济南大学学报(自然科学版)杂志

济南大学学报(自然科学版)杂志2024年第03期

• 基于达朗贝尔原理的废塑料薄膜耦合振动分选与参数优化设计

  张启铄,张宗素,谢世龙,毛文杰,杨立勇,吴虎,杨先海

  为了提高废塑料薄膜的回收效率和利用价值，提出一种废塑料薄膜耦合振动分选方法； 基于达朗贝尔原理，建立所提出方法的动力学方程，分析分选效果的影响因素，确定分选效果的评价指标；确定废塑料薄膜耦合振动分选设备的优化设计变量，建立优化目标函数，编写优化程序，得到最优的废塑料薄膜耦合振动分选设备参数；研制废塑料薄膜耦合振动分选设备，对所建立动力学方程进行验证实验。结果表明：当振动床面振动角为48.63°，振动电机角速度为27.62π rad/s且振动床面横、纵向倾角分别为9.41°、12°时，分选效果最好；验证实验的结果与优化程序的结果相近，验证了所建立动力学方程的正确性；相对于传统的风力振动分选方法，所提出方法在相同分选时间内的分选距离增加18.66%，分选效果更好，验证了所提出方法的有效性。

• 拟南芥组织特异性表达FHY3对fhy3far1细胞死亡的影响

  为了探究植物光信号蛋白FHY3及其同源蛋白FAR1在叶片细胞死亡调控过程中的分子机制，在拟南芥fhy3far1双突变体背景下分别在维管束及叶肉细胞中表达FHY3。结果表明：在fhy3far1双突变体维管束中特异性表达FHY3可完全改善fhy3far1的细胞死亡表型，而在fhy3far1双突变体叶肉细胞中特异性表达FHY3仅可部分缓解fhy3far1叶片细胞死亡表型，揭示了FHY3调控细胞死亡过程主要是在维管束中行使功能。

• 氧化钨-氧化锌忆阻器的制备及其神经突触特性

  为了实现忆阻器在神经形态计算中的应用，采用射频磁控溅射技术，在氧化铟锡导电玻璃衬底上依次生长氧化钨、氧化锌异质结的阻变层和银顶电极，制备氧化钨-氧化锌忆阻器，对制得忆阻器的结构、化学组成及电学性能进行表征和测试。结果表明：制得的忆阻器具有类似生物的神经突触特性，阻变行为由界面势垒调控机制主导作用；制得的忆阻器交叉阵列用于分类识别的平均正确率达到86.3%，接近中央处理器网络的平均正确率87.4%，可用于神经形态计算。

• 经验模态分解-图神经网络算法预测农产品价格

  赖玉莲，马琳娟，张延林

  为了提高图神经网络算法对农产品价格预测精度，采用经验模态分解法按时间片轮转抽取农产品历史价格信号，以便对历史价格信号进行特征提取；将原始价格信号分解成多个本征模态函数及残余项，并根据本征模态函数构建样本特征；根据得到的样本特征构建价格预测图结构，将图结构输出的特征信号通过图神经网络的过渡函数和预测函数，通过不断减小损失值输出农产品价格预测结果。结果表明，经验模态分解可以对原始农产品价格信号的本征模态函数分量进行有效分解和提取，从而使经验模态分解-图神经网络算法的农产品价格预测平均绝对误差减小71.4%；相比于其他类型的预测算法，经验模态分解-图神经网络算法对4类农产品价格预测的平均绝对误差更小，最大值仅为2.465。

• 电动助力转向系统NVH特性数据采集与性能评价

  针对汽车电动助力转向系统NVH特性数据存在多点位异步采样误差较大，且选取性能评价依据单一的问题，设计一种二十四通道NVH特性数据同步采集与多角度特性分析系统；采用多个数据采集模块联结、同步动态随机存储器读写、高速串行计算机扩展总线融合的方式，实现二十四通道NVH 特性数据的同步精确采集与快速传输；从机械性能与声振特性方面对电动助力转向系统NVH特性进行多角度分析与评价。结果表明，与传统测试方法相比，所提方法可实现多点位同步高精度采样与多角度信号时频域分析，每个通道数据采集速率可达200 kHz/s，时频域分析依据更丰富、更全面。

