Science Bulletin 2016年第21期中文概要

正城市增长模型:进展和观点李雪草,宫鹏城市增长模型一直被广泛地用来研究城市扩张及其对环境的影响评价,帮助政府决策支持及实现对未来场景的预测.本文对城市增长模型进行了系统性地回顾,包括城市增长模型的演化、模型理论基础、模型模拟框架及典型应用.重点介绍了三类基础的城市增长模型:土地利用交通模型、元胞自动机模型和多智能体模型以及它们之间的内在关系、模型模拟机制、数据需求和应用尺度上的差异.最后,本文针对元胞自动机模型,从模型的模拟单元、时序信息的考虑、模型比较与平台和场景分析上提出了改进的方向,并指出了模型发展和应用新的机遇,包括开放公众数据及     

有机污染物在鱼体内临界浓度研究进展

临界浓度反映的是有机污染物对生物体的体内毒性效应,是评价有机污染物对水生生物毒性的一个重要指标,对水生环境风险评价具有重要的意义.本文根据目前国内外在该领域的研究现状和本课题组的研究成果,系统地总结了有机污染物在鱼体内临界浓度的计算方法,不同毒性作用模式下的临界浓度、生物富集因子与临界浓度的关系以及影响临界浓度的因素.目前研究结果表明,麻醉型化合物在鱼体内临界浓度在较窄一个范围内变化,趋近于常数,非极性麻醉型化合物的临界浓度要高于极性麻醉型,反应型化合物的临界浓度低于麻醉型化合物;有机污染物在鱼体内的临界浓度与生物富集过程密切相关;生物富集因子与疏水性的关系,生物有机体的大小、脂含量,化合物的暴露时间,代谢转化及毒性数据测定的准确性都会对临界浓度的测定或计算产生影响.     

疏散准备时间及出口宽度对人员疏散影响的模拟

在人员疏散计算过程中, 通常将疏散准备时间取为一定值, 而事实上它是一个服从概率分布的随机变量. 通过利用GridFlow疏散模型研究了疏散准备时间及出口宽度对人员疏散的影响. 在一个单空间建筑条件下, 研究了疏散准备时间服从正态分布时, 在不同人员密度条件下, 对人员疏散的影响情况. 同时, 比较了当疏散准备时间服从正态分布和取为定值两种情形时计算得到的疏散时间的差异, 阐述了当疏散准备时间取为定值时可能导致的两个主要缺陷. 基于拥塞与排队理论, 对计算结果进行了分析. 此外, 当疏散准备时间服从正态分布时, 研究了出口宽度对整个疏散时间的影响. 最后, 根据计算结果, 分析了整个疏散时间的概率分布状态. 结果表明, 当疏散准备时间平均值比较小的情况下, 人员疏散时间主要受人员密度的影响; 随着疏散准备时间平均值的增加, 人员疏散时间受人员密度变化的影响越来越小. 对于较长的疏散准备时间、较低的人员密度或较宽的出口, 当疏散准备时间服从正态分布时, 总的疏散时间也服从正态分布.     

基于AHP理论的交通环境风险分析

通过对造成环境问题的交通事件类型的分类,指出污染城市环境的交通环境因素,利用AHP理论,对这些事件进行单排序核进行比较,得出交通环境事故对城市交通环境的相对重要性权值,对预防和建立交通环境预警系统有一定的积极意义.     

