兰州大学学报(自然科学版)

黄河流域生态保护和高质量发展

  • 渭源县生态安全格局构建与优化

    肖敏;秦梦谣;朱陇强;颉耀文;

    以定西市渭源县为研究区,探究在县域单元尺度下,脆弱生态环境保护格局构建方法 .从研究区实际出发,选择生物多样性维护、水源涵养和水土保持等生态系统服务功能和水土流失敏感性进行评价,得到生态源地.基于最小累积阻力模型等,识别安全组分.对生态安全格局结果进行优化,用连接度分析方法保障整体景观的连通性,降低景观破碎化.结果表明,生态源地面积为338.07km~2,占据全县国土面积的16.37%,实验划定的生态源地基本覆盖自然资源部门划定的生态红线,两者分布情况基本相符.生态廊道长度为151.61 km,生态战略节点数量为58个,缓冲区显示的生态安全水平分布情况与生态环境现状基本一致,一定程度上验证了方法的可靠性.

    2023年01期 v.59;No.265 1-9页 [查看摘要][在线阅读][下载 2787K]
  • 基于灯光遥感和兴趣点数据的城乡结合部空间识别——以银川市为例

    张桂琴;李建华;赵倩倩;侯嘉烨;

    基于灯光亮度起伏度和兴趣点数据(POI)核密度起伏度变化特征建立特征组合值模型,对银川市城乡结合部进行空间识别.结果表明,市区-城乡结合部-乡村在夜间灯光和POI的特征组合上呈现明显的空间差异性,市区有灯光亮度波动大的“高亮度、高POI”特征组合;城乡结合部有波动较小的“中灯光与低POI”特征组合;乡村呈现变化波动小的“低灯光与低POI”特征组合.城乡结合部主要分布在主城区外延23 km左右的环状地域内,面积占银川市域的51.27%.通过空间比较法将城乡结合部识别结果、土地利用现状图与高分影像进行对比验证,城乡结合部提取准确率达88.97%.

    2023年01期 v.59;No.265 10-16页 [查看摘要][在线阅读][下载 2650K]
  • 中国荒漠类型自然保护区空间分布格局

    高翔;温蕊阳;张杰;李杰;闫安;

    采用标准差椭圆、核密度、最邻近指数方法,从时空两个维度探讨中国荒漠类型自然保护区空间布局及其变化.结果表明,中国荒漠类型自然保护区的发展经历了起步期、快速发展期与稳定完善期,已形成一定的规模体系,但省域之间的分布不均衡,内蒙古与甘肃在数量与面积上均占优;近20 a来,保护区总体上呈东-西轴向分布,国家级保护区分布范围变化很小,省级保护区有向内蒙古东北部扩展趋势;核密度分析发现存在一个高密度区(内蒙古西部-宁夏)、两个中密度区(新疆西北部、甘肃西北部-青海),空间分布呈多核心集聚特征.

    2023年01期 v.59;No.265 17-22+28页 [查看摘要][在线阅读][下载 1807K]

祁连山环境与生态

  • 祁连山区再分析降水数据的适用性分析

    任婧;张文煜;黄颖;毛文茜;张珂铨;寇梦刚;

    利用2019-2020年祁连山区241个观测站的小时降水量数据,对MERRA2降水量数据在祁连山区的适用性进行评估.结果表明,研究区MERRA2降水量数据与观测降水量数据的平均偏差为-1.50~0.62 mm,依据MERRA2数据分析的降水量变化基本反映了祁连山区降水量的分布和变化特征.研究区内北坡地区MERRA2降水量的日均值为9.2 mm,平均偏差-0.65 mm,均方根误差0.50 mm;山脊地区MERRA2降水量的日均值为13.8 mm,平均偏差-0.80 mm,均方根误差0.63 mm;南坡地区MERRA2降水量的日均值为10.6 mm,平均偏差-0.61 mm,均方根误差0.37 mm. MERRA2降水量数据在整个祁连山区的平均偏差为-0.69 mm,相对观测值表现出低估,随着观测站点海拔的升高, MERRA2降水量数据的模拟和同化精度也随之下降.

