前沿研究丨流域生态 应用地球物理
《Engineering》2018年第5期发布了“流域生态”和“应用地球物理”专题，审视我们生存的大地。
这次还延续了之前发过的“机器人”、“智能制造”、“增材制造”专题，感兴趣的读者，可以直接拉到文末查看。
Contents
Editorial
迈向一流 引领创新——主编寄语
周济，陈建峰
流域生态研究及应用
杨志峰
资源、工程与环境地球物理
彭苏萍，夏江海，程久龙
Topic Insights
工程师——可持续用水的关键
Neil Andrew
资源可持续利用促进中国农业发展
申建波, 张福锁 等
Research
流域生态
城市渠化河流生态流量核算方法
尹心安，杨志峰 等
对于这类城市渠化河流，如果沿用从物种生境和污染物稀释的角度来确定生态流量，生态流量的核算结果将很小。为了更有效地核算渠化城市河流的生态流量，除了满足污染物稀释的需求外，本研究依据河流纵向水文连通程度的不同（高、中、低），提出了三种情景下的生态流量核算方法。
一种去除地表水中的磷的浮岛处理系统
Mark T. Brown，Treavor Boyer 等
本研究旨在设计、建造和测试一个中试规模的浮动模块化处理系统，并用以对美国佛罗里达州中部富营养化湖泊中的总磷(TP)进行去除。结果表明，浮岛处理系统对正磷的平均去除率为53%；浮岛处理系统的环境足迹和单位面积的磷去除效率分别为56%和86%；面积去除率在8.9~16.5 g P m-2·a-1之间。
将过氧化氢作为植被管理中环境胁迫指标的研究
Takashi Asaeda，Senavirathna Mudalige Don Hiranya Jayasanka 等
本研究证明了植被管理中应用过氧化氢作为定量化环境胁迫指标的可行性。在实验室和野外（真嗣湖、沙巴河、伊诺河和日本的海河）条件下，分别开展了不同胁迫程度下大型植物和岸生植物生成过氧化氢情况的研究，结果表明过氧化氢可以作为环境管理中的胁迫指标。
三峡库区香溪河流域多变量生态水文风险不确定性分析
Yurui Fan，Guohe Huang 等
本研究基于Copula函数开发了一种多变量生态水文风险评估框架，用于分析三峡库区香溪河流域极端生态水文事件的发生频率。研究结果显示所得概率模型的预测区间可很好地匹配观测值，尤其对洪水持续时间而言。
面向生态的水库群调度——以汉江流域为例
王浩，雷晓辉 等
模拟调度结果表明，实时生态调度方案保证了河流关键生态功能的环境水流需求，其对人类用水效益的不利影响可通过常规优化调度方案得到部分补偿。
环境数据获取、精细化和整合在脆弱山地社区的初步应用——以意大利西北地区的诺瓦莱萨为例
Massimiliano Lega，Marco Casazza 等
初步研究结果表明，经济因素影响了诺瓦莱萨社区（位于意大利阿尔卑斯山，意大利西北地区的皮埃蒙特地区）过去人口的变化趋势。然而，由气象气候因素引发的岩崩和泥石流事件的数量不断增加，可能会进一步影响社区人们的生计。
SWAT模型校准方法对比研究——以恒河流域为例
Nikita Shivhare，Prabhat Kumar Singh Dikshit 等
恒河是印度最长的河流，目前正遭受人类活动和气候变化影响，其中瓦拉纳西区域受影响尤为严重。预计气候变化和不断扩张的人口会进一步影响水资源的有效利用。
应用地球物理
矿山微震震源定位研究进展与展望
程久龙，宋广东 等
震源定位是微震监测技术的核心要素，微震震源定位的准确性关系到微震技术的应用效果。针对矿山微震波场特征，分析了矿山微震定位的特点，指出了基于到时的经典定位方法用于矿山微震定位存在的不足。
复杂环境下起伏地形探地雷达逆时偏移成像
John H. Bradford，Janna Privette 等
