2015年, 第55卷, 第6期　
刊出日期：2015-06-15

  

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土木工程
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  火灾后型钢混凝土构件抗弯和轴压刚度计算方法

  谭清华, 周侃, 韩林海

  清华大学学报（自然科学版）. 2015, 55(6): 597-603.

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  火灾后构件的截面刚度是进行结构内力分析的基础,也是进行火灾后力学性能评估和抗震分析的关键指标。为计算火灾后型钢混凝土柱初始、使用阶段的抗弯和轴压刚度,该文采用火灾后型钢混凝土柱力学性能的有限元分析模型对常用参数范围内影响火灾后型钢混凝土柱初始、使用阶段的抗弯和轴压刚度的参数进行了参数分析。结果表明: 升温时间、截面周长和截面含钢率是主要影响因素。在参数分析的基础上,给出了相应的实用计算公式,结果可为型钢混凝土柱火灾后的力学性能分析提供参考。
水利水电工程
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  基于天气雷达的长江三峡暴雨临近预报方法及其精度评估

  杨文宇, 李哲, 倪广恒, 洪阳, Ali Zahraei

  清华大学学报（自然科学版）. 2015, 55(6): 604-611.

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  基于网格追踪的临近预报外推(pixel-based nowcasting, PBN)算法能够预报降雨的平移、旋转和变形。为了评价该算法在长江三峡地区的应用效果, 该文利用三峡万县S波段雷达2010年汛期观测到的11场典型降雨过程, 采用相关系数、探测率、误报率、临界成功指数等4种评价指标对PBN算法进行验证。结果显示: 对于全部11场降雨, 该算法1小时预报结果与实际观测的相关系数接近0.6, 整体预报效果较好。在针对4场典型降雨的分析中所有4个指标均表明: PBN算法对独立且相对稳定的大面积层状降雨预报效果最好, 对包含多个对流型雨团生成与消亡的降雨预报效果最差。
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  水库区边坡群稳定性耦联分析概念性模型

  张嘎

  清华大学学报（自然科学版）. 2015, 55(6): 612-615.

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  为了更准确评价边坡稳定性, 提出了岩土域的概念, 定义为处于同一地域、具有内在联系的多个岩土体构成的系统。构建了一个耦联分析概念性模型, 包括数据层(输入层和响应层)和分析层(模型层和计算层)这2大类。模型以数据驱动为主。数据是模型的核心和基础, 其来源不再是统一格式的, 而且是开放的, 可以接受分析层提供的数据以及其他来源的信息。各岩土体的模型和响应是彼此独立的, 其相互耦联通过输入层和计算层实现, 通过利用其他岩土体数据提高特定岩土体的分析精度。采用岩土域耦联分析理论分析了某库区边坡群的稳定性, 分析结果表明水位变化对边坡稳定性影响显著。
  
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  基于模糊层次分析法的建设项目组织效能评价模型

  袁尚南, 强茂山, 温祺, 江汉臣

  清华大学学报（自然科学版）. 2015, 55(6): 616-623.

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  建设项目的有效管理和改进需要对其组织效能的科学评价方法。该文基于建设项目组织要素的相互作用机理, 将建设项目组织效能的表征要素分为组织目标、内部流程、资源能力、组织人员和外部利益相关者这5个方面构建组织效能评价模型。通过模糊层次分析法计算指标权重并采用等级化数据给出指标评价值, 用综合评价值全面衡量建设项目组织效能, 应用此模型对某大型水电工程的8个子项目的组织效能进行评价。研究结果表明: 1) 项目组织效能各内涵要素的权重大小相近, 但其中组织人员要素处于核心地位; 2) 综合评价模型能够给出各个单要素分析结果, 有助于针对性地改进管理、提升项目组织效能; 3) 综合评价值与直接评价值高度显著相关, 且与定性访谈的结论相一致, 验证了模型的有效性。
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  工程项目团队能力的测量与评价

  强茂山, 袁尚南, 温祺

  清华大学学报（自然科学版）. 2015, 55(6): 624-632.

