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  • 地理科学
    周梦楚, 杜志威, 千庆兰
    广州大学学报(自然科学版). 2025, 24(4): 94-106.
    县域是我国城镇体系的重要组成部分,是城乡融合发展的关键支撑。乡村人口数量变动和结构调整,对于推动新型城镇化建设和乡村振兴具有重要意义。文章以广东省县域为研究对象,运用《广东省农村统计年鉴》等统计数据,通过多尺度地理加权回归模型(MGWR)和地理探测器等方法,研究2010—2020年广东省县域乡村人口分布的时空演变及其影响因素。结果发现:①在时间上,全省乡村人口变化呈现先增加后减少的波动态势,可以划分为保持增长时段(2010—2014年)和明显收缩时段(2014—2020年);②在空间上,广东省县域乡村人口密度分布总体呈现“珠三角、粤东和粤西地区较高—粤北地区较低”的空间格局,乡村人口收缩与增长呈现“珠三角地区增长为主—粤东西北地区普遍收缩”的空间格局;③影响乡村人口分布的因素是多元的,人均GDP、产业结构升级对乡村人口分布产生负向效应,医疗服务水平、农业生产总值对乡村人口分布有正向影响,劳动生产效率和粮食产量的作用随时间推移而变化;④县域乡村人口分布的影响因子呈现两两交互作用形成增强效应,医疗服务水平与农业生产总值是主导交互因子且随时间变化而出现分异。本研究不仅有助于丰富我国乡村人口动态变化的理论实证,而且为因地制宜推进新型城镇化和乡村振兴提供科学依据。
  • 经济与统计
    刘广, 伍子睿, 黄思杰
    广州大学学报(自然科学版). 2025, 24(2): 65-73.
    准确预测股价波动是金融投资关注的焦点问题。股价波动受多种因素影响,具有非线性特征,传统的线性预测方法往往难以奏效。文章选择A股5个代表性股指与5只大市值股票为样本,使用其2020—2023年的日收盘价数据,首先,借助相空间重构技术(Phase Space Reconstruction,PSR)将股价时间序列映射到高维空间中,揭示其混沌特征;然后,基于门控循环单元(Gate Recurrent Unit,GRU)深度学习方法开发出PSR-GRU预测模型,生成股价预测结果;最后,将预测结果与经典预测模型所得结果进行对比。结果发现,股价波动具有混沌特性,PSR-GRU模型在股价预测上表现出更优异的性能。
  • 智能计算与生物计算专题(主持人:石晓龙)
    席嘉, 薛志东
    广州大学学报(自然科学版). 2025, 24(4): 48-56.
    高血脂作为动脉粥样硬化性心血管疾病的重要危险因素,致使全球心血管疾病负担不断加重,已然成为全球公共卫生领域的重大难题。传统降血脂药物如他汀类、贝特类存在副作用、耐受性低等局限,开发新型安全有效的药物迫在眉睫。肽类药物以其高生物利用度、高活性、低毒副作用及多靶点调节脂质代谢等优势,成为降血脂药物研发的新方向。降血脂肽来源广泛,包括植物、动物和微生物,可分为天然多肽和合成多肽。它们通过抑制胆固醇生成、促进脂质代谢、抑制脂质吸收等多种机制发挥降血脂作用,部分肽还具备多重作用机制。近年来,多种肽类药物已进入市场,以依洛尤单抗为代表的前蛋白转化酶枯草溶菌素 9(PCSK9)抑制剂在临床应用中成效显著,还有大量新型治疗肽正处于临床前和临床开发阶段,展现出良好的发展前景。
  • 金属腐蚀与防护技术专题(主持人:廖伯凯)
    余海润, 陈硕硕, 廖伯凯, 董伟, 项腾飞
    广州大学学报(自然科学版). 2025, 24(2): 24-35.
    由环境因素导致工业设备、输电线路等出现低温结冰的现象是亟待解决的问题。近年来,超疏水防冰涂层发展迅速,但与此同时也暴露出不可忽视的弱点,在极端环境下超疏水表面微纳结构易与冰形成“互锁”现象,导致防冰性能衰减甚至消失。而具有光热效应的超疏水涂层能够在光照条件下迅速升温,“解锁”微纳结构与冰粘附,这类表面为防冰提供了一种新的研究思路。文章首先介绍了固体表面结冰机理,阐释了固体表面液滴的凝结行为,总结了不同种类光热材料与超疏水表面的制备方法,归纳了几类具有光热效应超疏水表面的性能与优势;最后,简要阐述了光热超疏水表面防冰机理,并指出了当下光热防冰超疏水表面的不足与未来研究方向的展望。
  • 地理信息与智能分析专题(主持人:龚建周)
    杨现坤, 杨子琛, 王大康, 杨颖频, 王晋年
    广州大学学报(自然科学版). 2025, 24(4): 13-27.
    近几十年来,受全球变暖和剧烈人类活动等多种因素的交织作用,全球流域地表过程发生明显变化。河流形态变化是反映河流长期动态演化及环境影响的重要指标。然而,当前研究大多聚焦于河流形态变化的单一维度特征,从宏观视角系统分析河流动态的问题尚未得到足够的重视。文章通过设计新的河流形态变化指数,对珠江流域几十年间不同时期的河流形态进行叠加分析,统计了河流稳定、增加和消失部分的面积,进而揭示该地区河流的时空动态变化规律。研究表明:①珠江流域河流形态呈现出较高的稳定性,并且呈现稳定性逐渐增强的趋势,这与人类活动的干预密切相关;②1995—2015年间,珠江流域河流平均增加面积最多,消失面积最少,故该时期内河流动态变化最为剧烈;③珠江流域大型河流的稳定性要高于中型河流,而中型河流的稳定性又高于小型河流;④珠江流域中下游子流域的稳定性较高,上游子流域的稳定性较低,其中稳定性最高的是贺江流域,稳定性最低的是北盘江流域。通过对珠江流域的案例分析,文章强调了保留宽阔河流走廊和恢复自然河床形态在维持自然地貌过程中的关键作用,并提出了优化流域管理与防灾减灾的建议。
  • 物理与材料科学
    闫佳琳, 柯 彬, 邓皓玮, 张 涛
    广州大学学报(自然科学版). 2025, 24(3): 10-19.
