基于贝叶斯定理的异重流泥沙侵蚀经验式不确定性分析

异重流发生在水下环境,针对其泥沙侵蚀的准确实验数据获取较为困难,使得异重流泥沙侵蚀经验式不易得到高质量的验证和率定.本文应用基于贝叶斯定理的蒙特卡罗方法,结合现有连续入流式异重流实验数据,对异重流泥沙侵蚀经验式的经验系数(式(3)中A_3、N_1和N_2)进行概率统计研究.在不同A_3取值情况下,对N_1和N_2进行了采样和频次统计,有结论:1)当系数A_3=4～7时,均存在概率最大N_1-N_2组合(在N_1-N_2平面上,以该组N_1-N_2值为圆心,0. 3为半径的圆内,样本频次最高),使得泥沙侵蚀计算值和实测值拟合较好(相关系数达到0. 25～0. 28;原E_s93的相关系数仅为0. 19); 2)当A_3由小变大时,占总样本数25%、50%、75%、95%的N_1-N_2样本区间范围先变小、后变大;在A_3=4时,上述区间范围最小.这意味着,若实测数据增加或存在误差时,应用A_3=4和其对应的概率最大N_1-N_2值的经验式不确定性相对较小.     

异重流水卷吸经验式不确定性对层平均数学模型的影响

基于贝叶斯定理的Gibbs随机采样方法,结合现有异重流水卷吸实验数据,探讨了异重流水卷吸经验式中经验系数E_1和E_2的不确定性,获取的E_1和E_2样本总数为2×10~5.统计发现,其中概率最大的(E_1,E_2)样本取值与原式取值相近.将样本值输入异重流层平均水沙耦合数学模型,模拟陡坡上异重流演化过程.结果表明:计算异重流厚度、速度、泥沙体积分数、底床形变区间范围随运动距离的增加逐渐增大;采用概率最大经验系数值可能低估异重流厚度和泥沙体积分数,高估异重流速度和底床形变;95%样本输入异重流模型所得计算水力参数范围远大于25%样本所得计算水力参数范围,意味着模型对(E_1,E_2)的取值十分敏感.     

障碍物对平坡异重流运动特性的影响

在水利工程中,底床地形突变对异重流的运动过程有十分重要的影响.利用高速相机和激光粒子图像测速技术(PIV),对开闸式盐水异重流在平坡定常速阶段遇到障碍物时的运动特性进行研究.实验结果表明,障碍物对异重流头部速度的作用范围约为5个闸室长,对异重流加速阶段头部速度最大值的减幅影响很小,仅为1%左右.当异重流厚度与障碍物高度相当时,异重流在环境水体中的最大作用高度值会增加近1倍,同等工况时,矩形断面下该值会比三角形断面下增大约20%.障碍物前、后和顶部3个特征断面处异重流能量和厚度达到最大值的时间不同步,厚度最大值的时刻比能量滞后1.5~2s.障碍物前、后特征断面处能量近似单峰分布,而顶部断面则为双峰分布.障碍物前断面最大厚度增大约20%,最大能量损失约40%.结果可为复杂地形水利环境下污染物的输移扩散、海底电缆保护、港池回淤等研究提供科学依据.     

考虑随机性的徐变参数敏感度及其时变规律

针对随机、多参数系统提出了一种考虑参数随机性的敏感度分析方法.通过对参数样本进行统计、抽样、回归和相关分析,去除参数量纲和变异度对结果的影响,获得以通径系数、偏相关系数和累计敏感度为衡量指标的参数敏感度.利用该方法,结合从9个施工现场实测和收集到的8585个样本,分析环境相对湿度、理论厚度、混凝土抗压强度、温度和加载龄期5种徐变参数的敏感度.结果表明,徐变系数与环境相对湿度、理论厚度、混凝土抗压强度和加载龄期成负相关,与温度成正相关.其中,环境相对湿度的敏感度最大,然后依次是加载龄期、温度、理论厚度和强度.研究同时发现,上述5种参数敏感度的时效性并不明显.     