太阳耀斑预报研究进展

太阳耀斑是指发生在太阳表面局部区域中突然和大规模的能量释放过程.它是空间环境的主要扰动源,对地球空间环境造成很大影响.太阳耀斑预报是空间天气预报的重要组成部分,对其研究具有重要的实用价值和科学意义.现有的大部分太阳耀斑预报模型是从观测数据提取预报因子,利用各种统计和数据挖掘技术建立预报因子与耀斑发生之间的关系模型,利用建立的模型对未来时间的耀斑发生进行预报.在预报研究中,预报因子、预报方法和预报模型是3个主要研究领域.其中预报因子的选取和数据处理尤为重要,是建立预报模型的前期工作.预报因子主要采用太阳黑子、磁场参量和分形因子等.预报方法包括统计方法、机器学习方法和数据同化方法.统计方法在早期的耀斑预报建模中用的较多,随着数据挖掘技术的发展,越来越多的机器学习方法应用到预报模型中并取得了较好效果.而近期发展的数据同化方法有更好的模型修正能力.预报模型早期基本使用静态模型,后来发展起来的动态模型具有更强的优势;而自组织临界模型在物理方面给了耀斑发生更多的解释.本文分别从这3个方面总结了耀斑预报的研究进展,结合中国科学院国家天文台太阳活动预报中心的工作,评述了一些重要的研究成果.最后,对未来的研究方向进行了总结和展望.     

美军倾转旋翼机的发展和事故分析

倾转旋翼机综合了固定翼飞机和直升机的优点,可以垂直起降并能以大速度前飞.倾转旋翼机起降只需要很小的场地,可以改善城市的交通,在军事方面也有很好的前景.在发展的过程中,倾转旋翼机从无到有,经历了关键技术和稳定性难题的阻碍.美军在倾转旋翼机的研究方面一直处于领先地位,文章简单回顾了美军发展的历程,并进行了事故分析,为避免类似事故的发生提供借鉴.     

甲型H1N1 流感城镇间公路交通传播研究

2009 年甲型H1N1 流感通过公路交通在我国城镇间广泛传播并造成巨大损失, 掌握其传播规律对城市化建设和减轻疫情造成的损失具有重要意义. 本文以长沙市为研究区, 分析了甲型H1N1 流感沿公路交通传播的规律及风险因子, 构建了结合扩散速度和人群流动的疫情扩散模型, 模拟甲型H1N1 流感在长沙市城镇间的传播过程. 结果表明, 公路沿线及道路交叉区域发病率较其他区域高, 高速公路和县道分别在疫情快速发展期和顶峰期对疫病的传播扩散产生重要影响, 长途汽车站在城镇间疫病的传播过程中是重要的风险因子. 模型结合了疫情传播强度预测与流行区域预测, 较其他模型更完整地还原了疫病的时空传播过程.     

四点斜柱支承单层网壳稳定性研究

本文采用有限元方法,对太原市柴村高速公路收费站四点斜柱支承柱面网壳的稳定性进行了验算和研究.计算中,分别取网壳部分和整体结构作为计算模型,分析了不同支座位置对网壳临界荷载的影响,在计算中同时考虑了结构的几何和材料非线性效应.结果表明只有采用整体结构作为计算模型时,才能真实地反映结构的稳定性;斜柱和网壳的刚度比是影响结构稳定性的重要因素;同时考虑几何、物理双重非线性效应才能更深刻地揭示结构屈曲的机理.     

浅谈如何提高电厂应急管理

电厂安全应急管理,对提高预防和处置电力突发事件能力,对正确、有效、快速地处置电力突发事件,最大限度地减少影响和损失,维护国家安全、社会稳定和人民生命财产安全具有十分重要的意义.本文结合电厂的生产实际情况,对建立电厂生产事故应急管理机制进行了探讨.     

基于AHP理论的交通环境风险分析

通过对造成环境问题的交通事件类型的分类。指出污染城市环境的交通环境因素,利用AHP理论,对这些事件进行单排序核进行比较,得出交通环境事故对城市交通环境的相对重要性权值,对预防和建立交通环境预警系统有一定的积极意义。     

封闭腔体内气溶胶的数量粒径谱演变的实验研究与数值模拟

建立了多谱气溶胶的动态模型来研究颗粒物在封闭腔体内的数量粒径谱演变. 颗粒物的碰撞基于布朗凝并, 模型不仅考虑了由碰撞引起的颗粒物数量损失, 同时考虑了碰撞形成大颗粒物的过程. 应用了高分辨率的扫描迁移率粒径分析仪通过3组不同实验对模型进行验证. 对比结果显示, 此模型的性能优于传统的简单粒径箱模型, 它可以提供更为详细的粒径谱演变信息, 而且模拟结果可以用来分析数量浓度的变化和数量中位径的演变. 应用模拟分析可以进一步分析实验仪器无法直接测量到的一些影响机理, 这对进一步了解和掌握超细颗粒物的清除和控制机理有重要意义.     

