基于深度学习的近岸海浪等级视频监测

深度学习是机器学习的重要研究领域,同时作为大数据的有效处理和分析工具越来越受到关注。以多源长时间序列近岸海浪视频环境数据为样本,波浪仪同步测量海浪等级数据为图像标签,构建了面向海洋环境适用于深度学习的海浪训练集、测试集。通过数据扩增技术对视频监测数据进行预处理,提高模型泛化能力,依据视频的相关性,引入误差函数,优化模型灵敏度,提出了适用于海洋领域海浪等级深度学习模型架构（Wave-CNNs）,最后将提出的改进深度学习模型应用于3000样本海浪图像训练集,并通过300样本海浪图像测试集对结果进行验证,实验结果表明,算法对3个等级海浪识别精度达到了66.6%,优于传统Bayes及SVM方法。     

基于高光谱图像的贝类重金属污染快速无损检测方法研究

基于高光谱图像技术和机器学习算法,提出了一种对重金属污染蛤仔进行快速无损检测的新方法。该方法分为3步:采集蛤仔样本高光谱图像并使用3种方法进行预处理;采用线性判别分析(linear discriminant analysis,LDA)对高光谱数据降维;应用支持向量机(support vector machine, SVM)实现重金属污染蛤仔分类检测。对于以单类重金属污染样本和健康样本为样本集的二分类检测,LDA-SVM模型检测重金属污染样本的准确率可达到99.33%以上。对于以Cd、Cu、Pb、Zn 4类重金属污染样本和健康样本为样本集的五分类检测,检测准确率可达到93.33%。结果表明:LDA-SVM模型能够实现对蛤仔重金属污染快速无损检测,且该模型性能基本不受预处理方法和模型参数的影响,鲁棒性强。     

支持向量机在太湖叶绿素a非线性反演中的应用

根据湖泊监测的特点,采用支持向量机(SVM)方法,反演太湖叶绿素a的浓度分布.将2005年8月太湖29个现场水质监测点数据分为训练测试样本集和验证样本集,利用训练测试样本集以及与其时间同步的MODIS遥感影像,分别构建了4种SVM模型.对比分析表明,直接以波段反射率以及水深信息构成输入向量的SVM模型预测效果最好.利用训练测试样本构建了线性回归模型、主成分分析模型(PCA)以及神经网络模型(ANN),并利用验证数据比较了上述3种模型与SVM模型的预测结果.结果表明ANN模型和SVM模型预测能力明显优于另外2种模型,其中SVM模型对低值和高值均有较好的预测精度,平均相对误差仅为15.91%,预测精度比ANN模型提高了10%.利用SVM模型和ANN模型分别反演了2005年8月15日太湖叶绿素a浓度分布,比较了2种模型反演结果的异同,分析了太湖叶绿素a分布特征及其成因.     

异常性检测算法在引信干扰信号识别中的应用

目的 解决传统分类引信抗干扰算法因干扰信号难获取、特征信号样本少、正负样本数不平衡而导致计算精度低的问题,克服引信抗干扰算法对样本的依赖性,并提高引信信号识别准确率。方法 通过WVD时频变换的方法,将拆分后的真实含扰引信信号切片进行重组,使其由一维时序信号向二维图片信息进行扩展,基于数据倍增策略,提升算法泛化性,并降低其对真实数据样本的依赖。融合GANomaly与EfficientNet网络,在扩充的引信数据集上进行线下干扰信号特征学习,并对含扰引信图像数据进行线上异常性判断与干扰信号识别。结果 GE-FS网络能够在真实引信小样本信号的基础上进行有效数据扩充,基于扩充数据训练后,引信含扰识别准确率达到98.4%。结论 GE-FS网络能有效针对引信异常信号进行精确检测与识别,可以增强引信系统的抗干扰能力与作战自适应性。     

各国生活垃圾填埋场防渗结构标准研究

介绍美国、德国和欧盟等国的生活垃圾填埋污染控制标准中对于填埋场防渗结构包括防渗构造、防渗系数、防渗层厚度的有关规定。并对我国54家生活垃圾填埋场的防渗结构进行调查,调查结果表明,我国生活填埋场防渗结构设计不合理,容易发生渗滤液泄漏,这与现行《生活垃圾填埋污染控制标准》(GB16889-1997)中有关防渗结构的要求不足有关。建议我国的生活垃圾填埋场采用复合防渗结构,人工膜厚度至少为1.5mm,压实粘土层厚度至少为50cm。     