    6xxx(Al-Mg-Si)系铝合金有强度适中和成形性好等特性,被广泛应用于汽车结构件。随着汽车产品更迭及消费者对汽车安全的日益重视,传统6系型材性能已不能满足需求。添加过渡族元素,浇铸时快冷使其保留在α-Al基体中,随后经高温均质弥散析出,能有效增强铝合金的性能。该研究通过对6061铝合金成分进行调整并添加0.1 wt.% 钒(V),采用三级均质工艺,再经热挤压变形后,进行时效处理,制备6系铝合金型材。利用扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)、拉伸试验等手段对合金的微观结构和力学性能进行表征。结果表明,原始型材以粗大再结晶晶粒为主,添加V后,型材以细小再结晶以及发生部分再结晶的纤维状晶粒组织为主,其芯部再结晶分数由原始型材的62.7%降低到29.2%,平均晶粒尺寸从93 μm细化到11.8 μm。并且经均匀化处理,V形成的针状β-Al(FeMnCrV)Si相球化成α-Al(FeMnCrV)Si相。此外,型材(T6)比原始型材的抗拉强度和屈服强度分别提高31 MPa和20 MPa,延伸率提高6.1%。当挤压速度降低时,添加0.1 wt.%V型材近表层出现异常长大晶粒,型材屈服强度(YS)降低到与原始型材一致,但抗拉强度(UTS)比原始型材高。该研究突出了添加钒和均匀化处理在细化显微组织方面的有效性,但同时强调了优化挤压工艺以平衡力学性能的关键作用。
  • 物理与材料科学
    高卓予, 岑奕桦, 张成云
    广州大学学报(自然科学版). 2025, 24(3): 1-9.
    全介质纳米结构在可见光波段范围内支持独特的电磁谐振模式,在定向光散射和非线性光学响应等领域具有重要的应用前景,备受关注的高折射率硅的各种形貌的纳米结构已经成为该领域重要的基本组成单元,中折射率宽带隙的二氧化钛(TiO2)纳米结构的折射率虚部在可见光波段接近0,极低的吸收特性会导致其比硅产生更强的散射。为此,利用飞秒激光诱导后向转移的方法制备尺寸不同的TiO2纳米球,在可见光范围调控其尺寸依赖的谐振模式,基于Mie理论分析多极谐振模式,发现百纳米量级直径内TiO2纳米球的磁偶极和电偶极特征峰展宽且重叠,使得二者之间存在模式耦合,且电偶极谐振模式变得不明显,而高阶磁四极谐振模式具有窄带宽的特点。数值模拟的场分布结果表明,磁四极谐振模式具有更强的局域场增强因子。尺寸依赖的谐振模式的调控可应用于纳米级尺度的显示和光子器件。
  • 经济与统计
    肖恒毅, 陈爱贤
    广州大学学报(自然科学版). 2025, 24(2): 74-86.
    幸存者平均因果效应(Survivor Average Causal Effect, SACE)可以用来度量任何处理下都能存活的受试者接受不同处理的影响差异,是因果推断中的一个重要研究方向。由于处理组和对照组中总是存活的受试者样本不能直接观测,SACE通常是不可识别的,只能得到SACE的边界。已有文献中SACE尖锐边界的主流求解方法依赖于多参数线性规划,通过枚举对偶问题的约束多边形的所有顶点来产生封闭形式的解。如果单调性和随机占优等条件不成立,则无法采用枚举法求解该多参数线性规划问题。文章基于主分层框架考虑了“死亡截断”、稳定个体处理效应和可忽略性假设下SACE的尖锐边界问题,其中,优化问题的求解是基于一阶KKT(Kraush-Kuhn-Tucker)条件所对应的多项式方程组。实证选取美国国家支持工作示范项目(National Supported Work Demonstration,NSW)中的Lalonde数据集,计算了“永远幸存者”(always-survivor)在完整协变量情形下的SACE尖锐边界。
  • 土木工程与技术
    梁正阳, 向越, 谭平
    广州大学学报(自然科学版). 2025, 24(2): 87-97.
    为了研究高层高耸结构变摩擦摆式调谐质量阻尼器(Variable Friction Pendulum Tuned Mass Damper, VFP-TMD)减振性能,将结构简化为欧拉-伯努利悬臂梁来准确表征其动力特性。介绍了VFP-TMD装置构成,并进行变摩擦摆式支座试验验证。提出风振激励下VFP-TMD体系模型,基于定点理论获取VFP-TMD的最优参数,给出了不同VFP-TMD质量比对应的最优参数,并进行参数分析。以某景观塔为例,进行风振案例分析。结果表明:文章提出的最优参数能够实现该体系的最优减振效果,峰值减振率为51.31%,平均减振率为54.62%。
  • 健康地理专题(主持人:李颉)
    孔令才, 任六艺, 孟红, 牛亚茹, 郑心草, 刘敬刚
    广州大学学报(自然科学版). 2025, 24(2): 14-23.
