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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）

2026年05期

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环境与水利科学 | 塔克拉玛干沙漠水热通量变化特征及影响因素

环境与水利科学 | 塔克拉玛干沙漠水热通量变化特征及影响因素

摘要：为了研究气候变化导致沙漠地区水热通量的多尺度演变规律及其关键环境影响因子，基于新疆塔克拉玛干沙漠气象国家野外科学观测研究站2022—2023年涡动相关系统连续观测数据，分析塔克拉玛干沙漠腹地感热通量和潜热通量在不同时间尺度上的变化特征及其对环境因子的响应。结果表明：塔克拉玛干沙漠腹地感热通量和潜热通量存在明显的昼夜变化和季节变化，2022、2023年感热通量累计值达910.34 W/m2，潜热通量累计值仅为222.05 W/m2，表明感热通量在塔克拉玛干沙漠腹地近地表能量流动中起主导作用；环境因子对水热通量的影响随时间尺度的不同而变化；在不同时间尺度上，不同的环境因子对水热通量的贡献度有所不同，土壤温度贡献尤为突出，在能量交换中具有重要作用。
环境与水利科学 | 基于熵权-逼近理想解排序模型的山东省水资源安全评价及障碍因子诊断

环境与水利科学 | 基于熵权-逼近理想解排序模型的山东省水资源安全评价及障碍因子诊断

摘要：为了探究山东省水资源安全状况，深入分析影响山东省水资源安全障碍因子，以山东省16个城市为研究对象，采用2013—2022年的水资源数据，从社会经济、生态环境、水资源3个维度构建指标体系，采用熵权-逼近理想解排序(TOPSIS)模型和障碍函数模型，对山东省16个城市水资源安全状况进行综合评价及障碍因子诊断。结果表明：山东省水资源安全状况在时间、空间上存在较大差异，鲁东、鲁中、鲁西地区水资源安全评价值分别为0.455、0.463、0.437，鲁东、鲁中地区的水资源安全状况相对较好；2013—2022年间山东省各城市水资源安全水平整体呈现波动上升态势；各城市影响水资源安全的障碍因子中人均国内生产总值、城镇居民收入、氨氮排放量、化学需氧量排放量、水资源总量等5个因子为主要障碍因子，生态环境系统指标的障碍度逐年增大。
环境与水利科学 | 山东半岛城市群土地集约利用与生态福利绩效的耦合协调特征及驱动因素

环境与水利科学 | 山东半岛城市群土地集约利用与生态福利绩效的耦合协调特征及驱动因素

摘要：为了探究山东半岛城市群土地集约利用与生态福利绩效的耦合协调的时空演进特征，基于2014—2023年面板数据，构建土地集约利用与生态福利绩效两大系统综合评价体系，采用超效率松弛测度模型测度土地集约利用效率，并结合耦合协调度模型、核密度估计及地理探测器方法进行耦合协调度的综合评估。结果表明：山东半岛城市群土地集约利用水平总体稳步提升，区域差异逐步扩大且空间呈梯度分异格局；土地集约利用与生态福利绩效两大系统呈高耦合-弱协调的特征，耦合度保持在0.870~0.914，协调度由0.442减小至0.314，长期处于勉强协调至初级协调阶段，呈以济南、青岛市为双核心的核心-边缘分布格局且区域差异显著；产业结构、城镇化水平和科技创新是土地集约利用与生态福利绩效耦合协调的关键驱动因素，各驱动因子间的交互作用均呈现双因子增强效应，即任意两因子共同作用对耦合协调度空间分异的解释力均大于单因子单独作用，反映出耦合协调是多要素协同驱动的结果。
环境与水利科学 | 基于多维降雨特征与机器学习模型的小流域临界雨量计算

环境与水利科学 | 基于多维降雨特征与机器学习模型的小流域临界雨量计算

摘要：针对小流域临界雨量计算精度不高的问题，以山东省日照市大石河流域为研究区，综合考虑特征时段雨量、前期影响雨量和雨峰位置系数与临界雨量的关系构建预警指标；通过构建贝叶斯优化(BO)-支持向量机(SVM)模型获取判别山洪灾害的超平面，并根据该超平面所得关系式推求对应预警时段的临界雨量。结果表明，基于多维降雨特征的模型输入能够提升BO-SVM模型精度，当预警时段为3、6h时，山洪灾害分类准确率均为88.89%；通过实测暴雨资料检验预警时段为3、6h时基于该临界雨量的山洪预警可靠性综合评价指数分别为0.57、0.40，表明所得小流域临界雨量具有较高的准确率和可靠性。
环境与水利科学 | 臭氧-净水厂污泥基活性炭的土臭素去除效能

