应用数学与信息科学

• 基于深度学习的Koopman算子的数据驱动近似

  梁培培;冯进钤;封霞;李瑞瑶;

  Koopman算子通过升维函数将低维非线性动力系统映射至高维（或无穷维）线性系统。该算子具有高维或无穷维特征，其精确刻画极具挑战性。Koopman算子的数据驱动近似往往与升维函数紧密相连，而神经网络可以灵活地表征不同函数。本文将升维函数通过神经网络来刻画，并引入傅里叶核积分。构建了深度学习框架下Koopman算子的数据驱动高效近似。并以一维离散系统和二维连续系统为例验证该方法的有效性。

  2025年06期 v.43;No.319 781-786页 [查看摘要][在线阅读][下载 1254K]
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• 基于生成对抗网络的文本数据增强模型

  闫雒恒;薛丰衣;

  针对文本生成模型训练所需的特定领域数据集匮乏的问题，提出一种基于TDTGAN的文本数据增强模型，用以扩充特定领域的文本数据。该模型生成器部分采用RMC代替常用的LSTM架构，来使模型获得更好的表达能力；通过Perturb-Softmax技术来优化模型对离散数据的处理能力；构建动态余弦相似度损失函数来提高模型增强文本的多样性；并通过引入分类器来使模型能够增强特定领域的文本。在Oracle、MR和AR数据集上进行了多组对比实验，结果显示，该模型相比现有文本数据增强模型，能更有效地提高所增强本文的质量和多样性。

  2025年06期 v.43;No.319 787-796页 [查看摘要][在线阅读][下载 1434K]
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化学研究与生物科学

• 有机硅修饰的芴类主体材料的合成及性能研究

  邓书洋;卢令攀;屈凤波;陈鹏丽;马欣;韩蒙蒙;杨振强;

  为提高有机发光二极管的发光效率，设计合成了两种新的磷光主体材料PF4-Si和SF4-Si，以芴为核心结构，在9位引入含有叔丁基的芴基和苯基，并在4位引入四苯基硅基。两种材料都有较高的热分解温度和玻璃化转变温度、较深的HOMO/LUMO能级与较宽的光学带隙，与PF4-Si相比，由于SF4-Si中的螺二芴中两个相互垂直的芴单体形成的刚性结构具有较高的热稳定性和薄膜稳定性。相比于传统主体材料，两种材料都表现出较好的热稳定性和形貌稳定性，有利于器件蒸镀和成膜，且具备较深的HOMO/LUMO能级和较宽的光学带隙。

  2025年06期 v.43;No.319 797-802页 [查看摘要][在线阅读][下载 1161K]
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• 基于红外光谱技术的地黄氨基酸定量预测模型及应用

  宋梦娇;董诚明;陈坤;李智宁;李雪菊;

  采用高效液相色谱法（HPLC）同时测定50批地黄中丝氨酸、苏氨酸、缬氨酸、胱氨酸、苯丙氨酸含量，利用红外光谱仪采集地黄的红外光谱图，将HPLC法与红外光谱技术相结合，使用SPSS 26.0软件分析地黄红外吸光度响应与氨基酸含量相关性，运用TQ analyst分析软件建立地黄中氨基酸的定量模型。结果表明：1151 cm-1吸光度响应越高，5种氨基酸含量越高，所建模型中丝氨酸以PLS+CONSTANT+1st Der+SG模型最优，苏氨酸以SMLR+SNV+2nd Der+ND模型最优，缬氨酸以PLS+CONSTANT+1st Der+ND模型最优，胱氨酸以PLS+SNV+2nd Der+SG模型最优，苯丙氨酸以PLS+CONSTANT+2nd Der+ND模型最优，相关系数分别为0.851、0.846、0.843、0.933、0.929，平均绝对偏差分别为-0.03%、0.02%、0.01%、-0.02%、-0.01%。经验证，通过红外光谱技术建立的地黄中氨基酸的定量模型预测效果良好、稳定，可为地黄中氨基酸的快速评价提供参考。

  2025年06期 v.43;No.319 803-809页 [查看摘要][在线阅读][下载 1323K]
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建筑科学与水利科学

• 干湿循环条件下下蜀土力学性质劣化机理分析

  施威;刘刚;眭敏磊;徐昊;刘家璇;

