同济大学学报(自然科学版)

1915 年创刊

月刊

ISSN 1000-0054

CN 11-2223/N.

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土木工程与建筑学

  • 新形势下上海市域城镇体系及新城建设

    张捷;赵民;马梅;

    总结了国内外大都市郊区发展和新城建设的经验,梳理了上海城镇体系建设的区域背景、发展机遇和面临问题,提出了在"新形势"下构建以不同区位导向与战略层面需求为目标的"一核双轴多心"的城镇体系格局;阐述了上海以新城和重要新市镇为建设重点的市域城镇体系调整内涵,并具体讨论了政策法规、设施建设及轨道交通导向等实施策略.

    2011年08期 v.39 1099-1104页 [查看摘要][在线阅读][下载 1037K]
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  • 寿命期内钢筋混凝土连续梁体系可靠度分析

    田浩;陈艾荣;

    建立了一种基于概率和有限元的寿命期内钢筋混凝土桥梁性能演变分析方法.在重点解决材料力学性能退化、截面面积削弱以及结构整体力学性能演变等问题数值模拟方法的基础上编写了耐久性分析程序CBDAS;根据现有研究成果建议了结构性能演变分析中出现的主要随机变量的统计参数;结合CBDAS和Monte-Carlo模拟建立了钢筋混凝土桥梁时变体系可靠度分析方法.最后,以一座钢筋混凝土连续梁为对象,利用时变体系可靠度研究其在氯离子侵蚀作用下寿命期内的结构性能演变规律.

    2011年08期 v.39 1105-1112+1119页 [查看摘要][在线阅读][下载 997K]
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  • 考虑层间滑移效应的组合梁解析计算

    苗林;陈德伟;

    将双层组合梁的接触面模拟成Goodman弹性夹层,用Goodman弹性夹层法分析双层组合梁在弹性工作阶段的滑移、内力及挠度与荷载之间的关系.分别针对简支梁、悬臂梁在多种荷载作用下,根据边界条件计算出梁在该荷载约束条件下的内力、滑移和挠度分布规律,通过"滑移附加弯矩"引入层间相对滑移对组合梁的影响.该理论公式既能描述组合梁的界面滑移规律,又可以计算界面滑移对组合梁变形挠度及截面应力分布的影响.利用通用有限元软件对组合梁的界面滑移与变形进行了有限元分析,验证了解析计算结果.所得的理论计算公式物理意义明确,简化了组合梁结构截面应力分布和变形挠度的计算.

    2011年08期 v.39 1113-1119页 [查看摘要][在线阅读][下载 564K]
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  • 组合索塔锚固区水平受力机理的理论与试验

    苏庆田;秦飞;

    在总结和分析组合索塔结构形式的基础上,依据变形协调原理推导了组合索塔锚固区主要构件承担水平力的计算公式,并推导了计算主要构件内力的一般算式.结合一实际工程进行了组合索塔锚固区水平受力分析的足尺模型试验,得到了主要构件的应力分布规律.通过与试验结果进行对比,验证了本文提出的公式的准确性.

    2011年08期 v.39 1120-1125页 [查看摘要][在线阅读][下载 713K]
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  • 拉索减震支座的抗震性能分析

    袁万城;王斌斌;

    研制的拉索减震支座的原理为滑板支座的摩擦耗能效应和拉索的限位作用相结合,其力学特性由相关的实验结果模拟得出.以一座实际连续梁结构为背景,建立了不同支座布置形式的模型并进行比较,重点讨论了采用此拉索减震支座后的减震效果,分析了拉索减震支座计算模型中2个参数(拉索松弛的自由程和支座上下板之间摩擦系数)的合理选取问题.结果表明采用此支座能有效减小连续梁中固定墩墩底地震内力,墩、梁相对位移也在可控制范围内.适当增加支座的初始自由程或摩擦系数能提高支座的减震效果.