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  工程项目临时组织由业主、设计、监理和承包商项目团队组成, 对团队能力的科学评价有利于提升工程项目临时组织的管理水平。基于文献调研, 该文从能力形成视角界定项目团队能力的内涵, 辨析其要素结构并构建测量模型, 利用226份水电工程项目团队调研问卷的数据进行实证检验。通过信度效度检验、因子分析、回归分析和对比分析, 得到主要结论: 1) 项目团队能力可以用团队领导能力、团队内在能力和团队外显能力这3个因子描述, 并用16要素指标测量, 其中团队内在能力比团队外显能力和团队领导能力影响更大; 2) 项目团队能力的测量可以采用一阶或二阶模型, 前者适用于需要详细测量各能力因子的情况, 后者适用于需要总体测量团队能力的情况; 3) 对能力现状评价结果显示, 复杂项目的团队和设计团队的能力相对较高, 而当业主团队能力不高时其设计和监理团队的能力则相应较高形成了对项目所需管理能力的补充。
建设管理
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  基于设计-施工安全(DFCS)的安全规则

  郭红领, 张伟胜, 刘文平

  清华大学学报（自然科学版）. 2015, 55(6): 633-639.

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  施工安全一直以来都是行业亟待解决的问题, 而在设计阶段实施面向设计-施工安全(design for construction safety, DFCS)消除安全隐患是改善该问题的途径之一。为了使DFCS理念能够在设计阶段有效识别造成工人伤亡的不安全因素, 该文将根据以往研究对施工不安全因素进行分类, 分析了设计、规范与施工安全的关系, 然后提出将施工安全相关的设计规范作为识别依据, 最后通过梳理与安全相关的设计规范构建了安全规则, 并提出了该安全规则的应用机理, 以辅助设计师在此规则下识别出设计方案中的安全隐患, 进而促进DFCS理念的进一步应用。
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  房地产企业投资的资本成本敏感性

  刘洪玉, 徐跃进, 姜沛言

  清华大学学报（自然科学版）. 2015, 55(6): 640-646.

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  该文利用房地产上市公司的数据, 采用动态面板广义矩估计方法对房地产企业“投资-资本成本”敏感性进行了实证研究。结果表明: 整体上房地产企业投资对资本成本不敏感, 呈现出一定程度的非理性特征; 中小型房地产企业投资对债务资本成本敏感, 与大型企业相比, 其负债水平较低、偿债压力较小; 适应性预期会显著影响房地产企业“投资-资本成本”敏感性, 此效应主要存在于中小型房地产企业中, 2011年一季度后房价增速明显放缓, 中小型企业投资力度开始受资本成本影响, 而大型企业仍不敏感。
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  写字楼市场租金与空置率互动关系——以北京和首尔为例

  李真, 刘洪玉

  清华大学学报（自然科学版）. 2015, 55(6): 647-652.

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  该文研究写字楼市场租金与空置率的互动关系。在文献研究和理论分析的基础上, 以DiPasquale-Wheaton的写字楼市场供需理论为基础, 构造了描述租金和空置互动关系的租金模型和空置率模型, 并利用北京和首尔甲级写字楼市场2000年第1季度—2013年第2季度的数据进行了实证研究。结果表明: 北京与首尔写字楼市场租金与空置呈负相关关系, 符合房地产经济学基本理论; 北京与首尔写字楼市场在与宏观经济指标的关系和市场参与者行为层面存在差异。这些特征对北京写字楼市场具有市场运营、预测及政策方面启示。
环境科学与工程
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  微量元素对工业废水好氧生物处理的促进

  周律, 彭标

  清华大学学报（自然科学版）. 2015, 55(6): 653-659.

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  印染废水属于典型的难生物处理工业废水, 常采用活性污泥法进行处理, 但是去除效率不高。微量营养元素对于活性污泥微生物的新陈代谢活动有着重要的影响, 从而影响废水去除效率。采用序批式试验确定Mo、Zn和Co等微量营养元素对于活性污泥微生物比好氧速率(SOUR)和印染废水COD_Cr去除效率的影响, 对比多种营养元素混合对处理效果的影响。试验结果表明: 添加的营养元素的种类、浓度以及组合形式不同对生物处理效果的影响也不同。单独添加Mo、Zn、Fe、Al和Co元素时的最佳质量浓度分别为0.3 mg/L、0.3 mg/L、0.4 mg/L、0.5 mg/L、4 mg/L, 废水COD_Cr去除率相对于没添加微量元素的空白组提高了5.82%、12.85%、5.26%、8.28%和9.66%, 活性污泥微生物的SOUR分别提高了68.51%、74.87%、6.15%、21.70%和71.64%。添加Mo、Zn和Co时, 主要通过促进微生物的代谢活性提高水处理效果, 添加Al和Fe主要通过混凝作用提高处理效果。在微生物群落中, 金属营养元素的相互作用难以预测。在添加Co和Zn时, 采用氯化物或硫酸盐的形式对提高印染废水处理效率无影响。
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  离子交换树脂吸附氨氮的性能

  杨少霞, 章晶晶, 杨宏伟, 张莉, 高攀

  清华大学学报（自然科学版）. 2015, 55(6): 660-665.