    2023年01期 v.59;No.265 23-28页 [查看摘要][在线阅读][下载 1852K]
  • 祁连山水汽、云液态水变化特征分析

    寇梦刚;张文煜;毛文茜;孔令彬;程楠;

    利用2020年6-9月祁连山南坡和北坡微波辐射计、地面自动气象站、毫米波云雷达以及ERA5再分析资料,分析祁连山区南、北坡降水天气中水汽、云液态水含量的变化特征,探讨南、北坡降水前的水汽、云液态水含量的特征差异.结果表明,微波辐射计在祁连山反演得到的水汽含量和云液态水含量可以比较准确地反映降水过程的变化特征.祁连山水汽、云液态水含量均存在两个拐点,其南坡和北坡的两个拐点基本相同,分别为降水前4 h和降水前1 h,前者拐点水汽、云液态水含量小时斜率较大,后者在拐点后会出现跃增现象;南坡的水汽、云液态水含量值分别大于15.0、0.3 mm,小时斜率分别大于0.81、0.025,北坡的水汽、云液态水含量值分别大于10.0、0.2 mm,小时斜率分别大于0.26、0.055.这些现象可预测云系正处于降水的产生阶段以及人工增雨作业条件期间.南坡的水汽含量大于北坡,降水前云液态水含量的跃增幅度小于北坡,水汽、云液态水含量的阈值分别比北坡大5.0、0.1 mm.南坡的降水出现时刻比北坡提前约50 min,且降水持续时间比北坡短,降水总量比北坡少,初步推测是由于地形云在南坡形成,在地形、山区风场及天气系统等条件作用下,翻越山脊到达北坡所致.

    2023年01期 v.59;No.265 29-35页 [查看摘要][在线阅读][下载 2111K]

干旱区农业与生态

  • 甘肃农田两种土壤纤毛虫形态学和细胞发生学

    杨怀印;王春慧;韩海峰;王丽;陈凌云;宁应之;

    利用非淹没培养皿法、活体显微观察法和蛋白银染色法,对采自甘肃农田的2种土壤纤毛虫,即中华异拟片尾虫和殖口后殖口虫进行形态学和细胞发生学研究,揭示殖口后殖口虫横棘毛的来源.结果表明,中华异拟片尾虫在活体状态下呈长椭圆形,细胞质无色,具有深绿色皮层颗粒,两枚椭圆形大核,其细胞发生学主要特征:老口围带完整保留,被前仔虫所继承; 6列额-腹-横棘毛原基以典型的1∶3∶3∶3∶4∶4模式分化棘毛;左、右缘棘毛原基分别由老结构反分化形成;背触毛发生为“拟片尾虫”模式.殖口后殖口虫在活体状态下呈披针型,两端稍尖,在虫体中部达到最宽,皮层颗粒缺失,其细胞发生学主要特征:老口围带完整保留,被前仔虫所继承; 6列额-腹-横棘毛原基以1∶2∶2∶2∶4∶n模式形成棘毛;左、右缘棘毛原基缘分别由老结构反分化形成;背触毛原基发生为“殖口虫”模式.

    2023年01期 v.59;No.265 36-46页 [查看摘要][在线阅读][下载 3056K]
  • 铅胁迫对矮牵牛组培苗生长及光合特性的影响

    杨颖丽;施树倩;李嘉敏;张爱梅;张娅;李亚萍;

    以矮牵牛组培苗为材料,研究其在不同浓度Pb胁迫下的生长及光合生理反应.结果表明,Pb胁迫显著抑制矮牵牛组培苗的生长. 1和2 mmol/L Pb处理均导致叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素和叶黄素含量显著下降,且2 mmol/L Pb胁迫导致的下降幅度更明显,但Pb胁迫不影响叶绿素a/b.随Pb处理浓度的增加叶绿素荧光参数光系统Ⅱ(PSⅡ)潜在活性、最大光化学效率、PSⅡ实际光化学效率、PSⅡ有效光化学效率、光化学猝灭系数以及光合电子传递效率逐渐减小,非光化学猝灭系数和调节性能量耗散电子产量增大, 0.05 mmol/L Pb处理不影响最大光化学效率、PSⅡ实际光化学效率和PSⅡ有效光化学效率.不同浓度Pb胁迫诱导矮牵牛组培苗叶片的气孔导度、净光合速率和蒸腾速率(T_r)显著下降,胞间CO_2浓度(C_i)明显增加. 0.05 mmol/L Pb处理不影响T_r和C_i, 0.8 mmol/L Pb处理使水分利用效率显著减小.徕卡正置荧光显微镜分析显示随Pb处理浓度的增加矮牵牛组培苗下表皮气孔密度显著增加,但气孔开度明显减小,保卫细胞形态发生畸变. Pb胁迫导致矮牵牛组培苗光合色素含量下降,光合系统捕获的能量减少,电子传递产额和光能转化利用效率降低,光合作用受阻,进一步导致生长受到抑制,且抑制效应具有浓度依赖性.