非整比氧化物对α-Pb(N_3)_2热分解的影响

以微观结构能带理论和非整比化合物点缺陷等概念,研究了非整比金属氧化物(Zn_(1-x)O,O,Fe_(1-x)O等)对α-Pb(N_3)_2,热分解影响的微观机理,并做了实验验证。指出:通过掺杂的非整比n-型氧化物与p-型氧化物对α-Pb(N_3)_2,热分解的作用是完全相反的。p-型氧化物生成的准自由空穴,通过界面向α-Pb(N_3)_2晶格中扩散,空穴数目增加,生成更多的N_3自由基、导致热分解速度加快。n-型氧化物生成的准自由电子,通过界面向α-Pb(N_3)_2晶格扩散,与N_3自由基相复合,形成N_3~-离子。从而减少N_3自由基的浓度,使分解速度减慢。其实际意义在于优选耐热起爆药掺杂材料,有效控制α-Pb(N_3)_2的慢速热分解提供依据。     

沉降计算经验系数的Bootstrap法置信区间估计

采用Bootstrap法推断小样本条件下的沉降计算经验系数概率特征及置信区间,以解决工程中沉降计算经验系数样本量很少,难以应用常规统计方法分析其概率分布的问题。直接对样本重抽样,根据Bootstrap样本逼近参数真实分布,并纠正Bootstrap仿真过程中出现的偏差,以获得参数的无偏置信区间。通过某客运专线路基工程实例分析,得出:采用Bootstrap法可较好地推断小样本条件下沉降计算经验系数未知参数的概率分布,获得参数的置信区间;当面荷载在40～240 kPa范围内取值时,红黏土地基的沉降计算经验系数均值随载荷的增大而减少,经验系数均值服从正态分布,置信度为95%的经验系数均值的置信区间按荷载范围依次为[0.637,0.884],[0.637,0.884]及[0.901,1.165]。     

GO/SWCNTs分子筛膜制备及其分离CO2和N2性能

采用改进后的Hummer法制备氧化石墨烯(GO),混酸法纯化单壁碳纳米管(SWCNTs),真空抽滤法制备GO/SWCNTs复合材料分子筛膜.通过透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM),X射线衍射仪(XRD)、热重分析(TGA)对复合膜材料组成、结构、形貌、性能等进行表征;其对混合气体(CO_2、N_2、CO)中CO_2和N_2的分离性能进行了研究.结果表明:制备的GO/SWCNTs分子筛膜中单壁碳纳米管成功嵌插到氧化石墨烯表面与片层之间,起到骨架支撑作用;混合气体中CO_2、N_2、CO的渗透系数最大分别达到1 976、1 897、149 Barrer,各组分气体分离系数为:α(CO_2/N_2)值7.2、α(N_2/CO)值32.8、α(CO_2/CO)值37.表现出良好的CO_2和N_2分离性能.     

钢筋混凝土氯离子时变扩散及起始锈胀时变可靠度研究

采用氯离子传感器(Mn O2电极为参比电极,Ag/Ag Cl为工作电极)测量混凝土中氯离子浓度,反演氯离子时变扩散系数幂函数模型,在此基础上研究钢筋混凝土起始锈胀时变可靠度和随机变量敏感性。研究结果表明:所研制的氯离子传感器电位与氯离子浓度有良好线性关系,反演得到的氯离子时变扩散系数随时间增加而减小;采用氯离子时变扩散系数所得的时变失效概率小于氯离子恒定扩散系数所得的时不变失效概率;钢筋保护层厚度对起始锈胀敏感度影响最大,氯离子扩散系数次之;氯离子时变扩散系数速率指数及其收敛值对起始锈胀敏感度影响较大。研究结果对钢筋混凝土起始锈胀时变可靠度预测具有参考作用。     

浸没式植被对异重流运动特性的影响

为研究异重流流经浸没式植被时的运动特性,以天然河道中的植被为原型,对植被环境中异重流的运动规律进行了试验研究,并采用异重流头部(最前缘)速度代表其运动速度.研究结果表明,异重流流经短植被群(长度30 cm、高度3 cm)时大部分异重流在植被顶部向前运动,流过植被后依然保持典型轮廓,呈现一个先加速、后匀速、然后迅速减速、最后缓慢线性减速的运动过程;流经长植被群(长度80 cm、高度6 cm)时大部分异重流被阻挡于植被后方,仅有少部分异重流流出植被后缓慢向前运动,呈现先加速、后匀速、然后迅速减速、最后缓慢运动的过程.异重流运动过程分为坍塌阶段和自相似阶段,植被的阻挡效应可以减小坍塌阶段向自相似阶段的转化点,并且转化点与植被阻挡效应呈负相关,但与异重流浓度关系不显著.异重流与环境水体掺混界面涡度值为正,与水平底床界面涡度值为负;当植被的阻挡效应较强时,异重流流出植被后掺混和卷吸作用较弱,且出流量与异重流浓度呈正相关.     

