贝叶斯动态模型在煤矿事故预测中的应用研究

随着我国煤炭工业的快速发展,煤矿安全生产形势趋于好转,煤矿各类事故死亡人数逐年下降,但是煤矿事故总量仍然很大。在分析了贝叶斯动态模型特点的基础上,依据2001~2013年我国煤矿事故百万吨死亡率数据,分别运用贝叶斯常均值模型和一阶多项式模型,对历年煤矿百万吨死亡率进行样本训练和残差分析,并对2014年煤矿百万吨死亡率进行预测。结果表明,贝叶斯动态模型可适应煤矿事故的特点并用于煤矿事故进行科学的预测,其一阶多项式模型具有较高的预测精度,研究方法及结果可为煤矿监管部门及企业的安全管理决策提供借鉴。     

云贵地区生态环境现状及演变态势风险分析

近年来,云贵地区生态环境问题较为严重,主要生态系统脆弱性加剧,生物多样性受到严重威胁,土壤侵蚀、石漠化、水土流失等问题突出,生态服务功能整体趋于退化;矿产资源开发损害区域生态功能、工业化和城镇化全面提速挤占生态空间以及水资源高强度开发导致流域生态恶化的风险均将持续加大。云贵地区生态环境演变态势整体堪忧,应坚持保护生态优先的理念,坚持合理布局与效率并重,实行差别化的资源型产业引导对策,保障环保投入持续加大,推动云贵地区经济社会与资源环境协调可持续发展。     

铁路桥梁段环境振动分频段预测方法

针对铁路环境振动,在考虑振动频率对振动传播衰减的影响下,将桥梁荷载视为点列式荷载,提出适合桥梁段环境振动的分频段预测方法.为考察该方法在铁路桥梁段环境振动预测中的适用性,分别采用该方法和现行的铁路环境振动常用预测方法对成灌快速铁路某桥梁段10～40 m范围内的地面环境振动进行预测,并将两种方法的预测结果与实测结果进行对比.结果表明,铁路桥梁段环境振动分频段预测方法在实际桥梁段环境振动预测中能够取得很好的预测效果,且相对于现行铁路环境振动的常用预测方法,其预测精度更高.     

基于时间序列法的滇池流域新宝象河污染风险预测

入湖河流是滇池流域主要污染物的输送途径,为减少入湖污染负荷,需保证入湖断面水质达标。以新宝象河入湖河口2005—2017年的水质数据为基础,使用描述统计方法分析年度水质波动,采用单因素方差分析法对水温、降雨、污染物浓度进行季节性差异分析,并应用时间序列法对多年水质情况建立模型。结果表明,入湖污染最严重的时间是2007年,之后除总氮外其他污染物浓度迅速下降,直至2014年入湖河口水质达到地表水Ⅳ类标准,满足了规划的要求。河流的水温和区域降雨量具有显著的季节差异性,污染物浓度受降雨、回补水等各种因素的影响,总体呈现春季较高、秋季较低的现象。时间序列模型预测结果显示CODCr超标风险最大,为了预防超标的情况出现,提出了相应的防控措施,包括提升旁路治理能力、优化湿地调蓄、启动面源拦截等。     

中国省域环境压力综合评价

以中国30个省、自治区和直辖市为研究对象,以1997-2010年为研究区间,选取各省工业SO2排放量、烟尘排放量、粉尘排放量、废水排放量、固体废弃物产生量和碳排放量6类环境污染基础指标,运用“纵横向”拉开档次法构建环境压力综合指标,从环境压力平均水平、变化趋势和变动程度3个角度深入分析各省、自治区和直辖市在1997-2010年的环境压力.结果表明,根据环境压力平均水平,我国各省、自治区和直辖市可分别划入高、中、低3个环境压力区域,各省环境压力也分别呈现上升、下降、U型和倒U型4种变化趋势.此外,内蒙古环境压力不断上升,四川和辽宁环境压力不断下降,三者变动系数较大,分别达到0.08、0.06和0.05.研究表明,内蒙古的环境现状不乐观,亟须改善;而四川和辽宁二省环保工作实施效果较好,大幅度降低了环境压力,可作为其他省、自治区和直辖市降低环境压力的学习对象.     

