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关键词： 气溶胶   物理特性   光学特性   辐射特性   HYSPLIT模型   潜在源分析  

摘要： 本文首先介绍了大气污染的背景以及气溶胶研究的意义,概述了卫星遥感气溶胶的发展历程,利用卫星遥感宏观观测分析我国气溶胶十年间的主要分布位置,以此确定研究区为北京市;其次在前人研究基础上结合地基数据,根据季节详细分析北京地区各物理、光学参数变化规律以及相互之间的关系,并在此基础上总结归纳了北京地区十年间的气溶胶类别以及辐射效应变化;最后结合气象资料利用HYSPLIT模型,采用后向轨迹模式聚类、潜在源分析等方法,按季节分析大气污染变化过程,分别就六大污染物(PM、PM、SO、NO、O及CO)的浓度变化规律模拟潜在污染源,为北京地区的大气颗粒物污染的防治工作提供数据支持。研究结果表明:2005-2015年间北京地区AOD平均值2006年最高为0.97,2009年最低为0.70,十年间总的变化呈缓慢下降趋势。地表辐射强迫年平均为-84.3±11.52 w/m,大气气溶胶年平均辐射强迫值为50.96±10.02 w/m,大气层顶部辐射强迫年平均为-33.34±3.65 w/m。十年间北京地区主要为粗模态与细模态混合存在,主要为强吸收性和中吸收性细模态大气颗粒物,几乎不存在非吸收性粗模态大气颗粒物,吸收与非吸收的混合型大气颗粒物中非吸收性粗细大小混合颗粒物同样较少。大气颗粒物以前向散射为主,散射相函数季节变化不明显。四季变化中,春季粗、细模态气溶胶粒子散射吸收的变化最多,其中吸收性混合型以及粗模态颗粒物占40%。夏季主要是非吸收性细粒子和弱吸收性细粒子气溶胶为主,四季当中强散射型细粒子含量为季节最高,受高温高湿影响O含量明显增多。秋季的混合型气溶胶粒子少于春季,冬季由于城市供暖燃烧吸收型颗粒物增多,几乎不存在非吸收性气溶胶颗粒物。西北远距离输送一直贯穿四季,除夏季对北京地区影响较弱以外,其他季节的远距离输送基本均来自西北方向。本地源以及近距离输送在夏季和秋季占比较大。秋季和冬季西北远距离输送为主要风向,秋季轨迹污染物浓度最高。其中北京地区六项污染物PM年平均值为80μg∕m;PM年平均值117μg∕m。SO年平均15μg∕m;NO年平均值54μg∕m;O年平均值为59μg∕m;CO年平均1.2μg∕m。一天当中SO和O约在中午或下午达到峰值,除SO和O之外其他污染物日变化规律均是从下午15点之后直至夜间浓度逐渐升高到峰值。全年SO、CO几乎均未超过国家二级标准限值,全年浓度月变化规律均为夏季低冬季高。春季PM主要来自于外蒙古国,PM主要来自于石家庄南部近距离输送,而NO和O的污染输送也主要来自于石家庄南部。夏季同样受石家庄南部区域近距离污染较多,远距离输送占比最少。PM污染轨迹条数仅有PM的一半。秋季虽然由京津翼南部近距离污染的轨迹最多,多为清洁轨迹,但来自这个方向的污染轨迹浓度较高,且主要NO污染来自这个方向。秋季易受蒙古国东部大气颗粒物影响,这个方向传输的PM约占PM的一半,O主要来自这个方向。冬季轨迹主要来自西部以及西北方向的远距离输送,这个方向的污染物主要为PM,且浓度较高,其次PM,冬季NO远距离输送显著。近距离输送轨迹仅占22.78%,并且多为清洁轨迹。WPSCF与WCWT分析在聚类分析的基础上能够更直观的表现对北京贡献较大的污染源区,通过对比分析发现两种模型结果能够互相验证。综合以上分析,本文研究认为在污染产生过程中,周边城市的工业排放以及车辆、供暖燃烧都起到了很明显的作用,人为活动污染控制不可忽视,因此,关注周边城市工业发展所带来的污染物,加强控制人为排放,并且关注西北方向远距离污染物输送,特别是在春季和冬季,这对后续能够针对性的进行污染防控以及制定相应的大气治理措施具有重要意义。

