多情景降雨-径流的巫山县公路洪灾预警研究

暴雨情景下,山区径流水位突涨、流速与流量骤变等易发生公路洪灾,对人民生命财产安全造成巨大威胁。以巫山县为例,在不同强度降雨阈值下对降雨-径流水文参数指标进行量化处理,全面分析了降雨与水位、流速、流量之间的关系,并在多情景降雨下,基于公路洪灾孕灾指标,构建了公路洪灾预警模型。研究结果表明：山区径流水位变化幅度大于流速,而在大暴雨及特大暴雨情景下（降雨临界值185 mm）,流速变化大于水位,在不同降雨阈值下,等级较低的河流更易发生公路洪灾,其水位空间变化更剧烈、效应范围更广;而流量与水位变化则对等级较高的径流影响更大,且河流等级越高变化越明显;巫山县公路洪灾易发程度介于轻度与重度之间,东北与西南部区域公路洪灾易发性强,且较为集中,西南部、东部与中部,公路洪灾易发程度介于重度与中度之间,西北部、中部与南部区,介于轻度与中度之间。该研究结果可为山区公路洪灾防治提供决策依据。     

高含硫天然气中硫溶解度的热力学一致性评估

甲烷、二氧化碳以及硫化氢是高含硫天然气的主要成分,准确预测硫在天然气中溶解度是高含硫天然气藏开发中最关键问题之一。由于硫化氢的毒性与腐蚀性以及实验通常要在高温高压下进行,目前关于硫在高含硫天然气中溶解度实验数据极其有限。本文针对现有文献中已有的硫在甲烷、二氧化碳以及硫化氢中溶解度的实验数据进行了热力学一致性评估。采用Peng-Robinson状态方程、Wong-Sanlder混合法则以及Van Laar模型建立热力学模型,模型所需要参数由遗传算法拟合得到。计算结果显示,现有的实验数据中,28%满足热力学一致性,44%不完全满足热力学一致性,28%不满足热力学一致性。     

双混沌光注入VCSEL获取宽带宽偏振混沌信号

基于自旋反转模型(SFM),理论研究了双混沌光注入时偏振混沌信号的带宽特性。研究结果表明,与单混沌光注入方式相比,双混沌光注入方式可减弱注入锁定效应,垂直腔面发射激光器(VCSEL)可在注入强度和频率失谐参数空间的更大范围内获得偏振宽带宽混沌信号。对于给定的注入强度,当双混沌光的两个频率失谐绝对值同为较大值时,系统更易产生宽带宽的偏振混沌;对于给定的频率失谐,系统可在两个注入强度参数空间的特定区域内实现宽带宽混沌输出,且正的频率失谐条件更有利于该区域的扩展。     

单发太赫兹时域光谱技术

太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)广泛应用于材料、生物医学、化学、药学、安检等诸多领域。传统扫描式THz-TDS技术需要通过改变探测光延时逐点扫描并重构时域信号,仅适合于具有较高重复频率且稳定的太赫兹辐射源情形下的样品探测。在低重复频率或涨落较大的太赫兹辐射源情形下和不可逆过程中样品的探测,扫描式THz-TDS不再适用,需要使用单发THz-TDS技术,单发THz-TDS技术原则上仅需要一个激光脉冲就可以获取一个完整的太赫兹时域脉冲波形。介绍几种主要的单发THz-TDS探测技术,这些技术都利用了电光晶体的泡克尔斯效应,通过测量探测光的某个物理量的变化来提取太赫兹信号。根据探测方法不同可分为光谱编码、空间编码和互相关等技术。在光谱编码技术中,探测光不同频率成分在时间上发生分离,不同时间成分分别被太赫兹脉冲不同时刻电场调制,通过测量探测光各个频率被太赫兹脉冲调制前后的光谱的变化提取太赫兹脉冲波形。该方法光路简单,测量结果直观,有较高的信噪比,但其时间分辨率较低,且被测太赫兹信号容易产生失真。为提高被测信号的时间分辨率,有人提出了空间编码技术,即不同位置探测光分别被太赫兹脉冲不同时刻电场调制,通过测量探测光各个位置太赫兹脉冲调制前后的光强变化提取太赫兹脉冲波形。根据不同空间展开方法可分为一维空间编码技术和二维空间编码技术。空间编码技术中虽然有较高的时间分辨率,但由于探测光在空间展开能量分散使得其信噪比相对较低。此外,还有一种较高时间分辨率的技术即互相关技术,可分为共线互相关和非共线互相关技术。在非共线互相关技术中,被太赫兹脉冲调制的激光啁啾脉冲与短脉冲互相关作用产生二次谐波,通过太赫兹脉冲调制前后二次谐波空间分布变化来提取太赫兹信号;在共线互相关技术中被太赫兹脉冲调制的啁啾脉冲与短脉冲共线入射到光谱仪,通过干涉条纹提取太赫兹信号,该技术提高了时间分辨率和信噪比,但光路布置复杂,不能进行实时监测。回顾了这几种单发THz-TDS探测技术的发展历程,综述探测技术的原理、实验方案和测量结果,并讨论了这些探测技术的优势和不足。     

基于ARX系统辨识模型的钢绞线张拉力识别*

钢绞线是预应力结构和大跨索承体系桥梁的核心受力构件,其实际保有应力值将决定结构的承载能力和耐久性。以钢绞线超声导波传播过程为独立系统,外在激励和数据采集为系统的输入和输出,通过ARX系统辨识方法分析钢绞线张拉力引起的系统模型参数变化,并以模型参数为特征向量,构建张拉力识别指标。实验结果表明该识别指标具有良好的单调线性变化规律,确定系数达到0.964;传感器布置在钢绞线端面和侧面具有相似的规律性,相对而言,端面布置传感器识别指标的敏感性和线性规律更好;重复加卸载过程,识别指标线性拟合斜率比较稳定,受钢绞线应力加载路径影响较小。     

