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济南大学学报（自然科学版）

济南大学学报（自然科学版）

2025年06期

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环境与水利科学 | 改进组合赋权与可拓物元法评价河流健康

环境与水利科学 | 改进组合赋权与可拓物元法评价河流健康

摘要：为了实现河流生态系统的可持续管理,提升评价客观性，以山东省济南市石汶河为例，构建包含盆、水、生物、社会服务功能4个准则层及20项指标的评价体系；采用改进层次分析法与熵权法相结合的博弈论组合赋权方法确定指标权重，并基于可拓物元模型综合评估石汶河的健康状况，找到影响河流健康的制约性因素。结果表明：组合赋权方法有效融合主客观权重信息，克服单一赋权法的局限性；石汶河整体健康状况良好；敏感性分析显示，河岸带自然指数与带宽指数是影响河流健康的关键因子。
环境与水利科学 | 基于空间杜宾模型的数字经济对环境治理绩效的影响分析

环境与水利科学 | 基于空间杜宾模型的数字经济对环境治理绩效的影响分析

摘要：为了研究数字经济对环境治理绩效的影响及作用机制，基于多元共治理论，构建政府-企业-公民多元参与的环境治理绩效指标体系，运用熵值法测算2011—2021年中国部分省份、地区数字经济与环境治理绩效综合指数并分析其时空演变趋势，采用空间杜宾模型实证检验数字经济对环境治理绩效的影响及作用机制。结果表明：研究期内中国部分省份、地区数字经济与环境治理绩效水平总体呈上升趋势，且上升幅度由大到小的地区顺序为东部、中部、西部，在演变过程中呈现东部高、中西部低的空间分布格局；数字经济对邻近地区的环境治理绩效具有显著的空间溢出作用，但存在“虹吸效应”，更换权重矩阵后，该结论依然成立；从空间区域异质性来看，东部地区溢出效应显著，中部、西部地区无明显溢出关系。
环境与水利科学 | 基于组合优选及随机森林算法的东营市湿地分类方法

环境与水利科学 | 基于组合优选及随机森林算法的东营市湿地分类方法

摘要：为了有效解决在融合多种类特征因子及多时相遥感数据进行湿地分类时出现的数据冗余、精度下降问题，同时考虑多时相遥感影像在不同数量和组合时分类精度存在差异的现状，基于谷歌地球引擎（GEE)遥感云平台提出一种融合特征因子优选和时相组合优选的分类方法，利用随机森林算法在32类特征因子中筛选出对湿地分类具有显著贡献的18类因子，并分析多时相影像数量及组合方式对分类精度的影响，最终优选出适合山东省东营市湿地信息提取的分类方案。结果表明：特征优选能精选出对湿地分类具有显著贡献的特征因子，在确保输入足够特征种类的同时减少特征输入个数，降低数据冗余，提升分类精度；不同特征因子对湿地分类贡献度不同，其中光谱特征、水体指数、纹理特征、建筑指数对湿地分类贡献度较高；融合多时相遥感影像有利于提升分类精度，但随着影像数量的持续加入，分类精度提升幅度逐渐减小，兼顾影像质量及数量是提升分类精度的有效手段；结合特征优选与时相优选对东营市进行的5期湿地分类的总体分类精度均在 85% 以上,Kappa 系数均在0.75以上，表明东营市人工湿地面积呈增大趋势，自然湿地面积呈减小趋势。
环境与水利科学 | 铜（II)-亚硫酸钠高级还原体系降解泛影酸钠效能

环境与水利科学 | 铜（II)-亚硫酸钠高级还原体系降解泛影酸钠效能

摘要：为了实现在厌氧条件下泛影酸钠的高效降解，构建铜(II)-亚硫酸钠高级还原体系，通过单因素实验分析、自由基抑制实验和探针实验以及产物降解分析，探究铜(II)-亚硫酸钠体系降解泛影酸钠的效能与机制。结果表明：在厌氧环境下铜(II)-亚硫酸钠体系降解泛影酸钠最佳反应条件是体系 pH 为7，泛影酸钠的初始浓度为 2.5μmol/L ，铜(II)的浓度为 0.15mmol/L ，亚硫酸钠的浓度为 1.0mmol/L ，反应 60min 后泛影酸钠的降解率达到 92.4% ；铜(II)-亚硫酸钠体系降解泛影酸钠的主要活性物种是铜(I)，降解路径主要是发生脱碘反应；碳酸氢根离子能够显著抑制该体系对泛影酸钠的降解。
环境与水利科学 | 基于高密度电阻率法的莱州湾南岸滨海碱土水盐运移规律