混沌遗传神经网络在空气质量预测中的应用

为了提高对空气质量预测的准确性,提出了一种基于混沌遗传算法(CGA)的BP神经网络改进方法。BP神经网络是目前应用最广泛的神经网络,但存在收敛速度慢和易陷入极小值的缺陷。该改进算法的基本思想是用混沌遗传算法优化BP神经网络的初始权值和阈值。混沌遗传算法结合了混沌运动的遍历性和遗传算法的反演性。将混沌变量加入遗传算法中,进一步提高了遗传算法的全局搜索能力和收敛速度;将混沌遗传算法优化后得到的最优解作为BP神经网络的初始权值和阈值。利用改进后的CGA-BP算法进行空气质量预测,结果表明,该方法对空气质量的预测效果明显好于单纯使用BP神经网络的预测效果。     

三峡库区湖北段工业源污染负荷与预测

针对三峡库区工业源污染排放量大,对库区水生态环境安全危害大的特点,以库区湖北段工业源为研究对象,采用实际监测和企业申报监测数据方式,辅以排污系数计算方法,统计分析了1995-2007年工业废水量和主要污染物COD的排放量,并采用灰色-马尔柯夫链模型预测2008-2020年的污染负荷.结果表明,自2005年以后,工业废水的排放量呈现逐渐下降的趋势,在2007年达到1 857.13万t,2008年以后逐渐增加.COD的排放量总体呈逐渐下降的趋势,只是在2001年出现上升,到2007年底COD的排放量为611.21 t.随着工业源污染物全防全控的加强,预计工业污染负荷会逐步减少.     

基于PSO优化BP神经网络的水质预测研究

为快速准确地预测河流水质,结合汾河监测数据,使用粒子群算法(PSO)优化BP神经网络模型(PSO-BP)进行水质预测.通过灰色关联度分析确定输入变量,利用PSO算法修正BP网络的初始权值、阈值,优化神经网络结构及算法全局收敛性.采用该模型对汾河主要污染物指标COD、BOD5、氨氮、挥发酚等进行预测和验证.结果表明,与传统的BP神经网络模型相比,PSO-BP模型使最大相对误差从15.43％减小到1.46％,其平均误差由4.00％减小到1.01％,预测均方根误差从5.956×10-3减小到1.605×10-4.因此,基于PSO-BP神经网络模型的预测更加精确,可用于水质预测.     

基于状态Petri网的矿区生态环境脆弱度动态评价方法

采用状态Petri网模型对矿区生态环境脆弱度进行动态评价,给出了状态Petri网中累积值、加权值、不变值和虚拟值4种不同状态值的计算及表示方法,提出了基于状态Petri网的矿区生态环境脆弱度计算方法。库所的累积值用于计算采矿过程中环境指标的总变化量。加权值主要用于脆弱度的计算。具有不变值的库所在相应的变迁被激发前后状态值均保持不变。没有实际意义的虚拟值在状态Petri网中仅起到逻辑或过渡作用。网结构描述了矿区生态环境脆弱度的组成结构,网系统的运行反映了生态环境脆弱化的状态变化过程,并且将脆弱度的计算融入了状态Petri网的运行中。在案例研究中,绘制了4种修复方案下脆弱度的变化情况曲线,表明该评价方法可以对矿区生态环境脆弱度进行动态评价。状态Petri网模型能将矿区生态环境脆弱化过程,以及人工修复和自然修复过程直观形象地展现出来,为预测矿区生态环境脆弱度的变化情况及制定相应的修复方案提供参考。该模型适用于矿山长期开采对生态环境造成破坏过程的建模及计算,而且对矿山的开采过程也不需要作特别的假设限制。     

基于K-CNN-BiLSTM的关联区域VOCs浓度时空关联预测

为了提升关联区域内VOCs浓度预测精度,基于深度学习理论构造了K-CNN-BiLSTM时空关联预测模型。同时,为了实现VOCs精细化治理,首先对研究区域进行了网格划分,采用IDW进行空间插值,计算整理得到VOCs的网格数据集。其次使用KNN算法计算空间相关性筛选得到空间相关矩阵,按照时序排列拼接成时空类图。然后将时空类图输入CNN模型中提取局部时空特征,最后将提取的时空特征送入双向LSTM中进行全局预测。以西安市某区为例,对VOCs浓度进行预测,并将预测结果进行时空分布可视化。结果表明：模型具备单步预测和多步预测能力,同时与CNN-BiLSTM、CNN-LSTM和LSTM相比考虑了VOCs浓度数据的时空关联性,预测精度更高;平均均方根误差(RMSE)、平均绝对值误差(MAE)和平均绝对百分比误差(MAPE)分别为6.352、5.442和10.252%,均优于对比模型。     