填埋场环境下HDPE膜老化特性及其对周边地下水污染风险的影响

为研究危险废物填埋场环境下防渗系统HDPE膜（高密度聚乙烯膜）材料老化规律及其对渗滤液产生、渗漏和区域地下水环境的影响,通过HDPE膜缺陷现场检测及室内老化性能测试,获取了HDPE膜初始缺陷特征参数（漏洞密度）和缺陷演化特征参数（老化起始时间和半衰期）,并以上述参数作为输入,综合运用HELP模型（填埋场水文过程评估模型）与Landsim模型（填埋场地下水污染风险模拟模型）对HDPE膜老化条件下的渗滤液产生、渗漏和地下水污染过程进行模拟预测.结果表明:①现场条件下HDPE膜在第2年开始老化,第8年达到半衰期.②HDPE膜老化导致漏洞数量和渗透系数增加,进而导致渗滤液渗漏量增加,地下水污染风险逐渐增加.短期（0~5 a）内,地下水超标概率为0,污染风险较小;中期（5~10 a）内,距离填埋场200 m内污染超标概率污染≥ 80%,污染风险较大,但400 m外的污染概率为0,污染风险较小;就长期（>10 a）而言,距离填埋场1 000 m处,污染超标概率达100%,地下水污染风险极大.填埋场现场条件下,防渗材料劣化及老化过程较实验室条件更为迅速,导致渗滤液长期渗漏、地下水污染风险加剧,因此建议加强填埋场设计和运行中HDPE膜抗老化研究,保障危险废物填埋场长期安全运行.      

基于应力波监测技术的填埋场渗漏定位模型构建

为解决现有电学方法监测垃圾填埋场防渗层渗漏存在的"先污染,后发现"的问题,提出了基于应力波监测技术的垃圾填埋场防渗层渗漏监测定位方法。利用应力波传感器识别和采集应力波信号,建立了应力波波速与时间的空间立体模型,实现防渗层渗漏定位,并对定位结果进行校正。结果表明:检波器距渗漏点的直线距离应≤31. 5 m;定位模型停止迭代的条件是校核向量各元素绝对值<140;定位模型的平均定位误差为0. 248 m,各方向最大引用误差约为0. 32%、0. 58%;通过迭代运算可以缩小被测区域的速度校核比范围,将其作为下一次定位运算的速度校核比初始值,可以减小迭代运算的次数。     

垃圾填埋场渗滤液穿过垂直防渗帷幕的渗漏分析

为避免垃圾填埋场内的污染物对地下水造成污染,填埋场常采用垂直防渗帷幕.目前,我国南方的垃圾填埋场内渗滤液水位普遍较高,在高水头作用下污染物可能透过灌浆帷幕渗漏从而污染周边环境.分析了对流、扩散和吸附作用对污染物迁移的影响规律,以苏州七子山填埋场为例,分析了高水头作用下渗滤液透过防渗帷幕的渗漏,通过现场测试进行了验证,研究了灌浆帷幕渗透系数和灌浆深度对渗漏的影响.结果表明,在高渗滤液水位下,对流对污染物迁移起主导作用.实际工况下污染物穿过防渗帷幕需 19.5a,污染区域主要集中在场底含碎石粘土层中,目前污染物尚未渗漏至防渗帷幕下游,分析结果与现场实测结果一致;若防渗帷幕渗透系数能达到标准,则穿过防渗帷幕的时间将延长至填埋场稳定化之后,从而大大降低污染周边环境的可能性;但若帷幕灌浆深度不足,这一时间又将缩短至7a.防渗帷幕渗透系数和灌浆深度的控制对防止污染物向下游地区渗漏极为关键.     

垃圾填埋场地下水环境影响评价三维数值模型

为准确模拟垃圾填埋场渗滤液污染物在地下水中的运移情况,正确评价垃圾填埋场的建设运行对地下水环境的影响程度,以江苏省吴江盛泽城区垃圾填埋场工程项目为例,在合理概化水文地质概念模型的基础之上,构建了与之相应的地下水渗流与溶质运移三维耦合数值模型.通过对渗滤液污染物在填埋场不同防渗条件下的运移情况进行模拟预测,确定出了渗滤液污染物的扩散范围.结果表明,在防渗完好和防渗破损的情况下,渗滤液污染物运移范围均较小,对地下水环境的影响程度较弱.     