    在探索健康中国战略目标的实现路径中,分级诊疗制度扮演着举足轻重的角色。在分级诊疗制度下,居民的就医模式可分为3种:在基层医疗机构就诊并得到有效治疗;在基层医疗机构首诊但需要向高级医院转诊;直接选择高级医疗机构就诊。综合考虑以上3种模式,文章在两步移动搜寻法基础上引入了基层首诊率(α)和转诊率(β)两个参数,以广州市为例探讨分级诊疗制度下居民的就医模式及其对就医空间可达性的影响,为进一步优化医疗资源配置提供参考。结果表明,当基层首诊率α=0时,整体医疗可达性最差;而当基层首诊率α=0.1,转诊率β=0.05时,整体医疗可达性达到最高水平,且不同区域之间的差异也较小;在固定基层首诊率α的情况下,较低的转诊率有助于提升整体可达性。整体上,广州市各城区的居民就医可达性呈现出以主城区为核心,向外围城区递减的多圈层分布特征。研究发现,分级诊疗制度有助于提升各级医疗机构的利用率,提高居民就医的便捷性,促进医疗资源均衡配置。研究结果为优化分级诊疗制度中的转诊机制以及医疗资源分配提供了重要的理论依据和政策建议。
  • 健康地理专题(主持人:李颉)
    李颉, 张戈, 陈晓亮, 林煦丹
    广州大学学报(自然科学版). 2025, 24(2): 1-13.
    人民健康是社会文明进步的基础,是民族昌盛和国家富强的重要标志。党和国家把保障人民健康放在优先发展的战略位置,提出“健康中国”战略。2016年8月,中共中央政治局召开会议,审议通过《“健康中国2030”规划纲要》,对当前和今后一个时期更好保障人民健康作出了制度性安排,但目前从地理学角度对健康中国建设的理论阐释与实践路径研究还较为缺乏。文章从我国传统文化的视角出发,提出了健康中国建设的基本内涵,将人地关系、空间分析、区划理论作为地理学服务健康中国建设的核心理论基础,参考世界卫生组织制订的健康评价指标,以健康中国2030规划纲要为基础构建了包括健康状态、健康风险、健康服务、健康系统、健康生活5个维度的健康中国建设评估指标体系。据此,将我国健康中国建设的进展与联合国可持续发展目标对应进行了评价,对健康中国建设的地理学路径进行了探索。研究对因地制宜地做好健康中国建设的规划,充分体现建设的科学性、合理性、公平性具有积极的意义,为我国在规定的时间内完成纲要的目标,并达到联合国可持续发展目标和世界卫生组织的要求,实现全面提高人民群众健康水平的总目标提供科学依据。
  • 地理信息与智能分析专题(主持人:龚建周)
    高军波, 朱啸武, 喻超, 马志飞
    广州大学学报(自然科学版). 2025, 24(4): 1-12.
    文章以河南省信阳市2010—2020年发展实践为基础,从要素融合视角出发,构建基于PLUS模型、人口流动模型、PCA-BP土地规模预测模型和GDP预测模型的多维度耦合系统,模拟在基准情景、经济优先发展和农业保护发展情景下2035年人才、资本、土地等关键要素的流动和融合模式。研究结果表明:经济优先发展情景下城市用地占比最高,人口向城区集中,GDP增速最快;农业保护发展情景下耕地得到保护,人口外流范围最大,经济增长较为均衡;基准情景下城乡发展较为平缓。城乡要素合理配置是乡村振兴的关键,政策干预显著影响要素流动方向和效率。运用机器学习方法探讨乡村振兴的路径选择与情景模拟,不仅拓展了乡村振兴的理论范式和政策支持机制,其方法和发现也有助于其他区域的城乡发展政策制定。
  • 机电科学
    岳 磊, 诸雨浩, 刘 欣, 李致富, 孙 超, 孙延明, 邹 涛1**
    广州大学学报(自然科学版). 2025, 24(5): 66-76.
    针对热压车间自动引导车系统(Automated Guided Vehicle System, AGVS)物料转运效率较低的问题,以某汽车零部件制动摩擦材料A企业为例,构建了基于单向导引网络布局的车间自动引导车系统(AGVS)仿真模型。首先,在原有的AGVS调度策略进行任务分配,同时利用A star算法进行离线路径规划,路径规划后,AGV单任务运输路程比路径规划前减少了23.64%,证明路径规划有效。在此基础上,对AGVS调度策略进行优化:基于AGV当前位置与任务起点的距离实现任务的动态获取,采用单任务循环分配和匈牙利算法处理并发任务,并重新设定卸载后停靠点返回规则。仿真结果表明,该研究优化策略有效降低了AGV每任务平均运输路程和完成时间,降低了生产成本。该研究为AGVS转运效率提升和促进智能制造车间调度优化提供了参考。
  • 心理健康与量化分析专题(主持人:曾 红)
    彭淑娜, 栾冰宇, 王成杰
    广州大学学报(自然科学版). 2025, 24(5): 58-65.
    文章以梅州市703名3~6年级农村留守儿童为被试,通过自陈量表测查留守儿童的亲子互动和积极青少年发展。采用潜在剖面分析,探讨留守儿童亲子互动的亚类别及其对积极发展的预测作用。结果发现:①留守儿童存在3个亚类别,分别为“低亲子互动组”(28.59%)、“中亲子互动组”(49.64%)和“高亲子互动组”(21.76%);②处于“高亲子互动组”的留守儿童在积极发展总分及其5个维度水平显著高于其他组别。这一结果不仅验证了潜在剖面分析在本研究中的适用性,还揭示了不同亲子互动水平对留守儿童积极发展的差异化影响。以上发现为理解农村留守儿童亲子互动的潜在剖面特异性提供了重要依据,同时也为制定差异化的干预策略奠定了理论基础,对深化留守儿童心理健康研究及推动相关实践干预具有重要的学术价值和现实意义。
  • 金属腐蚀与防护技术专题(主持人:廖伯凯)
    张绍琦, 夏海明, 凌凌, 谢于辉
    广州大学学报(自然科学版). 2025, 24(2): 36-50.