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  为了对比大孔型弱酸性树脂D113和凝胶型强酸性树脂001×7对水中氨氮的吸附性能, 该文通过静态实验进行了研究, 并从热力学和动力学角度对吸附过程进行了分析。实验结果表明: 对2种树脂, 随着树脂投加量增加, 对氨氮去除率增加, 吸附速率下降; 碱性条件下, 对氨氮有良好的去除率; 提高反应温度, 能促进氨氮去除率。2种树脂对氨氮的吸附符合Langmuir交换吸附等温线, D113树脂的最大吸附容量大于001×7树脂的最大吸附容量, 对氨氮的吸附是自发过程, 属于吸热反应, 同时伴随着熵增现象。2种树脂对氨氮吸附过程符合准二级动力学过程。在相同反应条件下, 001×7树脂吸附速率更快, 而D113树脂吸附氨氮需要的能量更少。
核能与新能源工程
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  乳化剂对水泥固化放射性废有机溶剂的影响

  张文锋, 李俊峰, 王建龙

  清华大学学报（自然科学版）. 2015, 55(6): 666-671.

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  该文以硫铝酸盐水泥(SAC)为固化基材, 以沸石为添加剂、熟石灰为促凝剂, 研究了乳化剂用量对放射性废有机溶剂水泥固化性能的影响, 包括浆料流动度、凝结时间及固化体28 d抗压强度等, 比较了MR-1和T-80型这2种乳化剂作用下模拟放射性废有机溶剂的水泥固化效果。结果表明: 这2种乳化剂作用下均可有效固化放射性废有机溶剂(TBP/OK)。所得浆料流动度在17.1～24.5 cm之间, 凝结时间在20～44 min, 固化体28 d抗压强度均大于7 MPa, 符合GB14569.1-2011规定。与MR-1比较, T-80型乳化剂所得浆料流动度较小, 凝结时间较短, 且随乳化剂加量的增加均呈递增趋势; T-80型乳化剂所得固化体28 d抗压强度较大。X射线衍射法(XRD)分析显示: 废有机溶剂和乳化剂的加入没有改变水泥水化产物。
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  不同分配方案下各国碳排放额及公平性评价

  王利宁, 陈文颖

  清华大学学报（自然科学版）. 2015, 55(6): 672-677,683.

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  基于政府间气候变化专门委员会(IPCC)第五次评估报告第一工作组决策者摘要给出的实现控制2 ℃温升目标不同可能性下的累计碳排放总量, 该文计算比较了代表性分配方案下各主要国家和地区2010—2100年的分配额, 并基于此用人均累计排放构建的Theil指数评价了各方案的公平性。结果表明: 各国分配额随全球允许排放总量的增加均将有所增大, 但不同分配方案赋予各国分配额的增长比例不同; 且在给定的允许排放总量下, 分配方案参数的变化也会对各国排放额有一定影响。对于各方案的公平性而言, 考虑历史责任的方案能有效减少全球排放的不公平性; 考虑能力的方案有助于减少附件I和非附件I这2组间已存在的排放不公平性。
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  中国大陆CCUS源汇静态匹配管网布局

  孙亮, 陈文颖

  清华大学学报（自然科学版）. 2015, 55(6): 678-683.

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  碳捕集、利用与封存(CCUS)技术对能源结构以煤为主的中国中远期碳减排可能具有重要作用, 而中国大陆CCUS匹配管网布局还鲜有研究。该文通过建立基于数学规划和优化的高级建模系统(GAMS)的源汇匹配管网优化模型对中国大陆主要的电厂、钢铁、水泥、合成氨、炼油等排放源以及油田、煤田、咸水层等封存库进行了匹配研究。结果表明: 管网布局以南北走向为主, 华东和华北地区是实施CCUS的重要地区。通过实施CO₂地质封存, 每年可增产原油23 Mt, 增产煤层气4.9×10¹⁰ m³, 经济效益达7.8×10¹⁰ RMB/a。当CO₂捕集封存量在288～2 886 Mt/a变化时, 单位CO₂运输成本保持在7～12 RMB/t之间。当CO₂捕集量达到2 886 Mt/a时, 管道总长度达5.0×10⁴ km。
工程物理
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  基于情景模拟的城市内涝动态风险评估方法

  苏伯尼, 黄弘, 张楠

  清华大学学报（自然科学版）. 2015, 55(6): 684-690.