卫生填埋场防渗衬垫系统优化设计

根据已建卫生填埋场防渗衬垫设计的实践经验总结,指出垃圾卫生填埋场防渗衬垫设计应从结构稳定、污染防治、减压导排等几方面进行综合考虑。采用现代环境卫生技术和环境土工技术,对防渗衬垫系统进行优化设计,并将其应用至现代卫生填埋场防渗衬垫设计中。     

填埋场排水层结构对其渗透性能的影响

垃圾填埋场存在着因渗滤液收集和排水系统渗透性能减弱而失效的问题,威胁着填埋场的安全稳定及其周边地质环境。因此,研究填埋场排水层结构及其渗透性演变规律对垃圾填埋场的正常运营及其对周边环境的影响评价具有重要现实意义。以相似理论为基础,采用现场垃圾渗滤液作为渗流流体,对比分析了2种结构排水层、3个渗流段的排水孔隙度和渗透性的演变规律。研究结果表明:渗滤液在单粒组结构排水层渗流时,第3渗流段渗透性的变化滞后于第2渗流段及第1渗流段;砂砾粒径较渗流深度对排水孔隙度的影响作用更大;砂砾粒径越大,排水层淤堵的发生时间越晚;在排水层中间段设置粒径较大的砂砾层,可以减缓排水层渗透性的降低速率。     

北京市某垃圾卫生填埋场堆山及覆盖工程实例

填埋场堆山及覆盖工程是指垃圾从地面向上填埋作业,至设计标高或填埋场停止使用高度的过程。为避免堆体沉降过大对堆体的稳定造成影响,根据勘察报告对垃圾填埋区进行的沉降分析,利用陈腐垃圾对沉降最大区域进行压实、垫高,保证垃圾堆体压实密度大于0.9;为减少渗沥液的产生保证渗沥液、沼气收集及导排系统安全有效的运行,采用基础构建的方式减少填埋作业面,从而减少雨季雨水的渗入;待堆体形成后,通过在堆体顶部及边坡铺设防渗及导排层对渗沥液和沼气进行疏导和收集,降低渗沥液和沼气对堆体稳定以及周边环境造成的影响,并铺设生态恢复层,美化环境。     

基于行波ELM的填埋场渗漏定位方法

提出了基于行波ELM的生活垃圾填埋场渗漏检测方法。将新型同轴电缆以平行等间距的方式铺设在HDPE膜下土壤层中,由于垃圾渗滤液的腐蚀作用,导致同轴电缆的绝缘保护层和介质层的物理性质发生改变,从而造成实心导体层和金属屏蔽层在渗漏处短路,并产生暂态行波。从暂态电流行波中提取行波固有频率主成分进行初步渗漏定位,并利用ELM的回归特性减小渗漏区电缆中因分布电感、分布电容变化产生的检测误差。实验结果显示:同轴电缆信号能量传输集中,行波频率法定位精度不受渗漏距离的影响,经ELM优化后的渗漏定位最大误差为0.535％。     

基于CEEMD-BiGRU模型的徐州市大气污染物浓度预测

目前大气污染物对于地区经济以及人体健康的影响不容忽视。选取徐州市2016-01-01—2021-01-24大气污染物和气象要素数据,针对大气污染物浓度波动性强等特点,运用互补集成经验模态分解(CEEMD)将污染物数据分解为本征模态分量,提取出原始数据的各项特征,再对分解出的各本征模态分量构建双向门控循环单元模型(BiGRU),通过双向循环训练,学习各分量的特征趋势并获得最优训练参数,将输出结果重构,得到最终的预测值。结果表明:与BiGRU、BP模型相比,CEEMD-BiGRU模型预测各项大气污染物的平均绝对误差(MAE)、均方根误差(RMSE)和平均绝对百分比误差(MAPE)分别下降15%、20%和2百分点以上,预测精度有较大提升。在此基础上,利用CEEMD-BiGRU模型预测后一时间段残差,以修正原预测值,得到大气污染物预测区间上界,进一步扩展模型的适用性。     