环境与水利科学 | 基于高密度电阻率法的莱州湾南岸滨海碱土水盐运移规律

摘要：为了充分利用碱土资源,提高土地利用效率，探究典型碱土的水盐运移规律，在莱州湾南岸建立室外碱土样方和潮褐土样方，用矿化度为 5g/L 的微咸水开展累次灌溉对比试验，采用高密度电阻率法对样方进行二维、三维电阻率监测，结合反演结果分析水盐在不同土壤介质中的迁移路径及动态演变特征。结果表明：在累次灌溉以后，碱土、潮褐土样方中深度 0～20cm 处土层的土壤含水率均增大，深度 20～50cm 处土层的土壤含水率减小，深度 50cm 处潮褐土的含水率略大于碱土的；随着灌溉次数增加，碱土样方中不同深度土层的土壤电阻率呈减小趋势，导电性增强，盐分和水分充分累积；在微咸水灌溉初期，潮褐土样方中同一土层的土壤电阻率在水平方向波动较大，随着灌溉次数增加，土壤电阻率分层逐渐清晰，深度 50cm 处的土壤电导率大于碱土样方的。
环境与水利科学 | 长短时记忆神经网络模型在兴济河洪水预报中的应用

环境与水利科学 | 长短时记忆神经网络模型在兴济河洪水预报中的应用

摘要：为了提高城区降雨预报的准确性，为城市防洪留有更多的准备和防御时间，利用基于数据驱动的长短时记忆神经网络(LSTM)模型对山东省济南市兴济河进行水文预报研究；分别建立序列长度为 2.5,3.0h 的 LSTM模型，利用均方根误差和纳什系数对比选优2个LSTM模型；优选出序列长度为 3.0h 的LSTM模型并将其应用于2场不同时长的降雨中进行水文预报。结果表明，在干流源头和支流附近,LSTM模型的预报精度较低，随着多维度实时水文数据的输入，序列长度为 3.0h 的LSTM模型的预报准确性更高，更适合兴济河的水情变化，同时，该模型对较长历时降雨模拟效果更好，可以将其用于洪水预报研究中。
环境与水利科学 | 双光电极光催化燃料电池降解亚甲基蓝及同步产电

环境与水利科学 | 双光电极光催化燃料电池降解亚甲基蓝及同步产电

摘要：为了构建具有优异性能的光催化燃料电池系统，利用阳极氧化法和水热法制备全硫代铟酸锌 ZnIn₂S₄ -二氧化钛 TiO₂ 纳米管阵列-钛Ti光电阳极，利用湿化学法制备氧化亚铜与氧化铜耦合物 Cu_xO- 铜 Cu 光电阴极，采用紫外-可见漫反射光谱分析、X射线衍射分析、扫描电子显微镜、线性扫描循环伏安法等手段表征电极物相结构特征和光电化学性能，探究双光电极光催化燃料电池系统在模拟太阳光照射下催化降解亚甲基蓝并同步产电的性能和机制。结果表明： ZnIn₂S₄ 纳米片均匀负载在 TiO₂ 纳米管阵列表面形成异质结界面，铜片表面原位生长Cu_x0 纳米线阵列,所制备的光电阳极和光电阴极具有优异的光利用效率和光电化学性能，双光电极光催化燃料电池系统瞬时光电流密度最高可达 0.219mA/cm² ，模拟太阳光照射 40min 亚甲基蓝降解率为 97% ，且重复利用性良好。
土木建筑 | 环泰山城镇密集区生产-生活-生态空间格局演化及驱动力