• 基于深度学习YOLOX算法的混凝土构件裂缝智能化检测方法

  刘珂铖,谢群,李雁军

  针对现有混凝土构件裂缝人工检测操作不仅费时、费力，而且易出现错检、误检、漏检，以及部分位置难以开展检测的问题，提出一种基于深度学习YOLOX(You Only Look Once)算法的混凝土构件裂缝智能化检测方法；首先采集、整理包含各类混凝土构件的典型裂缝图像，并通过图像数据增强建立Pascal VOC数据集，然后基于Facebook公司开发的深度学习框架Pytorch，利用数据集训练YOLOX算法，并进行裂缝识别和验证；将训练完成后YOLOX算法移植至搭载安卓系统的手机端，进行现场实时检测操作。结果表明：在迭代次数为700时，混凝土构件裂缝识别精度可达88.84%，能有效筛分混凝土构件表面裂缝，并排除其他干扰项，证明了所提出的方法对裂缝具有较高的识别精度和广泛的适用性；经试验测试，移植至手机端的YOLOX算法能在提升便携性的同时保证高效、准确的检测效果，具有良好的应用前景。

• 基于机器学习的沥青路面压实度质量评估

  为了提高沥青路面压实度预测的准确率，基于机器学习对沥青路面进行压实度质量评估；通过对比实际工程中不同压路机在沥青路面上的振动规律，构建振动压路机-沥青路面系统动力学模型，利用Simulink数值仿真软件对所构建的模型进行仿真，设计8种工况，对比压实度计值、压实度控制值、机械驱动功率、滚轮综合刚度、填筑体能量、单位体积压实功率6个压实度质量评估指标在各工况下的适用性差异；采用支持向量机、逻辑回归、k最近邻、决策树、朴素贝叶斯法5种传统的机器学习方法对各工况下的压实度质量评估指标样本进行训练，对比压实度预测准确率；设计压路机在不同碾压次数时的碾压路线，对比分别采用最优压实度质量评估指标和单一压实度质量评估指标的压实度预测准确率。结果表明：不同压实度质量评估指标在不同工况下的适用性不同，即使在同一种工况下，不同碾压次数时的适用性也存在差异；采用最优压实度质量评估指标代替单一压实度质量评估指标，压实度预测准确率提高5.8%；在5种传统的机器学习方法中，朴素贝叶斯法预测最优压实度质量评估指标类型的准确率最高，为96.22%。

• 窄翼缘异形柱-波纹钢板剪力墙体系的抗震性能

  针对钢结构住宅凸梁、凸柱和抗侧刚度不足的问题，提出一种新型窄翼缘异形柱-波纹钢板剪力墙体系；通过与传统H形钢柱-平钢板剪力墙体系进行对比，确定内嵌波纹钢板布置方式，采用ABAQUS软件建立所提出体系的有限元模型，对所提出体系的抗震性能进行分析，探讨外部框架截面形式与布置方式、波纹钢板厚度与剪跨比等对所提出体系的抗侧承载力、耗能能力和塑性变形能力的影响。结果表明：所提出的体系具有较大的抗侧承载力和较强的耗能能力、塑性变形能力，极限抗侧承载力为设计值的1.73倍，具备一定的安全储备；横向布置的波纹钢板能有效减小其作用于框架梁柱的荷载；采用十字形异形柱使所提出的体系有更强的塑性变形能力；所提出体系中的异形柱偏肢宜沿剪力墙面内方向布置，内嵌波纹钢板厚度宜取为3~5 mm，剪跨比宜控制在1.25左右。

