2024年第39卷第1期目录

• 天然电场选频法动静态信息采集与处理方法

  向浩轩1, 付国红1, 2*, 杨天春1, 程 辉1, 2 , 何梦琪1

  2024,39(1):1-10, DOI:

  摘要 (292) PDF (2.69 MB) (32)

  Abstract:

  天然电场选频法在浅层地质勘探尤其是地下水资源勘探应用广泛,而目前运用选频法寻找地下水时仅利用选频法静态信息进行剖面测量,忽略了动态信息对辅助确定井位的作用,为此设计一种密频点的信号采集及动态信息提取方案.在湖南浏阳大围山地质公园内进行寻找基岩裂隙水实践中,与湖南继善高科技有限公司SQ-5型双频激电仪进行对比实验,实验结果表明:2台仪器观测结果吻合良好,并利用动、静态信息成功验证了井位,证明本系统设计的可行性、可靠性,在资源勘察、工程物探,尤其是在寻找地下水资源方面应用前景广阔.
• 高压气液两相射流冲击破煤特性

  郭晴宜, 李贺*, 施式亮, 鲁义, 路洁心, 王正, 徐超平

  2024,39(1):11-17, DOI:

  摘要 (619) PDF (2.68 MB) (23)

  Abstract:

  目前,水力割缝技术已经成为治理煤矿瓦斯灾害,实现煤层卸压增透的主要手段之一.高压气液两相射流作为一种新型高效的多介质强力射流,在冲蚀破岩性能上优于传统单介质射流.为了提高高压气液两相射流的破煤性能和卸压增透效果,通过改变高压气液两相射流的含气率、射流压力、冲击靶距以及喷嘴直径等基本参数,并结合超声波系统,探究了关键参数对两相射流冲击破煤的影响.结果表明:高压气液两相射流的冲击侵蚀破煤比传统纯水射流效果更显著,并且当含气率Fa=30%,射流压力Pw=10 MPa,冲击靶距Ds=300 mm,喷嘴直径Dn=3.5 mm时,气液两相射流冲击破煤的效果更好.试验研究结果对于含气率、射流压力、冲击靶距及喷嘴直径等关键参数的选择提供了合理的参考,有效地提高了高压气液两相射流冲击破煤的效果.
• 基于Adam算法BP神经网络的 矿井环境瓦斯浓度预测模型

  曹亮

  2024,39(1):18-23, DOI:

  摘要 (253) PDF (1.69 MB) (23)

  Abstract:

  为了解决现有矿井环境瓦斯浓度预测方法无法处理大数据量、适应性差、误差较大、易陷入局部最优等问题,提出一种基于Adam算法的改进型BP（Back Propagation）神经网络模型,模型适用于矿井多环境参数下,对某区域内环境瓦斯浓度进行预测.对监测监控系统采集到的真实数据进行归一化处理并形成数据集,通过将Adam算法与BP网络模型进行有效结合形成新的网络模型.运用训练集对模型进行训练及调优后,迭代次数在1 200次后损失率趋于平稳,验证集预测的结果整体平均误差率为1.258%,结果表明:该优化模型提高了网络训练速度,且避免了传统BP模型容易陷入局部最小的缺点,同时降低了预测的相对误差.
• 围护结构的光学特性与建筑能耗的关系

  张红婴, 陈依然*, 胡正璐, 费华, 符黄喜

  2024,39(1):24-35, DOI:

  摘要 (723) PDF (1.10 MB) (21)

  Abstract:

  通过对现有有关围护结构光学参数与建筑能耗关系的文献进行系统分析,得到北半球建筑最佳窗墙比与纬度的关系,给出建筑南立面和北立面最佳窗墙比的参考范围;发现在炎热地区的夏季,有色玻璃、热致变色玻璃和Low-E玻璃的节能效果很好,且Low-E玻璃对寒冷地区的冬季也有较好的节能效果;在气候炎热地区,非透明围护结构使用反射隔热涂料会大大降低全年建筑能耗,寒冷地区采用上述措施后,全年建筑能耗的减小量并不十分明显,甚至有可能加大全年的建筑能耗.文章指出围护结构传热量与得热量是各种参数综合影响下的结果,应该对各种光学参数影响下的建筑节能进行多因素分析,并且在优化光学材料的节能性能的基础上降低建筑节能的成本.
• 基于PCA PSO LSSVM的综合管廊投资 估算方法