关键词： 农村初中   物理课堂   科学态度与责任   策略  

摘要： 《普通高中物理课程标准》(2017年版)提出了物理学科核心素养的四个方面,其中“科学态度与责任”是核心素养中重要的内容。近些年,科学态度与责任受到广大学校的重视,中学又是培养学生科学态度与责任的重要时期,初中阶段的农村学生在接受物理教学的过程中科学态度与责任存在哪些问题及存在这些问题的原因是什么,这是本文所要研究的内容。本研究不但可以补充对科学态度与责任的研究空缺,而且可以为基层学校的一线教师教学的改进提供参考意见。本文主要采用了文献研究、问卷调查和经验总结的研究方法,共分为六部分:第一部分,笔者分析了传统课堂存在的问题以及全日制义务教育物理课程标准的需求,并对国内外关于科学态度与责任的文献进行了阐述,从而写出了研究意义,确定了研究思路与方法。第二部分,笔者对科学态度、社会责任的概念分别进行了理论界定并对其相关理论进行了阐述,为问卷的制定和问题的归因埋下伏笔。第三部分,为了解农村学生在科学态度与责任方面存在的问题,笔者对榆林地区三所农村学校的230名初中学生进行了问卷调查,调查得出农村初中生物理科学态度与责任的现状问题,又结合农村初中19名物理教师问卷调查的情况,分析学生科学态度与责任问题的主要原因。第四部分,从科学态度、社会责任两方面提出了在物理课堂上培养学生科学态度与责任的四个小小策略。第五部分,为了检验策略的有效可行性,笔者设计了《电荷》和《牛顿第一定律》两份教学设计,并在物理课堂上实践。第六部分,笔者提出了本文的不足之处,为自己在今后的科学态度与责任的研究指明了方向。

关键词： 配电网   最大供电能力   TSC曲线   数学模型   交叉机理  

摘要： 最大供电能力(Total Supply Capability,TSC)是衡量配电网规划建设的重要指标。TSC只描述了少数特定负荷分布下的极限带载能力,而供电能力曲线(TSC曲线)能完整描述配电网安全极限下的带载能力。现有研究尚未创建TSC曲线的数学模型,为此本文开展研究,首次建立了TSC曲线的数学模型,并从数学上揭示了TSC曲线的形成机理。首先,提出了TSC曲线数学模型。TSC曲线模型由多个子模型组成,每个子模型数学上是若干等式与不等式混合的多元线性方程组。模型求解后得到所有严格边界点以及每个点的总负荷值。基于TSC曲线模型,提出了一种绘制TSC曲线的采样算法。其次,基于数学模型发现了能解释TSC曲线形状的交叉机理:等式约束间的交叉量引起了等式约束和式的冗余,冗余量的增加导致边界点总负荷值减小,故大部分曲线点会相对TSC下降;推导出了交叉机理公式以计算下降量;分析得到了交叉机理的物理意义:最小冗余对应TSC,是最优备用方案,冗余量与最小冗余之差是普通备用方案相对最优备用方案的容量浪费。现有研究还通过备用机理和分配机理解释TSC曲线形状。本文将交叉机理与备用/分配机理进行比较,分析了二者的关系。备用机理和分配机理从网络结构和N-1转带过程角度解释TSC曲线,交叉机理从数学模型角度解释TSC曲线。再次,现有TSC曲线研究大都忽略主变因素,本文研究并揭示了主变对TSC曲线的影响规律与机理。得到以下规律:当主变容量小于主变作用容量时,主变容量约束起作用,随主变容量减小,TSC曲线整体下移或变陡或下移同时变陡。为揭示其机理,根据起作用约束的不同,将安全边界分为主变边界、馈线边界和混合边界。主变容量不影响馈线边界;主变容量减小会使主变边界点和混合边界点下降,进而引起TSC曲线产生不同程度的下降。最后,通过多种典型接线与配电网算例验证了上述理论工作的正确性。本文为TSC曲线研究奠定了数学基础,帮助人们更好地理解TSC曲线的形状特征和形成机理。