土木建筑 | 环泰山城镇密集区生产-生活-生态空间格局演化及驱动力

摘要：为了研究山东省环泰山地区生态环境演化特征及驱动因素，基于环泰山城镇密集区1980、1990、2000、2010、2020年5期土地利用数据，采用土地利用动态度、土地利用转移矩阵、地学信息图谱和地理探测器等方法探讨环泰山城镇密集区生产-生活-生态(“三生”)空间格局的演化特征及驱动力。结果表明：研究区农业生产空间面积占比始终在 60% 左右，位居首位，城镇生活空间、乡村生活空间和工矿生产空间逐渐增加，水域生态空间波动增加，其他生态空间逐渐减少；空间转移主要以农业生产空间转移为城镇生活空间和乡村生活空间，生态空间转移为农业生产空间为主，乡村生活空间和农业生产空间存在相互转移现象；“三生”空间转移多集中在济南、泰安市建成区周围，其中济南市历城区、章丘区变化最为显著；研究区“三生”空间格局演化受多重驱动力影响，自然地理因素是基础和前提条件，社会经济因素是主要动力，政府治理因素通过影响社会经济发展间接影响“三生”空间格局演化，地区生产总值对生产空间演化的影响程度最大，影响因子对因变量的解释程度 q 平均值为0.3427，人类活动强度对生活空间演化的影响程度最大， q 平均值为0.5949，高程对生态空间演化的影响程度最高， q 平均值为 0.249 1 。
土木建筑 | 表贴式传感器监测水泥凝结过程

土木建筑 | 表贴式传感器监测水泥凝结过程

摘要：为了满足实际工程中混凝土凝结时间的原位监测需求，基于超声波试验监测系统制备一种表贴式传感器，连续 24h 监测不同配合比时水泥试样的凝结过程，筛选监测到的超声波信号的时域、频域波形分析方法及最大电压幅值、能量参数，并基于维卡仪和贯入阻力仪检测结果分析超声波的波参数与初凝时间节点的关系。结果表明：该传感器可监测到水泥净浆在初凝时间节点时超声波信号的最大电压幅值的剧烈改变，从而即时明确水泥净浆的初凝时间节点；根据该传感器在不同超声波信号激励频率时的最大电压幅值变化可以准确判定水泥净浆的初凝时间，验证了该传感器监测水泥净浆初凝时间的有效性，在激励频率为 0.20MHz 时，该传感器监测水泥净浆初凝时间节点的有效性最优；该传感器监测到不同水与水泥质量比时水泥净浆的超声波信号的最大电压幅值突变时间随着水与水泥质量比的增大而延后，与维卡仪测得的水泥净桨的初凝时间基本吻合，该传感器监测到的强度等级为C30的混凝土的超声波信号的最大电压幅值突变时间与贯入阻力仪测得的混凝土的初凝时间基本吻合，验证了该传感器具有对不同水与水泥质量比的水泥净浆初凝时间判定的可行性和对混凝土的适用性。
土木建筑 | 超高性能混凝土-充填式窄幅钢箱组合梁刚度计算

土木建筑 | 超高性能混凝土-充填式窄幅钢箱组合梁刚度计算

摘要：为了研究超高性能混凝土-充填式窄幅钢箱组合梁在负弯矩作用下的力学性能，以超高性能混凝土中掺加钢纤维的体积分数、翼板中超高性能混凝土层的厚度、窄幅钢箱梁中充填普通混凝土的高度为变量，设计6根组合梁开展反向静力加载试验；利用ABAQUS软件模拟并分析充填普通混凝土的作用机制，在考虑滑移效应的条件下推导组合梁的挠度曲线解析式，提出简化的折减刚度系数。结果表明：组合梁的破坏模式均为弯曲破坏，翼板与窄幅钢箱梁之间存在滑移效应并均符合平截面假定；相比普通混凝土翼板，在翼板中引入超高性能混凝土层可以减少贯通主裂缝，超高性能混凝土中不同的掺加钢纤维的体积分数使组合梁的开裂荷载增大 74.7% 1231.5% ，裂后刚度增大 10.75%～19.9% ;充填普通混凝土能有效防止加载点处窄幅钢箱梁的局部屈曲，充填普通混凝土的有效受压高度为腹板高度的 1/5～1/7 ；考虑滑移效应及翼板开裂对组合梁刚度的影响，当采用所提出的简化的折减刚度系数并以双折线的形式分段计算组合梁的跨中挠度时，屈服荷载下跨中挠度计算值与试验值的平均误差为5.85%,当忽略翼板开裂而仅考虑滑移效应时,跨中挠度计算值与试验值的平均误差为11.92%。
土木建筑 | 粉煤灰制备免蒸压加气混凝土配合比试验研究