    2011年08期 v.39 1126-1131页 [查看摘要][在线阅读][下载 516K]
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  • 大型冷却塔结构的等效静力风荷载

    柯世堂;葛耀君;赵林;张军锋;

    采用刚性模型风洞同步多点测压试验获取非定常激励向量,并结合POD(经验模式分解)技术进行预测与重构处理,然后基于结构动力方程推导出仅广义共振模态位移和弹性恢复力协方差矩阵,再通过准静力分析方法计算出结构的共振和背景分量,最后通过线性三分量组合方法得到结构总的等效静风荷载.本文方法完全考虑了各共振模态间的耦合效应,且物理意义明确,从理论上适用于任意复杂结构的ESWL(等效静风荷载)计算.以国内已建成的亚洲最高、最大的冷却塔——宁海电厂超大型冷却塔为例,进行了该塔的风致响应和ESWL的计算,得出了一些对工程设计有益的结论,并验证了本文方法的有效性.

    2011年08期 v.39 1132-1137页 [查看摘要][在线阅读][下载 680K]
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  • 冷弯方管纵向残余应力分布的数值分析

    侯刚;童乐为;陈以一;

    应用有限元数值技术,模拟了冷弯方管的辊弯成型与回弹过程中所产生的截面纵向残余应力分布,并分析了冷弯方管宽度、壁厚和钢材屈服强度等参数对其纵向残余应力分布的影响效应.研究表明冷弯方管纵向残余应力沿壁厚方向呈现非线性分布,外壁受拉、内壁受压,外壁与内壁在数值上基本相等;弯角部位和平板部分的纵向残余应力幅值分别达到冷弯方管钢材屈服强度的50%和45%;随着壁厚的增加,边长小的冷弯方管纵向残余应力有所提高,而边长大的冷弯方管这种趋势并不明显;随着边长的增大,冷弯方管纵向残余应力减小;随着冷弯方管屈服强度的变化,纵向残余应力与屈服强度的比值变化不大.

    2011年08期 v.39 1138-1144页 [查看摘要][在线阅读][下载 1073K]
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  • 螺旋挤土桩钻头优化分析

    李志毅;刘钟;赵琰飞;张慧东;

    首先基于通用非线性有限元软件ADINA对螺旋挤土桩钻头进行钻进成孔过程的三维有限元建模,研究钻头型式、螺距、土体等参数在同等条件下对钻机动力头输出扭矩的影响,然后通过模型钻头的钻进成孔模拟试验对螺旋挤土桩钻头进行进一步分析,以期得到所需成孔扭矩最小的优化钻头,最后通过短螺旋挤土灌注桩的现场成孔试验验证了数值仿真和模型试验结果的正确性.所得结论为螺旋挤土桩钻头的优化设计提供依据.

    2011年08期 v.39 1145-1149页 [查看摘要][在线阅读][下载 485K]
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交通运输工程

  • 高速公路追尾机理概率分析及风险评价

    陆斯文;张兰芳;方守恩;

    根据高速公路跟驰安全临界条件,分析了高速公路追尾机理特征;利用追尾碰撞运动原理,研究了高速公路追尾碰撞4种情形,推理出其追尾风险量化指标.考虑驾驶员反应时间、制动减速度随机的影响,采用蒙特卡罗方法,计算出高速公路跟驰追尾风险值.以此为基础,利用模糊聚类方法确定了追尾风险评价等级阈值范围,为高速公路行车安全预警提供理论依据.

    2011年08期 v.39 1150-1154页 [查看摘要][在线阅读][下载 294K]
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  • 铰接式岔枕道岔结构落轴冲击数值分析

    朱剑月;

    考虑岔枕下道床的非线性支承和联结铰结构,建立了三维弹性铰链单元数值模拟方法和整组道岔落轴冲击有限元模型,比较分析了时域与频域内铰接式与普通长岔枕道岔结构的振动响应.结果表明:与普通岔枕相比,铰接式岔枕轨道结构的整体刚度较低,缓和了轮轨冲击,改善了道岔区的综合受力环境;改变了普通岔枕的动态特性,极大程度上降低了高速列车过岔时未行车股道岔枕末端对道床的拍击,减少了道砟粉化,延长了道床养护维修周期;道岔区采用高弹性扣件,可与铰接岔枕组合成优良的弹性基础,优化高速道岔动力性能.

