北京市生活垃圾填埋场产甲烷不确定性定量评估

为了提高北京市生活垃圾填埋场产CH4评估精度,联合FOD模型和Monte Carlo方法,依靠本地和国家数据及专家经验,对模型进行不确定性识别和敏感性分析,量化各参数对模型输出结果的影响.结果表明,2008年北京市因填埋产CH4量95%的概率分布范围为(11.80～19.76)×104t.a-1,均值为15.58×104t.a-1,排放的不确定范围为-24.26%～26.83%.FOD模型中甲烷修正因子MCF(2000年后)对2008年排放结果的影响最大,其结果不确定性的贡献率为41.4%.研究提高了北京市生活垃圾填埋场CH4排放量评估精度和质量,为指导填埋场温室气体清单改进和数据收集提供科学依据.     

健康风险评价中的不确定性分析

介绍了健康风险评价过程中存在的不确定性问题及其评价模型 ,讨论了致癌物质和非致癌物质的评价方法中的不确定性。最后列举了不确定性分析的方法 ,即蒙特卡罗法、泰勒简化法、概率树法和专家判断法。     

北京市燃气工业锅炉CO2排放因子及不确定性分析

降低碳排放评估的不确定性对于减排政策选择和成本效益分析十分重要,基于北京市227个天然气锅炉样本检测数据,分析影响CO₂排放因子的关键参数特征,评估北京市天然气锅炉本地化CO₂排放因子,采用蒙特卡洛模型对排放因子的不确定性进行分析,并将其与IPCC、国家清单、城市清单等同类排放因子进行了比较.结果表明:北京市天然气锅炉CO₂排放因子为2.052 kg/m3,90%概率分布范围为1.982~2.086 kg/m3;基于热值的CO₂排放因子推荐值为55.829 kg/GJ,90%概率分布范围为55.788~55.908 kg/GJ,排放因子的不确定范围为-3.59%~1.57%.北京市天然气锅炉CO₂排放因子稍低于IPCC2006国家温室气体清单指南推荐缺省值（0.5%）.天然气低位热值对排放因子的影响最大,其方差贡献率达94%,而单位热值含碳量和氧化率二者的方差贡献率仅占6%.通过北京市本地实测数据和蒙特卡洛模型模拟,给出了天然气锅炉排放因子及概率分布的范围,提高了评估精度,有助于改进北京市温室气体排放清单活动水平的数据收集工作,指导并降低天然气工业锅炉CO₂排放因子不确定性.      

蒙特卡洛分析在氯气泄漏事故环境风险评价中的应用研究

气体泄漏事故环境风险系统中存在的不确定性问题影响了定量环境风险评价结果的科学性和实用性.因此,本研究采用蒙特卡洛分析方法对氯气泄漏事故风险系统中的6个风险变量进行分析,并进一步对气体泄漏过程进行仿真模拟,得到模拟结果及其概率分布.同时,将蒙特卡洛分析结果、毒性剂量反应指标和风险受体信息在地理信息系统中进行综合分析,以个...     

基于不确定度和敏感度分析的LCA数据质量评估与控制方法

通过提出定量评估并控制LCA数据质量的系统化方法(称为CLCD-Q方法),从LCA案例的原始数据和清单数据算法开始评估不确定度;然后通过两次蒙特卡罗模拟,先后得出单元过程清单数据及LCA结果的不确定度;最后结合敏感度分析,辨识出LCA模型中具有高不确定度和高敏感度的关键数据,从而指出控制和改进数据质量的关键点.结果发现,上述方法可在eBalance软件和CLCD数据库中实现.同时,对中国电网电力生命周期的示例研究表明,上述方法将传统的LCA数据质量评估延伸到了原始数据层面,从而为数据收集过程中的原始数据与算法选择提供了直接的支持,同时也可以针对数据质量不达标的LCA结果,指出最有效的改进方向.     

污染场地健康风险评价中多介质模型的优选研究

综合考虑了参数不确定性、模型不确定性对风险评价结果可信度的影响差异和国内实际污染场地健康风险评价中对已有模型的不当选择可能带来的负面效应,提出相对于参数不确定性的控制,针对目标情景的适当模型选择应成为提高风险评价结果可信度的更重要环节.本研究选取了模型理论架构上符合案例情景的美国环境保护署研发的3MRA、MMSOILS和美国劳伦斯伯克力国家实验室研发的CalTOX 3个被广泛使用的污染场地健康风险评价多介质模型,并与蒙特卡洛模拟相结合,载入污染厂址案例,并对特定受体进行了风险评价,由此定量分析了参数不确定性和模型选择不确定对评价结果可信度的影响程度,并通过对比3个模型的内在架构分析了不确定性的可能来源,最后总结提出了“6步综合评价模式”,该模式能有效提高污染场地健康风险评价的可信度及经济可行性.     