土木建筑 | 粉煤灰制备免蒸压加气混凝土配合比试验研究

摘要：为了促进固体废物资源化利用并降低建筑能耗，利用粉煤灰制备免蒸压加气混凝土；设计四因素四水平正交实验，研究掺加水泥的质量分数、水与干物料的质量比、掺加铝粉的质量分数、掺加聚丙烯纤维的体积分数4个因素对免蒸压加气混凝土的干密度、含水率、吸水率、抗压强度4个物理性能指标的影响；通过对正交实验结果作极差分析与矩阵分析，确定正交实验的最优水平组合。结果表明：水与干物料的质量比、掺加铝粉的质量分数是影响干密度的主要因素，掺加水泥的质量分数是影响含水率和吸水率的主要因素，掺加水泥的质量分数、水与干物料的质量比是影响抗压强度的主要因素；综合极差分析与矩阵分析得出正交实验的最优配合比，即掺加水泥的质量分数为 28% 、水与干物料的质量比为0.46、掺加铝粉的质量分数为 0.22% 、掺加聚丙烯纤维的体积分数为 0.4% ，免蒸压加气混凝土的干密度为 634kg/m³ ，含水率为 19.95% ，吸水率为 40.45% ，抗压强度为2.6MPa 。
土木建筑 | 考虑主应力轴旋转的深基坑内支撑布置参数优化

土木建筑 | 考虑主应力轴旋转的深基坑内支撑布置参数优化

摘要：为了减小深基坑开挖时周边土体的塑性变形，利用ABAQUS软件建立深基坑开挖与支护三维数值模型，考虑改变内支撑横向间距和竖向内支撑层数等参数，探究内支撑布置参数变化对周边土体的应力路径尤其是主应力轴旋转的影响。结果表明：当内支撑的结构形式选用两端密中间稀的非均匀布置时，位于模型的笛卡儿坐标系中 z 轴的 6^* 号点的主应力方向角由 88^° 明显减至 40^° ，表明内支撑采用非均匀布置可有效减少应力集中，显著减小由主应力轴旋转导致的土体塑性变形；在深基坑开挖时，设置6层内支撑，位于 z 轴的 6^* ！ 7^? ！ 8^* 号点的主应力方向角大幅减小，从峰值 90^° 锐减到 10^° 以下，表明增加竖向内支撑层数也可有效减小由主应力轴旋转导致的土体塑性变形，显著改善深基坑的整体稳定性。
土木建筑 | 黄河冲积粉土动三轴试验与动力特性研究

土木建筑 | 黄河冲积粉土动三轴试验与动力特性研究

摘要：为了研究饱和状态下黄河冲积粉土在循环荷载作用下的动力特性，采用液压控制动三轴测试系统，对黄河济南段附近某施工工地的粉土开展动三轴试验；以相对密实度和循环应力比为变量，分析饱和状态下黄河冲积粉土土样在循环荷载作用下孔隙水压力比、轴向应变、应力-应变、动强度的发展规律。结果表明：土样在振动过程中的孔隙水压力比时程曲线的增长模式为前期突增模式，轴向应变时程曲线的增长模式为单幅应变增长模式；土样在振动荷载作用下孔隙水压力比时程曲线和轴向应变时程曲线的增长速率均受相对密实度和循环应力比的影响较大，当相对密实度越大且循环应力比越小时，土样越不易发生液化破坏;土样在振动加载过程中生成滞回圈,滞回圈个数随着相对密实度的增大而增加，在振动初期，滞回圈较集中且面积相差较小，随着加载次数的增加,应力-应变曲线的横向波形变化越来越大，土样在振动过程中的能量耗散呈现前期平稳、中期上升、后期下降的趋势；土样的动强度与相对密实度、循环应力比有关,动强度曲线与折线形式类似，随着相对密实度的增大而逐渐向上偏移。
信息科学 | 基于大气散射模型的暗通道先验图像去雾改进算法