活性炭超级电容器电极材料放电过程非线性特征研究

论述了活性炭超级电容器材料充放电性能的测试方法步骤和测试结果,在此基础上,通过模拟,确定放电电流随时间的变化规律.建立物理模型,用固体物理理论,从微观角度研究材料的电阻随温度的变化,进而得到活性炭超级电容器材料放电电流强度随温度和放电时间变化规律的解析式,探讨材料原子的非简谐振动对电极材料放电性能的影响.结果表明:(1)电极材料放电电流随时间的变化并不遵从将它作为线性元件处理时的按时间的负指数规律变化,而是非线性减小,减小的情况与温度有关;(2)活性炭超级电容器材料的电阻随温度升高而增大.增大情况与原子振动情况有关:将原子振动作简谐近似处理时,材料的电阻的倒数几乎与温度成反比,考虑到原子非振动后,其电阻随温度升高而增大的情况加剧,温度愈高,非简谐振动项的影响愈大;(3)本文提出的物理模型和采用的理论,能对活性炭超级电容器电极材料放电性能进行有效的研究.     

Chryseobaterium s p. S 7溶藻过程光谱学特性及机理研究

藻类的大量繁殖对饮用水源、养殖业、旅游业以及人类健康造成了极大的影响。溶藻细菌作为一种生物控制手段,在控制藻类爆发方面显示出了极大的潜力。课题组前期分离获得一株金黄杆菌属溶藻菌Chryseobaterium sp.S7,研究发现该菌株具有明显的溶藻作用,作用方式为通过分泌溶藻物质进行间接溶藻,为进一步揭示该菌的溶藻特征及机理,以铜绿微囊藻为目标藻种,运用UV-Vis,EEMs,FTIR和FCM技术,分析Chryseobaterium sp.S7溶藻过程的光谱特性。实验结论如下：将菌株发酵液与藻液共培养7 d,利用UV-Vis和EEMs技术对藻细胞Chla含量与PC荧光值变化趋势进行分析,结果显示：藻细胞Chla含量在第1 d便开始下降,表明在短时间内,细菌胞外溶藻物质便可快速作用于藻细胞,第7 d时Chla去除率为59.37%。藻细胞PC荧光值也呈现下降趋势,与Chla变化趋势表现为一致性,表明在溶藻过程中伴有Chla和PC的减少。FTIR分析结果显示：藻细胞结构中的C=O, C-H,O-H键分别在1 647,2 927和3 475~3 437 cm-1处的吸收峰强度明显减弱,表明藻细胞内的多糖物质和蛋白质结构可能被破坏,处于2 500~1 700 cm-1范围的若干小吸收峰则进一步表明藻细胞解体的现象。分别在共培养第3 d和第7 d时对藻液进行PI特异染色,应用FCM对藻细胞PI特异性荧光和Chla,PC自发荧光特性进行分析,结果显示,在细菌S7的溶藻过程中,藻细胞PI特异性荧光逐渐增强,Chla、PC自发荧光呈下降趋势、表明藻细胞膜、Chla、PC三者破坏程度在溶藻过程中具有紧密的内在联系和较高的一致性。溶藻过程中藻细胞表现为多种形式的损伤,且损伤处于动态变化过程中,由Q1（Q5）区细胞按顺序逐步向Q4（Q8）区细胞移动。推测Chryseobaterium sp.S7可能的溶藻过程为：细菌将溶藻活性物质释放到细胞外,溶藻活性物质通过破坏铜绿微囊藻细胞膜中的多糖和蛋白质的结构,增加膜的通透性,进一步破坏胞体内的Chla,PC和DNA/RNA等物质,使藻体裂解死亡,最终形成细胞碎片。通过对Chryseobaterium sp.S7溶藻过程藻细胞的光谱学特性的分析,初步揭示了Chryseobaterium sp.S7的溶藻机理,为微生物控藻及修复技术提供了理论依据。     

基于SESAM被动调Q的激光二极管泵浦Yb∶CaYAlO_4脉冲激光器

采用发射波长约为976 nm的半导体激光器作为泵浦源,Yb~(3+)掺杂浓度为1. 5at.%、通光长度为2 mm的Yb∶CaYAlO_4晶体作为增益介质,本文提出了一种基于半导体可饱和吸收镜(SESAM)被动调Q的激光二极管泵浦Yb∶CaYAlO_4以获取稳定脉冲输出的方案。通过合理设计谐振腔,实现了稳定的被动调Q激光脉冲输出,并分析了泵浦功率的大小对输出脉冲的重复频率、脉冲宽度、单脉冲能量以及脉冲峰值功率的影响。     

含等档的输电线面内自由振动理论

连续档导线运动方程包含平方和立方非线性项,倍频时会产生多模态耦合的复杂响应,因此研究连续档导线模态及共振的频率分布规律尤为重要．基于模态综合法获得了具有相等档距的连续档导线模态函数,基于动刚度理论得到了不同模态对应的频率理论公式,并应用有限元方法验证了模态及频率理论公式的准确性．研究了不同模态对应频率随几何参数的变化趋势,结果表明有相等档距的连续档导线的共振条件和单档导线有明显区别,连续档导线面内对称模态之间容易产生1:1共振,面内对称与反对称模态之间易产生1:2共振．本文研究内容可用来分析连续档导线内共振及其分岔行为．