    2023年01期 v.59;No.265 47-54+62页 [查看摘要][在线阅读][下载 1926K]
  • 基于PROSAIL模型与光谱指数的紫花苜蓿冠层含水量估算

    唐源;王小平;鲁聪聪;赵传燕;

    依据光谱和植物生理参数再联合PROSAIL模型模拟光谱曲线对应的冠层含水量(E)敏感指数,与实际光谱曲线的E敏感光谱指数对比, PROSAIL模型模拟光谱曲线精度较高,相关系数R2>0.8.对光谱的E敏感波段进行单因素和整体敏感性分析, E敏感波段分别为1 240、1 450、1 650 nm.通过水分指数、水分压力指数(MSI)、归一化差异红外指数(NDII)和结合E敏感波段构建的4个广义归一化差异水指数(NDWI)对紫花苜蓿E进行反演, 7个指数均具有较好的反演效果, R~2>0.8,均方根误差为0.001 0~0.001 9 g/cm~2,其中传统水分敏感光谱指数的E-MSI、E-NDII、E-NDWI_((860,1240))和基于广义光谱指数的E-NDWI_((1240,1650))的反演效果最佳.

    2023年01期 v.59;No.265 55-62页 [查看摘要][在线阅读][下载 2153K]

干旱半干旱区气候变化研究

  • 不同陆面过程方案对兰州地区一次强降水对流触发的影响

    吴捷;张述文;孙明燕;

    2018年4月19日,兰州地区发生罕见局地强降水,造成严重城市内涝.为了研究陆面过程对此次降水模拟的影响,选取陆面模式RUC、CLM4和NOAH与中尺度天气预报模式进行耦合,重点分析不同陆面参数化方案对于对流触发的影响.结果表明, RUC能合理地再现此次降水过程,尤其是兰州上空的对流触发过程.陆-气相互作用分析表明,不同陆面过程参数化方案模拟的对流有效位能、对流抑制能、地表感热通量和潜热通量及边界层的时空演化均不同,最终影响对流触发的时空位置.陆面过程参数化方案对此次局地强对流降水模拟的结果影响很大.

    2023年01期 v.59;No.265 63-70页 [查看摘要][在线阅读][下载 3062K]
  • 近61 a晋陕豫地区极端气候变化及其对农业生产的影响

    毛喜玲;殷淑燕;刘海红;

    基于1960-2020年晋陕豫地区58个气象站点的逐日气象数据、农作物受灾面积数据,采用RClimDex极端气候指数法、Mann-Kendall突变检验、反距离权重插值分析极端气候事件的变化特征,通过相关分析研究极端气候对农业生产的影响.结果表明,研究区表征极端高温(低温)事件的指数呈上升(下降)趋势, 20世纪90年代后变化特征更为显著;极端降水指数年代际变幅较大,无明显突变年份,年降水量微弱下降的同时降水强度与强降水量增加.空间上,极端高温指数呈大范围上升趋势,晋陕两省最为显著,河南省极端低温指数显著降低;降水事件趋于极端化,晋陕两省北部、陕南和河南中东部地区尤为显著.与年降水量、降水强度、强降水量呈极显著相关的洪涝和旱灾,是导致农作物受灾减产的主要农业气象灾害;未来农业生产中,晋中与陕西西南部地区受高温胁迫的可能性较大,晋陕北部地区应注意霜冻对农业生产的影响,晋陕两省北部、陕南和河南中东部地区需加强对极端降水事件的防范.