基于优先级经验回放的SAC强化学习算法

针对SAC(Soft Actor Critic)算法中所有样本都以等概率随机采样,造成训练速度慢,训练过程不稳定的缺点,提出了PER(Prioritized Experience Replay)-SAC算法.通过将优先级经验采样引入SAC算法,使网络优先训练值估计函数误差较大和策略表现不好的样本,从而提高了Agent训练过程的稳定性与收敛速度.实验结果表明,在多个环境及优化算法下,PER-SAC算法在训练速度及稳定性上相比于SAC算法均有明显提升.     

C3N4/ZnO复合材料可见光下的甲醛光电气敏性能

以水热法合成的ZnO纳米棒花为载体,将C_3N_4定量负载在其表面,制备C_3N_4/ZnO复合材料.由于C_3N_4与ZnO的能级匹配,可有效促进其光生电荷的分离,降低光生电荷复合率,显著提高载流子浓度,使其光电流明显增加.C_3N_4与ZnO质量比为2%的样品(2%C_3N_4/ZnO)性能最佳,其光电流在370 nm处可达120μA,为纯ZnO的2.4倍.在室温可见光下,2%C_3N_4/ZnO样品对HCHO的光电气敏响应值可达122%,比纯ZnO高4倍左右.结果表明,适量C_3N_4的负载有效延长了光生电荷的寿命,使ZnO材料在可见光区对HCHO气体表现出高效的光电气敏性能.     

水—醇混合溶剂中[Co(N_3)(NH_3)_5]~(2+)与[Fe(H_2O)_6]~(2+)间电子转移反应机理

本文研究了水—醇(如甲醇、乙醇和正丙醇等)混合溶剂中[Co(N_3)(NH_3)_5]~(2+)与 Fe(Ⅱ)间电子转移反应。其表观速度常数 k_(app)随甲醇、乙醇和正丙醇的摩尔分数X 醇增大(即随混合溶剂介电常数的减小)和酸浓度的增大而增大。反应速度与酸浓度的依存关系,可用[Co(N_3)(NH_3)_5]~(2+)的配体 N_3~-的质子化作用和由此而产生的特殊酸催化作用阐明.[Co(N_3)(NH_3)_5]~(2+)还原反应的表观速度常数 k_(app)可表示为:k_(app)=k_HK_H[H_3O~+]由特殊酸催化而使[Co(N_3)(NH_3)_5]~(2+)被还原反应加速,可认为电子转移是反应的速控步骤。     

电喷雾-傅里叶变换离子回旋共振质谱表征焦化蜡油中杂原子化合物的结构

采用负离子电喷雾(ESI)结合傅里叶变换离子回旋共振质谱仪(FT-ICR MS)从分子元素组成上分析焦化蜡油的组成,结果表明:焦化蜡油中的非碱性氮化物和酸性杂原子化合物的碳数分布范围为C11~C41,等效双键(DBE)值为4~18。包含的杂原子化合物类型有N_1、N_1O_1、N_1O_2、N_1S_1、N_2、O_1、O_2等。N1类化合物的相对丰度最大,四环的苯并咔唑类化合物含量最多。O2类化合物的DBE为2和3时,丰度最大,主要为1~2环的环烷酸。     

不同土地利用类型土壤温室气体排放对温湿度的响应

针对我国南方红壤(江西鹰潭孙家坝小流域)4种不同土地利用类型,在2019年6—10月开展了室内土壤温湿度控制实验,采用温室气体分析仪(Picarro-G2508)结合静态箱法对土壤温室气体(CO_2、CH_4、N_2O)排放通量进行同步实时监测,以研究全球气候变化背景下不同土地利用类型土壤温室气体排放差异及其对温湿度的响应.结果显示,4种土地利用类型土壤的全球增温潜势(global warming potential,GWP)从高到低依次为稻田、橘园、林地、旱地,表明稻田土壤温室气体排放对全球变暖贡献最大.温控实验中,土壤呼吸(CO_2排放)与土壤温度呈显著正指数相关关系(p0.01),且4种土地利用类型土壤呼吸的温度敏感系数Q_(10)值分别为林地2.61、旱地2.51、橘园3.12、稻田3.17.其中,稻田土壤呼吸的温度敏感度最高,表明稻田土壤具有较高的CO_2排放潜力,而CH_4、N_2O排放与土壤温度的相关性不显著.湿度控制实验中,土壤CO_2排放随土壤湿度增加而先升高后降低,并在土壤湿度20%GWC (gravity water content)时达到最大;稻田土壤CH_4排放与土壤湿度正相关(R~2=0.887 5),但其他3种土地利用类型土壤CH_4排放与土壤湿度不相关;4种土地利用类型土壤N_2O排放通量均随土壤湿度的增加呈先增后减趋势,并在土壤湿度为25%GWC时达到峰值.     

