基于修正组合模型的青海省城市需水量预测

根据城市用水量系统具有非线性和随机波动性的特点,为了充分发挥组合灰色神经网络预测模型能够综合单变量预测及非线性处理的优势,同时降低组合权系数计算方法的不确定性对模型预测效果的影响,论文提出了基于马尔科夫链修正的组合灰色神经网络预测模型。将其应用于1980—2009年青海省城市用水量序列的拟合分析,并预测其2010、2015以及2020年的城市需水量。结果表明:基于马尔科夫链修正的组合灰色神经网络预测模型预测结果的误差更小,精度更高。     

基于改进灰色与广义神经网络的火电行业NO_x排放组合预测

为解决区域火电行业NOx排放量的预测问题,在原始灰色模型基础上做出改进,提出了基于指数平滑的改进灰色模型,并将该模型与广义神经网络相结合,建立了基于改进灰色与广义神经网络的组合预测模型。以1998—2011年火电行业NOx排放量数据为基础,对提出的组合预测模型与灰色模型和广义神经网络模型的预测结果进行了对比。结果表明:建立的组合模型预测结果更为精准,能够更有效应用于区域火电行业NOx排放量的预测问题。     

北京城市塑料垃圾年产量的模拟预测及其影响因素分析

揭示城市塑料垃圾年产量及影响因素、预测其发展趋势对于城市生活垃圾收集系统的优化、处理技术的合理选择和降低环境影响具有重要意义.本研究基于1989年以来北京塑料垃圾占比、城市生活垃圾产量数据和社会经济数据,利用赤池信息量准则（AIC）和灰关联度法研究了北京城市塑料垃圾占比的年变化趋势和城市塑料垃圾年产量的主要影响因素.通过多元线性回归模型（MLR）、灰色系统模型GM（1,1）和BP神经网络模型对北京城市塑料垃圾年产量进行了模拟预测.结果表明,北京城市塑料垃圾占比由1989年的1.88%,增加到2012年的14.87%.基于AIC准则预测2013—2050年北京城市塑料垃圾占比增长趋势较平缓、稳定在14%~19%之间.2000—2012年北京市城市塑料垃圾年产量由40.2×10⁴ t增加到121.1×10⁴ t,年增长15.5%.人均可支配收入是影响北京城市塑料垃圾年产量的最大社会经济因素,而常住人口的影响较低.BP神经网络是模拟预测北京城市塑料垃圾产量的最佳模型,其模拟预测结果表明：2013年后北京市塑料垃圾年产量随时间呈不规则的非线性增长趋势,到2025、2035、2050年北京城市塑料垃圾产量将分别达到335、488和859×10⁴ t,将对北京城市生活垃圾处理处置与防控管理带来巨大挑战.     

基于前向神经网络的广义环境系统评价普适模型

为了建立由水环境、空气环境、生态环境、水资源环境、灾害环境、遥感环境、社会经济环境等不同环境系统组成的广义环境系统评价都能普适、通用的神经网络模型,针对BP神经网络因收敛速度慢、易于陷入局部极值而使实用性受限的缺陷,提出以双极性sigmoid函数作为网络隐层节点(神经元)的激活函数,而网络输出为所有隐层节点输出的线性求和的前向神经网络的广义环境系统评价模型.在设置广义环境系统指标参照值和指标值规范变换式,并对指标值进行规范变换的基础上,分别构建了适用于广义环境系统评价的任意2个指标规范值的前向神经网模型(NV-FNN(2)结构)和任意3个指标规范值的前向神经网模型(NV-FNN(3)结构).而对于指标较多的广义环境系统评价,只要将多指标分解为以上2个指标和3个指标的两种简单结构的前向神经网络的广义环境系统评价模型的组合表示即可.理论分析和实例检验结果表明:该模型对任意广义环境系统的规范指标值皆普适、通用,因而使不同环境系统的评价变得简洁、统一.规范变换和优化算法相结合的建模思想和方法对简化广义环境系统评价的多元回归、投影寻踪回归、回归支持向量机和径向基神经网络建模亦有借鉴和启迪作用.     