    2011年08期 v.39 1155-1160页 [查看摘要][在线阅读][下载 441K]
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  • 城市轨道交通牵引系统仿真技术研究

    韦莉;张逸成;达世鹏;沈小军;

    回顾了国内外城市轨道交通系统仿真技术的发展现状,详细阐述了现有仿真系统存在的模型建立不够精确、列车与供电系统间的相互影响考虑不全面等问题导致仿真结果与实际偏差较大的特点,并从车辆与牵引供电网电气交互的角度仿真分析了列车的运行特性,说明牵引网电压变化对车辆牵引性能的影响,最后指出为研究城轨系统的实际运行特性,应进行车网结合的多列车、多工况动态联合仿真,同时还应开展通用仿真平台的研究,并提出使用PSCAD/EMTDC与MATLAB集成作为仿真开发平台.

    2011年08期 v.39 1161-1166页 [查看摘要][在线阅读][下载 437K]
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  • 基于运动空间视觉感知的导向标志布局评价

    吴娇蓉;胡山川;陈振武;

    采用适用于建筑物内部的凸多边形分割方法对轨道站空间进行分割,提取平均深度值和便捷度2个变量分析行人流线所经过空间的结构系统;根据寻路过程中人的水平和垂直视角构建的立体空间可见视域范围结合寻路流线和流量关系分析运动过程中人的空间感知,建立流线可见度指标,提出轨道站内导向标志布局合理性量化评价分析方法,并结合实例进行应用分析.

    2011年08期 v.39 1167-1172+1176页 [查看摘要][在线阅读][下载 386K]
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环境科学与工程

  • 垃圾堆酵过程水分去除及焚烧污染衍生潜力

    何品晶;郁醇;张春燕;王珂;

    通过不同负载压力(分别为不加载和加载3.20,8.00,12.7 kPa)的堆酵(3 d)实验,研究了负载压力对堆酵水分去除和处理产物污染物组成的影响.结果表明,负载压力对水分去除的影响呈现非线性特征,超过最优值(本实验中为8.00 kPa)后,水分去除率反而降低;一次堆酵的水分去除主要集中在最初的36 h.堆酵产物的可燃Cl,S和重金属等焚烧污染因子的含量增加,其增加率与水分去除率呈正相关;但是,入炉污染物总量和单位低位热值的污染因子含量降低,整体而言,大幅降低了生活垃圾焚烧衍生污染的潜力.

    2011年08期 v.39 1173-1176页 [查看摘要][在线阅读][下载 205K]
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  • 液液萃取-气质联用法检测水中IPMP与IBMP

    安娜;高乃云;楚文海;谢茴茴;

    对液液萃取(LLE)-气相色谱质谱(GC/MS)法测定饮用水中异嗅物质2-甲氧基-3-异丙基吡嗪(2-methoxy-3-3isopropyl pyrazine,IPMP)及2-甲氧基-3-异丁基吡嗪(2-methoxy-3-3isobutyl pyrazine,IBMP)的方法进行了探讨,确定了最佳萃取条件,萃取时间为4 min,NaCl加入量为60 g.L-1,pH值为4左右.在选定条件下,IPMP和IBMP在20~500μg.L-1的范围内具有良好的线性关系,相关系数r>0.995;方法回收率为72.0%~103.6%;相对标准偏差RSD<8%.