松花江渔业生态环境特征与质量评价

松花江是中国东北重要的渔业生产水域,监测与评价其水质,掌握渔业生态环境特征和水环境状况具有重要意义.在松花江干流布设23个监测断面,通过现场理化因子和浮游生物分析与调查,并结合获取的数据,依据国家地表水3类标准和渔业水质标准,采用综合评价指数(P)、有机污染综合评价指数(A)及生物多样性指数(H)等对松花江水质及渔业生态环境特征进行评价.结果表明,松花江干流水中高锰酸盐指数平均值在5.0 mg/L以下,溶解氧质量浓度平均值在8.0 mg/L以上.浮游植物有102种,其中硅藻门种类最多,占47.8％;浮游动物包括轮虫、枝角类、桡足类和原生动物,其中轮虫种类最多,占57.6％.冰封季节是鱼类生态脆弱期,经过多年的治理和污水截流,松花江干流水质逐渐好转,P值为1.05,A值为1.25,浮游植物H值为2.48,浮游动物H值为1.58,整体上已由中度污染向轻度污染转变,渔业生态环境和鱼类资源逐渐得到恢复,生物多样性明显增加.松花江水环境质量的改善为鱼类生长、繁殖提供了重要条件.     

不同模型对废铅酸蓄电池产生量的预测及分析

为对铅酸蓄电池的报废量进行预测分析,改进废铅酸蓄电池的回收信息系统进而提高国内的回收管理水平,基于电动车年末拥有量和汽车、摩托车的表观消费量数据,采用斯坦福模型和改进消费使用模型估算2005-2019年起动用和动力用废铅酸蓄电池数量,分别应用市场供给模型和市场供给A模型预测2020-2027年废铅酸蓄电池的产生量.研究表明:斯坦福模型和改进消费使用模型估算结果的相关性较好,市场供给模型计算结果显示,截至2027年动力用和起动用铅酸蓄电池废弃量分别达到93 648 169只、43 139 155只,市场供给A模型计算结果分别为96 167 106只和49 544 059只,两种预测模型结果存在一定差别.铅酸蓄电池的使用寿命分布是影响预测结果的主要因素,市场供给A模型的预测值更切合实际.     

趋势面拟合法在煤矿瓦斯地质变量预测中的应用研究

从瓦斯地质学的观点出发,将反映煤层瓦斯基本参数的空间变化规律看做是与其赋存地质条件密切相关的连续函数。结合趋势面拟合及其模型优化的原理和方法分析得出了淮北矿业集团公司芦岭煤矿井田范围内瓦斯含量的变化及分布与其位置坐标的对应数值关系,依据该数值关系可对矿井深部采场和未开采区域实施比较准确、可靠的定量瓦斯预测。该方法也适用于其他具有相似特征的瓦斯地质变量分析。     

基于循环经济的煤矿环境评价指标体系

基于循环经济理论和煤矿开采中环境系统的演化规律.从资源循环与资源损失正反两个方面构建了煤矿区环境评估指标体系.指标体系分为目标层、指标类别层和单项指标层3个层次,单项指标层是具体舒化指标.由它直接计算指标类别层的值,进而计算目标层的评估结果.将此指标体系运用到重庆市某县煤矿,对该县近年来煤矿资源开发中环境可持续能力进行了计算和分析,评价结果与实际情况相符,揭示了该县煤矿开发中环境可持续能力提高的关键因素,进一步探讨了煤矿开发中环境能力提高和循环经济理念的实施建议.     

矿山开采对生态环境的影响评价

根据邵新煤矿的地质采矿条件,按照概率积分法和<建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程>预测矿山开采造成的地表移动变形和导水裂隙带高度.预测结果表明,邵新煤矿西北区多煤层重复开采后斜率i=1.273～26.498 mm/m,曲率k=0.006×10-3～1.081×10-3 m-1,水平变形ε=0.729～15.183 mm/m;东南区多煤层重复开采后斜率i=1.273～22.473 mm/m,曲率k=0.006×10-3～1.011×10-3 m-1,水平变形ε=0.729～12.878 mm/m;冒落带高度为3.118～3.274 m,导水裂隙带高度为18.76～20.91 m.受深部煤层采动的影响,矿山开采后地面建筑物破坏等级为I～IV级,结构处理为简单维修～大修;受近距离煤层采动的影响,K21煤层露头线2侧附近居民建筑破坏等级可能达到IV级,结构处理为大修.导水裂隙带最高达到K21煤层以上19.27 m,花石水库出露地层为侏罗系中统下沙溪庙组(J2x),矿井开采不会导致水库漏失,但会对须家河组第2段T3xj2、第4段T3xj4裂隙含水层地下水产生疏降作用.煤矿开采会导致邵新煤矿采空区内煤层浅部坡耕地出现细小地裂缝,但不会改变农业生产的基本格局.     