城市轨道交通安全事故危害与防范

1．前言 目前我国正处于城镇化进程快速发展时期，城市人口快速增长，交通压力日趋加大，一些特大型城市交通拥挤、阻塞的矛盾非常突出，城市轨道交通已成为城市缓解交通问题的首选方案。但近年来全球地铁事故不断发生，我国的北京、上海、广州等城市地铁也先后发生事故，造成了重大经济损失。城市轨道交通的安全性受到了人们越来越多的关注。因此，分析城市轨道交通在建设、运营中存在的安全影响因素，对于防止轨道交通事故的发生，改善运营的安全状况，降低事故损失都具有十分重要的意义。     

大统一理论和质子衰变

自然界存在4种基本相互作用:强、弱、超荷和引力相互作用,故如何构造一种大统一理论来描述所有的基本相互作用是一个非常重要的基本问题.本文首先简单介绍了标准模型及其问题.考虑U(1)_Y超荷正则归一化因子和大沙漠假定(grand desert hypothesis),可以在TeV能标左右引入新的粒子来得到标准模型规范耦合常数的统一,其中特别解释了超对称标准模型.在四维大统一模型中,介绍了Pati-Salam SU(4)_C×SU(2)_L×SU(2)_R模型,Georgi-Glashow SU(5)模型,Flipped SU(5)×U(1)_X模型和SO(10)模型,其中详细介绍了非超对称和超对称SU(5)模型,并讨论了其正确的预言、存在的问题及其解决方案和质子衰变等.还简单介绍了高维Orbifold大统一模型和超弦模型.最后讨论了如何探寻大统一理论:在对撞机上寻找新的粒子及其粒子特性、质子衰变的现在和将来的实验检验以及可能的新探测方案.     

载人深空探索中空间辐射风险评估所面临的问题和挑战

在载人深空探索任务的计划与实施中,首先需要考虑的是确保航天员的安全和健康.空间辐射是载人深空飞行中威胁航天员健康的主要风险因素之一.本文对载人深空探索任务中空间辐射风险评估所面临的问题和挑战进行了系统地总结和分析,提出了当前与空间辐射风险评估有关的6个方面的主要问题:空间辐射品质因子的预测、低剂量/剂量率辐射风险的外推、剂量和剂量率降低效应因子的预测、个体辐射敏感性差异的甄别、微重力等空间因素对辐射风险的影响、以及太阳质子事件引起急性辐射损伤的评估等.针对这些科学问题和挑战,本文进一步讨论了在未来相应的研究或实践中需要建立和发展的主要关键技术.对载人深空探索中空间辐射风险评估所面临的科学问题和关键技术的梳理和分析可为有效降低空间辐射对航天员的健康风险提供相应的对策.     

对建立山西省交通安全应急信息采集传输系统的方案分析

交通安全应急信息传输系统是交通突发事件应急体系建设的基础保障,通过交通安全应急通信系统的建设,可为交通部门负责的公路和水上交通安全、抢险救灾、处置应急事件等提供快捷有效的通信链路.尤其在提高交通现场的信息获取能力、处理突发事件的快速反应能力、组织协调能力、决策指挥能力等实际工作上具有重要意义.     