    2011年08期 v.39 1177-1180+1192页 [查看摘要][在线阅读][下载 260K]
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材料科学与工程

  • 复合胶凝材料的抗硫酸性能与腐蚀动力学分析

    赵明;张雄;张永娟;林茂松;

    通过硫酸浸泡腐蚀试验,研究矿粉单掺、硅灰-矿粉双掺2种复合胶凝材料体系的抗硫酸腐蚀性能.以质量损失、酸消耗量和腐蚀深度等为测试指标,研究了硬化水泥石在硫酸溶液中的劣化性能.结果表明,硫酸溶蚀水泥石形成的疏松腐蚀层可避免内部水泥石与酸直接接触,具有减缓酸腐蚀的作用.根据不同腐蚀时间的腐蚀深度建立了硬化水泥石的酸腐蚀动力学方程d=Ktn,d和t分别为腐蚀深度和腐蚀时间,K和n为试验拟合指数.据此可推算水泥石一定腐蚀时期的腐蚀深度,为混凝土结构设计、维修和防护等提供参考.

    2011年08期 v.39 1181-1184页 [查看摘要][在线阅读][下载 234K]
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  • TeO_2薄膜非水解溶胶-凝胶法制备及聚合机制

    魏恒勇;林健;李东卫;冯昭彬;

    分别以1,2-丙二醇碲和四氯化碲为原料,采用非水解溶胶-凝胶法制备TeO2薄膜.研究了非水解溶胶-凝胶聚合过程的聚合机制以及TeO2薄膜热处理过程中的微观结构变化.研究结果表明,1,2-丙二醇碲为链状齐聚团簇结构,齐聚团簇间通过非水解脱醚聚合反应形成凝胶网络;四氯化碲则先与乙醇发生部分取代反应生成中间产物氯代乙醇碲,中间产物间发生非水解脱氯代烷聚合反应形成凝胶.分析表明,2种凝胶中残余有机基团的数量和所处地位存在差异,其造成薄膜中的Te4+以不同方式还原为Te0.脱氯代烷聚合凝胶网络中残余的氯离子会造成薄膜中非桥氧数目增加,并导致Te2O5晶体析出.随着煅烧温度提高,金属Te和Te2O5分别氧化分解为TeO2,同时依次析出了β-TeO2和-αTeO2.

    2011年08期 v.39 1185-1192页 [查看摘要][在线阅读][下载 626K]
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  • 微结构对纳米碳纤维氧阴极还原性能影响

    郑俊生;张新胜;李平;袁渭康;

    在制备微结构可控纳米碳纤维基础上,研究纳米碳纤维微结构对氧气电催化还原反应(oxygen reduction reaction,ORR)性能的影响.利用化学还原法合成了Pt电催化剂,研究了纳米碳纤维微结构对Pt/CNFs电催化剂电催化性能的影响.研究发现,相对于基于活性炭的电催化剂,载于纳米碳纤维的电催化剂具有较高的ORR活性;同时,基于板式纳米碳纤维的电催化剂表现出最高的ORR活性.

    2011年08期 v.39 1193-1197页 [查看摘要][在线阅读][下载 439K]
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机械、车辆与热能工程

  • 考虑冲压成形历史的轿车前纵梁总成碰撞仿真

    余海燕;孙喆;

    以轿车前纵梁总成为对象,将冲压成形引起的板料厚度减薄、残余应力和等效塑性应变映射到碰撞仿真模型中,详细分析这些因素对零件碰撞过程中能量吸收和碰撞力的影响规律,并从兼顾计算精度和计算效率的角度对影响仿真精度的主要因素进行了分析.结果表明:与忽略冲压成形历史的碰撞仿真结果相比,引入冲压成形历史的碰撞仿真所得内能增大,碰撞力峰值增大及峰值出现时间延后;厚度变化对零件的吸能特性影响显著,残余应力和塑性应变对碰撞力的影响显著.