    太阳能作为清洁能源具有巨大应用潜力,但其波动性和不稳定性限制了其被广泛应用。相变材料(PCMs)作为高效的热能存储介质,具有良好的热管理性能,能够促进太阳能的利用。十二水合磷酸二氢钠(Na2HPO4·12H2O)作为一种无机相变材料,具有较好的热导率和较高的相变潜热,但其腐蚀性引发的金属容器腐蚀问题亟待解决。文章探讨苯并三唑(BTA)与硫脲(TU)复合缓蚀剂对Na2HPO4·12H2O熔融液体中Q235碳钢腐蚀的协同抑制效果。通过电化学测试(如开路电位、阻抗谱和极化曲线)及表面表征技术(如SEM、XPS、AFM等),研究BTA与TU复合缓蚀剂对金属表面的保护机制。结果表明,BTA与TU的协同作用显著提高了腐蚀抑制效率,在24 h浸泡实验中,复合缓蚀剂体系表现出最高的缓蚀效率(98.26%),远高于单一缓蚀剂。EIS测试表明,BTA和TU能够在金属表面形成保护膜,有效减少金属腐蚀。复合缓蚀剂BTA300TU100对金属表面的保护效果最佳,具有较高的腐蚀抑制效率和较厚的氧化膜。该研究为Na2HPO4·12H2O相变材料在太阳能热能存储中的应用提供了有效的腐蚀抑制策略。
  • 心理健康与量化分析专题(主持人:曾 红)
    曾 红, 吴其烁, 曾珠微, 彭淑娜
    广州大学学报(自然科学版). 2025, 24(5): 50-57.
    文章以双系统理论为基础,探索青少年自我控制的不同类别,以及这些类别与手机成瘾的关系。采用随机抽样的方法对2 203名中学生开展自我控制、手机成瘾的问卷调查,采用潜在剖面分析对自我控制类型进行分析,探索不同控制类型与手机成瘾的关系。结果表明,青少年自我控制类别可以分成3类:①“低控制-低冲动组”,在问题解决、未来时间观、冲动性、易分心、低延迟满足5个因子上的得分均最低,占总体6.49%;②“高控制-低冲动组”,在问题解决、未来时间观上的得分最高,在冲动性、易分心、低延迟满足上的得分较低,占总体40.22%;③“中控制-高冲动组”,在问题解决、未来时间观上的得分处于前2个类型之间,在冲动性、易分心、低延迟满足上的得分最高,占总体53.29%,该组与前2组在手机成瘾上存在显著差异,其手机使用得分达到成瘾程度。青少年自我控制的不同类别与手机成瘾有重要关系,高冲动和自我控制不足容易导致青少年手机成瘾。
  • 岩土工程技术与应用专题(主持人:刘 海)
    陈国旭, 谢 涛, 刘志谦, 吕 良, 庞汉松, 苏博杨, 柴术鹏, 梁日晖, 倪一清, 娄子舜, 赵 奇
    广州大学学报(自然科学版). 2025, 24(5): 40-49.
    开展浅层结构成像研究对于香港地区的工程建设、城市地下空间利用以及地质灾害防治具有重要意义。本研究在香港北部一处建筑工地布设了由48台节点地震仪组成的密集线性台阵,收集了约2 d的环境噪声数据,并测试了不同叠加时长和叠加方法对噪声互相关函数(NCF)的影响。结果表明,在短时叠加过程中,采用加权叠加方法可以有效提高NCF的信噪比。在此基础上,利用基于被动源的多道面波分析方法提取了瑞利波频散曲线,并反演获得了测试场地的二维S波结构剖面。研究结果表明,基于环境噪声数据的浅层S波层析成像可以快速、安全、无损地约束近地表速度结构,在地下工程应用中展现出巨大潜力。
  • 数学
    陈金妹, 邓姮, 王光武
    广州大学学报(自然科学版). 2025, 24(2): 57-64.
    文章研究了Landau-Lifshitz-Gilbert (LLG)方程强解的爆破准则,特别强调了这些解何时不存在。同时,构建了一个全面的模型,并得出多个爆破准则,包括二维和三维空间中的Serrin型、Besov型、BMO型和Beale-Kato-Majda (BKM)型的爆破准则。
  • 岩土工程技术与应用专题(主持人:刘 海)
    黄炫栩, 陈凯杰, 唐 仁, 马鸿发
    广州大学学报(自然科学版). 2025, 24(5): 32-39.
    在富水砂层与珠江水系交互影响的地质条件下,临江深基坑围护结构频发渗漏,引发周边地面塌陷、管道沉降破裂等事故,严重危及周边环境安全并影响项目建设进度。文章以广州天河区某临近珠江的深基坑工程为例,分析富水砂层中采用咬合桩围护结构时深基坑出现局部渗漏的成因。结合基坑开挖深度与坑顶作业空间等条件,系统采用地面垂直注浆封堵、局部掏挖、桩间斜向注浆固结、钢板封闭、加强网喷和快速封底等综合堵漏措施,确保基坑施工顺利完成,可为类似工程项目提供借鉴。
  • 数学
    陈雪兰, 杨艳芳
    广州大学学报(自然科学版). 2025, 24(4): 73-84.
    文章基于弱Galerkin广义多尺度(Weak Galerkin Generalized Multiscale,WG-GMS)有限元法,结合过采样和在线自适应技术对其进行改进,用于求解具有高对比度系数的二阶椭圆方程。其中,过采样法通过扩大多尺度基函数的采样区域,来减小边界条件带来的误差。在线自适应法基于残差最大值来构造新的在线多尺度基函数,以提供改进的函数逼近空间,从而提高数值解的精度。数值实验的结果显示,文章提出的过采样和在线自适应混合WG-GMS有限元法,对于求解高对比度系数的二阶椭圆方程非常有效,可以获得更高精度的数值解。
  • 电子与通信科学
    彭 凯, 黄高飞
    广州大学学报(自然科学版). 2025, 24(3): 89-99.