• 全氟和多氟化合物在水中赋存特征与去除技术研究进展

  针对水环境中全氟和多氟化合物污染日益严峻且难以去除的现状，对水环境中全氟和多氟化合物的赋存特征与去除技术进行综述，包括全氟和多氟化合物在水环境中的污染现状、环境行为、生态风险及污染物去除技术等，总结吸附法、超声降解法、光化学法、电化学氧化法、微生物降解法等去除水环境中全氟和多氟化合物的优缺点，指出未来研究重点是结合全氟和多氟化合物的环境行为特点将去除技术进行联合应用。

• 孙祖河橡胶坝喀斯特塌陷特征与演化机制

  为了避免喀斯特塌陷对孙祖河橡胶坝工程项目实施造成威胁，通过野外调查、工程地质测绘、钻探、现场试验、稳定性分析等手段，系统分析研究区喀斯特塌陷的特征，探讨喀斯特塌陷的成因演化机制，查明喀斯特塌陷的诱发因素，并对研究区喀斯特塌陷的稳定性及其演化趋势进行预测。结果表明，研究区目前处于土洞形成阶段，外界水动力条件的改变是研究区喀斯特塌陷稳定性的主要影响因素，具备进一步发展形成喀斯特塌陷的空间条件、物质条件和水动力条件，在进行地下水开采时应控制地下水位最大降深。

• 平原水库藻类生长特征及影响因素分析

  为了研究平原水库的水质变化及其对藻类生长繁殖、种群结构变化的影响，以山东某平原水库为例，通过对水库不同采样点的水质指标、叶绿素a含量、藻类种群变化及水库营养状态的分析，综合评价水库水质状况，总结影响水库藻类生长的关键因素。结果表明，水库河流汇入区域及水流缓慢区易出现营养盐等污染物滞留、沉降和富集现象，存在总氮超标风险；各采样点均呈现富营养甚至重度富营养状态；河流入口及部分狭小库区水体的综合营养状态指数较大，叶绿素a含量也较高；水体中的浮游藻类主要为绿藻和硅藻，其生长繁殖受总磷影响显著，总磷是防止藻华发生的关键控制因素。

• 磁场对短程硝化微生物群落结构和酶活性的影响

  赵校宇，张凤军，孙绍钧，孙绍芳，王嘉斌

  为了探明磁感应强度对短程硝化系统的影响机制，构建磁性序批式活性污泥法反应器，对比磁感应强度对短程硝化过程氮转化的影响规律，并通过高通量测序等分子生物学手段研究磁场对微生物群落结构和酶活性的影响。结果表明：磁场对短程硝化过程有显著影响，在磁感应强度为10、15 mT的磁场作用下，氨氮去除率低于无磁场对照组的；在磁感应强度为5、10 mT的磁场作用下，所构建反应器的亚硝态氮累积率高于无磁场对照组的；磁场对所构建反应器中微生物群落结构和酶基因相对含量产生影响，当磁感应强度为5 mT时，OLB8菌群、亚硝酸盐氧化酶的相对丰度减小，氨单加氧酶和羟胺脱氢酶的相对丰度增大，亚硝态氮累积效果更优。

• 非完全灌溉信息条件下的供水过程模拟及预警

  王慧，孔珂，李双，徐晶

  针对水库进行多目标供水时面临的农业非受控性以及信息不足的多目标协调问题，以济南市锦绣川水库为例，采用蒙特卡洛方法以及MIKE 11软件对水库干渠的随机灌溉过程进行模拟，根据模拟结果拟合出流量与水位推演公式并划分预警等级。结果表明：拟合出的推演公式在一定程度上能够反映随机灌溉时水库干渠沿程的流量和水位关系变化，具有预警推演功能；设置划分的初级、中级和高级3个预警等级可用于在实际供水过程中出现供水问题时进行放水方案调整，根据预警等级及时采取相应措施。

