基于ARIMA模型的北京市朝阳区建筑垃圾产量分析与预测

在建筑垃圾产量历史数据缺失的情况下,借助ARIMA模型预测朝阳区拆除面积和建筑竣工面积,从经验系数法和间接预测法入手,对朝阳区的拆除垃圾、新建垃圾和装修垃圾的产量进行了预测。研究结果,表明未来8年朝阳区新建剩余垃圾和装修垃圾的产生量呈缓慢上升的趋势,工程槽土和拆除垃圾的产生量呈现周期性的波动;工程槽土对建筑垃圾总量的贡献最大,其次是拆除垃圾,新建垃圾的贡献最小。综合考虑不同类建筑垃圾的产生量和特点,朝阳区政府应加大拆除垃圾和装修垃圾无害化和资源化的管理力度。     

Removal of phosphate from wastewater using alkaline residue

Alkaline residue(AR) was found to be an efficient adsorbent for phosphate removal from wastewater. The kinetic and equilibrium of phosphate removal were investigated to evaluate the performance of modified alkaline residue. After treatment by NaOH(AR-NaOH), removal performance was significantly improved, while removal performance was almost completely lost after treatment by HCl(AR-HCl). The kinetics of the removal process by all adsorbents was well characterized by the pseudo second-order model. The Langmuir model exhibited the best correlation for AR-HCl, while AR was effectively described by Freundlich model. Both models were well fitted to AR-NaOH. The maximum adsorption capacities calculated from Langmuir equation were in following manner: AR-NaOH AR AR-HCl. Phosphate removal by alkaline residue was pH dependent process. Mechanisms for phosphate removal mainly involved adsorption and precipitation, varied with equilibrium pH of solution. For AR-HCl, the acid equilibrium pH( 6.0) was unfavorable for the formation of Ca-P precipitate, with adsorption as the key mechanism for phosphate removal. In contrast, for AR and ARNaOH, precipitation was the dominant mechanism for phosphate removal, due to the incrase on pH( 8.0) after phosphate removal. The results of both XRD and SEM analysis confirmed CaHPO4·2H2O formation after phosphate removal by AR and AR-NaOH.     

Evaluation of accuracy of linear regression models in predicting urban stormwater discharge characteristics

Stormwater runoff has been identified as a source of pollution for the environment, especially for receiving waters. In order to quantify and manage the impacts of stormwater runoff on the environment, predictive models and mathematical models have been developed. Predictive tools such as regression models have been widely used to predict stormwater discharge characteristics. Storm event characteristics, such as antecedent dry days （ADD）, have been related to response variables, such as pollutant loads and concentrations. However it has been a controversial issue among many studies to consider ADD as an important variable in predicting stormwater discharge characteristics. In this study, we examined the accuracy of general linear regression models in predicting discharge characteristics of roadway runoff. A total of 17 storm events were monitored in two highway segments, located in Gwangju, Korea. Data from the monitoring were used to calibrate United States Environmental Protection Agency＇s Storm Water Management Model （SWMM）. The calibrated SWMM was simulated for 55 storm events, and the results of total suspended solid （TSS） discharge loads and event mean concentrations （EMC） were extracted. From these data, linear regression models were developed. R2 and p-values of the regression of ADD for both TSS loads and EMCs were investigated. Results showed that pollutant loads were better predicted than pollutant EMC in the multiple regression models. Regression may not provide the true effect of site-specific characteristics, due to uncertainty in the data.     

芦苇和藨草对不同程度富营养化水体的净化效果研究

通过设置3种浓度梯度的富营养化水体净化实验,研究了芦苇和藨草的生长状况及其对富营养化水体中N、P的去除效果。结果表明:芦苇和藨草在3种梯度的富营养化水体中均能正常生长,并对水中N、P有明显的去除效果。藨草在处理轻度和中度富营养化水体时要比芦苇占优势,在重度富营养化水体中,芦苇对N、P的去除能力要高于藨草,且二者对水中TP的净化效果要好于TN。通过对受试水样的TN、TP浓度随时间变化的动态曲线拟合得出,水体中TN、TP的浓度随时间变化呈负指数衰减,芦苇和藨草对富营养化水体的净化率随其在水体中停留时间的延长而递增。实验结果为利用挺水植物修复富营养化水体的模式和机理的深入研究提供了科学依据。     

星肋小环藻、铜绿微囊藻春化作用基因控制机理

实验证实了星肋小环藻、铜绿微囊藻的春化作用后,其暴发控制机理成为研究重点。该文通过分析单细胞生物基因操作原理、遗传物质转录复制控制、温度对蛋白质的作用和酶原激活过程等,研究微藻春化作用基因控制机理,提出基因控制模型:激活基因-操纵基因连锁的基因操纵模型,由基因操纵子、调节基因和激活基因组成。该模型阐释2种藻类春末夏初大规模暴发机理:春季,调节基因产生的调节蛋白原被调节蛋白激活酶激活产生的调节蛋白与操纵基因结合,启动结构基因转录合成DNA合成酶系,DNA复制完成,藻体裂殖(繁殖)群体增长;夏季,高温下温度敏感的调节蛋白激活酶变性,使调节蛋白原激活产生变构的调节蛋白,同时与操纵基因和激活基因结合,激活基因不能产生调节蛋白激活酶激活调节蛋白原产生激活蛋白,这时铜绿微囊藻进入生长被抑制状态,星肋小环藻进入高温休眠状态;进入秋季,因之前无低温出现使热变性的激活酶复性,激活产生正常的调节蛋白与操纵基因结合,启动结构基因复制繁殖所需DNA酶系,尽管秋季温光适宜,星肋小环藻不会生长活动,铜绿微囊藻可生长但生长速度低于春末夏初时的生长速度;进入冬季,低温使热变性的激活酶复性,等待来年春暖激活调节蛋白原,启动新一年的藻生长。     