关键词： 通风口罩   CO2浓度   PM2.5浓度   含湿量   数学模型   主观问卷  

摘要： 自2019年末,新型冠状病毒引发全球疫情,口罩成了保护人们的最后一道防线。但佩戴普通口罩时,容易在口罩与脸部间形成缝隙而引起泄露,降低口罩的防护效果。此外,长时间佩戴口罩后,二氧化碳和水蒸气在口罩内聚集,造成吸入氧气浓度的降低,引发呼吸不适,甚至呼吸困难,产生憋闷感和湿热感。为提高口罩的防护效果和佩戴舒适性,本文在普通口罩的基础上将口罩改造成通风口罩。把经HEPA过滤后的独立洁净空气通入口罩内部,通过在口罩内保持正压来减少环境气溶胶渗入口罩,从而提高佩戴人员的吸入氧含量,并将口罩内积聚的水蒸气有效排出。本研究分别将N95口罩、医用外科口罩和棉布口罩改造成通风口罩,将HEPA过滤后的洁净空气通过硅胶软管通入口罩内部。采用实验测试、数学建模和主观问卷调查来评估通风口罩的防护效果和舒适性。在实验室建造可独立供给HEPA过滤风的实验舱室,HEPA过滤供风量范围在0～36.84L/min,抽取真人佩戴通风口罩时口罩内部的气样进行检测,通过评估通风口罩去除环境PM2.5的效果来评估其防护性能,而口罩内CO2浓度和含湿量则用于评估舒适度。为更加明确地评估通风口罩的性能,分别对不通风口罩和通风口罩建立空气交换流量、PM2.5浓度、CO2浓度和水蒸气含量的守恒方程组,分析HEPA供风量和泄露流量对口罩防护效果和舒适性的影响。此外,还招募了20名志愿者对通风口罩的接受度和舒适性开展主观问卷投票,投票内容包括气流感（AMSV）、气流可接受程度（AMAV）、口罩的重量感、憋闷感和湿热感,其中AMSV和AMAV为五级指标,重量感、憋闷感和湿热感为三级指标。研究发现:（1）普通的非通风口罩有明显的泄漏问题。口罩所提供的防护效果远低于滤料本身,此外二氧化碳和水蒸气都在面罩内积聚,导致呼吸困难和不适。（2）通风口罩不仅可以抑制周围空气中颗粒物向口罩内渗漏,而且还可以通过降低口罩内部的CO2浓度和水蒸气含量来提高舒适度。HEPA过滤供风量越大,口罩内的颗粒物、CO2和水蒸气浓度就越低。（3）志愿者最可接受的HEPA过滤空气供风量为18至23 L/min。具有硬质形状的N95口罩最适合用于改造成通风口罩。而外科口罩和棉布口罩由于质地较软,连接到这两种口罩上的硅胶供风管容易触碰到佩戴人员的嘴唇而感观较差。本文提出的通风口罩非常适用于飞机、大巴等有个性化送风的场所,亦可与便携式HEPA过滤单元连接供风使用。