探地雷达偏移成像中，基于高程静校正的基准面偏移方法对起伏地表下的复杂地层成像效果较差。为了优化成像效果，本文提出了一种基于麦克斯韦方程组二阶解耦形式的逆时偏移成像算法，该算法特点在于只需计算电场，且可直接从采集面而非基准面进行波场延拓，进而实现地形逆时偏移。
广域电磁法与流场拟合法在高分辨率勘探中的联合应用——以安家岭1号煤矿为例
何继善
山西省安家岭1号煤矿老采空区复杂，水量分布未知，水害隐患严重。由于探测分辨率低，以往的尝试（分别采用地震法、直流电阻率法、音频大地电磁法、可控源音频大地电磁法和瞬变电磁法等多种勘探方法）均未能确定老采空区的范围和矿井水分布。这是本文主要要解决的问题。
利用机载激光雷达和近地表地球物理方法空间识别复杂低幅度第四纪硅质碎屑岩层——以美国德克萨斯滨海平原为例
Jeffrey G. Paine，Edward W. Collins
高分辨率机载激光雷达探测、地表地球物理勘探和地球物理测井正被用于识别德克萨斯州滨海平原上第四纪地层岩性单元的精确横纵向边界。从机载激光雷达探测获得的高分辨率数字高程模型揭示了以前不为人知的地形细节，有助于识别地表特征，如砂质通道、富含黏土的河间沉积和更新世障壁岛上的堆积特征。
主动源在高频被动源面波测量中的应用
Feng Cheng，Jianghai Xia 等
为了减少野外工作量，本文为高频被动源面波的测量设计一种策略，即在连续的被动源面波测量过程中引入主动源。我们称其为“混合源面波”（mixed-source surface-wave, MSW）测量。结果表明该方法在高频相速度分析中有很大的灵活性与适用性。在地震勘探中进行MSW测量具有建设性意义。
土石坝SH波地震反射成像
Edward W. Woolery
美国大部分重要的基础设施在20世纪初至20世纪中叶设计建成，目前这些堤坝已处于设计寿命的末期。这些构造在高水动力条件下会加速薄弱区域的恶化。仅用传统钻探技术解决大坝的相关问题通常存在不足。有选择的岩土钻探技术与近地表地球物理相结合，尤其是对堤坝内部细小结构和地质基础条件成像方面的剪切波（shear-wave，SH波）地震反射技术，可以有效地降低达到堤坝修复工程所需的成本。
机器人
基于超声引导的高精度机器人辅助HIFU乳腺癌治疗系统
Tianhan Tang，Takashi Azuma 等
高强度聚焦超声（波）（HIFU）是一种很有前景的非介入式治疗方法。为了提高HIFU治疗的精确度和降低治疗成本，开发了一套基于超声引导（US）的五自由度辅助HIFU系统。对于乳腺癌的治疗，这个系统有足够的准确性。
绿色工业过程
通过氧化还原氧化裂解方案强化石脑油制乙烯——过程模拟和分析
Vasudev Pralhad Haribal，Yun Chen 等
本研究基于最近开发氧化还原催化剂的实验数据，使用ASPEN Plus®模拟ROC工艺。与传统的石脑油裂解相比，ROC工艺可将能耗和CO2排放量降低52％。该工艺的上游部分少消耗约67％的能量，同时每千克石脑油原料多产生28％的C2H4和C3H6。
智能制造
制造业的未来——一个全新的视角
Ben Wang
本文直面的首个挑战是，通过讨论一些前人较少留意但极重要的话题，力图为读者提供一种全新的视角。所解决的第二个挑战是未来的制造将由人类与机器人操作员构成的混合系统、增材与减材制造过程、金属与复合材料以及网络与物理系统等诸多元素所共同建构。
增材制造
医学应用中的3D打印技术综述
严倩，董汉华 等
3D打印技术可用于快速制造个性化组织工程支架、细胞原位修复组织缺陷，甚至直接打印组织和器官。本综述总结了3D打印在医学领域相关研究和最新进展的四个层次，并讨论了医学应用中3D打印所需材料和构建体外细胞质基质（ECM）存在的问题和未来发展方向。
想看全文？
请访问官网：
engineering.org.cn
点击图片阅读丨前沿研究：智能制造、3D打印、动物饲养
点击“阅读原文”可免费获取全期双语全文