    2011年08期 v.39 1198-1203页 [查看摘要][在线阅读][下载 651K]
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  • 汽车后视镜气动噪声的影响参数

    李启良;杨志刚;王毅刚;

    选取普通后视镜外形作为基础模型,分别挑选可能影响后视镜气动噪声的3个形状参数和2个角度参数,使用大涡模拟和FW-H方程预测后视镜的气动噪声并分析其影响因素.整车风洞普通后视镜气动噪声试验结果与数值计算结果吻合,表明采用混合方法预测后视镜气动噪声的可行性.分析各种参数的后视镜气动噪声可以发现,声源强度在支撑面比后视镜表面大;它在普通后视镜支撑面的分布呈现梯形形状,且不随后视镜前后脸的变化而变化,但支架的存在却使之成为矩形形状.除旋转角度外,增加其他4种参数均有利于降低后视镜产生的气动噪声.

    2011年08期 v.39 1204-1207页 [查看摘要][在线阅读][下载 326K]
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  • 曲率模态及其在汽车后桥损伤识别中的应用

    马立英;周鋐;彭晓俊;

    引入曲率模态分析方法,以某轿车后桥为研究对象,通过试验模态分析获得损伤前后结构模态参数,计算曲率模态,选取平均曲率模态绝对差作为指标,对轿车后桥进行损伤识别.结果表明,该方法对结构局部变化敏感,可以识别损伤位置及损伤程度,为车辆结构件损伤识别提供了一种可行的研究方法.

    2011年08期 v.39 1208-1211页 [查看摘要][在线阅读][下载 514K]
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  • 工程机械液压泵和马达模型的非线性改进

    王安麟;岳滨楠;周鹏举;刘赫;

    对传统键合图模型部分元件进行了非线性化改进,并建立了参数优化算法来根据样本的效率实验数据确定模型参数.以一种马达产品样本对象为例,改进后模型得出的工况效率分布图与实验图线对比结果明显优于传统模型;与试验数据对比误差分析证明,传统模型误差比例均值为3.55%,方差为0.005 298;改进后模型误差比例均值为1.18%,方差为0.000 487 5;改进后模型更适用于工况复杂设备的建模描述.

    2011年08期 v.39 1212-1215+1232页 [查看摘要][在线阅读][下载 516K]
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  • 基于相关机会目标规划的钢板切割分配建模

    张永全;徐克林;孙禹;

    为实现从多个不确定供给端向数控切割机分配钢板的多目标要求,运用相关机会目标规划对钢板切割的供给-分配系统进行建模.该模型修正了同一优先级下对多目标的处理过程,并在给定优先级下极小化各目标偏差,采用融合随机模拟、神经网络和遗传算法的混合智能算法进行求解.计算结果极大化了关键设备完成最大切割长度的机会,提出了加大临时抽板量的同时保证分配有序性的方法,基本满足了生产的多目标要求.结果表明,将相关机会目标规划用于多供给端分配系统中,可以消除和控制由于供给的不确定性对生产造成的影响.

    2011年08期 v.39 1216-1221页 [查看摘要][在线阅读][下载 472K]
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电子电气与控制工程

  • 动态拓扑结构的多目标粒子群优化算法

    任子晖;王坚;

    介绍了一种动态拓扑结构的多目标粒子群优化算法(dynamical topology multiple-objective particle swarmoptimization,DMPSO).给出了一种新的储备集更新策略,定义了支配度和邻域拥挤度及粒子差异度的概念,根据支配度及邻域拥挤度的大小来决定储备集的更新,增强了解的多样性和均匀性.为了防止早熟收敛,结合邻域拥挤度和粒子差异度,给出了一种拟小世界动态拓扑邻域结构来平衡粒子的全局搜索能力和局部搜索能力.最后通过对几个例子的数值实验说明算法的可行性,并通过成功地应用在实际工程问题上说明方法的有效性.

    2011年08期 v.39 1222-1226页 [查看摘要][在线阅读][下载 321K]
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  • 具有均匀量化器的网络控制系统的一致有界性

    刘俊豪;张皓;陈启军;

    针对连续被控对象、系统总时延小于1个采样周期的网络控制系统建立了离散模型.利用Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式方法给出了使网络控制系统稳定的控制方法.实现了均匀量化情况下系统的一致有界控制,给出了系统收敛上界.通过调节量化器的误差可以将系统状态控制在一定的范围内.实际中据此可设计相应的量化级别及编码长度等参数.通过仿真验证控制方法的有效性并分析了量化误差对系统收敛性的影响.