环境与水利科学 | 臭氧-净水厂污泥基活性炭的土臭素去除效能

摘要：针对净水厂污泥资源化利用率低、净水过程中土臭素等嗅味物质去除难度大且成本高等问题，通过联用臭氧氧化技术优化净水厂污泥基活性炭(基础组)制备工艺，制得臭氧-净水厂污泥基活性炭(自制组)，利用正交实验法优化联用工艺参数，设计自制组与臭氧-商业活性炭(商业组)对照试验，考察自制组的土臭素去除效能，并分析自制组的经济效益。结果表明：基础组的碘值可达493.54 mg/g，多点BET(Brunauer-Emmett-Teller)比表面积为553.4162 m2/g，DR(Dubinin-Radushkevich)微孔比表面积占比为91.5%，经臭氧氧化，表面生成的含氧官能团有利于吸附土臭素；自制组的土臭素去除率可达92.95%，并且随着进水中土臭素的质量浓度及酸碱度pH的增大，土臭素去除率均表现出先增后减的趋势，当进水中土臭素的质量浓度为150 ng/L且pH为7时，土臭素去除率达到最大值94.26%；自制组与商业组的前30 d出水中土臭素去除率均大于90%，自制组的前15 d出水中土臭素的质量浓度均小于10 ng/L，30 d后出水中土臭素的质量浓度仍小于商业组的，表明自制组有较强的污染物截留能力，每年可节省成本并获得收益约7.388×10?元，经济实用潜力巨大。
环境与水利科学 | 臭氧微纳米气泡降解含油废水的效能及酸碱度影响机制

环境与水利科学 | 臭氧微纳米气泡降解含油废水的效能及酸碱度影响机制

摘要：为了解决臭氧氧化技术处理含油废水中石油烃类、有机氯等难降解有机污染物时存在的臭氧水力停留时间短、传质效率低等问题，基于微纳米气泡能大幅改善臭氧的水力停留时间与气-液传质效率的特性，采用臭氧微纳米气泡高级氧化技术降解含油废水，通过对比不同投加臭氧的质量浓度时臭氧微纳米气泡体系与传统臭氧体系的臭氧溶液中溶解臭氧的质量浓度随曝气时间的变化，并阐明不同酸碱度条件对溶解臭氧的质量浓度及化学需氧量减小率的影响机制，确定臭氧微纳米气泡体系的优势特性与适用场景。结果表明：在投加臭氧的质量浓度为20 mg/L的条件下，相对于传统臭氧体系，臭氧微纳米气泡体系中臭氧的气-液传质效率得到极大提高，有效延长了臭氧的水力停留时间，提升了臭氧利用率；中性条件下臭氧微纳米气泡体系对反应溶液的化学需氧量减小率最高可达85%左右，酸性、碱性条件下化学需氧量减小率均稳定在75%左右，整体降解效能较高，表明臭氧微纳米气泡体系具有较强的酸碱度耐受能力，适用于复杂酸碱度条件下的含油废水处理。
信息科学 | 基于时频分析与多尺度建模的电网线损率预测

信息科学 | 基于时频分析与多尺度建模的电网线损率预测

摘要：针对电网线损率受气象、售电量等多因素耦合影响呈现非线性、多尺度和时变特性，难以实现准确预测的问题，提出一种基于自相关序列分解网络（Autoformer）、Kolmogorov-Arnold网络（KAN）的时频融合的双支路电网线损率预测模型。时域支路采用多尺度下采样策略结合Autoformer捕捉不同时间尺度特征，通过KAN提升模型非线性拟合能力；频域支路利用经验小波变换分解线损序列，对中低频分量采用Autoformer-KAN组合网络建模，对高频分量采用卷积神经网络（CNN）、双向长短期记忆网络（BiLSTM）、KAN提取特征；最终通过注意力机制融合时频两支路输出，预测电网线损率。依托真实台区数据开展多模型对比实验，选取LSTM、BiLSTM、Autoformer等作为基线模型，验证所提模型的预测性能。结果表明，所提模型通过时域多尺度挖掘与频域差异化建模相结合，能够更好捕捉电网线损率长期趋势、周期波动，同时通过KAN可学习激活函数提升多因素耦合非线性关系建模效果，电网线损率的预测精度优于对比模型，在3个典型台区的电网线损率预测结果平均绝对误差均值为0.0499，均方根误差均值为0.1302，平均绝对百分比误差均值为1.26%，证明该模型具备优异的泛化能力和鲁棒性。
信息科学 | 结合注意力互斥部分表征的枸杞细粒度图像分类方法