    针对由一个发射机、一个智能反射面(Intelligent Reflecting Surface, IRS)和多个接收机组成的IRS辅助广播通信系统,研究了一种无需信道状态信息(Channel State Information, CSI)的IRS相移优化新方案。在目前关于IRS辅助通信系统优化的相关研究中,大多假设可以获得系统链路的CSI。然而,由于IRS反射单元数量通常较多,而为获得CSI的信道估计开销与IRS反射单元数量成正比,导致获取CSI的开销很大,因此,相关研究结果难以在实际中使用。由此,提出一种仅需使用接收机观测到的接收信号强度即可优化IRS相移的新方案,其目标是最大化接收机处的最小接收信号功率。由于缺乏CSI,无法通过解析表达式计算接收信号功率,因此,建立的优化问题无法使用传统的凸优化理论方法进行求解。为解决此问题,把相应的系统优化问题建模为马尔可夫决策过程(Markov Decision Process, MDP),并提出一种基于近端策略优化的深度强化学习算法对该MDP进行求解,从而得到IRS的最优相移。仿真结果表明,所提出的系统优化方案可获得良好的系统性能。
  • 土木工程与技术
    宋 坤
    广州大学学报(自然科学版). 2025, 24(3): 61-69.
    文章分析了斜拉桥地震反应特点与脉冲型地震动参数的相关性,根据相关性分析结果,提出纵桥向梁体位移的单自由度体系简化计算方法,并从不同地震动输入条件和不同斜拉桥结构等多角度验证该方法的合理性和有效性。在此基础上,文章进一步分析在不同脉冲波作用下斜拉桥采用粘滞阻尼器后梁体位移反应特性,系统研究了实际脉冲地震波作用下粘滞阻尼器的减震效果。研究结果可为斜拉桥粘滞阻尼器参数的快速确定及其在脉冲地震作用下的减震设计提供参考。
  • 岩土工程技术与应用专题(主持人:刘 海)
    吴沛琛, 陈泽建, 殷建华
    广州大学学报(自然科学版). 2025, 24(5): 25-31.
    对软黏土长期沉降,特别是工后沉降的准确预估,是岩土工程领域长久以来一直备受关注的难题。传统的Terzaghi一维固结理论无法考虑软土的蠕变,因而难以给出较为准确的沉降预测结果。在沉降计算中应如何考虑软土蠕变的影响,目前尚未达成统一认识。部分学者主张,无需考虑主固结中软土蠕变的影响,主固结完成时的孔隙比与竖向有效应力存在唯一性关系,这一观点被称为“假说A”;也有学者认为,需要考虑主固结过程中的蠕变,且主固结完成时的孔隙比与主固结时间有关,即“假说B”。近年来,越来越多的学者证明假说B的合理性,基于假说B的沉降计算方法也以被写入加拿大和欧洲规范。然而,我国大多数涉及软黏土沉降计算的规范依然是建立在假说A的基础上。文章选取三类特定的模型来说明假说A和假说B的差异。三类模型分别为Mesri等的沉降/压缩计算模型、Yin-Graham弹黏塑性模型和Soft Soil Creep模型,以及MIT-SR模型。通过分析对比,其背后对时间效应的阐述、理论框架和主要公式,阐述了Yin-Graham弹黏塑性模型、Soft Soil Creep模型,以及假说B的合理性,以期能借此机会给我国岩土从业者带来更多对软土时间效应和正确计算沉降这方面的思考。文章最后简要介绍了沉降计算的殷氏简化假说B方法及其应用,并通过与实测沉降数据的对比,进一步论证了该方法的正确性。
  • 岩土工程技术与应用专题(主持人:刘 海)
    刘 琦, 贾海鹏
    广州大学学报(自然科学版). 2025, 24(5): 19-24.
    随着信息技术的飞速发展,勘察设计行业正经历数字化转型,建筑信息模型(Building Information Modeling,BIM)技术为工程全生命周期提供了三维数字化解决方案。勘察 BIM 成果集成地质模型、地理信息及地下管网等数据,为工程建设提供了精准的数据基础,但在实际应用中其价值未被充分挖掘。文章以深圳市龙华区妇幼保健院项目为依托,针对勘察 BIM 成果在施工阶段存在软件壁垒、查看便捷性等方面的应用瓶颈,提出轻量化处理与移动端查询技术相结合的解决方案:通过三角化几何优化与属性数据按需加载实现模型轻量化,结合可见性预处理与构件复用技术提升操作流畅性;基于轻量化模型开发移动端应用,实现地质条件实时查询、管线智能复核及桩基施工动态指导。研究表明,该方案可有效突破传统应用局限,提升施工阶段勘察 BIM 成果的智能化应用水平,为工程施工提供高效的数据支撑。
  • 物理与材料科学
    李林林, 吴啟明, 毛业伟, 莫诗茵
    广州大学学报(自然科学版). 2025, 24(3): 31-41.