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  该文建立了一套针对城市暴雨内涝灾害的定量风险评估方法。通过二维水力学模型模拟积水的时空分布, 并采用基于国内实地调查获得的脆弱性曲线估算内涝灾害损失。以福建省龙岩市新罗区为例进行了内涝风险评估, 模拟了该地区不同降雨情景下的内涝时空分布和灾害损失情况。结果显示:持续时间越长、重现期越长的暴雨导致的积水和经济损失越严重, 但不同的暴雨导致的积水区域在很大程度上是一致的。通过不同雨水井分布情况下经济损失总量的估算, 分析了雨水井对降低城市暴雨内涝风险的作用。结果表明:雨水井可以有效降低内涝风险, 但应对短时强降雨的效果有限。
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  针对位置灵敏涂硼稻草管中子探测器的读出电子学设计

  于昊, 宫辉, 王永强, 王学武, 李荐民, 李元景, 康克军

  清华大学学报（自然科学版）. 2015, 55(6): 691-694.

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  涂硼稻草管中子探测器将替代³He管探测器应用在清华大学微型脉冲强子源(CPHS)小角散射谱仪上。该文设计了针对该新型位置灵敏中子探测器的读出电子学系统, 通过分析探测器和前端电路的噪声, 得出了位置分辨率的估算方法, 并结合根据探测器输出信号特征优化了电路参数。对1.0 m长的涂硼稻草管及其读出电子学系统分别进行了电荷注入测试和中子束流测试, 位置分辨率的测试结果分别为2.7 mm和4.5 mm。实验结果表明:涂硼稻草管及其读出电子学系统的性能可以满足CPHS小角散射谱仪对中子位置测量的需求。
生物与生物医学
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  一种MR膀胱图像增强后基于图论的分割策略

  段侪杰, 张一嘉, 郭卉, 叶大田, 梁正荣

  清华大学学报（自然科学版）. 2015, 55(6): 695-699.

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  为了从具有低信噪比和运动伪影的虚拟膀胱镜核磁成像图像MR(magnetic resonance)中获得精确的膀胱分割结果, 该文提出一种针对连续采集的多套短时膀胱MR影像的处理策略。该策略选取一套图像作为配准基准, 对其他短时图像先后进行仿射变换和分层B样条变换配准, 最后对配准结果平均, 获得增强图像。继而利用基于闭集模型的图割方法分别对基准图像和增强图像进行分割。该文利用计算机生成的模拟图像以及临床MR图像测试该策略。实验结果表明: 模拟增强图像和MR增强图像的信噪比分别增大到原来的3.26倍和2.17倍, 图像信噪比在配准后明显提高; 对增强图像使用该文提供的分割方法获得了更好的分割结果。实验证明该文提出的策略能通过配准方法获得高信噪比、高对比度、较少伪影的膀胱增强影像。
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  980 nm脉冲激光诱发听神经冲动

  关添, 吴默村, 朱凯, 王健

  清华大学学报（自然科学版）. 2015, 55(6): 700-704.

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  为了最优化选取刺激人工耳蜗激光参数,该文选用波段980 nm脉冲激光刺激豚鼠听神经,成功诱发了光刺激复合动作电位(optical compound action potentials, oCAPs); 通过分析实验结果表明: 光刺激具有一定的安全性,其刺激强度不是越大越好,存在一个最佳区域范围。
  
经济与管理
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  基于纵向差异化的双边软件平台竞争

  窦一凡, 朱岩

  清华大学学报（自然科学版）. 2015, 55(6): 705-708.

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  当前以苹果iOS和谷歌安卓为代表的软件平台与传统企业的经营模式的主要差异在于存在第三方的软件供应商通过平台进行销售。然而, 第三方软件提供商会怎样影响双边平台之间的竞争, 是现有研究涉及较少的内容。为了回答上述科学问题, 基于理论经济学的博弈分析方法, 针对2个存在纵向质量差异的软件平台建立了博弈模型。此外, 第三方软件提供商通过2个平台向消费者销售软件。基于上述假设, 依次求解了平台间的序贯博弈均衡以及第三方软件提供商的利润最大化问题。结果表明: 第三方软件提供商的存在使得多边软件平台间的竞争呈现以下特征: 1) 第三方软件提供商的存在会帮助低端平台扩大用户群; 2) 低端平台的质量改进在一定条件下会间接惠及其竞争对手; 3) 当平台间质量差异较大时, 低端的软件平台的最优策略是采用免费发放的策略。