信息科学 | 基于大气散射模型的暗通道先验图像去雾改进算法

摘要：针对传统暗通道先验图像去雾算法对雾天图像去雾存在对景物边缘去雾不完全和光晕效应等问题，提出一种基于大气散射模型的暗通道先验图像去雾改进算法;该算法改进透射率的计算方法，首先计算出不同尺寸滤波窗口的暗通道图，获得透射率图像，将不同尺寸滤波窗口的透射率图像进行加权融合，然后利用引导滤波对融合后的透射率图进行细化处理，最终利用大气散射模型得到清晰的无雾图像。结果表明，所提出的算法在透射率估计方面具有显著优势,与传统算法相比,在景物边缘去雾效果有所改善,能够有效避免景物边缘的光晕效应。一
信息科学 | 柔性全解耦温度-压力双功能传感器设计与性能

信息科学 | 柔性全解耦温度-压力双功能传感器设计与性能

摘要：为了解决现有柔性温度-压力双功能传感器结构复杂及存在功能耦合的问题，分别引入超级电容传感原理与电阻原理至压力传感器与温度传感器中，基于直写成型技术，设计并制备一种具有双层结构的柔性全解耦温度-压力双功能传感器，表征所制备的传感器的结构及形貌并探讨其工作机制；通过材料参数优化研究该传感器的温度传感特性与压力传感特性，并测试其解耦能力。结果表明：引入多孔结构与调控敏感材料可以有效提升该传感器的传感性能，当石墨烯的质量分数为 15% 时,温度灵敏度高达 0.013^qC^-1 ，温度检测范围为 20～95°C ：当1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐的质量分数为 10% 时，压力灵敏度高达 22.1kPa^-1 ，响应时间为 30ms ；所制备的传感器具有解耦能力，可以同时捕捉到人体在不同运动状态时的皮肤温度、脉搏信号；将该传感器传感单元拓展成阵列后，可精确识别物体的二维压力与温度分布。
信息科学 | 面向电力数据异常检测的散度评估增强的联邦学习模型

信息科学 | 面向电力数据异常检测的散度评估增强的联邦学习模型

摘要：为了解决联邦学习多参与方本地端数据分布差异导致的模型收敛不一致和收敛速度慢等问题，提出一种面向电力数据异常检测的散度评估增强的联邦学习模型；该模型利用存储在不同参与方中的本地端电力数据，引入对称詹森-香农散度矩阵表示数据的非独立同分布性，并使用 Softmax函数计算散度相似性分数，评估各客户端梯度在聚合过程中的贡献，从而提升模型在非独立同分布数据下的收敛性和准确性，最终基于训练完成的模型实现电力数据异常检测。电力数据异常检测仿真实验结果表明，所提模型相较于基线模型展现出优异的性能，有效地解决了联邦学习中数据的非独立同分布问题，验证了联邦学习技术在电力数据异常检测领域的实用性。
机械工程 | 航空高转速弧齿锥齿轮的行波共振特性研究

机械工程 | 航空高转速弧齿锥齿轮的行波共振特性研究

摘要：针对弧齿锥齿轮传动过程中存在的行波共振问题，对某航空高转速弧齿锥齿轮开展行波共振特性研究；建立从动弧齿锥齿轮的有限元模型，通过有限元方法对从动弧齿锥齿轮进行模态分析并探究工作额定转速内不同阶数时的振动情况；研究从动弧齿锥齿轮的节径振型，并根据模态分析数据绘制前30阶的坎贝尔图；通过坎贝尔图寻找共振点的转速，确定从动弧齿锥齿轮的共振转速和共振裕度。结果表明：从动弧齿锥齿轮在啮合激振频率范围内呈现出6种不同的节径振型；当工作额定转速为 7626r/min 时，从动弧齿锥齿轮的外部激励与三节径前、后行波及四节径后行波存在共振点，共振转速分别为 5218.6,6330.9,8758.6r/min ，相应共振裕度分别为 31.57% ！ 16.98% 、 14.85% ，共振裕度均大于 10% ，工作额定转速可满足安全运转要求；从动弧齿锥齿轮试验工作转速安全范围为 4575.6～<4744.2,>7034.3～<7962.4,>9731.8～9913.8r/min ，可避免发生行波共振。

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环境与水利科学 | 改进组合赋权与可拓物元法评价河流健康

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环境与水利科学 | 基于空间杜宾模型的数字经济对环境治理绩效的影响分析

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