排水管网规划评价指标体系构建及分形维数应用

针对截流合流制排水管网规划指标体系的构建问题,分别从排水管网的规模、结构、服务质量、经济效益等方面,构建了反映排水管网规划特征、涵盖15个指标的评价体系框架,确定了各评价指标的定义和量化方法. 评价指标定量计算所需要的基础数据,易于在排水管网规划阶段获取,使评价具有较强的可操作性. 在排水管网规划评价指标体系中引入了新的评价指标——排水管网分形维数,用以描述管网的空间分布特征,并采用计盒法计算了排水管网分形维数,经验证,计算结果与实际情况较接近.      

基于分形维数权重的南水北调东线源头水质评价研究

水质评价问题的实质是对水质现状和各评价因素间的函数关系的逼近,是一种复杂的非线性问题.针对水质评价指标之间的非线性关系,提出了基于分形维数权重的水质评价方法.为有效地评估南水北调东线源头的水质现状,首先选取影响水质评价的7个主要因素,根据标准等级水体分类标准,采用在等级标准中随机内插的方法,得到50个标准等级样本,并根据样本综合评估值与经验等级之间的关系建立分形插值评价模型;最后,以长江江都市芒稻河断面2001—2008年的年平均水质监测数据为例对模型进行验证.结果表明,该方法可以通过分段函数得到每个样本的具体得分值,因而具有较高的分类精度,为水质评价提供了一种较好的新方法.     

基于分形维数的长汀县土地利用动态变化

以福建省长汀县为研究区域,基于遥感和GIS技术的支持,对研究区2000年、2009年、2016年的土地利用结构及分形动态进行分析。研究表明：经过多年的治理工作,长汀县的土地覆被情况有了很大的改善,林地面积不断增加,裸地面积持续减少。各土地利用斑块形态具有明显的分形特征,2000?—?2009年,耕地、建设用地分维值呈增加趋势,空间形态趋于不规则;林地、裸地和水域分维值减少,空间形态趋于规则。2009?—?2016年,耕地、裸地和水域斑块分维值呈上升趋势,空间形态趋于不规则;而林地和建设用地斑块分维值趋于下降,空间形态趋于规则。总体上土地利用分维值仍有增大的趋向,土地斑块的稳定度趋于下降。土地利用的复杂性和稳定性受到人为因素影响强烈,合理协调人地关系,避免治理成效出现反复,仍然是水土流失区治理的关键。     

分形理论及其在环境科学中的应用

为使环境系统科学理论及其相关实用工具在环境科学领域得到更好的应用,本文在简要介绍分形、分形维数基本概念的基础上,通过对分形理论在环境科学中应用情况的回顾、分析与总结,进一步对分形理论在环境科学领域中的应用前景进行了展望。     

1990年以来我国大陆海岸线变迁及分形维数研究

选取1990年以来的9期的遥感影像共计371景,提取大陆海岸线数据,分析了海岸线长度历年变迁规律及分形维数的变化,得出以下结论:(1)近22 a来,我国大陆海岸线长度基本保持增长趋势;(2)自然岸线和河口岸线长度处于减少趋势,而人工岸线长度处于增加趋势,其增长速度大于自然岸线和河口岸线减少速度之和;(3)我国海岸线的分形维数呈直线增长趋势,其变化趋势与海岸线长度变化一致。     

分形理论在混凝研究中的应用

针对絮凝体的形成具有自相似性和标度不变性分形特征,将分形理论应用于混凝领域,从絮凝体结构模型、分形结构模式以及分维的研究方法三个方面对混凝研究进行了论述,从而为混凝的研究提供了新的工具.     

引入分形维数的混凝动力学方程数值求解

运用Smoluchowskj基本原理,建立了引入絮凝体分形维数的混凝动力学模型.该模型在絮凝过程中考虑了不同时刻形成的絮凝体中引入的初始颗粒数目和空隙率,并以此来推求不同时刻形成的絮凝体所对应的分形维数.采用有限差分法对建立的混凝动力学模型进行了数值计算.结果表明,初始颗粒的结构特征和碰撞效率是影响絮凝体粒径分布的主要因素.初始颗粒的分形维数和碰撞效率越大,絮凝体粒径分布越宽泛,大尺寸的颗粒所占的份额越多.同时计算结果表明,絮凝体的分形维数有随其粒径增大而逐渐降低的趋势,其原因是絮凝体的成长粒径与絮凝体中所包含的初始颗粒增长速度不成比例.以腐殖酸为混凝对象,采用硫酸铝作为混凝剂进行混凝实验,并以其初始絮凝条件作为数值计算初始条件,研究表明数值计算分析结果和模拟结果吻合较好.     