  下蜀土受含水率反复变化影响常发生强度降低情况，易引发滑坡等工程地质问题。为探究含水率变化对下蜀土力学特性劣化影响，采用随机区组设计统计分析与力学分析相结合的方式，开展下蜀土干湿循环试验研究。试验结果表明，干湿循环下蜀土抗剪强度主要受循环次数影响，其次为循环幅度，下蜀土抗剪强度受干湿循环次数的增加和幅度的增大均呈下降趋势。不同循环次数下，循环幅度的增加也使得试样抗剪强度下降趋势更为明显。在随机区组试验分析结果中，各级法向压力下循环幅度与循环次数显著性水平P值均小于0.001，而循环次数统计检验值F值范围为16.451～23.056，循环幅度统计检验值F值范围为45.637～99.419。而在抗剪结果分析中，黏聚力随干湿循环幅度增加和循环次数增加呈明显下降趋势，而内摩擦角的变化主要与循环次数相关。循环次数和循环幅度对黏土颗粒聚集体的破碎影响是促使黏聚力降低的主要原因，往复的吸湿失水使得黏土颗粒膨胀收缩最终聚集体破碎，而更大程度的含水率变化范围加剧了黏土矿物聚集体的破碎。内摩擦角主要与细颗粒流失相关，主要与循环次数相关，并且表现出下降趋势远小于黏聚力下降趋势。研究结果有利于揭示干湿循环对土体的劣化机理。

  2025年06期 v.43;No.319 810-819页 [查看摘要][在线阅读][下载 1427K]
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• 干湿循环下木质素改良黄土细观特性及强化机理探析

  张威;

  黄土具有结构疏松、孔隙率高、颗粒间胶结性弱、遇水易崩解等特点，反复干湿循环会造成其微观结构不断破坏，损伤累积，进而导致宏观力学性能劣化。而木质素作为一种储量丰富的环保型材料可有效改良黄土，提高其抗干湿循环能力。通过扫描电镜及颗粒分析对干湿循环下木质素改良黄土的细观结构特征进行定性及定量研究，结果表明：(1)素黄土颗粒间作用以点面接触为主，改良后土颗粒间以面接触和嵌固排列为主，干湿循环后逐步向点接触和架空结构演变；(2)木质素可改善土体颗粒及孔隙的平均直径、分形维数、平均形状系数、概率熵等细观结构参数，使孔隙轮廓复杂化、形态狭长化、颗粒排列多级化，但掺量过高后土体结构会重新趋于松散；(3)经灰色关联分析黏聚力与颗粒平均粒径相关性最高，摩擦角与孔隙概率熵相关性最高。最后从电化学角度和化学分子层面揭示了木质素加固机理及抗干湿循环机理。研究可为黄土地区隧道地基改良加固提供新思路。

  2025年06期 v.43;No.319 820-830页 [查看摘要][在线阅读][下载 2685K]
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• 优化算法提高LS-SVM模型预测爆破振动峰值速度的性能研究

  邓长庆;郑皓文;张国鹏;

  为了提高爆破振动峰值速度的预测效果，采用最小二乘支持向量机（LS-SVM）模型预测爆破振动峰值速度，利用细菌觅食（BFO）、人工鱼群（AFSA）和自适应粒子群（APSO）三种优化算法确定LS-SVM模型控制参数。在构建的BFO-LSSVM、AFSA-LSSVM和APSO-LSSVM预测模型中，以水平距离、高程、总药量、最大单响药量、炮孔进深作为输入参数，以爆破振动峰值速度作为输出参数。同时采用LS-SVM模型作为对照组，与优化后的模型进行比较。并基于滇中引水工程引水隧洞现场测试采集的30组数据集对上述模型进行训练和测试。对比分析预测结果，三种优化方法均能提高LS-SVM模型的预测效果，其中，AFSA-LSSVM模型（R~2=0.987 4,AARD=2.956 2）的综合表现最优。

  2025年06期 v.43;No.319 831-837页 [查看摘要][在线阅读][下载 1301K]
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• 生态护坡净水效果及稳定性分析

  施建业;刘依文;欧阳正平;曹骅;王亚洲;

