收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

古树名木应力波断层成像诊断与评价技术研究

梁善庆  
【摘要】: 古树名木是人类历史的文化遗产,堪称“活的文物”、“国之瑰宝”,但几乎所有古树名木都有不同程度的腐朽、空心、断裂等危害,然而由于缺乏有效的检测技术和保护措施,这些危害损蚀着古树名木,造成无可挽回的极大损失。因此,寻求一种快速、有效诊断树干内部缺陷技术及评价方法已成为古树名木保护的首要前提。应力波断层成像技术是一种新的无损检测方法,通过检测应力波传播时间,经波速计算并进行矩阵变换和图像重构后,最终以二维或三维彩色图像直观地显示树干内部缺陷情况。国外应用该技术对立木内部缺陷诊断与评价已经取得初步成果。我国在这方面的研究仅有少数涉及原木缺陷检测,但至今古树名木诊断与评价研究尚未见报道。 本文采用应力波断层成像技术,以誉有“活着的化石树”之称的胡杨(Populus euphratica Oliv.)作为目标树进行深入、系统地研究,目的是把该技术运用到古树名木诊断与评价当中,为我国古树名木的检测、修复及保护提供科学依据和先进技术。主要研究结论如下: 1.单路径应力波法能够对树干内部健康状况进行诊断,是快速检测的有效方法。在评价中选用健康材平均波速作为评价参考值时,可以对树干健康状况进行判断,但只能对树干诊断为健康或非健康材,不能对缺陷类型进行准确区分。应力波在树干断面沿顺时针方向波速随检测角度增加呈先增加后降低趋势,波速(y)与检测角度(x)回归方程为:y =-29.088x~2+349.63x+355.37 (r=0.9942)。 2.应力波波速随传感器间角度变化而变化,角度增加导致波速变化差异显著。传感器间夹角为90o时应力波传播时间和波速随空洞直径增加未呈现明显变化趋势,180o方向传播时间随空洞直径增加急速增加,而波速变化规律相反。成功模拟了健康、空洞、开裂和腐朽树干断面波前传播,通过克立格插值法构建了波前三维立体图像,构建的树干断面波速二维图像与实际断面情况有较高的相似性。由髓心到树皮正常木波速比应拉木波速高,由髓心到树皮距离(x)与波速(y)回归方程为:y =276.71ln(x)+318.82 (r=0.9762)。波速随年龄增加而增加,相关性分析表明波速与年龄成对数关系,相关性达到显著性水平。 3.应力波断层成像能够对树干形状进行模拟。断层二维图像能够对树干内部腐朽和空洞进行有效诊断,彩色图像中直观显示缺陷位置、大小和形状。三维剖面图像能够对树干内部缺陷情况进行多角度诊断,且检测结果与实际内部情况较为一致。在检测腐朽和空洞时发现腐朽和空洞难以准确区分,当开裂较小时,断层二维图像能够对开裂部位准确显示,但开裂形状和大小与实际开裂情况存在差异。 4.波速随含水率降低而增加,低于纤维饱和点,波速增加幅度大。高于纤维饱和点,波速增幅不大。含水率越高,波速变幅越平缓,当检测立木时由于含水率较高,可以忽略含水率对波速的影响。增加传感器数量在一定程度上可提高检测准确性,对于不同的检测目的和要求,应选取不同传感器数量。检测准确率(y)和传感器数量(x)存在显著正相关性,其回归方程为:y=0.224x~3-3.8353x~2+23.949x+22.791(x=6, 8,…, 24)。误差率( y )和传感器数量( x )存在显著负相关性,其回归方程为:y=-0.0018x~3+0.0343x~2+0.2352x+0.7928(x=6, 8,…, 24)。随机分布、半圆分布和均匀分布检测缺陷面积和实际缺陷面积差异不显著,但如需要对缺陷大小及部位进行准确判断和定位时,应采用均匀分布检测方式。 5.硬度二维彩色图像与应力波断层图像比较具有相似性,节点波速值与网格硬度值存在正相关关系。 6.采用12个传感器检测缺陷面积( ln a ')与实际缺陷面积(ln a )回归方程为:ln a = 0.5018 + 0.9349lna',标准差无偏估计量σ= 0.1567。腐朽和空洞的存在使树干密度、抗弯弹性模量、抗弯强度和冲击韧性分别降低了11.4%,9.5%,14.3%,22.9%,树干强度损失严重,在评价中应把强度损失作为危险性评价的关键指标。使用t R=0.3作为危险性评价阈值时,在应力波断层图像中以彩色线条显示阈值范围。可根据阈值区域面积大小对立木危险性进行直观、快速评价。Wagener、Coder和Mattheck模型均可对树干危险性进行有效评价,但当腐朽或空洞区域中心与树干中心不在同一部位时,应采用Mattheck模型对危险性进行评价。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 杜文义;从“刨神树”看我们应提高保护古树名木意识[J];国土绿化;2002年11期
2 林凤书;;揚州古樹名木撷珍[J];花木盆景(花卉园艺);2002年08期
3 夏正林;;古树名木,人与自然和谐的伟大见证[J];生态文化;2007年S1期
4 叶秀丽;;古树名木的复壮措施[J];湖南林业;2007年09期
5 李杰;;泰山古树跻身“世遗”[J];国土绿化;2007年11期
6 范文杰;范江波;;《平山古树名木》出版发行[J];河北林业;2009年05期
7 蔡培印;上海实行保护古树名木新举措[J];云南林业;1996年04期
8 闫振田 ,闫宏宇;阜阳市为古树名木立传[J];国土绿化;2003年04期
9 ;加强对古树名木、珍稀树种的保护[J];国土绿化;2003年12期
10 林炳艺;浅谈古树名木损伤及复壮技术[J];厦门科技;2003年04期
11 洛桑多吉;华坪古树名木多 保护不力使人愁[J];云南林业;2003年01期
12 龚浩平;苏州市吴中区古树名木现状与保护对策[J];中国林业;2003年07期
13 郝云峰,王久丽,宋铁英;北京市古树名木网络化管理的研究与开发[J];农业网络信息;2004年06期