轻核α团簇结构理论和实验研究进展

α团簇在轻α共轭核基态及激发态中广泛存在,轻核的α团簇结构不仅对核天体物理中核合成过程和元素丰度具有决定性影响,而且这些态的精确数据还成为检验各种新型多体理论和核力的天然实验室.本文简要总结了描述α团簇的不同理论方法,尤其比较了这些不同方法对12C Hoyle态的最新研究结果,各种理论都支持Hoyle态是一个具有较大尺寸的团簇结构,但对α团簇在Hoyle态中的存在形式——比如α凝聚,α气体或是α晶体结构,目前还没有达成共识;进一步从实验角度介绍了α团簇衰变的高精度符合测量及转动态的集体激发.对α团簇结构尤其12C Hoyle态及16O类Hoyle态中α存在形式的确认需要深入理解这些团簇态的集体激发行为,任何实质性进展不仅高度依赖高精度实验数据,而且需要新的多体理论解释,而这其中需要合理考虑核子-核子、团簇-团簇关联及连续谱的影响.     

煤矿瓦斯爆炸事故应急辅助决策系统设计

在郑州大平煤"10·20"特大瓦斯爆炸事故应急救援现场调研的基础上,提出瓦斯爆炸事故应急辅助决策系统,并对瓦斯爆炸事故应急辅助决策系统中的应急信息管理模块与灾害评估模块进行功能分析,设计B/S模式下的煤矿瓦斯爆炸事故应急救援辅助决策系统.     

柴油机排气稀释过程中挥发性纳米颗粒形成和变化特性

建立了描述柴油机排气稀释过程中挥发性纳米颗粒形成和变化的H2SO4-H2O二元均相成核和气溶胶动力学耦合模型.利用该模型模拟计算H2SO4-H2O二元均相成核作用下分子团簇的生成率和团簇粒径等参数,以及分子团簇向挥发性纳米颗粒转化过程的气溶胶动力学作用;并考察了燃料硫含量和实验室内稀释采样条件变化对柴油机排气中挥发性纳米颗粒数浓度粒径分布的影响.研究表明:H2SO4-H2O二元均相成核作用产生大量分子团簇,燃料硫、温度、湿度对分子团簇的生成率和团簇粒径产生显著影响.凝并作用使成核作用产生的分子团簇由单分散系向多分散系转化,形成挥发性纳米颗粒;凝结作用进一步促进颗粒向大粒子方向迁移,排气中碳烟粒子会抑制挥发性纳米颗粒的形成;燃料硫含量和稀释参数(初级通道内混合气稀释比、温/湿度和停留时间)等均显著影响挥发性纳米颗粒的数浓度粒径分布.     

城市火灾自组织临界性判断及大火灾损失极值分析

结合相关统计方法, 对城市火灾在空间尺度(损失规模)上及时间尺度上的分布特点进行了分析, 发现城市火灾在空间尺度上具有幂律分布特征, 而在时间尺度上具有指数分布特征. 根据自组织临界性的判断准则, 认为城市火灾并不具有严格的自组织临界性特征. 另外, 根据城市火灾空间尺度上的幂律分布特征, 运用极值统计方法, 建立了城市火灾发生概率与其规模尺度的相关性模型, 并以合肥市为案例进行了分析, 预测了合肥市未来重特大火灾可能的发生概率.     

膜换湿传质过程对传热过程影响分析

对膜换湿过程中传质过程对传热过程的影响进行了理论分析, 并建立了相应的物理数学模型. 通过理论分析, 提出了一个表示传质过程影响传热过程程度的无量纲量—y_i. 通过计算这个无量纲因子, 即可以简单地将伴有传质的传热过程转化成常规的传热过程, 使得传热计算更简单更容易理解. 在理论分析的基础上, 数值研究了质量流量对传热过程的影响. 结果表明, 当传质方向与传热方向相同时, y_i大于1, 传质过程对传热过程有促进作用; 而当传质方向与传热方向相反时, y_i小于1, 传质过程对传热过程有阻碍作用. 当质量流量J的值较小时, 质量流携带的热流对热流影响较小, 而当质量流量J的值较大时, 质量流携带的热流对总热流影响很大, y_i可能偏离1很远.