    氧元素丰度是揭示星系化学演化的关键指针。利用光谱发射线估计氧元素丰度是最常用的方法。然而,不同方法对同一目标源氧元素丰度的估计存在显著差异,给氧元素丰度估计和星系化学演化研究带来很大的不确定性。该研究基于国家天文台2.16 m望远镜对河外星系NGC 0925中HⅡ区的观测数据,利用不同方法得到HⅡ区的氧元素丰度,比较并量化不同方法间的偏差程度,并借助贝叶斯统计方法探讨氧元素丰度估计中的关键发射线。观测得到的光谱发射线一共7条:[OⅡ] λ3727、[OⅢ] λ5007、[NⅡ]λ6583、[SⅡ]λ λ6717,6731、Hα和Hβ,该研究采用的氧元素估计方法包括最常用的4种强线单指针法N2、O3N2、N2O2、R23和1种贝叶斯多发射线统计法NebulaBayes,其中,贝叶斯统计方法中通过调配发射线组合又得到27种估计值。研究结果表明,不同方法得到的氧元素丰度的平均值约为8.3,最大值和最小值分别为9.068和7.179。经过比较分析,发现在输入全部7条发射线时,贝叶斯方法与N2方法的氧元素丰度结果高度一致(~8.36,偏差只有0.085 dex),而与R23方法(氧元素丰度的结果为8.112)的偏差最大,为0.33 dex;在所有7条发射线中,[OⅡ]λ3727与[NⅡ]λ6583是氧元素估计中的关键发射线,如果缺失会导致很大的偏差(|Δ|>0.3 dex),同时这两条关键发射线的缺失将失去对电离态的约束,导致贝叶斯统计中后验概率分布可能趋于极端值而使误差范围显著扩大。非关键发射线如[SⅡ]λ λ6717,6731缺失仅引起的偏差很小(|Δ|≤0.1 dex),此时输出的误差较小且误差的上下限相等。该研究的结果对氧元素丰度方法的精确定标提供了观测上的指示性参照,同时建议在氧元素丰度的实际测定中需要优先确保[OⅡ]λ3727与[NⅡ]λ6583光谱发射线的观测覆盖,并推荐结合贝叶斯多线统计联合约束以降低系统误差,为高精度星系化学演化建模提供方法论方面的指导。
  • 数学
    席肖玉, 张美玲
    广州大学学报(自然科学版). 2025, 24(2): 51-56.
    文章重点研究在三维情形下等离子体中产生的欧拉-泊松系统的长波长极限,目标是在G-M变换ε1/2(x1-Vt)→x1、ε1/2x2→x2、ε1/2x3→x3、ε3/2t→t下,严格推导出修正的modified Korteweg-de Vries-ZK (mKdV-ZK)方程,并利用精细的能量方法,给出mKdV-ZK方程与欧拉-泊松系统之间误差的均匀ε估计。
  • 智能计算与生物计算专题(主持人:石晓龙)
    陈闽捷, 刘晓星, 李利彬, 李舒豪, 任帅, 张帆
    广州大学学报(自然科学版). 2025, 24(4): 28-36.
    城市交通拥堵是现代都市面临的重大挑战之一。在城市交通中,驾驶者由于视野有限,倾向于选择当前看似最通畅的车道,然而这种“局部最优”的选择可能导致整体交通效率降低。为解决这一问题,该研究针对城市快速路和高速公路提出了一种智能导流系统。该系统通过交通路网中的摄像头实时捕获视频数据,运用Yolo算法和DeepSORT算法对车辆进行精确检测与追踪。系统将以上数据映射到图结构中,利用图神经网络模型对车道级交通流量进行预测。基于预测结果,系统生成并实时更新导流信息,通过道路情报板向驾驶者推荐最佳行驶路线。该系统在广州华南快速路春岗立交段部署并稳定运行,实验数据表明该系统能改善车道级车流的均匀度,提升道路通行效率,验证了智能导流系统的有效性。
  • 土木工程与技术
    蔡卫强, 刘爱荣, 黄友钦, 盘钊杰
    广州大学学报(自然科学版). 2025, 24(3): 42-51.
    行人步行具有显著的主观性,人行桥在随机人群荷载作用下的动力响应广受关注。文章考虑了行人步行中的跟随、超越与排斥等主观行为,采用元胞自动机建立行人流模型,并基于振型叠加法开发了基于元胞自动机的人致振动响应高效计算方法,分析了共振响应随人群密度的变化规律及桥梁频率对最不利人群密度的影响。结果表明:①当人群密度较高时,行人步频可能降低,导致步行荷载的频率偏离桥梁自振频率,使得共振响应并不随人群密度的增加而变大;②在高密度人群下,应特别关注步行力二阶谐波对桥梁振动响应的影响,其可能引发高频模态的显著共振响应。
  • 地理科学
    李洁茹, 刘伟威, 王金杰, 李海旭
    广州大学学报(自然科学版). 2025, 24(5): 77-88.
    地质灾害易发性评估是确定高风险区域及防灾减灾的重要基础和有效手段。采用层次分析法(AHP)和GIS空间分析方法,通过构建评价指标体系和指标因子权重计算,对张家口地质灾害易发性进行评价并划分风险等级,同时,基于已发生的历史灾害点数据与评估结果进行对比验证。研究表明:①利用层次分析法,基于地形、生态、地质地貌3个指标及其因子构建的张家口地质灾害易发性评价指标体系和评价结果科学可信;②张家口地质灾害风险整体偏高,从高到低4级风险区面积占比分别为38.59%、27.79%、19.21%和14.40%;③通过与历史灾害点数据的对比印证,接近6成的历史灾害发生在较高以上风险区内,风险等级划分结果与历史实际情况一致性较高;④张家口地区主要地质灾害的形成与地形、气候、河流、地质构造带和人类活动相关度高。
  • 岩土工程技术与应用专题(主持人:刘 海)
    张玮鹏, 林宗涛, 唐 仁
    广州大学学报(自然科学版). 2025, 24(5): 10-18.
    随着城市建设的发展,在城市中心区进行工程建设时,不同的建设项目相互影响、交叉作业频繁,在已开挖基坑侧壁截桩形成隧道始发洞口亦已成为一种常见做法。文章以广州某基坑桩撑支护体系侧壁截断支护桩形成矿山法隧道始发洞门为工程背景,采用有限元数值模拟与实测数据对比分析方法,研究桩撑支护体系截桩瞬间及后续施工对基坑支护结构应力-应变的影响规律。研究结果表明,基坑截桩开洞施工瞬间对1倍洞径范围内尤其是紧邻洞口的基坑支护结构影响显著,但后续基坑开挖施工过程中发生的应力-应变重分布均摊了截桩开洞施工对局部基坑支护结构影响:基坑支护桩被截断瞬间,距截桩洞口1倍洞径范围内尤其是紧邻洞口的基坑支护结构出现了明显的位移陡变及应力集中;距截桩洞口1倍洞径距离以外的支护结构位移和应力变化相对较小;随着基坑继续开挖施工,距洞口1倍洞径外基坑支护结构逐渐开始分担截桩开洞对基坑支护结构的影响,最终基坑支护结构的位移趋势和内力分布展现出明显的结构整体性和空间协调性。
  • 智能计算与生物计算专题(主持人:石晓龙)
    叶帕莉, 许智榜, 石晓龙
    广州大学学报(自然科学版). 2025, 24(4): 37-47.