  提出一种应用于河道边坡防护的生态护坡类型—生态组合桩护岸。为评估其在边坡生态防护中的应用效果，依托具体河道整治工程，开展应用该类型生态护坡的人工河道水质试验，以分析其净水效果。分别建立应用生态组合桩护岸的河道边坡（简称生态组合桩护岸边坡）及传统重力式混凝土挡土墙的河道边坡（简称挡土墙边坡）结构的三维数值模型，对这两种边坡的稳定性进行了比较分析。试验结果表明，应用所提出的生态组合桩护岸能够显著改善试验水箱中河水水质，其中氨氮、硝态氮、总磷和总氮的浓度以及高锰酸盐指数均有不同程度的降低。数值模拟结果表明，生态组合桩护岸边坡在距坡顶水平距离5 m处出现最大水平位移（1.2 mm）和最大沉降（1.8 mm），而挡土墙边坡在墙顶背水面处出现最大水平位移（9.1 mm），在挡土墙前趾处出现最大沉降（7.2 mm）；生态组合桩护岸边坡在桩身中部处产生最大Mises应力（848 kPa），而挡土墙边坡在墙顶出现最大Mises应力（103 kPa）。总之，应用所提出的生态护坡类型进行河道边坡防护，具有较好的生态效应和边坡防护效果。

  2025年06期 v.43;No.319 838-846页 [查看摘要][在线阅读][下载 1665K]
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地球科学与环境科学

• 复杂潮汐边界和地下水开采条件下海水入侵规律实验研究

  刘文衡;郭巧娜;曹焮喆;施保森;

  滨海含水层中海水入侵会受到潮汐波动和地下水开采的影响，通过二维砂箱实验，研究了滨海多层含水层系统中复杂潮汐边界与地下水开采耦合作用对海水入侵的影响，实验模拟了潜水含水层和承压含水层在不同潮汐条件（振幅、周期）及开采方案下的咸水楔入侵规律。结果表明：潮汐振幅增大显著扩展咸水楔分布范围，且会加快海水入侵速度；潮汐周期与入侵范围呈负相关，周期越小，咸水楔分布范围越大；开采量增加加剧海水入侵，但入侵速率对开采量的敏感性随开采量增大而降低。开采方案对比显示，仅承压层开采时咸水楔入侵速度最快，而双层开采导致入侵范围最大，地下水开采对海水入侵的影响高于潮汐作用。本研究为滨海含水层海水入侵机制及水资源管理提供了参考。

  2025年06期 v.43;No.319 847-855页 [查看摘要][在线阅读][下载 1343K]
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• GNSS/IMU在地震滑坡中的监测仿真研究

  潘晨;李程;王京;

  地震发生对所在区域内地质灾害的影响具有长期性和复杂性，尤其对边坡稳定性构成潜在威胁。结合GNSS和惯性测量（IMU）方法，构建一套融合动态感知与误差补偿机制的高精度监测体系，为地震高风险区边坡稳定性评估提供全天候解决方案。以刘家湾震后滑坡体为研究对象，通过三阶段递进框架实现监测优化：利用Newmark刚性滑块永久位移分析法确定关键研究区域；基于第二次滑坡动力学特征构建三维运动模型并进行运动轨迹仿真；开发IMU/GNSS联合校准算法仿真模拟IMU/GNSS监测。仿真实验表明：相较于传统单一IMU监测，所提出的IMU/GNSS融合监测方法在关键指标上实现速度误差最大降低了55.24%，位移误差最大降低了9.47%；相较于传统单一GNSS监测，大幅度提高了数据更新频率及连续监测时长。该研究不仅为地震区斜坡监测提供了新的技术思路，也为边坡地震危险性评价和早期预警工作提供了更为丰富的数据支持。

  2025年06期 v.43;No.319 856-866页 [查看摘要][在线阅读][下载 1984K]
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• 基于智能网格的浙北梅汛期暴雨地形影响分析及订正方法

  王丹丹;吴彬;奚雷;杜雪婷;徐金勤;