城市应急重气扩散模型在JU2003扩散试验中的模拟验证

发展了一个能够考虑昼夜大气稳定度差异的城市应急重气扩散模型——SLAB_URBAN模型,利用该模型对美国Oklahoma City Joint Urban 2003(JU2003)城市扩散试验进行了模拟,主要关注下风方向不同观测距离的Cmaxu/Q值,并将模型模拟出的Cmaxu/Q值与JU2003试验观测的Cmaxu/Q值进行了对比验证。结果表明:SLAB_URBAN模型能够模拟出昼夜不同稳定度条件下城市重气扩散在下风方向浓度的分布状况;SLAB_URBAN模型的统计误差分析显示其模拟结果与观测值较一致;此外,从应急反应和安全角度考虑,SLAB_URBAN模型也符合实际工作的需求。     

崇明岛中长期碳排放预测及其影响因素分析

为更好地推动崇明低碳生态岛的建设,在应用以自下而上的部门法为基础的区域范围温室气体排放评估核算方法,全面核算崇明岛能源消费及温室气体排放现状的基础上,应用LEAP模型,通过情景分析预测崇明岛中长期能源消费需求以及温室气体排放水平,并进一步应用对数平均指数法(LMDI)对影响崇明岛未来温室气体排放的主要因素进行了定量分析。研究表明:参考情景下,崇明岛能源消费总量从2010年的101万吨标煤增加到2050年的533万吨标煤,净碳足迹从2010年的238万吨CO2e增加到2050年的579万吨CO2e。崇明岛能源消费需求和碳排放增加的主要驱动因素是未来的经济发展、人口增长和生活水平的提高,但是通过一系列的优化,尤其是能源结构的变化和能耗强度的下降,减排情景下,崇明岛能源消费总量有可能在2039年左右达到峰值,并有望在2050年左右实现"零碳岛"的长期发展目标。结合定量分析的结论,进一步提出了实现崇明岛低碳发展中长期目标的可能性和重点发展领域。     

皖江区域城市能级与生态环境协调度的测度和发展趋势研究

随着城市能级的不断提高,城市生态环境问题也日益突出,二者间协调发展成为城市发展一致的追求。以皖江区域10个城市作为研究地域单元,构建了城市能级与生态环境的指标体系,并建立了城市能级与生态环境的协调度模型。在此基础上,对皖江区域2002~2011年的城市能级与生态环境协调度进行了测度,研究发现过去10a皖江区域城市能级与生态环境的协调度处于较低水平。根据测定的协调度数据,建立了协调度自回归预测模型,并运用该模型探究了未来10a皖江区域城市能级与生态环境协调度的发展趋势,结果表明皖江区域城市能级与生态环境的协调度发展水平经过拮抗期和基本协调期后不断提高,将于2019年前后趋近高质协调发展阶段,即城市能级与生态环境两个系统有序互动发展的态势。     

基于BP神经网络的鄱阳湖水位模拟

考虑到鄱阳湖水位受流域五河与长江来水等多因素的共同作用而表现出高度非线性响应,采用典型的三层BPNN神经网络模型来模拟鄱阳湖水位与其主控因子之间的响应关系。分别将湖口、星子、都昌、棠荫和康山水位作为目标变量进行BPNN模型构建和适用性评估。结果显示：综合考虑流域五河及长江来水（汉口或九江）的BPNN水位模型,空间站点水位模拟精度（R2和Ens）可达090以上,各站点的均方根误差（RMSE）变化范围约050～10 m,若忽略长江来水的影响作用,仅将流域五河来水作为湖泊水位的主控影响因子,模型训练期与测试期的纳希效率系数（Ens）和确定性系数（R2）显著降低,且低于050,均方根误差（RMSE）也明显增大（124～288 m）,意味着综合考虑流域五河与长江来水是获取结构合理、精度保证的鄱阳湖水位模型的重要前提。同时建议针对鄱阳湖湖盆变化对水位的影响,尽可能选择一致性较好的长序列数据集来训练和测试BPNN模型。所构建的BPNN神经网络模型可进一步结合流域水文模型,用来预测气候变化与人类活动下流域径流变化对湖泊水位的潜在影响,也可作为一种有效的模型工具来回答当前鄱阳湖一些备受关注的热点问题,如定量区分流域五河与长江来水对湖泊洪枯水位的贡献分量,为湖泊洪涝灾害的防治和对策制定提供科学依据     

长江源区基于坡面尺度的土壤水热过程模拟研究

长江源多年冻土区土壤水热传输过程机理与模拟,是广泛关系到高原生态环境保护恢复和区域水文过程的关键科学问题。因此,以GEOtop模型为研究平台,以长江源不同植被盖度下（裸地、30%、65%和92%）高寒草甸的观测数据为基础,检验模型对土壤水热迁移过程的描述与模拟精度。总体而言,GEOtop模型需要率定的参数较少,从而减少模型模拟的不确定性,提高了模拟精度。对不同植被盖度下土壤温度、水分和实际蒸散发模拟的NSE 系数基本达到08,表明模型能准确模拟高寒生态系统土壤的水热传输过程,可以作为长江源区土壤水热过程的有效模拟工具