信息科学 | 结合注意力互斥部分表征的枸杞细粒度图像分类方法

摘要：针对现有细粒度图像分类方法由特征提取冗余导致的流程复杂和关键区域定位不准确的问题，提出一种结合注意力互斥部分表征的不同品种枸杞果实细粒度图像分类方法，构建多模态卷积加性自注意力视觉变换器(MMCAS-ViT)模型，将重参数化轻量级视觉转换器(RCViT-T)作为骨干网络，融合通道注意力令牌混合器(CATM)、指数移动平均(EMA)和部件空间混合器(PSM)模块，实现空间域和通道域的多重信息交互，准确定位图像关键区域，分别在自建枸杞数据集、鸟类数据集CUB-200-2011、车类数据集Stanford Cars和狗类数据集Stanford Dogs中对比验证MMCAS-ViT模型的分类准确率。结果表明，MMCAS-ViT模型通过多模态注意力机制和令牌混合策略的协同作用，在保持模型轻量化的同时显著提升了细粒度图像分类性能，枸杞、CUB-200-2011、Stanford Cars和Stanford Dogs 4个数据集的分类准确率分别为89.2%、89.5%、92.2%和93.6%，消融实验进一步证实不同模块在细粒度图像分类中的有效性。
信息科学 | 基于模态分解与聚类共享优化的高速公路服务区充电站充电负荷预测

信息科学 | 基于模态分解与聚类共享优化的高速公路服务区充电站充电负荷预测

摘要：针对高速公路服务区电动汽车充电负荷存在的非线性、非平稳性及强随机波动性导致负荷预测准确率偏低的问题，提出一种基于麻雀搜索算法(SSA)优化的完全集成经验模态分解(CEEMDAN)-Transformer-双向门控循环单元(BiGRU)的充电负荷预测模型。首先采用CEEMDAN对原始充电负荷序列进行分解，得到若干平稳的模态分量(IMF)；然后采用基于复杂度与时序相似性的相似分量聚类共享模型策略，结合样本熵(SE)与动态时间规整(DTW)算法进行IMF分组，对高频分量采用Transformer-BiGRU组合模型，其中Transformer依托自注意力机制捕捉长程时序依赖，结合BiGRU提取局部时序变化规律，并通过SSA优化该模型超参数，其余分量采用BiGRU模型，借助相似分量聚类共享模型策略提升运算效率。采用山东高速公路某服务区充电站A订单数据进行充电负荷预测实验，将所提模型与几种传统时序预测模型进行多维度对比验证。结果表明，CEEMDAN分解可降低原始充电负荷序列的复杂度；基于SE与DTW的相似分量聚类共享模型策略能够对IMF进行相似聚类分组，差异化预测模型可匹配各组分量时序特征。相较于各类对比模型，所提模型的充电负荷预测结果平均绝对误差、均方根误差均为最优，预测精度显著提升；同时相似分量聚类共享模型策略使整体计算耗时减少61.9%，有效平衡了预测精度与计算成本。
信息科学 | 基于数字孪生技术的能源互联网系统能效优化运行方法

信息科学 | 基于数字孪生技术的能源互联网系统能效优化运行方法

摘要：为了解决能源互联网多能流耦合带来的系统建模精度受限、经济-低碳-可靠性多目标冲突以及电-气-热异质子系统动态响应时间尺度差异显著等运行优化问题，提出一种基于数字孪生技术的能源互联网能效优化方法。通过构建物理系统与数字孪生体的虚实协同架构，融合动态建模与实时交互机制，实现多能流状态精准映射与多场景推演；面向电-气-热耦合系统，建立涵盖能源生产、转换、储能及负荷的综合模型，设计经济、低碳、可靠协同的多目标优化框架；提出改进的分布式交替方向乘子法（D-ADMM），通过自适应惩罚因子策略协调多能子系统动态响应差异，提升算法收敛效率与求解精度；以 IEEE 33 节点电-气-热互联系统和天津中新生态城实际算例进行仿真，验证所提方法在能效优先与低碳优先 2 种运行模式下的能源配置优化与系统灵活性提升效果，以及改进的 D-ADMM 在多能流耦合场景下的收敛性能。结果表明，所提方法在能效优先运行模式下可优化能源配置并增强系统灵活性，在低碳优先运行模式下可有效减少碳排放，提升可再生能源消纳能力；与传统 D-ADMM 相比，改进的 D-ADMM 的收敛迭代次数减少 55.8%，天然气子系统收敛时间缩短 59.2%，碳排放总量减少 36.2%，显著提升了多能流耦合系统的优化求解效率。
化学化工 | pH 响应的光-酶双驱动纳米马达的制备与运动调控