    2011年08期 v.39 1227-1232页 [查看摘要][在线阅读][下载 306K]
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计算机与信息工程

  • 一种改进的快速归一化互相关算法

    谢维达;周宇恒;寇若岚;

    根据模板和全局最优子图的特点及其相互关系给出2个判据,对归一化互相关算法进行了改进.首先计算模板自相关值,再利用快速傅里叶变换方法计算互相关矩阵,利用第1个判据大幅缩小可能解的范围,减少匹配时间,然后利用第2个判据生成一个规模更小的候选最优解集合,最后确定全局最优解.实验结果说明,改进的归一化互相关算法能加快匹配速度,且能有效地提高图像匹配的准确率.

    2011年08期 v.39 1233-1237页 [查看摘要][在线阅读][下载 480K]
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  • 低相关区屏蔽序列偶集的构造

    史仍辉;赵晓群;李立志;

    将伪随机屏蔽序列偶应用于低相关区(LCZ)序列偶集的构造中,提出一种低相关区屏蔽序列偶集的构造方法.基于伪随机屏蔽序列偶,通过不同的移位序列和正交矩阵,采用交织方法生成具有一定长度、序列偶数目和低相关区长度的LCZ屏蔽序列偶集,对构造方法进行了理论证明和举例说明.该构造方法也可基于广义伪随机屏蔽二进序列偶构造LCZ屏蔽序列偶集.由于LCZ序列偶集存在的范围更加广阔,可为实际的工程应用提供更多的选择.

    2011年08期 v.39 1238-1242页 [查看摘要][在线阅读][下载 199K]
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测量科学与技术

  • 顾及2套坐标误差的三维坐标变换方法

    李微晓;沈云中;李博峰;

    探讨顾及2套坐标误差改正数的三维坐标转换模型,以2套坐标改正数的加权平方和最小为准则导出了转换参数的解算公式;并根据公共点的坐标改正数以及公共点与待转换点间的协方差阵计算待转换点的坐标改正数并对其改正,从而求得近似无缝的坐标转换结果.试验表明:当公共点与转换点坐标相关性较大时,该方法能显著地提高坐标转换精度.

    2011年08期 v.39 1243-1246页 [查看摘要][在线阅读][下载 257K]
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  • 基于遥感影像光谱分析的蓝藻水华识别方法

    林怡;潘琛;陈映鹰;任文伟;

    利用Landsat-7 ETM+遥感影像数据,以淀山湖为例,在分析蓝藻和其他典型地物影像光谱曲线及其特征的基础上,构建归一化蓝藻指数(NDI_CB),有效地从浑浊水体中提取蓝藻信息.通过k-均值非监督分类结果可以发现,构建的归一化蓝藻指数较传统的归一化差值植被指数(NDVI)和比值植被指数(RVI)更加适用于提取低密度蓝藻空间分布信息.在此基础上,基于遥感影像光谱特征和归一化蓝藻指数,采用了支持向量机的分类识别模型,最终得到淀山湖区域蓝藻的空间分布范围与面积,通过发现在某一特定时间蓝藻分布的规律,为蓝藻预警和治理的生态学分析提供了及时、有效和客观的依据.

    2011年08期 v.39 1247-1252页 [查看摘要][在线阅读][下载 471K]
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  • 《同济大学学报(自然科学版)》征稿启事

    <正>《同济大学学报(自然科学版)》是由同济大学主办的自然科学综合性学术期刊,主要刊登国内外土木建筑、交通运输、环境、海洋、测量、材料、机电、计算机、通信等学科的创新研究成果。本刊为中国自然科学核心期刊和中国科技论文统计用刊源之一,并被EI等40多个国内外权威检

    2011年08期 v.39 1253页 [查看摘要][在线阅读][下载 841K]
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