关键词： 流行性感冒   数学模型   预测   预警   传播能力  

摘要： 目的:（1）了解和掌握流行性感冒的流行特征和分布规律,预测流感发病趋势;（2）探索流感疫情速度变化拐点,推断流感疫情“预警周”,实施早期防控干预;（3）量化和评估不同类型流感的传播能力,评估流感疫苗接种效果,为提高我国流感防控水平提供科学依据。方法:本研究分为三个部分:（1）获取2010-2019年我国流行性感冒发病数据,分析流感流行动态、热门毒株和时间分布规律;采用ARIMA时间序列模型,对流感数据进行原始序列预处理、模型识别、参数估计和统计建模,预测流感发病趋势。（2）根据流感发病的周期性,采用Logistic微分方程进行拟合,推断流感“疫情加速周”和“建议预警周”,并评估模型拟合效果。（3）根据流感发病特点和传播规律,建立SEIABR动力学模型,通过查阅相关文献、统计年鉴和实际数据拟合,获取模型参数,并借助1stopt、Matlab7.1和Berkeley Madonna8.3.18等工具,对流感传染概率（β）进行估计,比较不同类型流感传播能力;同时,在原SEIABR模型的基础上,增加仓室V,模拟疫苗不同接种率下,流感单个周期的持续时间和累积发病人次数,评价疫苗接种效果。结果:（1）2010-2019年,我国共报告流感病例数671693例,报告发病率为4.90/万,平均发展速度为111.72%,2014年后发病率大幅度上升;其中,甲型流感占66.85%,乙型流感占33.15%,甲型H3N2流感所占比例最高（38.79%）,其次是甲型H1N1流感（27.01%）。（2）流感病例主要集中在12月、1月、2月和3月,共报道430791例（64.14%）,冬季流感占全年发病数的49.28%。其中,甲型H1N1流感和乙型Yamagata流感集中在每年12月、1月、2月和3月,甲型H3N2流感除冬春季外,每年7月、8月、9月（夏秋季）发病人数也较多,而乙型Victoria亚型流感集中在每年3月和4月（春季）。（3）构建流感时间序列模型,预测模型为ARIMA（1,2,1）(0,1,1)12,数据信息提取充分（Q=14.257,P=0.506>0.05）,相对误差在10%左右;甲型流感预测模型为ARIMA（2,1,1）(0,2,2)12,数据信息提取充分（Q=13.236,P=0.430>0.05）,预测2018年12月和2019年1-3月甲流发病率较高,4月份开始,发病率迅速下降,与实际情况较为相似,相对误差控制在10%以内;乙型流感预测模型为ARIMA（1,2,1）(1,0,1)12,数据信息提取充分（Q=9.841,P=0.774>0.05）,但模型预测2019年乙流发病率较低,相对误差较高。（4）流感发病具有季节性和周期性,平均每年有夏秋季（11周至36周）和冬春季（37周至次年第10周）两个流行周期;Logistic模型与流感发病周期拟合效果较好（Z=-1.709,P=0.088>0.05）,利用模型计算得到流感疫情变化的早期时间拐点,即“疫情加速周”分别为每年第（22±1.78）周（夏秋季）和第（46±1.46）周（冬春季）,“建议预警周”分别是每年第20周和第44周。（5）建立SEIABR模型,模拟每年流感的流行周期,得到流感传染概率β为（7.95±1.27×）10-10,甲型流感和乙型流感传染概率β分别为（7.89±0.78×）10-10和（5.88±0.97）×10-10,其中,甲型H1N1流感传播能力最强,β为（7.25±0.82）×10-10;（6）SEIABVR模型显示,随着疫苗接种率的提高,流感疫情持续时间、峰值及累积发病人次数不断降低;接种率为20%时,与2019年实际情况较为接近,接种率达到60%,发病人次数下降了73.48%,接种率达到80%时,流感持续时间仅40天,累计发病人次数仅23人。结论:（1）我国流感报告发病率为4.90/万,居丙类传染病首位,2014年后发病率大幅度上升,整体呈现以甲型H3N2和H1N1流感为主,乙型Yamagata和Victoria流感交替流行状态;流感发病集中在每年12月和1-3月,不同亚型流感发病热点时间不完全一致,应根据不同亚型流感发病热点时间实施有针对性的防控。（2）ARIMA时间序列模型可对流感（总）、甲型流感发病趋势进行较好的预测,但是对乙型流感预测的相对误差较高,可能与乙型流感发病无明显的长期趋势有关。（3）流感发病具有周期性,依据Logistic微分方程,推荐夏秋季流感“预警周”为每年第20周（5月中旬）,以防控甲型H3N2流感为主,冬春季流感“预警周”为第44周（10月下旬）,以防控各类流感毒株共流行。（4）依据SEIABR模型,流感传染概率为（7.95±1.27）×10-10,甲型流感传播能力高于乙型流感,甲型H1N1流感传播能力最强。（5）模拟疫苗不同接

