中山大学学报(自然科学版中英文)

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  • 主编：胡建勋
  • ISSN:2097-0137
  • CN:44-1752/N
  • 主管单位：中华人民共和国教育部
  • 主办单位：中山大学
  • 出版周期：双月刊
  • 电话：020-84112585
  • 地址：广州市海珠区新港西路135号 中山大学南校园东北区311栋

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Volume 64 期 2，2025 2025年64卷第2期

  • 研究论文

    袁泉, 施旭, 高燕, 江雨潮, 孙乐

    DOI：10.13471/j.cnki.acta.snus.ZR20240232
    摘要：本文通过自设计的亚克力模型盒进行了不同粒径钙质砂侧限压缩与多级蠕变试验，探究了各级应力下不同粒径钙质砂的压缩变形、颗粒破碎特征及内部应力演化规律。研究表明：当竖向应力较低时，钙质砂压缩变形量、蠕变量及蠕变速率随颗粒粒径的增大而减小；当竖向应力较大时，钙质砂压缩变形量、蠕变量及蠕变速率随颗粒粒径的增大而增大。其原因为钙质砂的变形受钙质砂颗粒位置重排列与颗粒破碎共同控制。当竖向应力较小时，颗粒破碎不明显，可忽略不计，钙质砂粒径越大，颗粒形状越不规则，使得颗粒间的咬合力增加，抑制了变形的产生；随着竖向应力的增大，钙质砂发生显著的颗粒破碎，并且粒径越大，颗粒破碎越明显，加剧了变形的产生，并且引起颗粒间接触发生变化，加剧了应力重分布，钙质砂内部竖向及侧向应力大小的分布由Weibull转变到正态分布。蠕变过程中，钙质砂内部应力分布有均匀化趋势。  
    关键词：钙质砂;颗粒破碎;蠕变;颗粒粒径;应力分布   
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    更新时间：2025-03-14

    杨芳, 马志鹏, 陈子燊

    DOI：10.13471/j.cnki.acta.snus.ZR20240260
    摘要：以1961—2023年粤港澳大湾区30个气象观测站年最大日降水数据为基础数据，应用区域线性矩法分析了大湾区各子区域极端降水频率的最优分布函数与重现设计水平。研究结果表明：1） 使用KNN分类法和均质性判别准则将大湾区气象站点分成5个子区域，分别为位于西江中下游的Ⅰ区、位于中北部三角洲网河区的Ⅱ区、位于南部伶仃洋河口区两岸的Ⅲ区、位于西南部的Ⅳ区、位于东部的Ⅴ区；2） Ⅰ～Ⅴ子区域的最优分布线型依次为P-III、GEV、GEV、P-III、GEV。依据区域暴雨增长曲线的方法，分别推算了大湾区各站点的暴雨频率设计值。3） 由优选的5个分区的区域最优分布函数计算的暴雨重现水平值可作为子区域内无站点处工程设计的参考依据。  
    关键词：L-矩;区域极端降水;频率分析;KNN分类;区域最优分布函数   
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    更新时间：2025-03-14

    郑炎辉, 徐小迪, 李俊辉, 林树彦, 何艳虎

    DOI：10.13471/j.cnki.acta.snus.ZR20240217
    摘要：区域用水量影响要素及其关联规则识别对于合理预测用水需求和优化配置水资源具有重要意义。本文基于珠三角地区历年水资源开发利用数据和经济社会发展统计数据，利用随机森林（RF，random forest）和人工神经网络（ANN，artificial neural network）两种机器学习模型，并综合采用SHAP（shapley additive explanations）和部分依赖图（PDP，partial dependence plots）方法，系统识别了珠三角地区用水量影响要素及其与用水量的关联规则，揭示了各影响要素贡献度的时空变化特征。结果表明：用水量影响要素按重要度排序依次是GDP、人口规模、耕地面积、人均水资源量、农田实灌单位面积平均用水量、城镇人均生活用水量；ANN模型和RF模型决定系数平均值分别在0.94和0.92以上；用水量影响要素空间上呈现中心城市以人口为主导、周边地区以耕地面积为主导的特点；珠三角地区用水量对于人口规模和耕地面积变化的响应最为明显。研究可为珠三角地区未来用水需求预测以及水资源空间均衡配置提供科学依据与技术支撑。  
    关键词：人工神经网络;随机森林;用水量;SHAP方法;PDP   
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    更新时间：2025-03-14