  为提高梅汛期暴雨的网格预报订正技巧，从海拔、坡度、坡向、主导降水方位角度分析不同起报时效下各地形因子对浙北梅汛期暴雨的网格预报影响，基于主影响因子-海拔高度将浙北分成低、中、高海拔3类地区，并分类构建复杂地形下梅汛期暴雨的网格订正模型，评估其订正效果，并给出个例验证。结果表明：(1)OCF客观预报往往低估梅汛期暴雨降雨量，低估站点比例80%，且明显低估和高估的站点分布具有地域性，杭州西南部高海拔地区明显低估，平均绝对误差25 mm以上；地形平坦的平原或沿海地区有高估趋势，偏差10 mm以下。(2)不同起报时效下，OCF对浙北梅汛期暴雨预报的平均绝对误差受海拔、坡度影响明显，其中海拔影响最大，坡向影响最小。(3)3个起报时效的模型订正效果较OCF均有所改善，其订正值与实测值的相关性提升，误差降低；08时起报36 h时效的相关性最高（R=0.625），误差最小（MABE=18.456 mm,RMSE=24.213 mm），较OCF降低1.15～2.18 mm；模型订正后对大雨、暴雨的漏报改进明显，对中雨以下，尤其是小雨和无雨存在过度订正问题，但订正结果大大提高了模式预报的空间分辨率，山区地形特征表现明显。

  2025年06期 v.43;No.319 867-877页 [查看摘要][在线阅读][下载 1659K]
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• 1998—2022年河南省NDVI对气温与降水的响应特征研究

  王笑笑;王超起;李彤霄;张亚丽;

  基于河南省1998年4月—2022年12月116个气象站点的月平均气温、降水量和NDVI数据，采用一元线性回归方法和相关分析法研究了不同时间尺度河南省NDVI与气温和降水量的时空响应特征。结果表明：(1)1998—2022年河南省NDVI总体呈增加趋势，增速为0.019/10 a，多年平均NDVI为0.765 9，年均气温增加0.95℃，年均降水量下降0.83 mm。1998—2022年河南省NDVI、气温和降水的季节特征均为夏季最高，冬季最低。(2)河南省NDVI对气温的响应比对降水的响应更明显；河南省NDVI与气温多呈线性负相关关系，与降水多呈线性正相关关系。(3)河南省NDVI对降水的滞后期较长，而对气温的滞后期较短。河南省冬季NDVI对气温的响应滞后期最长且最为显著，河南省秋季NDVI对降水的响应滞后期最长且最为显著。(4)河南省中部和北部地区春季、夏季和秋季的NDVI对气温的响应较为敏感，在冬季相对滞后。河南省四季NDVI对降水的响应均有一定的滞后性，其中秋季NDVI对降水的响应滞后期最长且多分布在河南省东部地区。

  2025年06期 v.43;No.319 878-890页 [查看摘要][在线阅读][下载 1997K]
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• 黄河流域近60年太阳总辐射时空变化特征分析

  余珂;邹春辉;

  研究黄河流域太阳总辐射时空变化特征对黄河流域太阳辐射资源的开发利用有重要意义。基于1961—2020年黄河流域317个地面气象观测站资料、经纬度数据和DEM数据，采用“多元回归+残差分析法”、线性倾向估计、相关性分析等方法对黄河流域近60年的太阳总辐射时空变化特征进行了分析。结果表明：“多元回归+残差分析法”的空间插值精确度较高，相关系数R达到0.96以上；1961—2020年黄河流域多年平均太阳总辐射呈西北高、东南低的态势；近60年黄河流域太阳总辐射整体呈下降趋势，下游下降最为明显，中游次之，上游最小；1991—2020年黄河流域太阳总辐射累年平均值比1961—1990年有较大幅度下降，降幅为2.34%；气候倾向率的空间分析显示，黄河流域太阳总辐射下降站点遍布全流域，极少数站点呈小幅上升趋势，建议在黄河流域太阳总辐射上升和稳定的中上游地区，优先考虑光伏电站的建设。

  2025年06期 v.43;No.319 891-897页 [查看摘要][在线阅读][下载 1327K]
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区域经济与管理科学

• 国家中心城市新质生产力发展水平测度及区域差异分析

  王保忠;韩璐遥;