14 马晓红;重庆古树名木保护探讨[J];国土绿化;2004年08期
15 付丽峰;王琳;;河北省古树名木资源现状及保护对策[J];国土绿化;2006年06期
16 李占文;;古树名木的保健方[J];国土绿化;2007年03期
17 吴茗;;加强古树名木管理 保护绿色文物[J];国土绿化;2007年03期
18 刘绪香;;滁州市古树名木资源现状及保护开发措施[J];安徽林业;2009年02期
19 邓三龙;;保护古树名木 构建良好生态[J];湖南林业;2009年10期
20 陈志刚;;遂川古树名木安心“养老”[J];国土绿化;2009年12期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 ;城市古树名木保护管理方法[A];中国公园协会2000年论文集[C];2000年
2 杨国标;李松刚;;动态光弹性法与数字相关方法结合的应力波波速测试研究[A];中国科协第235次青年科学家论坛——极端复杂测试环境下实验力学的挑战与应对[C];2011年
3 姚毅;;古树名木衰弱原因及其保护、复壮措施初探[A];2011北京园林绿化与生物多样性保护[C];2011年
4 张占国;董莹莹;韩丽娟;;试论洛阳市古树名木的保护管理与城市绿化风貌[A];河南风景园林——2003年学术交流论文集[C];2003年
5 高同根;杨春;;浚县大伾山风景区古树名木的现状与? [A];河南风景园林——2003年学术交流论文集[C];2003年
6 何梅华;丘波;;梅州市区古树名木的调查研究[A];中国植物学会七十五周年年会论文摘要汇编(1933-2008)[C];2008年
7 王占江;李孝兰;戈琳;王培宇;;花岗岩中化爆的自由场应力波传播规律分析[A];第八届全国岩石动力学学术会议论文集[C];2003年
8 巢阳;;北京市古树保护现状及存在问题[A];奥运环境建设城市绿化行动对策论文集[C];2004年
9 谢斌;郭俊荣;;陕西省银杏古树名木调查[A];全面建设小康社会:中国科技工作者的历史责任——中国科协2003年学术年会论文集(下)[C];2003年
10 周剑;张路青;胡瑞林;王学良;;大型结构面产状影响下应力波传播规律研究[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(中)[C];2012年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 徐华东;冻结与非冻结木材中应力波传播速度规律研究[D];东北林业大学;2011年
2 董冬;九华山风景区古树名木景观美学评价与保护价值评估[D];华中农业大学;2011年
3 梁善庆;古树名木应力波断层成像诊断与评价技术研究[D];中国林业科学研究院;2008年
4 杨震琦;层状复合结构动态力学行为及应力波传播特性研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
5 金宏彬;纤维束冲击拉伸的数值模拟[D];东华大学;2005年
6 蔡峰;高瓦斯低透气性煤层深孔预裂爆破强化增透效应研究[D];安徽理工大学;2009年
7 赵辉;颅脑减速伤的发生机制研究[D];第三军医大学;2009年
8 赵凯;分层防护层对爆炸波的衰减和弥散作用研究[D];中国科学技术大学;2007年
9 程利冬;高速体积成形过程数值模拟研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
10 徐明利;用元胞法研究碳酚醛的本构关系及应力波传播[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 吕义坡;泌阳县古树名木保存现状调查与保护方法探讨[D];河南农业大学;2010年
2 贺平峰;广州市古树名木管理信息系统研究[D];中南林业科技大学;2008年
3 鄢然;长沙市古树名木资源分析与研究保护[D];中南林业科技大学;2007年
4 王继程;古树名木综合价值评价研究[D];南京农业大学;2011年
5 邱毅敏;广州古树名木保护与利用研究[D];华南理工大学;2011年
6 刘鹏;我国古树名木保护法律制度研究[D];湖南师范大学;2011年
7 陈飞;金沙江下游水电工程淹没古树名木现状评估与保护措施研究[D];西北农林科技大学;2012年
8 王宝华;中国古树名木文化价值研究[D];南京农业大学;2009年
9 吴福社;树木无损检测方法和安全性评估初探[D];安徽农业大学;2011年
10 陈菁菁;基于GIS的古树名木信息管理及预警系统研究[D];安徽农业大学;2012年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 陈振寿;金溪挂牌保护141棵古树名木[N];抚州日报;2008年
2 记者 杨继东 通讯员 韦英;全州古树名木普查完成[N];团结报;2008年
3 通讯员 张明哲 王金平 孔国栋;曲阜重视保护古树名木[N];济宁日报;2008年
4 田春 蔡长顺;保靖摸清古树名木“家底”[N];团结报;2008年
5 记者 张亚武 通讯员 李鑫;栾川新发现一批古树名木[N];洛阳日报;2009年
6 皮运楚 向恩波;桑植县幸存古树名木五十七万株[N];张家界日报;2009年
7 向国生 黎小湘 皮运楚 向恩波;桑植挂牌保护古树名木57万株[N];湖南日报;2009年
8 本报记者 唐逸;北京克隆古树名木[N];北京科技报;2009年
9 记者 贾晓燕;本市将为古树名木克隆“后代”[N];北京日报;2009年
10 记者 徐行翔 通讯员 陈卫琴 沈均;我市古树名木有了“护身符”[N];嘉兴日报;2009年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978