    计算机技术发展面临硅基芯片物理极限与冯·诺依曼架构能效瓶颈的双重挑战,推动计算范式向生物分子计算等新兴领域延伸。脱氧核酶(DNAzyme)作为生物计算的重要工具,其应用目前局限于单层逻辑运算。文章提出模块化分子电路设计策略,在DNAzyme动态催化机制基础上引入变构调节链,构建了可编程的加权求和门、阈值门和减法门等逻辑门,并通过级联实现了分子神经元和分子分类器。该研究通过NUPACK仿真和生化实验验证表明,所设计的逻辑门能稳定实现特定运算;进一步通过Visual DSD仿真和实验证实了分子神经元和分类器的功能。该研究为发展复杂生物计算系统提供了新的技术路径。
  • 环境科学
    张坡军, 刘鑫凯, 林彦良, 沈开凤, 陈友怡, 卢小琴, 胡 春, 邢学辞
    广州大学学报(自然科学版). 2025, 24(3): 79-88.
    文章旨在深入探讨氯消毒剂投加策略对给水铸铁管网中消毒副产物(Disinfection By-Products, DBPs)生成的影响机制。二次加氯消毒能够有效维持水中的余氯浓度,从而保证长期的消毒效果。实验数据显示,水厂加氯1.0 mg·L-1且二次加氯1.0 mg·L-1条件(1-1组)下,模拟管网第5天出水DBPs的控制效果最佳,三卤甲烷浓度仅为37.44 μg·L-1,含氮类DBPs几乎未生成。进一步研究揭示,1-1组模拟管网第5天出水胞外聚合物(Extracellular Polymeric Substances,EPS)显示出较高比例的β折叠和α螺旋蛋白二级结构,使得水体悬浮生物膜兼具凝聚性和疏水性,抑制了EPS物质和氯消毒剂之间的化学反应活性,因而DBPs尤其是含氮类DBPs生成量显著下降。在氯消毒后的给水铸铁管网输配过程中,EPS是DBPs前驱体重要的来源且主要为蛋白类物质,结合水体EPS的蛋白质/多糖比例和Zeta电位(Zeta potential)指标能更显著地提高DBPs生成潜力预估的准确性。本研究为饮用水消毒和管网输配过程中氯消毒剂投加策略的优化提供了重要的理论基础和技术支撑。
  • 物理与材料科学
    牟双乾, 苗璟仁, 毛业伟
    广州大学学报(自然科学版). 2025, 24(3): 20-30.
    文章通过分析斯皮策空间望远镜(Spitzer Space Telescope)IRAC 3.6 μm和4.5 μm波段对近邻旋涡星系 M81(NGC 3031)的成像观测数据,得到了该星系核球与盘结构的形态学参数与色指数,基于此,深入探查该星系及其子结构的面亮度与色指数的空间分布规律。文章利用星系解构软件GALFIT对M81进行双Sérsic成分的结构分解,从星系中分离出核球与盘结构,并构建出它们的色指数(3.6 μm~4.5 μm)图像。结果表明,M81的核球在3.6 μm和4.5 μm波段的Sérsic指数分别为4.27和5.13,可以确认为经典核球;盘结构的 Sérsic 指数n ≈ 1.1,符合指数盘特征。核球的有效半径在3.6 μm波段(72.24 arcsec)比4.5 μm波段(87.03 arcsec)更小,因此形态上更紧凑,这可能与不同波段对星族性质敏感度差异有关。对色指数的分析显示,核球和盘的颜色差异不显著(色指数均为-0.08),星系整体色指数(约为-0.09)比核球与盘更蓝。在径向轮廓分布方面,盘的色指数随半径增大渐减,变化范围约 0.33 mag/arcsec2,表明星族年龄由内而外逐渐减小;核球在小半径(70 arcsec)内色指数递减,梯度约 0.13 mag/arcsec2,表明中心恒星年龄大于其外围;星系整体色指数在大半径范围变化趋势平缓,表明外围恒星年龄相近。在中心区域,盘结构的色指数大于核球,可能因不同子结构形成与演化过程有别。后续工作中,作者将对M81进行多波段核球和盘的分解,并分别对核球和盘进行独立的光谱能量分布研究。
  • 数学
    陈利群, 黄培铢, 朱国成
    广州大学学报(自然科学版). 2025, 24(4): 57-72.
    在概率区间值直觉犹豫模糊情境下的多属性群决策问题中,为了全程体现出评审专家的决策作用,将概率区间值直觉犹豫模糊数(Probabilistic Interval-Valued Intuitionistic Hesitant Fuzzy Number,PIVIHFN)添加与之对应的评审专家权重,提出加权概率区间值直觉犹豫模糊集(Weighted Probabilistic Interval-Valued Intuitionistic Hesitant Fuzzy Set,WPIVIHFS)概念,在WPIVIHFS理论知识基础上基于TOPSIS思想设置了一种优选方案的决策算法;采用区间值隶属度的中位数与清晰度、区间值非隶属度的中位数与清晰度、概率以及决策专家权重等六维点坐标刻画WPIVIHFS,并在此基础上建立加权概率区间值直觉犹豫模糊元(Weighted Probabilistic Interval-Valued Intuitionistic Hesitant Fuzzy Element,WPIVIHFE)的相关运算法则;采用熵值法计算属性的客观权重;最后,将决策算法应用于邻避设施建设场地的选择问题中。研究表明,WPIVIHFS蕴含评审专家的权重,且包含更高维度的决策数据信息,因此,基于WPIVIHFS建立的决策算法具有更好的适用性。
  • 地理科学
    周佳艺, 千庆兰
    广州大学学报(自然科学版). 2025, 24(5): 89-103.