化学化工 | pH 响应的光-酶双驱动纳米马达的制备与运动调控

摘要：为了解决酶驱纳米马达在底物浓度较低时运动受限、可控性差及难以适应复杂生理环境的问题，制备一种以聚多巴胺纳米粒子为载体、表面接枝pH响应性聚合物链并负载脲酶和过氧化氢酶的纳米马达；采用透射电子显微镜、热重分析仪和傅里叶变换红外光谱仪对该纳米马达的形貌与组成进行表征；构建2种模拟生理环境，系统研究酶负载比例、聚合物链长度、pH及近红外光对其运动性能的调控规律。结果表明：所制备的纳米马达不仅能够在生理底物浓度下实现高效自主运动，还具备对内源性pH变化与外源性近红外光刺激的灵敏响应能力；当脲酶与过氧化氢酶的物质的量之比为3:1时，该纳米马达具有最优的驱动性能，在病灶微环境中其扩散系数较在正常生理环境中的增加了36.6%；通过控制聚合时间可调节表面聚合物链长度，聚合时间为90 min时所制备的纳米马达的扩散系数最优；当病灶微环境的pH为5时纳米马达的扩散系数相比pH为8时的增加了32.3%；在辐射度为2 W/cm2的近红外光照射下，聚多巴胺的光热效应使纳米马达的扩散系数增加至无光照条件下的3.84倍。
化学化工 | 聚天冬氨酸与二乙烯三胺五甲叉膦酸的协同阻垢效能

化学化工 | 聚天冬氨酸与二乙烯三胺五甲叉膦酸的协同阻垢效能

摘要：为了解决工业循环冷却水中碳酸钙结垢引起的设备堵塞问题，采用聚琥珀酰亚胺碱水解制备聚天冬氨酸（PASP），并与二乙烯三胺五甲叉膦酸（DTPMP）按不同比例复配制成阻垢剂，通过浓度梯度、单因素反应温度及反应时间实验评估该复配阻垢剂的阻垢效果，系统考察其协同阻垢性能。结果表明，与单一组分阻垢剂相比，复配阻垢剂具有更优异的阻垢性能，当PASP与DTPMP的质量比为1:0.5、阻垢剂质量浓度为40 mg/L时，阻垢率可达100%；PASP分子中的羧基与DTPMP分子中的膦酸基在碳酸钙晶核表面产生协同吸附作用，显著抑制碳酸钙晶体的有序生长并具有优良的热稳定性和持久性。
化学化工 | 气相色谱-离子迁移谱联用仪的计量方法研究

化学化工 | 气相色谱-离子迁移谱联用仪的计量方法研究

摘要：针对气相色谱-离子迁移谱联用仪计量校准规程缺乏的问题，为了更好地保证该仪器的量值溯源和测量准确性，根据仪器的工作原理和使用要求，提出可行的计量项目和方法，分别使用液体标准物质和气体标准物质并在正离子、负离子模式下进行校准。结果表明：使用液体标准物质校准时，正离子模式下的检测限为0.29 μg/L，定性重现性标准偏差为0.17%，定量重复性标准偏差为0.77%；负离子模式下的检测限为0.11 μg/L，定性重现性标准偏差0.12%，定量重复性标准偏差2.08%。使用气体标准物质校准时，正离子模式下的检测限为2.1×10 ^-10 mol/mol，定性重现性标准偏差0.16%，定量重复性标准偏差1.35%；负离子模式的检测限为2.1×10 ^-11 mol/mol，定性重现性标准偏差0.27%，定量重复性标准偏差2.85%。所提计量方法可切实保证仪器的溯源性和实际检测的准确性。
生命科学 | 氨基酸对海洋真菌次级代谢产物及其生物活性的影响