西安城市生活需水量预测

本文根据西安市过去若干年生活用水量的统计资料，分别采用一元线性回归、生长曲线、G(1，1)灰色系统模型和人均综合生活用水定额法对西安2010、2015年城市生活需水量进行预测，并对各种方法的预测结果进行分析比较，认为生长曲线模型的预测结果比较合理，确定西安2010、2015年城市生活需水量分别为3．4658亿m^3、3．6964亿m^3。     

用水量预测模型影响因子综合分类及其作用评价

对影响城市综合用水量预测的众多因素进行了统一的归纳分类,并逐一对用水量预测的影响进行分析和评价。结合预测的最终功能目标,对如何利用这些影响因素进行了综合评价,便于预测者遴选预测数据,优先遴选敏感因子,为后续的预测模型建立筛选出有价值的数据序列。     

压实坡积土的应力应变关系三维曲面初步研究

对两组不同含水量的压实坡积土样进行三轴CD试验,利用试验得到的ε1～q曲线以及体应变εv、剪应变εr、平均正应力p和广义剪应力q等数据,通过神经网络反演,并采用可视化处理技术,得到试样的部分应力应变关系三维曲面,为三维数值建模研究创造条件。     

山东省环境空气质量动力统计预报系统

以山东省17个城市2014年至2015年环境空气质量监测指标和同步的气象观测数据为基础,采用线性回归和神经网络方法建立统计预报模型,构建山东省环境空气质量动力统计预报系统。该系统实现了业务化自动运行,对山东省17城市的6项污染物指标(PM_(2.5)、PM_(10)、NO_2、SO_2、CO日均浓度和O_3日最大8小时滑动平均浓度)和AQI指数进行逐日预报。预报结果能较好的反应各市空气质量的变化趋势,为预报业务提供参考。     

长江中下游城市水生态环境综合整治对策与路线图

为提升我国长江中下游城市水生态环境质量,以该地区65个地级市为研究对象,总结城市水资源、水环境、水生态现状,并进行相应的问题解析。结果表明：长江中下游地区城市用水量大、再生水利用率低导致水资源压力较大;污水排放量大、工业污染严重、管网及污水处理厂效能较差、地表径流污染负荷大、水动力不足、水体连通性受阻、湖泊面积萎缩等原因导致城市水体水质较差、水生态功能退化、湖泊富营养化。基于城市水生态环境问题解析的结果,确定地区城市水生态环境近期(2021—2025年)、中期(2026—2030年)和远期(2031—2035年)3个阶段的目标,提出各阶段对应的水资源、水环境、水生态等方面的水生态环境综合整治对策和路线图。     

基于风险神经网络的大气能见度预测

针对空气污染导致大气能见度降低的预测研究,构建了一个风险神经网络模型,模型以6个气象因子、3种主要污染物(SO2,NO2,PM10)浓度和能见度作为输入因子,输出为24h后能见度的预测值.该模型对低能见度情况的数据给予相对较高的风险值,而对高能见度情况的数据则给予相对较低的风险值.以天津市2003~2007年的气象数据对模型进行检验,结果表明该风险神经网络模型优于传统神经网络模型和线性回归模型.     

京津冀“以电代煤”替代大气污染物排放清单

本研究建立了基于人工神经网络的民用散煤燃用量估算模型,得到了京津冀地区“以电代煤”替代民用散煤大气污染物排放清单.结果表明：截止到2018年,京津冀地区“以电代煤”替代散煤用户约259万户,每年可减少散煤燃烧约706.6万t,减少PM_2.5、NO_x、SO₂的排放量分别约为2.81,0.76,2.17万t.其中,北京市和天津市实施效果较为明显,占京津冀地区“以电代煤”散煤替代总量的62.01%和22.82%.基于调研数据得到京津冀各市燃煤量月分布系数,1月份分布系数最大,燃煤量占比为27%~40%.     

基于油耗调查的2010年天津市农业机械排放研究

通过问卷调查,采用基于燃油消耗量的方法估算出天津市2010年农业机械氮氧化物(NOx)和颗粒物(PM)的总排放量.2010年天津市农业机械总保有量为57.5万台,其中种植业机械最大约占52.5%;总动力为588万kW,运输机械占比最大为47.3%.估算出2010年天津市农业机械总油耗(主要为柴油)为6.7万t,其中运输机械耗油量为4.5万t.再根据燃油消耗量估算了天津2010年农业机械污染物排放量,NOx和PM年排放量分别为3470t和303t.     

基于深度学习的遥感图像水边线提取方法与应用

本文提出一种基于注意力机制的像素级海陆语义分割网络A-Unet用来提取水边线，并通过条件随机场对A-Unet分类结果进行细化。以天津沿海地区的人工海岸与威海地区的基岩海岸为例，对所提方法进行了验证，实验表明，与其他水边线分割方法相比，本文提出的方法能够得到更精细的结果，实现对遥感图像水边线的像素级语义分割。该方法提取了天津地区近10年海岸线并对其变化趋势进行了定性和定量分析，可为城市海洋资源的合理开发、海洋生态环境的保护提供更好的决策与参考依据。     