  宋金华*, 岳浩

  2024,39(1):36-44, DOI:

  摘要 (210) PDF (1.49 MB) (32)

  Abstract:

  为有效地解决现有综合管廊投资估算方法的预测精度不高,且预测精度易受样本量大小、特征参数冗余或贫缺等问题,构建一种将主成分分析法（PCA）与粒子群算法（PSO）优化最小二乘支持向量机（LSSVM）结合的综合管廊投资估算预测模型.采用PCA对影响综合管廊投资估算的特征参数进行降维,剔除噪声或冗余数据,以贡献率较大的主成分作为LSSVM的输入向量,综合管廊单公里造价作为LSSVM的输出向量;利用PSO对LSSVM的核函数参数σ与惩罚因子参数C进行寻优,建立基于PCA PSO LSSVM的综合管廊投资估算预测模型,并对测试集样本进行预测.预测结果显示:PCA PSO LSSVM模型平均相对误差为3.28%,满足投资决策阶段对投资估算预测误差的要求（±10%）,且与PCA LSSVM模型、PSO LSSVM模型、GA BP模型和GA SVM模型相比,预测精度分别提高了67.29%,70.52%,48.13%和38.60%.PCA PSO LSSVM模型预测精度高,泛化性能优,可作为综合管廊投资估算的有效预测方法.
• 两对边简支另两对边固支组合肋预制底板 混凝土双向叠合板的简化塑性设计方法

  周盼1, 黄海林1, 2*, 黄曙3

  2024,39(1):45-52, DOI:

  摘要 (237) PDF (1.40 MB) (20)

  Abstract:

  目前组合肋预制底板混凝土双向叠合板（双向叠合板）已得到广泛应用.针对双向叠合板设计计算复杂的特点,基于塑性铰线法对两对边简支另两对边固支双向叠合板的设计计算进行了研究,推导出双向叠合板的极限承载力,确定塑性铰线位置,求解极限均布荷载和极限弯矩.采用极限平衡法对双向叠合板的极限弯矩求解公式进行了简化分析,得到极限弯矩的简化塑性计算公式.采用简化公式对2个算例进行求解计算,结果表明:对于两对边简支另两对边固支双向叠合板可采用文章的简化公式进行计算,简化后的塑性计算公式计算简便,有利于在工程设计中推广使用.
• PSO VMD结合Teager包络谱的滚动轴承 故障诊断方法

  边杰1, 2*, 陈亚农1, 2, 梅庆3, 卢艳辉1

  2024,39(1):53-59, DOI:

  摘要 (637) PDF (2.43 MB) (23)

  Abstract:

  为了解决VMD方法在处理非平稳信号时,人为确定输入参数会影响模态分解精度的问题,提出一种基于PSO算法优化VMD输入参数的PSO VMD方法,用于滚动轴承故障信号的模态分解,并使用Teager能量算子(TEO)对模态分解结果进一步计算,得到各模态分量的Teager包络谱.通过滚动轴承内环单点故障、外环单点故障和滚子单点故障实测振动故障信号的模态分解与故障诊断,验证PSO VMD方法的有效性和实用性.
• 基于多元成本结构的分时电价定价机制

  王岱1, 刘颖1, 潘昌忠2*, 李春来3, 李福东4

  2024,39(1):60-69, DOI:

  摘要 (203) PDF (1.86 MB) (35)

  Abstract:

  建设新型电力系统对完善分时电价机制提出了新的要求.针对目前分时电价研究多侧重于市场机制,对电价设置菜单与实际供电成本结构关系有待深化机理建模的问题,提出一种基于多元化供电成本和需求响应的分时电价模型.该模型兼顾经济性与可靠性,建立考虑需求削减的负荷切片与成本定价机制,明确供电配置的多元化成本结构,建立各类电源的可变成本、固定成本与可靠性损失成本的成本结构.对电力销售收入分析、电源的实际可变成本、电源可靠性损失和固定成本回收进行了基础性研究.通过相关算例验证,研究各类电源事故率对模型中附加费率的影响,以及各类电源事故率、不同负荷水平波动与分时电价定价的关联性,验证了文章建立的分时电价模型在提高分时电价适应性,正确引导用户用电行为,提高削峰填谷方面的有效性.同时,该模型有助于优化各类电源的容量管理,确保峰值电源的成本回收,从而有效地平衡电源侧和用户侧利益,兼顾供电充分性、可靠性和经济性目标.
• 面向短时交通流预测的动态时空图卷积网络

  符琦*, 巴冰, 黄崇景, 蒋云霞

  2024,39(1):70-79, DOI:

  摘要 (674) PDF (2.35 MB) (35)

  Abstract:

  针对现有的交通流量预测模型缺乏对交通数据动态时空相关性建模能力的问题,提出一种新的基于深度学习的动态时空图卷积网络(DSTGCN)模型,该模型无需给出道路网络信息,从交通数据中即可建模时空相关性.动态时空图卷积层包含2个主要部分:（1）动态邻接矩阵生成模块:使用时间自相关机制与空间注意力机制捕捉交通数据中的动态时空相关性;（2）时空图卷积:使用图卷积和标准二维卷积对信息进行高效聚合.DSTGCN通过堆叠动态时空图卷积层,能够捕捉不同时间级别的时空依赖关系.文章提出的方法在美国加利福尼亚州高速公路流量公开数据集上进行了实验，结果表明:所提出的DSTGCN模型在各项评价指标中均优于现有的基准方法.在PeMSD04数据集上,与当前较新的GeoMAN和ASTGCN模型相比,MAE分别降低了4.00和2.16,验证了所提模型在交通流预测中的有效性.
• 基于改进轻量级SE Yolov4的 热轧钢表面缺陷检测方法

  黄晓红1, 3*, 李静１, 董诗琪１, 王云阁2

  2024,39(1):80-86, DOI:

  摘要 (612) PDF (1.91 MB) (31)

  Abstract:

  针对传统热轧钢表面缺陷检测存在的检测精度较低、检测速度较慢,传统机器学习检测存在检测速度慢、鲁棒性差等问题,提出一种基于改进轻量级SE Yolov4热轧钢表面缺陷检测方法.Yolov4主干特征提取网络CSPDarknet53的每一层残差网络中嵌入SENet结构,构成SE Yolov4网络,有选择地聚集有效信息;同时在主干特征网络输出不同特征信息后和空间池化金字塔前后增加卷积层数,网络结构复杂化;SE Yolov4算法中嵌入轻量化MobileNet v3结构,减少模型参数量,提高检测速度.实验结果表明:该改进算法在测试集中的mAP值达到93.02%,较Yolov4算法检测精度提升7.2%,检测速度提升近3倍.
• 湖南益阳农业产业园区土壤硒元素分布及 影响因素

  罗伟奇1, 罗治勇2*, 黄淼2, 杨佳成3

  2024,39(1):87-94, DOI:

  摘要 (207) PDF (2.17 MB) (23)

  Abstract:

  益阳市属于富硒土壤地区,为促进全市传统农业产业的提升发展,合理开发利用优质土地资源,打造富硒农产品品牌.选择市内18个农业产业园,开展1∶2 000富硒土壤详细调查,对表层土壤1 916件样品进行了硒元素及有效硒实验分析,结果表明:益阳地区表层土壤硒元素的分布整体呈中部高,东西两侧低的特点,18个工作区内表层土壤硒元素各区硒有效态含量变幅范围为0.001~10.619 mg/kg,平均值为0.027 mg/kg,表明区内土壤硒元素分布较不均匀,不同地质背景对土壤硒元素含量具有显著性影响,不同土壤类型和地质单元硒含量存在一定差异.
• 不同施用量生物炭对绿豆镉吸收的阻控效应