关键词： 数学模型   问题情境   学习体验  

摘要： 数学模型思想是指通过对现实问题或情境进行抽象后建立数学模型,并用数学模型解决类似问题的方法与策略、意识与观念,模型思想的本质是从解决一个问题到解决一类问题的思路和方法。教师要从学生的学习过程出发,通过利用现实问题情境、经历策略形成过程、加强反思对比过程等措施,帮助学生建构数学模型,体会模型的价值和意义。

关键词： 出生缺陷   神经管缺陷   数学模型   自回归移动平均模型   灰色模型  

摘要： 目的采用自回归移动平均模型(ARIMA)和灰色模型预测西安市围产儿神经管缺陷(NTDs)率,以了解西安市围产儿NTDs率的变化规律及发展趋势,并进行模型间比较,为出生缺陷的防治提供信息。方法依托国家出生缺陷监测系统,自2003年开始,收集2003年至2015年在西安市各级开设产科的医疗保健机构出生的孕28周至出生后7天的所有围产儿进行出生缺陷监测并整理资料。该研究基于2003年至2015年西安市围产儿NTDs率,应用ARIMA模型和灰色模型对2016年至2018年西安市围产儿NTDs率进行分析预测,并与实际值进行模型间比较。使用R 3.5.1软件进行ARIMA模型预测,使用Matlab 7.0软件进行灰色模型预测。结果经ARIMA模型预测,2016年至2018年西安市围产儿NTDs率分别为0.17‰、0.16‰和0.16‰;经灰色模型预测,2016年至2018年西安市围产儿NTDs率分别为0.25‰、0.22‰和0.19‰。通过与实际值比较发现,灰色模型的残差平方和为0.009 8,ARIMA模型的残差平方和为0.015 2。灰色模型、ARIMA模型与实际值比对准确度都很高。结论通过灰色模型和ARIMA模型对2016年至2018年西安市围产儿NTDs率进行预测发现,围产儿NTDs率稳定在低发生率水平。

关键词： 本能驱动   建构式   物理课堂   教学范式  

摘要： “本能驱动建构式物理课堂”是充分利用学生的“心理本能”,改变传统的课堂结构,努力实现学生在问题引导下的“自主学习”,有备而来的“交流互动”,预设与生成相结合的“精讲点拨”,联系实际的“迁移应用”等环节,“学”“引”调和,高效建构,真正实现素质教育和教学成绩提升有机统一.

关键词： 最优化   数学模型   导数   目标函数  

摘要： 在生活中人们会遇到很多问题,需要用数学思想及方法去解决,为了更好地体现数学的应用性,教师可以在教学时以学生为主导,将数学模型引入实际生活或专业中,从而教会学生解决实际问题的方法。该文主要探讨在高等数学教学中,如何运用导数来解决与专业和生活密切相关的最优化问题,以调动学生的积极性。在教学过程中通过对这些实际案例的分析,引导学生探索行之有效的解决方法并推广应用,以培养学生应用数学知识解决问题的能力。

关键词： 初中   物理课堂   互动讨论教学模式  

摘要： 本文基于初中物理教学现状、现代教学理念、教学理论的启示和对教学模式的研究,在总结多年的教学实践的基础上,我尝试建构了物理教学的互动讨论教学模式。这种教学模式试图将互动教学与互动理论有机结合起来,是对已有的教学模式的综合与发展,对于锻炼学生的思维品质,从根本上缓解物理难学、物理难教的现状,有积极意义是对素质教育模式的积极探索。