不确定数据条件下的生命周期评价及其应用

针对产品生命周期评价中普遍存在着的不确定性数据问题，提出基于概率统计的方法，进行生命周期评价以及重要环境影响清单参数的识别与灵敏度分析。结合水源中央空调系统，建立了统计平均意义下的污染排放清单，运用MonteCarlo模拟获得了以均值219．746和方差9．4243所表征的空调机系统生命周期环境影响的概率分布。进一步通过K—S检验与灵敏度分析，识别出10个具有重要环境影响贡献的清单参数及其中4个对环境影响分布较敏感的参数。以概率分布代替固定数值可以反映产品环境绩效的统计信息，能够有效地用于不确定数据条件下的产品生命周期评价。     

产品碳足迹评价中不确定度与敏感度相结合的数据质量分析

产品碳足迹评价中,数据种类、来源、获取途径和量化方法的选择不同将直接影响到评价结果的可靠与否.本文建立了结合敏感度和DQI-Monte Carlo不确定度分析的产品碳足迹评价数据质量分析模型.首先通过敏感度分析识别出产品碳足迹评价中的主要数据,再采用DQI-Monte Carlo不确定度分析方法对主要数据进行数据质量判定,甄选出影响评价结果可靠性的关键数据,并由此有针对性地提出数据质量改进意见,从而有效地优化数据收集方案,减少碳足迹评价结果的不确定度.建立的方法应用于我国某塑料软包装印刷企业的印刷前阶段碳足迹评价中.     

Sensitivity of key factors and uncertainties in health risk assessment of benzene pollutant

Predicting long-term potential human health risks from contaminants in the multimedia environment requires the use of models. However,there is uncertainty associated with these predictions of many parameters which can be represented by ranges or probability distributions rather than single value.Based on a case study with information from an actual site contaminated with benzene,this study describes the application of MMSOILS model to predict health risk and distributions of those predictions generated using Monte Carlo techniques.A sensitivity analysis was performed to evaluate which of the random variables are most important in producing the predicted distributions of health risks.The sensitivity analysis shows that the predicted distributions can be accurately reproduced using a small subset of the random variables.The practical implication of this analysis is the ability to distinguish between important versus unimportant random variables in terms of their sensitivity to selected endpoints.This directly translates into a reduction in data collection and modeling effort.It was demonstrated that how correlation coefficient could be used to evaluate contributions to overall uncertainty from each parameter.The integrated uncertainty analysis shows that although drinking groundwater risk is similar with inhalation air risk,uncertainties of total risk come dominantly from drinking groundwater route.Most percent of the variance of total risk comes from four random variables.     

非点源污染河流水环境容量的不确定性分析

基于河流一维水环境容量计算模型和实测水文水质参数的统计分析,应用MonteCarlo模拟方法,分析模型各输入参数的灵敏度以及水环境容量值的概率分布,建立了非点源污染河流水环境容量的分期不确定性分析方法.本方法表达了由于获取的河流系统信息不确定性和非点源污染发生的随机性引起的水环境容量计算结果不确定性,给出了不同水文期在不同可信度下的河流水环境容量,为实现非点源污染的总量控制提供了可靠的基础.应用本方法,对长乐江的总氮水环境容量进行了不确定性分析.结果表明,根据水质控制目标,枯水期、平水期、丰水期中90%可信度的总氮水环境容量分别为487.9、949.8、1392.8kg·d-1,其中稀释容量是各水文期水环境容量的主要组成部分.据此,各水文期流域内的总氮现状入河量需削减1258.3～3591.2kg·d-1,丰水期是削减量最大的时期.不确定性分析方法计算得到的水环境容量是基于非点源污染河流水文水质状况的实际变化,这相对于按某一设计流量来确定水环境容量的常规方法更为科学、合理,拓展了水环境容量的研究思路和方法.     

Uncertainty assessment by a Monte Carlo simulation in a life cycle inventory of electricity produced by a waste incinerator

The existence of uncertainties is often mentioned as a crucial limitation for a clear interpretation of LCA results. Due to this problem, slowly the uncertainty analysis is gaining importance in the realisation of LCAs, but its use is not common practise. As an example of application for a typical process chain of many LCAs, the uncertainties in the Life Cycle Inventory (LCI) of a life cycle study on waste incineration in Tarragona/Spain has been analysed. The procedure applied consists of selection of essential parameters, determination of probability distributions, Monte Carlo simulation, significance analysis and interpretation of the results. By the use of the obtained probability distributions for the essential factors in a Monte Carlo Simulation, the inventory results were transformed from a concrete value into a probability distribution around a mean value. The probability distributions obtained correspond to a better understanding of the magnitude of the uncertainties in LCA results.     

