基于代谢理论的公路物质消耗时空演化规律与生命周期环境效应研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51878163
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0809.道路与轨道工程
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The materials stored in the large-scale construction phase of highway will gradually exceed the design life, and thus huge and continuous material investments are needed in the future to maintain the existing highway network. However, many areas are facing the shortage of road resources currently; especially, the high quality aggregate are nearly exhausted. The sustainable development of highway is facing huge resource pressure and environmental concern. This project regards highway as "life body". By analogy with the natural metabolic process, it reveals the metabolic mechanism of material and energy exchange between highway and external environment, and provides new idea and method for solving the above-mentioned problems. The project first constructs the spatio-temporal model of highway material metabolism by fusing multi-source data such as high resolution RS image. Then it calculates the environmental burden within the life cycle and tracks the path, scale, and efficiency of the material metabolic process. Furthermore, it integrates all information on the GIS platform in order to measure the evolution trend of highway material consumption on the time axis, to analyze the metabolic types of typical highways on the spatial axis, and finally to predict the demand of metabolic substances in the future. The achievements of the project provide theoretical and methodological supports for evaluation of the future resource consumption, potential environmental risk and improvement of the highway metabolic patterns.
公路大规模建设阶段贮存的物质将逐步超过设计年限,因此未来需要持续性投入大量物质以维持现有路网。然而目前许多地区已然面临筑路资源短缺,尤其是优质集料接近枯竭,公路的可持续性发展面临巨大的资源压力和环境问题。本项目视公路为“生命体”,通过类比自然代谢过程,揭示公路同外界环境物质能量交换的代谢机理,为解决上述问题提供新的思路和方法。项目通过融合提取高清遥感影像等多源数据,构建公路物质代谢时空模型;计算生命周期内的环境负荷,追踪物质代谢的路径、规模和效率;集成信息于GIS平台,度量时间轴上公路物质消耗演变趋势,解析空间轴上典型公路代谢类型,预测物质代谢需求,为评估未来资源占用、潜在环境风险以及改进公路代谢模式等提供理论与方法支撑。

结项摘要

道路可持续发展研究缺乏对道路系统层面资源需求与环境影响的定量化分析,特别是其物质存量的规模、构成、时空分布格局、演化趋势以及生态环境影响等。本研究从代谢的视角揭示区域范围内道路系统生命周期内物质消耗的时空分布格局与演化规律并对资源投入量进行预测。.本研究以2014-2021年南京市城市道路系统为依托开展系列研究。1)基于全卷积神经网络建立了由高分遥感图像提取道路信息的网络模型,模型训练准确率95%以上。2)采用“由下及上”的MFA方法建立城市道路系统物质存量模型,并进行城市道路系统物质存量时空演变规律分析。时间上,南京市道路物质总存量总体上呈现随时间不断增长的趋势;在空间上,其呈现自中心城区向城市郊区由大变小的扩散规律。3)敏感性分析表明影响最大的参数分别是主干道道路宽度、主干道道路长度、快速路道路宽度与快速路道路长度。4)基于MFA-LCA建立了生命周期视角下的城市道路代谢-碳排放分析模型,碳排放分析结果显示材料生产阶段碳排放占比最多,超过了70%。5)基于GIS和PyEcharts建立了道路系统物质存量“4D-GIS”可视化模型,有助于城市道路物质存量时空规律对比分析。6)基于GBDT算法建立了的城市道路系统物质存量预测回归模型,训练集及测试集准确率均达到了98%。.本研究成果可为评估未来资源占用、环境风险以及改进道路代谢模式等提供思路和方法。

项目成果

期刊论文数量(16)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(6)
Use of X-ray computed tomography to evaluate the gradual behaviour of air voids in asphalt mixtures during permanent deformation
使用 X 射线计算机断层扫描评估永久变形过程中沥青混合料中气孔的逐渐行为
  • DOI:
    10.1080/10298436.2022.2134570
  • 发表时间:
    2022-10
  • 期刊:
    INTERNATIONAL JOURNAL OF PAVEMENT ENGINEERING
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Jinzhou Liu;Yuchen Wang;Shuyi Wang;Qi Liu;Bin Yu;Qian Wang
  • 通讯作者:
    Qian Wang
Evaluation and optimization of asphalt binder and mixture modified with high activated crumb rubber content
高活性胶粉改性沥青结合料及混合料的评价与优化
  • DOI:
    10.1016/j.conbuildmat.2021.125676
  • 发表时间:
    2021-11-16
  • 期刊:
    CONSTRUCTION AND BUILDING MATERIALS
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Liu, Qi;Liu, Jinzhou;Pei, Jianzhong
  • 通讯作者:
    Pei, Jianzhong
Preparation and investigation on terminal blend asphalt binders with high content of activated crumb rubber
高活性胶粉终端掺混沥青结合料的制备及研究
  • DOI:
    10.1080/10298436.2021.2020271
  • 发表时间:
    2021-12
  • 期刊:
    International Journal of Pavement Engineering
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Qi Liu;Jinzhou Liu;Bin Yu;Jiupeng Zhang;Jianzhong Pei;Yong Wen
  • 通讯作者:
    Yong Wen
Influence of steel slag incorporation on internal skeletal contact characteristics within asphalt mixture
钢渣掺入对沥青混合料内部骨架接触特性的影响
  • DOI:
    10.1016/j.conbuildmat.2022.129073
  • 发表时间:
    2022-10
  • 期刊:
    Construction and Building Materials
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Jinzhou Liu;Suhua Chen;Qi Liu;Yuchen Wang;Bin Yu
  • 通讯作者:
    Bin Yu
Steel Slag for Roadway Construction: A Review of Material Characteristics and Application Mechanisms
公路建设用钢渣:材料特性及应用机理综述
  • DOI:
    10.1061/(asce)mt.1943-5533.0004230
  • 发表时间:
    2022-06
  • 期刊:
    Journal of Materials in Civil Engineering
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Jinzhou Liu;Jian Xu;Qi Liu;Shuyi Wang;Bin Yu
  • 通讯作者:
    Bin Yu

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其他文献

基于交替下降条件梯度的低光子数荧光寿命分析
  • DOI:
    10.3788/cjl202047.0207022
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  • 期刊:
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    --
  • 作者:
    张潇;林丹樱;牛敬敬;刘雄波;张娇;于斌;张炜;屈军乐
  • 通讯作者:
    屈军乐
湿邪致病现代机理研究进展
  • DOI:
    10.13359/j.cnki.gzxbtcm.2015.01.040
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    广州中医药大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    于斌;邓力;张丽;孙冰;厉启芳;陈佳;吴先林;赵昌林;李恩庆;陈孝银
  • 通讯作者:
    陈孝银
特厚煤层坚硬覆岩柱壳结构特征模型及应用
  • DOI:
    10.13247/j.cnki.jcumt.000756
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    中国矿业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张宏伟;付兴;于斌;霍丙杰;王来贵;刘向峰;赵娜
  • 通讯作者:
    赵娜
用于大景深三维纳米分辨多分子追踪的衍射光学元件的设计制备和实验研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    于斌;李恒;陈丹妮;牛憨笨
  • 通讯作者:
    牛憨笨
关系管理努力与顾客资产的关系研究转型经济下对关系收益双重角色的实证考察
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    南大商学评论
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    于斌;董伊人;王永贵;吴作民
  • 通讯作者:
    吴作民

其他文献

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于斌的其他基金

沥青路面再生过程的环境影响评价及优化建模技术
  • 批准号:
    51408114
  • 批准年份:
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  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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