撑少、操作空间大以及位移控制效率高等优势而广受关注。然而，其平面布置设计的难度较大限制了该体系的推广和应用。针对这一问题，本文研究了预应力鱼腹式基坑支护体系的平面优化布设方法，并研发了相关的BIM设计仿真模块。结果表明：1）依据角撑平衡理论，对撑布设应使基坑紧邻的短边区域被划分为正方形；2）通过一系列数值模拟，得到了不同基坑尺寸下鱼腹梁的最优跨度，并发现二者之间的经验公式呈线性关系；3）构建了预应力鱼腹梁体系基坑支护的平面布置优化设计方法，并基于Revit二次开发技术研发了相应的仿真模块。该模块在施工单位和教学单位的成功应用表明，本优化布设方法是正确的，相关的仿真设计模块能够有效助力预应力鱼腹式支护体系的推广。

关键词： 食物网结构   生态平衡   复杂性-稳定性悖论   网络拓扑分析  

摘要： 食物网稳定性是食物网相关研究的热点，关系着食物网在扰动下维持结构与功能的能力，通常涉及持久性、抵抗性、恢复性和稳健性等多维度的评估。本文聚焦于食物网稳定性的理论基础，从“复杂性-稳定性悖论”及其引发的争议出发，综述了食物网结构特征及其对干扰的响应机制，并分别归纳了局部稳定性与全局稳定性的研究进展与主要研究方向。本文还评述了从传统野外调查到基于大数据与机器学习的新兴技术的多种食物网稳定性的研究方法，凸显出多学科融合是研究方法发展的未来走势。研究指出，传统建模方法与人工智能等新兴技术各具优势与局限，未来研究应在取长补短的基础上推动二者融合，以促进多尺度动态耦合模型的构建、临界点机制解析与预警信号识别等关键方向的发展。本文为理解食物网稳定性运行机制提供了系统框架，也为应对气候变化与人类活动引发的生态系统演变研究提供了参考。

关键词： 三维角联锁机织复合材料   冷冲击   温度梯度   损伤演化   强度退化  

摘要： 三维角联锁机织复合材料在冷冲击作用下，内部易产生温度梯度场并引发非均匀变形。由于碳纤维与环氧树脂基体的热膨胀系数差异显著，两相变形存在明显异步性，易造成界面切应力集中，进而诱发界面脱黏损伤与内部结构劣化。为明晰冷冲击工况下该复合材料的力学响应机制与性能演化规律，突破现有稳态温度场研究的局限性，以复合材料玻璃化转变温度为参照，选取80 ℃、115 ℃、150 ℃三种初始高温，与-196 ℃液氮低温耦合构建梯度冷冲击试验工况，对三维角联锁机织复合材料开展冷冲击处理。采用显微计算机断层扫描(Micro-CT)表征技术，实现冲击后材料内部微损伤萌生、扩展及空间分布特征的可视化定性分析，并系统研究其准静态压缩力学性能的演变规律。试验结果表明：不同温度梯度冷冲击作用后，复合材料表层萌生明显宏观裂纹，且表面裂纹逐步向内部延伸并衍生大量微裂纹；准静态压缩测试结果显示，随冷冲击温度梯度增大，复合材料试样的残余力学性能呈持续衰减趋势。

关键词： 掺氨燃烧   部分预混燃烧   燃烧特性   大功率燃烧器  

摘要： 化石燃料的过度使用造成了日益显著的温室效应，亟需逐步替代传统化石燃料，推动工业热利用行业的快速低碳化转型，氨因合成、储运成本低等优势成为零碳燃料的研究热点之一，但因其燃烧特性存在缺点而规模化应用缓慢。本研究采用自主设计的钝体旋流燃烧喷枪，系统研究了大功率氨/甲烷火焰不同氨能量比-ENH3（20%-100%）、过量空气系数-α（1.0-1.4）及二次燃料比例（0%和6%）条件下对火焰结构、化学基团自发光分布区域及污染物生成的影响。结果表明，该燃烧器可在20%-100%的宽氨能量比范围内实现稳定燃烧，添加二次燃料显著拓宽了贫燃极限，有效防止脱火现象。随着氨能量比增加，火焰结构发生明显变化，OH*和CH*富集区域向下游移动且强度降低，而NH2*成为主导自由基。在排放特性方面，添加二次燃料可在过量空气系数1.0-1.2范围内将CO排放降低50%以上（<15 ppm），且会使NOx的排放趋势发生变化；无二次燃料时在α=1.1-1.2、氨能量比60%或α=1.0、纯氨条件下，CO排放可控制在50 ppm以下、NOx排放控制在400 ppm以下，最低可达184 ppm。添加二次燃料后在α=1.0、氨能量比80%或100%条件下，CO排放可控制在20 ppm以下、NOx排放控制在300 ppm以下。本研究为工业尺度氨燃料燃烧器的设计优化和低碳燃烧技术提供了实验依据和理论支撑。

关键词： MXene   电化学   电催化析氢   纳米材料   稳定性   异质结  

摘要： 电解水析氢（Hydrogen Evolution Reaction， HER）是实现绿色氢能经济的关键技术。HER的高效进行离不开催化剂，所以开发高效、廉价且耐用的非贵金属催化剂是其大规模应用的前提。二维过渡金属碳/氮化物（MXene）凭借高导电性、亲水表面及高度可调的电子结构，在HER领域展现出巨大潜力。但原始MXene面临基面催化活性低、层间易堆叠以及催化过程中结构不稳定等问题。针对催化活性低的问题，通过梳理MXene基HER电催化剂的最新研究进展，遵循“结构设计—电子调控—性能优化”的逻辑主线，阐述了表面工程、杂原子掺杂、维度与形貌设计、异质结构建等提高催化剂活性的关键策略。针对MXene易氧化失效的问题，分析了其失效机制，总结出化学抗氧化修饰与物理阻隔等增强稳定性的策略。