    胡炎凤, 邹天祥, 梁志鹏, 涂俊喜, 周萌, 沈文杰, 张介棠, 范东升, 卢燕回

    DOI：10.13471/j.cnki.acta.snus.ZR20240201
    摘要：土壤孔隙度是土壤物理质量、农业和环境保护研究中的关键参数。本研究以广西百色市植烟土壤0~20 cm表层土壤为研究对象，采用4个机器学习模型模拟6个气候因子、3个地形因子和1个土壤属性因子对土壤孔隙度的预测潜力，分析孔隙度的大小和空间分布特征。结果显示，不同模型的预测结果存在明显差异，随机森林模型得出的孔隙度平均值为41.3%，该模型均方根误差（RMSE=5.738）较低，决定系数（Ｒ2=0.648）最高，预测值和实测值基本一致，表明随机森林模型对于环境因子和土壤孔隙度模拟具有较强的泛化性能和良好的预测效果。同时克里金插值结果显示，德保县和靖西市的孔隙度值整体偏小，可能存在土地板结、压实和土壤有机碳储量减少等土地退化问题，可通过择机作业，合理施加有机肥及深耕翻土等修复措施改善，促进研究区烟草生产力的提高。研究结果为预测区域土壤孔隙度提供一种有效办法，并为了解全国植烟土壤的孔隙度特征及土地退化管理措施安排提供参考依据。  
    关键词：土壤孔隙度;气候因子;地形因子;土壤属性因子;随机森林模型   
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    更新时间：2025-03-14

    金晓亮, 孙慧兰, 叶茂, 苏骅, 杨涵, 吴芳

    DOI：10.13471/j.cnki.acta.snus.ZR20240167
    摘要：伊犁河流域作为中亚保存最完好的干旱半干旱区生态景观之一，其植被覆盖影响区域的生态平衡和气候变化。本文基于MODIS NDVI数据集和像元二分模型、Hurst指数和BFAST模型对2001—2022年伊犁河流域植被覆盖度（FVC）时空变化和持续性进行分析。结果得出：1） 伊犁河流域近22年期间植被覆盖总体上呈波动上升趋势，平均植被覆盖度为0.18，以较低植被覆盖为主。植被分布具有很大的空间差异性，上游和中游植被覆盖度明显高于下游区域。2） BFAST模型分析表明伊犁河流域植被覆盖增加和退化分别占比47.3%和52.7%，植被退化趋势略微高于植被增长趋势；Hurst指数表明未来植被呈正向增加趋势和逆向减少趋势分别占比62.42%和16.84%。BFAST模型和Hurst指数耦合叠加17种结果分析得出植被覆盖未来趋势，总体上呈正向增加趋势（65.22%）占比大于逆向减少（15.07%）和占比19.71%的区域无法预测（不确定）。整体上未来植被呈正向增加趋势。3） 基于地理探测器模型分析表明，整个流域降水和气温对植被覆盖影响最大，对于各个子区域而言，上游地区地形以河谷为主，主要影响因子为海拔高低，中游地区以气温和GDP两个因素为主，下游地区以气温和降水为主。本文研究结果对伊犁河流域生态环境平衡和未来植被变化趋势提供科学技术支持。  
    关键词：植被覆盖;像元二分模型;Hurst指数;BFAST模型;伊犁河流域   
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    更新时间：2025-03-14
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