• 济南泉域岩溶含水介质发育特征研究

  王榕臻，邢立亭，邓兴，于苗，袁学圣

  为了表征和刻画岩溶介质空隙结构的复杂性和非均质性，以济南泉域为例，基于岩心的计算机断层扫描图像、压汞实验结果和节理裂隙测量等数据，采用图像二值化处理、分形维数理论和数理统计方法，识别济南泉域岩溶含水介质结构特征，分析含水介质岩溶发育程度及其影响因素。结果表明：研究区内炒米店组、北庵庄组和三山子组a段为岩溶发育程度相对更好的含水层组；炒米店组优势节理集中，岩溶发育优于马家沟群的；炒米店组与三山子组a段的岩溶连通性更优，储水性更好；北庵庄组、三山子组a段的分形维数均明显大于其他层组的，岩溶发育程度分形指数评价均为非常发育；北庵庄组和炒米店组岩石相对溶解度较高，三山子组a段可溶性矿物含量较多，受水流侵蚀更易发育溶蚀裂隙、溶孔或溶洞。

• 基于公平-经济-减排的多目标水资源配置模型

  为了解决水资源分配中的公平、经济和可持续问题，提出一种多目标水资源优化配置模型，在提高经济效益的同时减小区域总污水排放量；以青海省龙羊峡水库为研究对象，分析研究区域的水资源状况，以区域系统经济效益、各用水分区的配水满意度最大化和区域污水排放总量最小化为目标，建立多目标水资源优化配置模型探究区域的最佳配水方案；根据区域实际情况设定较高、较低2个不同可用水量水平，探究在用水分区不同最低配水满意度下配水方案的变化。结果表明：多目标水资源优化配置模型生成的配水方案经济效益最高可提升约2.57×1010 元，污水排放量最高可减少约1.8×107 t；该模型在提高经济效益和分配公平性的同时促进污水减排，实现减排和经济效益之间的权衡，为区域不同情景下的水资源配置和规划提供经济、有效的决策支持。

• 黄河口国家公园湿地土壤重金属污染评价

  王碧莹，李振函，李海岗，赵强，李扬

  为了研究黄河口国家公园湿地土壤污染状况和生态风险，沿黄河故道东营段、黄河入海口以及沿海处共设20个采样点进行土壤采集，对铅、镉、铬、铜、锌、镍、汞、砷8种重金属含量进行检测，并利用综合污染指数法、地累积指数法和潜在生态风险指数法进行土壤污染评价。结果表明：研究区铅、镉、铬、铜、锌、镍、汞、砷元素的质量比分别为16.4、0.11、57.3、14.0、46.9、20.0、0.014、7.71 mg/kg，均符合农用地土壤污染风险管控标准要求；研究区土壤综合污染指数为0.57，地累积指数为-0.23，潜在生态风险指数为65.54，表明研究区属于无污染土壤，存在轻微潜在生态风险。

• 山东省巨野县浅层地下水咸化特征及成因

  冯国伟，刘本华，徐晶，徐聪，罗杰，王琦

  为了深入了解浅层地下水的水化学特征及形成原因，在山东省巨野县采集20组浅层地下水样品，采用数理统计、Durov图、主成分分析、离子比值以及矿物饱和指数等方法，对地下水样检测结果进行统计分析，研究该地区地下水咸化特征及产生机制。结果表明：研究区浅层地下水总体呈弱碱性，溶解性总固体的质量浓度为1 680~14 000 mg/L，地下水化学类型主要分为SO4·Cl-Na·Mg、HCO3·SO4·Cl-Na·Ca·Mg、HCO3·SO4-Na·Mg以及HCO3·SO4·Cl-Na·Mg型；浅层地下水的咸化程度主要受蒸发浓缩作用影响，水中离子主要来自硅酸盐、岩盐矿物的溶解，钾盐、石膏、岩盐、硬石膏是溶解性总固体的主要来源，造成研究区地下水咸化的最主要矿物是钾盐、岩盐。