利用高低频土壤介电常数预测土壤Cd质量比研究

通过研究Cd质量比对土壤相对介电常数影响的变化规律,为地质雷达快速无损地探测重金属污染程度提供理论依据。首先在100 MHz和15 MHz频率下,使用高频Q表对已知含水率(0.05 cm³/cm³、0.13 cm³/cm³、0.16 cm³/cm³、0.20 cm³/cm³、0.25 cm³/cm³和0.28 cm³/cm³)和Cd质量比(0、15.2 mg/kg、68.4 mg/kg、83.6 mg/kg、100 mg/kg、152 mg/kg、190 mg/kg和250 mg/kg)的土壤样品进行相对介电常数的测量。在剔除异常值后,使用最小二乘法对所获得的数据进行拟合得到在100 MHz下的相对介电常数与含水率之间的关系,并在15 MHz的相对介电常数条件下得到2个经验公式,即不同含水率下的Cd质量比与相对介电常数的关系式...     

动态瓦斯地质预测算法研究与可视化应用

为实现煤矿瓦斯地质动态精准预测与可视化,基于煤层埋深、厚度、倾角、地质构造等多种因素,通过将相似的地质模块定义为同一微单元,在此基础上将反距离权重插值算法和递归邻域搜索策略与数据优化处理算法相结合,应用于瓦斯地质动态预测可视化系统开发。研究结果表明:根据递归邻域搜索算法模型开发的多级瓦斯地质图动态分析系统利用瓦斯地质基础数据可对矿井瓦斯含量、压力、涌出量等瓦斯赋存参数进行实时分析和计算,动态绘制散点图、等值线和区域预测图,使瓦斯区域预测图过渡更加平缓,显著提高预测的精准性及整体的显示效果,同时其制图耗时也无明显增加,可为高瓦斯矿井安全生产提供决策依据。     

百菌清在马铃薯中的最终残留及土壤中消解动态研究

为评价百菌清在马铃薯上的使用安全性及土壤中的消解动态残留,建立了百菌清在马铃薯及土壤中的残留分析方法,2016—2017年在湖南长沙和河北石家庄两地进行了720 g/L百菌清悬浮剂在马铃薯上的施用,分析了其有效成分百菌清在马铃薯上的消解动态和最终残留。马铃薯、土壤样品用体积比为1∶1的丙酮-乙腈的混合液振荡提取,提取液经盐析、浓缩后用乙腈定容,气相色谱法检测。结果表明,在添加水平为0. 02 mg/kg、0. 20 mg/kg和2. 00 mg/kg时,马铃薯中百菌清残留量检测方法的添加回收率为81. 1%～110. 5%,相对标准偏差(RSD)为4. 4%～11. 9%;土壤中百菌清残留量检测方法的添加回收率为82. 4%～111. 6%,RSD为6. 3%～10. 9%。百菌清在马铃薯上以高剂量(3 240. 0 g/hm~2)、低剂量(2 160. 0 g/hm~2) 2个剂量分别施药3次和4次,最后一次施药后7 d、14 d、21 d的马铃薯的最大残留量均值分别为0. 084 mg/kg、0. 026 mg/kg、0. 020 mg/kg。百菌清在土壤中的残留消解动态规律符合一级动力学反应模型,其消解半衰期为3. 63～8. 35 d,在土壤环境中较易降解。     

金川矿区岩移与工程稳定性研究及动态预测

针对金川矿区控制性工程所潜在的安全隐患,首先明确了影响矿区控制性工程稳定的主要因素是采动影响,提出了开展岩移规律与动态预测研究的必要性,论述了国内外岩移规律研究的现状及发展趋势,提出了该课题研究的主要内容以及关键技术,最后阐述了课题研究应采用的理论与技术方法.     

煤与瓦斯突出预测研究动态及展望

笔者总结了以突出敏感性指标预测为基础的接触式煤与瓦斯突出预测技术的发展现状 ;阐述了瓦斯地质理论研究进展情况 ;对统计学方法、计算机模拟、模糊数学、灰色系统理论、神经网络技术、专家系统、分形理论、流变与突变理论等数学物理理论在煤与瓦斯突出预测领域中的应用情况作了系统的描述 ;对GIS技术、无线电波透视探测技术及以地震波为主的弹性波技术为煤与瓦斯突出预测技术的发展前景作了必要的分析。