基于Google Earth Engine云平台的黑龙江流域长时序常年和季节性水面提取及变化分析

遥感影像空间覆盖广、更新周期短,是快速提取大区域水面信息的可行技术,对水资源开发利用、管理和保护具有重要意义。针对年际内受降水波动性影响,充分应用年份内所有可用的影像数据构建年均水体指数,来减少单期影像难以准确反映年内水面特征的问题,利用Google Earth Engine （GEE）遥感云平台解决了传统影像下载和桌面端处理海量影像数据效率低的问题。以黑龙江流域为研究区,以Landsat影像为数据源,结合地形数据,提取1987—2019年常年水面和季节性水面。研究结果表明:1）相较于单期影像数据,年均水体指数能更全面反映水面的时间信息,水面提取总体精度达到95.32%,其中,常年和季节性水面的总体精度分别为96.59%、94.61%;2）与已有数据产品相比,提取的常年水面更加连续、完整,质量更好;3）近32年来,黑龙江流域常年水面面积波动较大,呈减少趋势,年均减少14.82 km2;季节性水面面积相对平稳,呈增加趋势,年均增加12.81 km2。     

BP神经网络与Sugeno模糊积分融合 的转子系统故障诊断

目的针对BP神经网络对转子故障诊断方法存在的局限性,提出一种融合Sugeno模糊积分和BP神经网络的转子故障轴心轨迹识别诊断方法。方法首先利用轴心轨迹图像的不变矩为特征向量,提取常见旋转机械转子故障特征,随后利用多个BP神经网络对故障类型进行识别,最终采用Sugeno模糊积分对BP神经网络识别结果进行决策,从而构建转子故障诊断模型,并应用于转子系统故障的诊断。结果通过机械故障仿真模拟实验平台采集了6种常见转子系统故障信号,利用matlab2012a软件编程建模仿真处理,试验表明,该模型有效地提高了转子系统多类别故障的识别正确率。同时,该方法对同一故障类型识别所需样本少,大大节省了数据获取和处理的时间。结论该方法提出并用于转子系统故障诊断中,诊断准确性高,可靠性强,利用样本数据量少,节约时间,对小样本数据的故障诊断有着良好的效果。     

垃圾渗滤液层状砂箱参数拟合试验及模拟

基于相似模拟条件,研究了垃圾渗滤液污染物在层状含水层中运移规律,通过数值模拟方法拟合了层状含水层的渗透性及弥散度,利用拟合参数分析了阜新垃圾填埋场有机污染物在地下环境中的迁移和时空分布规律,该实验和数值模型较好地反映了层状土中污染物渗漏的基本特征,对预测、控制渗滤液污染地下水提供了一种有效的方法。     

多功能粉煤灰治理垃圾场渗滤液

以具絮凝、吸附、降解多功能粉煤灰污水处理材料,填充成絮凝沉降降解过滤箱,组合有鼓气、臭氧的连续式5级垃圾场渗滤液集成处理系统。垃圾渗滤液流量、鼓气量、臭氧量分别为40Lh、40L(m3·h)、15mgL的工艺条件下,渗滤液的悬浮物、色度、CODCr、BOD5、氨氮、硫化物等主要污染物指标分别降低93%、90%、96%、92%、86%和92%,达到垃圾场渗滤液二级控制标准。     

单元包封密闭式填埋工艺在阿苏卫垃圾卫生填埋场的探索实践

针对传统垃圾填埋工艺存在分区作业时间长、填埋气引发臭气污染等问题,结合阿苏卫垃圾卫生填埋场实际情况,采用单元包封密闭式填埋工艺,利用旱季垃圾堤坝进行分区填埋操作、渗滤液导排盲沟作为填埋单元分隔、构建填埋气及渗滤液收集系统等技术措施,有效地实现了雨污分流. 实施单元包封密闭式填埋工艺后,2010年填埋场渗滤液产生总量减少了约76 000 t,比前4 a平均产生量减少了35%;填埋气收集量增加了12×106 m3,收集总量比前4 a平均值增加了139%;臭气排放指标达到GB 14554—1993《恶臭污染物排放标准》二级排放标准. 该工艺的实施可以使填埋场运行管理更加规范.