    在创新驱动发展战略背景下,非正式联系与企业创新绩效之间的关系已成为近年来学者和政府共同关注的热点。基于WOS和CNKI数据库,运用CiteSpace软件对1985—2024近40年来国内外关于“非正式联系”和“创新绩效”2个主题的36 377篇文献进行计量分析。结果表明:①国内外学者对这2个话题的研究内容和侧重点与国家和区域的制度环境、经济发展水平,以及企业创新能力有较大关联;②对于非正式联系对企业创新绩效影响机制的研究聚焦在企业内部、企业间交流、企业与其他主体的互动效应3个方面,但对于非正式联系如何更深层次地影响企业创新的机制探讨还有待深化;③未来可从非正式联系的定量测度、动态分析,以及正式与非正式联系的相互作用等方面展开进一步探讨。
  • 环境科学
    茅立燊, 南浥尘, 王裕猛, 廖威翔, 胡 春
    广州大学学报(自然科学版). 2025, 24(3): 70-78.
    实际天然水体中能广泛检测到新污染物,由于其生态毒性大且难以被传统水处理技术去除,因而受到广泛关注。然而对实际水体中污染物在共存状态下的相互作用机制及其去除方法的相关研究,却报道较少。文章研究了水体中检出率较高的双酚A(Bisphenol A,BPA)以及共存的四环素(Tetracycline,TC)、苯海拉明(Diphenhydramine,DP)和苯妥英(Phenytoin,PHT)等新污染物之间的相互作用及其在铁碳催化剂表面的转化动力学,通过采用系列表征手段探究污染物间的相互作用及电子转移,证实了BPA与TC、DP和PHT分别形成了BPA-TC/DP/PHT复合络合物。该复合络合物与铁碳催化剂表面吸附配位会引起更大的表面电荷离域,引发在水中溶解氧表面电子俘获传导,从而触发吸附络合物表面裂解,使BPA降解率分别降至62.1%、53.6%和70.0%,而BPA复合的TC、DP和PHT降解率分别提高17.2%、31.6%和44.8%,相应反应速率常数分别增加2.195倍、1.810倍及3.459倍。结果表明,催化体系产物均为低毒性或无害物质,具有一定的环境效益。
  • 土木工程与技术
    孙治海, 张俊平, 魏 斌, 黄河淏, 张泰权
    广州大学学报(自然科学版). 2025, 24(3): 52-60.
    为评价多梁式拼宽桥的整体性,依托运营状态下的动力响应监测数据,建立了一种基于响应频谱相似度的横向协同工作性能定量评价指标。以广东省一座1996年建成、2012年加固拓宽的中小跨径梁桥为研究对象,首先在每片主梁跨中底部安装竖向加速度传感器;然后基于监测响应大数据的特点,通过叠加平均算法获得高质量的响应频谱;最后利用加速度频谱计算构建指标,对桥梁整体性进行了全面评价。分析结果表明:每片主梁的加速度频谱变化规律高度一致,特征频率基本相同,相邻主梁之间的频谱相似度均超过0.90,各梁间的横向协同工作性能良好;新旧桥的第一奇异值谱高度相似,奇异值谱相似度为0.91,新旧桥拼宽服役至今仍能较好地协同受力。以上指标结果表明,多梁式拼宽桥的整体性良好,这与多类型准静态时域响应推断出的结果一致,验证了文章所建立评价指标的可行性和科学性。
  • 岩土工程技术与应用专题(主持人:刘 海)
    邓 峰, 赵世伟, 叶 兵, 林永文, 陈 航, 郭 东, 陈晓军, 刘双红, 吕晨熙
    广州大学学报(自然科学版). 2025, 24(5): 1-9.
    盾构施工技术由于开挖效率高、安全性高等优点,在城市轨道交通建设中应用广泛。城际铁路大直径盾构掘进距离长、埋深深,施工过程中可能会遭遇强富水、极破碎地层,易出现涌水无法及时排出导致的积水严重、施工效率低下、地面加固效果慢等难题。文章对深圳某城际项目土压盾构穿越大埋深极端破碎富水地层施工过程中所遭遇的工程难题进行分析,总结出大直径土压平衡盾构穿越大埋深富水破碎围岩区域的施工措施。该项目下穿大埋深富水破碎围岩区域埋深达到80 m,盾构掘进长度达到150 m。盾构在施工过程中,频繁地出现卡螺旋机、喷涌等工程问题,导致掘进异常困难。通过多种方法尝试,采用地面加固、厚浆辅助掘进、排堵等多种手段相结合,最终成功穿越该大埋深富水破碎围岩区域。针对在这种极端地层下更换刀具异常困难的问题,施工中尝试采用地面注浆与洞内注克泥效填仓相结合的措施,成功实现常压开仓换刀。文章研究内容与掘进措施可为在长距离穿越强富水、极破碎地层的类似极端状况下进行土压平衡盾构施工提供指导。
  • 机电与信息科学
    韩欣
    广州大学学报(自然科学版). 2025, 24(4): 85-93.
    为了实现2种状态航姿综合仪表的测试与验收,开发了一套具备图形显示和大气解算功能的测试系统。首先,在需求分析的基础上确定总体架构,设计了显示处理单元,对比了消耗电流的采集方案,开发了软件并预留了计量接口;然后,汇总常见故障与相应的措施,通过建立故障树解决关键难点,提出排除故障的规范化流程;最后,通过试验验证测试系统与被测仪表及其部件之间的联合调试效果,测得全部功能项合格,指示空速误差接近0 km/h,气压高度误差小于10 m,升降速度误差小于0.4 m/s。研究结果表明,测试系统的研制正确,性能和质量达到预期标准,具有较强的实用性。