生命科学 | 氨基酸对海洋真菌次级代谢产物及其生物活性的影响

摘要：为了探究氨基酸在海洋真菌次级代谢产物研发中的应用潜力，通过单菌株多次级代谢产物策略，在6株海洋真菌培养基中加入不同种类氨基酸，观察真菌的生长状态，并对其次级代谢产物产率、丰富度以及抗菌活性、抗氧化活性进行分析与评价。结果表明：相比于空白组，不同氨基酸对同一真菌、相同氨基酸对不同真菌次级代谢产物及生物活性的影响均有差异，部分海洋真菌在适宜的氨基酸培养基中次级代谢产物丰富度、产量和生物活性均有提高，其中菌株Penicillium sp. UJNMF0740在极性氨基酸类培养基中次级代谢产物丰富度明显提高，产量提高了44.2%，对金黄色葡萄球菌的抑制率提高了66.5%，但也有海洋真菌在设计的氨基酸培养基中的次级代谢产物没有发生明显变化，甚至产物的丰富度、产量和生物活性降低。氨基酸诱导是提高海洋真菌次级代谢产物丰富度、产量以及生物活性的重要方法，须要对不同氨基酸的作用进行评估，以发现适合不同真菌的培养条件。
生命科学 | 溶藻弧菌噬菌体 vB_ValgW2 的生物学特性及全基因组分析

生命科学 | 溶藻弧菌噬菌体 vB_ValgW2 的生物学特性及全基因组分析

摘要：为了筛选可用于替代抗生素、防控水产养殖中溶藻弧菌感染的噬菌体资源，以溶藻弧菌为宿主菌，从某海鲜市场污泥中分离出一株溶藻弧菌噬菌体 vB_ValgW2，并对其生物学特性及基因组进行系统分析。结果表明：噬菌体 vB_ValgW2 具有清澈透明的噬斑，在噬菌体裂解液中的效价可达 4.67×10⁹ PFU/mL（PFU 为噬斑形成单位），裂解谱较窄，最佳感染复数为 0.1，平均每个细胞的裂解量为 146.67 PFU。vB_ValgW2 在 pH 为 3~12、温度为 -20~5 ℃ 的环境中保持活性，对紫外照射具有一定的抵抗力。全基因组分析显示，vB_ValgW2 为环状双链脱氧核糖核酸，长度为 78 266 bp，鸟嘌呤-胞嘧啶的摩尔分数为 38.3%，包含 108 个开放阅读框及 3 个转运核糖核酸，未发现耐药性、毒力基因或移动元件。vB_ValgW2 基因组编码多种结构和功能蛋白，包括结构蛋白、核酸代谢酶及辅助代谢蛋白；比较基因组学分析显示其与 Vibrio phage BUCT194 基因组相似性为 96.33%；噬菌体 vB_ValgW2 具有高效的裂解能力和良好的环境适应性。
机械工程 | 薄壁旋转叶片热-结构耦合动力学行为研究

机械工程 | 薄壁旋转叶片热-结构耦合动力学行为研究

摘要：为了研究航空发动机薄壁旋转叶片在服役工况下的失效问题，利用 SolidWorks 软件建立整体叶盘的三维几何模型；基于旋转动力学理论与热弹性力学原理，利用 ANSYS Workbench 软件对热-结构耦合作用下的薄壁旋转叶片开展模态分析，获得其在不同转速条件下的振型与应力分布；将实际服役薄壁旋转叶片的损伤形貌与有限元分析结果进行对比，探讨薄壁旋转叶片的动力学响应特征及损伤演化机制。结果表明：在常温条件下，随着转速增大，薄壁旋转叶片各阶固有频率均呈现不同程度的增大趋势，当转速从 500 rad/s 增加至 1 250 rad/s 时，叶片叶根处的等效应力从 61.836 MPa 急剧增大至 386.480 MPa，表明转速增加会引起显著的应力集中；当转速为 1 250 rad/s 时，引入热载荷后，薄壁旋转叶片第 1 阶固有频率相比离心力单独作用下的降幅约为 9.3%，其他各阶固有频率的降幅均大于 10%；在热-结构耦合作用下，薄壁旋转叶片的叶根处存在明显的应力集中现象，其叶尖与侧边会产生较大的变形，该应力和变形集中区域与实际服役薄壁旋转叶片的裂纹和损伤位置高度吻合。

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目录

环境与水利科学 | 塔克拉玛干沙漠水热通量变化特征及影响因素

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环境与水利科学 | 基于熵权-逼近理想解排序模型的山东省水资源安全评价及障碍因子诊断

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环境与水利科学 | 基于多维降雨特征与机器学习模型的小流域临界雨量计算

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环境与水利科学 | 臭氧-净水厂污泥基活性炭的土臭素去除效能

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