基于标杆管理的中国城市水效评估研究

基于标杆管理的思想,在城市分类的基础上,根据统计分布规律引入"上临界"和"下临界"概念,建立城市水效标杆。应用水效标杆对城市水效评估的结果表明,2007~2013年间,万元GDP水耗、人均综合水耗、万元工业总产值水耗和人均生活水耗4项城市水效指标的标杆上临界值、下临界值均呈下降趋势,其中万元GDP水耗上临界值、下临界值年均下降率分别为11.65%和13.08%,万元工业总产值水耗的上临界值、下临界值年均下降率分别为17.61%和18.53%,年均下降率都超过10%,表明我国城市水效总体不断提升。建议进一步完善城市水资源管理信息公开,建立基于标杆管理的城市水效评估机制。     

印染集中区水网络优化研究

耗水量大、水环境污染严重是印染集中区的一个突出问题.本文建立水网络数学模型,对印染集中区用水排水网络进行系统规划,该模型以集中区总成本最低为目标函数,模拟了以多级组合工艺为特点的污水处理设施数学模型.运用该模型对东北某印染集中区水网络进行设计和优化改进,在保证废水达标排放、成本最低的条件下,构建了企业内及企业间最佳回用网络,确定了污水处理设施工艺最优方案,并明确各级处理工艺中不同品质的处理水回用集中区企业的最优途径,为集中区内污水处理设施提标改造计划提供参考.研究结果表明：该模型在工业集中区或工业园用水规划及废水减量方面具有实用价值和较好的应用前景.     

天津市洪沥水资源化存储研究

阐述了天津市水资源现状和20世纪以来湿地萎缩的趋势和成因,论述了该地区进行汛期洪水资源存储的必要性。基于ArcG IS开发了蓄滞洪区蓄洪过程的三维演示模块,实现对蓄水量和淹没面积实时计算。建立了考虑蓄滞洪区的淹没损失、防洪效益、供水效益和生态效益等指标的评价体系,引入模糊理论优选蓄水方案,为实施洪水资源化方案提供量化依据。基于N ewtonR-aphson方法和松弛算法建立一维河网非恒定流水动力学模型,构建了集河渠、闸门、分洪口门和蓄滞洪区于一体的水系联合调度系统。提出了天津市洪水资源存储总体实施思路,对于缓解当地水资源危机、改善水生态环境有积极意义。     

模拟污染指标水体统计分析

介绍了模拟污染水体中各类指标的单回归，逐步聚类分析，主成份分析及逐步判别分析，在聚类图和判虽函数中，溶解氧与色度具有最紧密关系，水中总和氮氮对水质也有显影响。对模拟试验样品，主成份分类与判别分析分类的结果相类似，而对城市河流体品用判别函数别的结果与观察到的天然状态相一致。     

采用因素分解模型研究京津冀地区用水变化的驱动效应

京津冀地区水资源供需矛盾突出,迫切需要分析其用水量变化与社会经济发展之间的内在联系. 在分析用水总量变化时空特征的基础上,采用因素分解模型研究了2003—2013年京津冀地区产业用水量变化的规模效应、结构效应和技术效应. 结果表明:京津冀地区产业用水量10年间下降了8.84%,是京津冀地区实现经济增长和水资源利用脱钩的主要影响因素;规模效应10年间累计增加了267.95×108 m3,是导致产业用水量增长的唯一驱动因素;结构效应和技术效应都倾向于减少产业用水量,分别累计减少124.17×108和164.11×108 m3;技术效应是北京产业用水量减少的主要原因,10年间累计减少了79.14%的产业用水量;而天津的结构效应要强于技术效应,10年间分别累计减少81.17%和73.71%的产业用水量;河北的结构效应和技术效应10年间分别累计减少51.37%和68.33%的产业用水量,相比京津仍有较大潜力. 研究显示,调整产业结构、推广节水技术是缓解京津冀水资源短缺压力的有效途径,未来河北在承接产业转移的同时,应紧密结合产业结构的优化和经济增长方式的转变.      

天津市工业能源消费碳排放量核算及影响因素分解

天津市工业经济的快速发展促使其能源消费量持续增加,已经成为该市能源消费的主体.建立能源消费的碳排放核算方法,对天津市工业能源消费碳排放量的时间序列进行分析.结果表明:在过去10 a内天津市工业能源消费的碳排放量年均增长10.41%,比工业增加值平均增速低58.53%;工业能源强度持续下降,万元(104元)增加值碳排放强度整体呈下降趋势,由1999年的2.38 t/万元降至2009年的0.68 t/万元,表明工业节能减排效果较明显;在工业终端能源消费结构中,煤炭占57.80%,高于北京、上海等地.采用对数平均迪氏指数分解法(LMDI)对工业经济规模、行业结构、能源效率和能源结构等因素进行分析.结果表明:工业经济规模是碳排放持续增长的主导原因;行业结构、能源结构整体上对碳排放量影响较小;能源利用效率提高是工业节能减排成效的最主要贡献因素,对碳排放量变化的贡献率达-140.80%.通过对天津市工业行业的进一步分析可知,能源密集型行业严重影响了工业能源消费碳排放量的变化.