  邱子豪1, 2, 张煜3, 闫宇鹏2, 陈生福3, 张旭3, 陈远其2*

  2024,39(1):95-103, DOI:

  摘要 (180) PDF (1.58 MB) (23)

  Abstract:

  探究不同施用量生物炭对不同生长期绿豆（Vigna radiata (L.) R. Wilczek）镉（Cd）吸收的阻控效果.通过盆栽试验,以Cd污染旱地土壤为基质,对其进行2.5%和5.0%（质量分数）的鸡粪生物炭添加处理,同时以无生物炭添加（0%）作为对照处理,所有处理均种植绿豆（生长周期为70 d）,探讨不同施用量的生物炭对结荚期和收获期的土壤pH、土壤Cd化学形态以及绿豆Cd吸收的影响.结果表明:生物炭添加降低了结荚期和收获期绿豆植株中Cd的富集,且植株地上、地下部分Cd吸收对不同剂量生物炭添加的响应存在差异.结荚期,不同施用量生物炭添加均显著降低绿豆植株根部Cd含量,添加2.5%生物炭对绿豆植株茎部Cd富集的阻控效应最强,而添加5.0%生物炭对绿豆植株叶片Cd富集的阻控效应最强;收获期,绿豆植株地上部分（叶、茎）的Cd含量表现为添加2.5%生物炭处理显著低于添加5.0%生物炭处理,植株地下部分（根）的Cd含量则表现为添加5.0%生物炭处理显著低于添加2.5%生物炭处理.生物炭添加改变了土壤中Cd化学形态的分布,显著降低了酸可提取态Cd的相对含量.在结荚期与收获期,添加5.0%生物炭的土壤其酸可提取态Cd的相对含量均最低,对同一处理不同生长期而言,添加2.5%生物炭的土壤中酸可提取态Cd占比减少的效果最显著,收获期降低幅度达26.68%.由此可见：在使用生物炭修复Cd污染土壤时,生物炭施用量、植物生长期和植物组织利用都应予以考虑.本研究结果可为农用旱地土壤污染治理与安全利用提供参考.
• 基于演化博弈的电子废弃物回收 产业链协同治理

  刘永清*, 刘文浩, 陈爱妩

  2024,39(1):104-114, DOI:

  摘要 (218) PDF (1.85 MB) (42)

  Abstract:

  电子废弃物回收产业链的发展需要多方利益相关者的协同参与.从协同治理视角出发,分别构建市场机制下和政府调控下的“回收企业—生产企业”演化博弈模型,通过复制动态方程得到博弈双方的稳定策略演化路径.研究表明:单一主体的收益最大化未必有利于产业的形成和回收产业效益的最大化;博弈双方会基于自身成本收益禀赋和策略带来的增值量进行反复博弈,从而使博弈系统形成不同的演化路径;在市场机制下,博弈系统趋于理想化均衡状态的条件较难得到满足,政府调控可以快速地引导博弈系统向理想状态演化,提升监管效率、加大补贴和对投机行为的惩罚力度能够促进回收产业链的良性发展.
• 基于LR RF XGBoost的债券违约风险预警

  陈湘州1, 2*, 刘佳1

  2024,39(1):115-124, DOI:

  摘要 (234) PDF (1.96 MB) (24)

  Abstract:

  随着市场经济的迅猛发展,各国的债券市场也相继成长,并趋向于多元化发展.然而,在这一发展过程中,中国的债券违约事件屡见不鲜且愈演愈烈,极大地阻碍了市场活力.以发行企业债券、公司债券、短期融资债券以及中期债券的公司为研究主体,提出LR RF XGBoost债券违约预警模型,该模型基于软投票法将逻辑回归（Logistic Regression）、随机森林（Random Forest）、极端梯度提升算法（Extreme Gradient Boosting）相融合,对样本的财务指标及非财务指标数据进行研究.研究结果发现:LR RF XGBoost融合模型相比于其他单一预警模型泛化能力更强,准确率高达95.3%.该方法有利于为投资者以及债券市场监督部门提供可靠的预测信息,帮助企业及早识别风险,为债券市场的健康发展提供保障.