    2023年01期 v.59;No.265 71-79页 [查看摘要][在线阅读][下载 2733K]

干旱环境下土遗址保护

  • 土遗址裂隙注浆加固效果评价中的无损检测应用

    李威昊;张景科;王南;石镇山;安程;闫菲菲;

    针对土遗址注浆加固效果的无损检测,以瓜州桥湾城遗址为例,对现场裂隙及试验墙进行探地雷达扫描,使用声波仪、红外线热成像仪对注浆后的裂隙进行持续检测.结果表明,现场裂隙注浆较为饱满,浆-土兼容性较高,但部分张开度大的裂隙注浆后出现空洞和收缩缝.通过对裂隙注浆前后的探地雷达扫描数据对比分析,整体反映浆液内部饱满度;对裂隙注浆处持续声波波速的检测反映了浆液强度的变化情况,对比无裂隙处波速可反映局部注浆饱满度;提取分析红外线热成像仪采集的温度数据,可反映细部浆-土兼容性和界面的黏结性.现场应用证明上述无损检测方法较准确地反映了缺陷特征,可以从整体、局部及兼容性等多角度评价裂隙注浆的加固质量.

    2023年01期 v.59;No.265 80-89页 [查看摘要][在线阅读][下载 3064K]

人工智能理论与应用

  • 基于多特征融合与Fisher准则的遥感场景图像分类

    高翔;侯宇超;程蓉;续婷;王李祺;白艳萍;

    提出一种基于多特征融合的Fisher准则分类方法,将提取到的卷积神经网络特征、图像纹理的局部二值模式、方向梯度直方图特征及颜色特征、颜色矩进行有效融合,使其在高维空间上线性可分,利用线性分类器Fisher对特征模型的参数进行微调获得分类结果 .将该模型应用于数据集UCM进行测试,与其他分类方法相比,准确率均有所提升;与深度卷积网络GoogLeNet相比准确率提升1.5%.为保证该模型的泛用性,于AID数据集上进行进一步实验,结果验证了该模型的有效性.

    2023年01期 v.59;No.265 90-97页 [查看摘要][在线阅读][下载 2263K]
  • 带有禁飞区约束的物流无人机群路径规划

    苗苗;牛樱清;李晓辉;赵毅;董媛;王萍;

    探讨带有禁飞区约束条件的物流无人机群送货路径的规划问题,综合考虑禁飞区、无人机载重量、无人机电池容量等约束条件,目标为降低无人机数量及耗电量.基于粒子群算法框架设计了一种将避障功能与路径规划相结合的混合粒子群算法,利用变邻域下降搜索对当前迭代中的全局最优解进行改进,再加入改进的A*算法解决避障问题.通过实际案例分析,验证了该算法的可行性;对16组数据集进行测试,将所得结果与粒子群算法、文化基因算法、迭代局部搜索算法进行对比分析.结果表明,本算法性能优于对比算法,在算法复杂度上的平均目标值结果比粒子群算法提高了3.97%,比文化基因算法提高了2.95%,比迭代局部搜索算法提高了5.13%.

    2023年01期 v.59;No.265 98-105+111页 [查看摘要][在线阅读][下载 1715K]

其他

  • 滇东威信地区龙潭组煤系致密砂岩储层孔隙分形特征

    师帅;何金先;张晓丽;王健;杨甜甜;谢莹;

    针对滇东威信地区龙潭组煤系致密砂岩气勘探开发程度较低的现状,利用铸体薄片和扫描电镜观察,分析致密砂岩孔隙显微特征;利用高压压汞实验和分形原理,分析致密砂岩储层的分形特征.结果表明,研究区龙潭组致密砂岩孔隙主要以次生孔隙为主,原生孔隙不甚发育,其中纳米孔隙占优势地位.计算得到的压汞分形维数范围为2.728~2.966,平均值为2.886,表明岩石内部孔隙结构复杂,联通性差,且岩石内部非均质性较强.计算的扫描电镜分形维数范围为1.352~1.559,平均值为1.466.对两分形维数进行回归分析,二者相关性显著.