BOD5容量计算的不确定性分析

应用蒙特卡罗方法对BODs容量计算的不确定性,作出定量估计。结合算例,讨论了主要参数的统计检验,随机变量生成等。给出了以容量——概率曲线估计不确定性的定量结果。     

地下水污染模拟模型的不确定性分析

为同时分析源汇项和水文地质参数不确定性对地下水污染数值模拟模型输出结果的影响,以抚顺市某煤矸石堆放场为研究实例展开研究.首先以硫酸根离子作为模拟因子,建立该场地地下水污染数值模拟模型.然后,分别采用局部灵敏度分析和全局灵敏度分析两种方法对模拟模型参数进行灵敏度分析并对比二者的结果,最终筛选出对模型输出结果影响较大的两个参数作为模型的随机参数.为减少反复调用模拟模型产生的计算负荷,分别对3口观测井应用克里格、核极限学习机、支持向量机和BP神经网络4种方法建立模拟模型的替代模型,根据这4种替代模型在不同井的拟合效果,为每口井优选出一个表现最好的替代模型,并利用优选出的替代模型完成蒙特卡洛随机模拟.最后,对随机模拟的结果进行统计分析与风险评估.结果表明,在置信度为80%时,1,2,3号三口井浓度的置信区间分别为:211.48~845.04mg/L,0~406.98mg/L,231.42~958.37mg/L.此外,依据《地下水质量标准》和各井的污染物浓度分布函数曲线得出:1号井和3号井的水质达标Ⅴ类水的概率分别为90.1%和93.1%,2号井达标Ⅲ类水的概率为80.7%,藉此为地下水资源管理和污染防治提供合理依据.     

不确定性条件下地下水污染监测井网优化设计——基于XGBoost替代模型

在地下水污染监测井网优化设计中,应用模拟优化方法时客观存在的模型参数不确定性往往会影响到设计监测井网的可靠性.针对该问题,重点考虑了渗透系数和污染源释放强度的不确定性,应用模拟优化方法和蒙特卡罗方法求解上述不确定性参数影响下的最优监测井布设方案.为缓解蒙特卡罗方法多次调用模拟模型所产生的巨大计算负荷,本研究建立了XGBoost替代模型,代替模拟模型与优化模型进行耦合.为提高监测井网对实际污染羽的监测精度,污染监测井网优化模型以监测空间矩误差极小化为优化目标.此外,本次研究还考虑了监测井网设计中污染源释放强度的动态变化过程.最后,以抚顺市某煤矸石堆放场地为基础建立假想例子,验证所提方法的有效性.结果表明:1.XGBoost能够有效近似模拟模型的输入输出关系,显著降低了计算负荷.2.空间矩能够有效评估监测井网插值污染羽和实际污染羽的逼近程度,优化设计后的监测井网能够较为准确地捕捉到实际污染羽的状态.3.模拟优化方法结合蒙特卡罗方法能有效求解不确定性条件下最优监测井网的设计问题.本文为地下水污染监测井网设计提供了一种稳定可靠的方法.     

基于CMAQ模型的随机响应曲面不确定性传递分析方法实现与评价

针对蒙特卡洛法在复杂环境模型进行不确定性传递分析时对计算机和时间资源需求巨大的缺点,本文引进快速高效的随机响应曲面法,并将其成功应用于CMAQ区域空气质量模型的不确定性传递分析,建立了基于CMAQ区域空气质量模型的不确定性分析概念框架.采用2阶和3阶随机响应曲面法,研究了排放清单不确定性对臭氧模拟结果的影响,并与1000次蒙特卡洛模拟结果进行对比.结果表明:3种模拟情景下臭氧浓度的均值几乎相同,模拟结果的概率分布曲线也基本一致,而采用随机响应曲面法可以极大节省模拟所需时间,提高计算效率,显示随机响应曲面法具有在复杂大气环境模型中进行不确定性传递分析的潜在价值.     