当前样本与历史样本相依的线性经验Bayes估计

讨论了当前样本与历史样本m相依样本时单参数总体中参数θ的线性经验贝叶斯估计，得到一致渐近最优速度O(N^-1/2CN^-2)。     

电场作用下水泥基材料的MgSO_4侵蚀

已有研究表明电场能够加速水泥基材料硫酸盐侵蚀并可用于快速评价水泥基材料的抗硫酸盐侵蚀性能,但以上研究均是针对电场作用下Na_2SO_4溶液的侵蚀,鲜有研究电场作用下MgSO_4溶液侵蚀行为.本文利用抗蚀系数反映电场对水泥基材料MgSO_4侵蚀程度影响,利用XRD和SEM/EDS分析电场作用下水泥基材料的MgSO_4侵蚀机理.研究表明:电场加速了水泥基材料MgSO_4侵蚀破坏;在电场作用下SO_4~(2-)离子从阴极进入试件内部,首先与Ca(OH)_2反应生成石膏,生成的石膏继续与C_3A的水化产物反应生成钙矾石,当C_3A的水化产物反应完毕,从外界进入的SO_4~(2-)离子继续与Ca(OH)_2反应生成石膏,其侵蚀产物以石膏为主,其次是钙矾石.     

考虑气候变化的受碳化腐蚀先张预应力混凝土梁时变可靠性评估

基于改进的碳化深度预测模型,结合IPCC预测大气CO2浓度数据,研究了气候变化(CO2浓度)规律及其对预应力混凝土结构碳化损伤影响,发展了时变可靠度模型计算先张法预应力混凝土结构在多种CO2排放策略作用下、将来100年内的腐蚀开始概率和结构弯曲倒塌概率.研究结果表明,在A1FI排放策略下,腐蚀开始概率比其在最好CO2排放策略下高了460%;在A1FI排放策略下,结构失效概率比其在最好CO2排放策略下高了10%.在高腐蚀状态下,结构失效概率是低腐蚀状态下的2倍,且结构在高腐蚀状态下条件年度失效概率后期增长较快.在最高CO2排放策略下,结构条件年度失效概率比其在最好CO2排放策略下高了30%.当混凝土保护层设计厚度增至40 mm时,碳化腐蚀对混凝土结构的影响很小.     

多酸的价成键轨道规则

本文从分子轨道观点出发,对多酸结构提出如下三条规则:1)多酸的价成键分子轨道数N_(vbo)由其中的氧原子数N_o决定,N_(vbo)是N_o的四倍;2)稳定的多酸体系的总价电子数N_(tve)为8N_o N_p,其中N_p为孤电子数;3)稳定的多酸中任意两原子A,B的间距R(A-B)必须满足R(A-B)≥R_e(A-B)-K,其中R_e(A-B)为该两原子的平衡间距,K随单、双及叁键而取不同的常数。应用上述规则讨论了硅酸盐、杂多酸及同多酸的结构与性质。     

电子体系S_(N_1+N_2)S_(N_1)S_(N_2)及U(n_1+n_2))U(n_1)U(n_2)变换系数的计算

本文利用自旋代数的图形方法,得到电子体系S_(N_1+N_2)S_(N_1)S_(N_2)及U(n_1+n_2))U(n_1)U(n_2)变换系数的简单封闭公式。     

沃尔什—哈达玛变换(WHT)系数偶数性的理论、应用与实现

本文对文[1]提出的一维WHT(A=Hx)系数的奇偶性给出了十分简扼的证明,并提出A系数的奇偶性与sum from j-1 to N Xj的奇偶性相同;二维WHT(A=H_1XH_2)的系数也具有奇偶性、且与sum from νj-1 to N_1·N_2 Xij的奇偶性相同的结论。进而,文章着重导出了量化数据的一维以及二维WHT的系数可全认做偶数的重要结论。文章指出,变换系数的偶数性,仅为WHT所独有,这进一步提高了WHT的数据压缩率,使得WHT成为更加有效可行的数据压缩手段。