    2023年01期 v.59;No.265 106-111页 [查看摘要][在线阅读][下载 2208K]
  • 钢管套箍混凝土桥墩拟静力试验研究

    欧智菁;颜建煌;俞杰;林上顺;曹磊;陈玮悦;

    设计制作3根钢管套箍混凝土桥墩试件,对其开展拟静力试验,获得钢管套箍混凝土桥墩的损伤过程与破坏机理,分析延性、等效黏滞阻尼系数、刚度退化、强度衰减及残余位移等抗震性能的影响规律.结果表明,采用钢管剪力键与灌浆套筒组合连接的钢管套箍混凝土桥墩的各项抗震性能指标均达到了钢管套箍整体式混凝土桥墩的抗震性能指标,比仅由钢管剪力键连接的钢管套箍混凝土桥墩滞回曲线更为饱满,水平峰值荷载和位移延性系数分别提高12.93%、27.17%,等效黏滞阻尼系数大、自复位能力强、残余位移小,是较理想的预制桥墩型式.采用ABAQUS程序建立有限元计算模型,进行拓展参数分析,发现轴压比、长细比、套箍系数和钢管剪力键嵌入深度与墩身高度比是影响钢管套箍混凝土桥墩抗震性能的重要参数.

    2023年01期 v.59;No.265 112-120页 [查看摘要][在线阅读][下载 2353K]
  • 基于ARIMA-BP模型的北京市平谷区地下水水质双尺度预测

    秦梓萱;郭健;许模;

    选取区域尺度监测井PG-32和场地尺度监测井PG-45、PG-56中的水质指标为研究对象,采用差分自回归移动平均(ARIMA)模型对Cl~-、SO_4~(2-)和总溶解性固体物质(TDS)浓度进行线性预测,利用反向传播(BP)神经网络模型和等权重法组合ARIMA-BP模型对监测井PG-32中的Cl~-、SO_4~(2-)和TDS指标浓度进行非线性预测.结果表明,线性预测方法更适用于区域尺度下的水质预测; ARIMA模型、BP神经网络模型和ARIMA-BP组合模型对PG-32中水质指标预测的平均相对误差分别为6.11%、6.17%和2.94%,验证了组合模型的优越性; ARIMA-BP模型的预测显示未来区域地下水中Cl~-、SO_4~(2-)浓度变化相对平稳, TDS浓度呈现上升趋势,需引起地下水预警的重视.

    2023年01期 v.59;No.265 121-128页 [查看摘要][在线阅读][下载 2473K]
  • 基于经验模态分解的预应力孔道缺陷信号分析

    柴文浩;杨雅勋;张宇航;吴富勇;

    针对预应力管道缺陷测试中的冲击回波信号,提出一种新的信号处理方法 .采用经验模态分解对冲击信号进行分解,得到一系列本征模态函数.对得到的本征模态函数进行快速傅里叶变换,对其频域信号进行分析.通过数值模拟和室内试验验证方法的可行性.结果表明,该方法较传统的快速傅里叶变换具有更强的抗噪性,并能成功分离出噪声、缺陷反射信号、表面波信号和模态振动信号.

    2023年01期 v.59;No.265 129-135+142页 [查看摘要][在线阅读][下载 2532K]
  • 溶剂热法制备La/BiOCl催化剂及其光催化性能

    王艳;刘辉;刘娇艳;王国永;

    用水热法制备La~(3+)掺杂的BiOCl光催化剂,通过X射线衍射、紫外-可见漫反射光谱、X射线光电子能谱、氮气吸附-脱附和荧光光谱等手段对样品物相结构、光学吸收、表面化学状态、比表面积和光生电子-空穴复合率进行表征分析.结果表明, La/BiOCl_(0.05)的光催化活性最好,在光照60min后对20 mg/L甲基橙的降解率为100%,光催化动力学常数是纯BiOCl的3倍.自由基捕获实验表明,空穴是光催化过程中的主要活性物种,提出了La~(3+)掺杂BiOCl可能的光催化机理.

    2023年01期 v.59;No.265 136-142页 [查看摘要][在线阅读][下载 1941K]
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