  基于生产力的三大基本要素构建新质生产力综合评价指标体系，运用熵值法对国家9个中心城市2012—2021年新质生产力发展水平进行测度，进一步用基尼系数探究国家九大中心城市新质生产力水平差异及来源，并从三大基本构成要素深入分析9个中心城市之间的差异。结果表明：考察期内9个中心城市的新质生产力发展水平整体呈上升趋势，但城市之间存在较大差异，根据基尼系数结果显示，区域间差异是造成地区间新质生产力发展水平不平衡的主要原因。最后，提出国家中心城市新质生产力发展的政策建议。

  2025年06期 v.43;No.319 898-905页 [查看摘要][在线阅读][下载 1207K]
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• 知识产权示范城市建设赋能地区数字技术创新的效果检验

  宋孜涵;贾曼莉;

  基于2010—2022年我国287个地级市的面板数据，采用双重差分法考察了知识产权示范城市建设对数字技术创新的影响及其具体作用机制。研究发现，国家知识产权示范城市政策的实施能够显著加强示范城市内的数字技术创新，主要通过促进数字产业集聚来实现。在经济高度集聚的城市知识产权示范城市建设的政策效应更强。据此，应深化知识产权制度改革，营造数字技术创新“软环境”并因地制宜发挥区域优势。

  2025年06期 v.43;No.319 906-916页 [查看摘要][在线阅读][下载 1255K]
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• 水-能-碳耦合视角下河南省碳排放特征及绿色低碳转型路径分析

  余凡;乔文静;刘雨洁;张艺萍;刘景瑞;马枫翔;于海龙;钱宏胜;

  从水-能-碳耦合视角构建碳排放核算模型，对河南省2012—2022年18地市综合碳排放进行量化，在此基础上，根据Tapio脱钩模型及LMDI分解模型分别对碳排放与经济发展的关系及其社会经济驱动进行研究。结果显示：(1)河南省碳排放变化受外界干扰较强，整体呈下降趋势，在空间上以豫中、豫西地区为核心呈现先增后减状况。(2)河南省水-能-碳耦合协调关系呈现下降趋势，大部分地市都表现为协调状态，但地市内部其子系统之间的协调度较低。(3)河南省的综合碳排放与经济发展水平之间基本为正向脱钩关系，经济发展与碳排放之间的协调性较好。(4)能源消费强度效应对河南省碳排放量变化贡献最大，人口规模效应最小。本文揭示了水-能-碳的内在机理并探索经济发展与碳排放之间的关系，对推动绿色转型发展具有重要意义。

  2025年06期 v.43;No.319 917-928页 [查看摘要][在线阅读][下载 1764K]
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• 河南省城镇化与资源环境承载力耦合协调及驱动机制研究

  郭兰博;赵冬;李向然;杨文孝;

  以河南省18个地市为例，运用熵值法、耦合协调度模型等方法，揭示2010—2020年河南省城镇化与资源环境承载力的时空演变特征，并利用主成分分析探讨其驱动因素。结果表明：(1)2010—2020年，河南省城镇化指数由3.052减少至2.931，大部分城镇化指数介于0.11～0.30之间；资源环境承载力指数由1.093增加至1.856，资源环境承载力指数呈现“?”型分布。(2)2010—2020年河南省城镇化与资源环境承载力耦合协调空间分布差异性明显但相对稳定，中度耦合城市占河南省城市的61.11%，耦合协调度介于0.31～0.40之间。(3)河南省城镇化与资源环境承载力年均值以郑州最大（0.836），济源最小（0.164），豫西城市高于豫东城市，豫北城市高于豫南城市。(4)城镇化水平、城镇化经济、城镇化支出、城镇化保障和环境承载是影响河南省城镇化与资源环境承载力的主要驱动力。

  2025年06期 v.43;No.319 929-936页 [查看摘要][在线阅读][下载 1459K]
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• 《河南科学》征稿简则

  <正>《河南科学》是河南省科学院主办的自然科学综合性学术期刊（月刊），国内外公开发行.本刊为中国科技核心期刊，主要发表应用数学、物理学、化学、生命科学、地球科学、信息科学、建筑科学、能源科学和环境科学等方面具有一定理论水平和应用价值的学术性研究论文.欢迎广大科技工作者、高等院校教研人员和研究生投稿.省部级以上科研基金项目支持的优秀研究论文，本刊将优先发表.

  2025年06期 v.43;No.319 937页 [查看摘要][在线阅读][下载 660K]
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