Stochastic trajectory models for turbulent diffusion: Monte Carlo process versus Markov chains

Turbulent diffusion of passive scalars and particles is often simulated with either a Monte Carlo process or a Markov chain. Knowledge of the velocity correlation generated by either of these stochastic trajectory models is essential to their application. The velocity correlation for Monte Carlo process and Markov chain was studied analytically and numerically. A general relationship was developed between the Lagrangian velocity correlation and the probability density function for the time steps in a Monte Carlo process. The velocity correlation was found to be independent of the fluid velocity probability density function, but to be related to the time-step probability density function. For a Monte Carlo process with a constant time step, the velocity correlation is a triangle function; and the integral time scale is equal to one-half of the time-step length. When the time step was chosen randomly with an exponential pdf distribution, the resulting velocity correlation was an exponential function. Other time-step probability density functions, such as a uniform distribution and a half-Gaussian distribution, were also tested.A Markov chain, which presumes one-step memory, has a piecewise linear velocity correlation function with a finite time step. For a Markov chain with a short time step, only an exponential velocity correlation function can be realized. Thus, a Monte Carlo process with random time steps is more versatile than a Markov chain. Direct numerical calculation of the velocity correlation verified the analytical results.A new model which combines the ideas of the Monte Carlo process and the Markov chain was developed. By examining the long-time mean square dispersion, we found an exact solution for the Lagrangian integral time scale of the new model in terms of the intercorrelation parameter and the mean and the variance of the time steps. Using this new model, we can generate any velocity correlation, including one with a negative tail. Two approximate solutions that give upper and lower bounds for the Lagrangian velocity correlation are proposed.     

中国人为源VOC排放清单不确定性研究

针对采用"排放因子法"构建的中国人为源VOC排放清单,开展了不确定性研究工作.基于排放清单输入信息的准确性和可靠性,构建了活动水平和排放因子的不确定度评估系统,获得了清单输入信息概率密度分布函数.利用Monte Carlo模型将输入信息的不确定度传递到清单的输出值,计算了2005年我国人为源VOC排放概率密度分布函数....     

基于替代模型的地下水溶质运移不确定性分析

为分析参数的不确定性对地下水溶质运移数值模型的影响,采用蒙特卡罗(Monte Carlo)模拟对一算例进行分析,并从风险评估的角度对不确定性分析的结果进行了阐释.为减小计算负荷,利用Sobol'法对模型参数进行了灵敏度分析,筛选出较为敏感的参数作为随机变量,建立了模拟模型的克里格(Kriging)替代模型,进而实现Monte Carlo模拟.结果表明:置信度为80%时,井1,2,3浓度值的置信区间分别为23.46~42.06,47.99~66.73,69.54~82.94mg/L;结合风险评估,计算出地下水受污染的风险为0.54,可为地下水污染物防控与修复提供科学依据.     

填埋场渗漏风险评估的三级PRA模型及案例研究

在对填埋场渗滤液渗漏的环境风险进行系统分析的基础上,基于层次化风险评价,构建了填埋场渗漏风险评估的三级PRA模型,其中第1级概率风险评价模型(PRA)评价填埋场渗漏风险,第2级PRA评价地下水污染风险,第3级PRA评价人体健康风险.为定量研究不确定性因素对风险评价结果的影响,采用Monte Carlo方法研究三级PRA模型中参数的不确定性;采用事故树方法研究防渗层破损事故的不确定性.应用三级PRA模型评价了西南地区某危险废物填埋场渗滤液渗漏的环境风险,通过与实测数据和EPACMTP模型的比较,验证了该模型模拟结果的准确性. 第1级PRA评价结果显示,该填埋场渗漏量大于可接受渗漏量的概率为0.85,表明渗漏风险较大;第2级PRA评价结果指出,自第28年起渗滤液污染地下水的概率逐渐增大,在第47年污染概率等于1.00,主要污染物为Ni和Pb;第3级PRA评价结果表明,被污染的地下水将对填埋场周边居民构成健康危害,主要危害物为Pb,正常情况下其非致癌危害商为1.05;在不利条件下(降水量大、漏洞多、水文地质条件利于污染物扩散),非致癌危害商为1.34.      

考虑参数不确定性的地下水污染源识别

为分析参数不确定性对地下水污染源识别的影响,本文通过模拟-优化方法、灵敏度分析方法、蒙特卡罗方法和克里格方法的综合运用,建立了描述渗透系数与污染物质释放强度之间关系的推算模型,进行了考虑参数不确定性的地下水污染源识别研究.研究结果表明,推算模型具有较高的精度,确定性系数和平均相对误差分别为0.9895和4.51%;运用推算模型推算了8000组渗透系数影响下的污染源识别结果,节省了约99%的计算负荷和时间;对8000组污染源识别结果进行了定量的统计与分析,得到了概率密度最大的污染源识别结果和置信水平分别为80%、60%、40%和20%对应的污染源识别结果置信区间.本研究改善了应用模拟-优化方法进行地下水污染源识别时,难以考虑参数不确定性的缺点,可以为决策者提供更多的参考依据.