外电流对生物膜空隙率和分形维数分布的影响

采用微切片结合图象分析技术研究外电流(≤25 A/m²)对自养、异养/自养生物膜空隙率和分形维数的影响.结果表明,当没有电流作用时,自养、异养/自养生物膜的空隙率分别由最外层的大约92%和96%减少到最内层的54%左右;分形维数分别由1.1和1.05逐渐增大到最内层的1.4左右.随着通过反应器的电流密度增大,2种生物膜的最外层空隙率均略有下降,分形维数略有增大,而在生物膜内层,空隙率和分形维数受电流影响均不太明显.     

活性污泥絮体粒径分布与分形维数的影响因素

絮体粒径分布和分形维数是活性污泥的重要参数.应用激光粒度仪测量了好氧活性污泥絮体在絮凝过程的粒径分布,研究了速度梯度、VSS/SS、EPS含量及Zeta电位对絮体粒径分布的影响.结果表明,絮体平均粒径与速度梯度显著负相关(R2>0.80),与Kolmogorov尺度数量级基本相当,其间差异性与污泥VSS/SS、絮体强度等有关;相同的速度梯度下,絮体平均粒径与VSS/SS或EPS含量显著正相关(R2>0.85),与Zeta电位负相关.有机质和EPS在活性污泥絮凝中作用明显,会增强絮体强度,提升絮凝效果;EPS中蛋白质比多糖对絮凝的促进作用更明显.基于显微图像分析方法,得到了好氧活性污泥絮体二维分形维数为1.28~1.72,三维分形维数为1.70~2.69.絮体分形维数随VSS/SS或EPS含量的增加而减小;对于相同的活性污泥,絮体三维分形维数随粒径增大而减小,符合幂函数关系式.     

城市排水系统管理问题研究

完善、合理、科学的城市排水系统关系到市民的切身利益和城市的安全,关系到城市生态环境改善和可持续发展,建立良好的城市排水系统是解决中国水资源短缺和水环境恶化问题的优化途径。随着中国国民经济的高速发展,城市化进程不断加快,大多数城市陈旧的排水系统已经不适应发展要求。在此以杭州城市排水系统作为背景,针对目前的运行管理模式进行分析,期待能够为其他城市排水管理者提供一些帮助与建议。     

分形与元胞自动机耦合技术应用于厦门城市生态规划

利用2002、2007年的两期TM影像数据,基于分形方法研究了厦门的城市形态特征。首先,利用网格计数分维法得出,自2002年以来分形维数从1.804增至2007年的1.847。由于其分形维数1.847已经超越了城市理想形态维数(1.71±0.02)。结合城市形态发展规律,今后厦门岛的分形维数递增速率减缓后会逐渐回归到城市理想形态维数值。其次,通过集聚分形方法确定了以厦门市政府为圆心半径6 200 m的一个范围,在此范围内合理规划生态用地,不仅会取得较大生态效益,而且会缩短整个城市的分形维数值回归的过程。最后,文章利用元胞自动机的方法,在集聚区域内对厦门岛分形回归进行了模拟分析,提出应在集聚区内转化30%的建设用地为生态用地。此集聚区不仅是城市生态规划工作的重点区域,而且也是改善厦门市整体环境质量的最佳范围。     

浅谈城市排水体制的选择及建设

城市排水系统是城市重要的基础设施,是污水收集和集中处理的关键,是污水处理保护水资源和改善环境的必要手段。而排水体制的选择需要结合当地的城镇及工业企业的规划、环境保护的要求、污水利用情况、原有排水设施、水质、水量、地形、气候和水体等条件综合考虑。     

山地城市排水管网特细颗粒物特性及变化规律

对山地城市排水管网中特细颗粒物的粒径分布特征及变化规律、Zeta电位分布特征及变化规律和ρ(SS)的变化规律进行研究,同时对相关水化学参数(如电导率、pH)的变化规律进行了分析.结果表明:特细颗粒物的平均粒径、Zeta电位、ρ(SS)和电导率分别为21.04～73.53μm、-20.83～-11.15 mV、106～492 mg/L和973～2 445μS/cm,其统计平均值分别为(43.74±14.12)μm、(-17.95±1.88)mV、(233±90)mg/L和(1 343±331)μS/cm;pH为7.25～7.63.工业废水的排入对排水管网特细颗粒物的粒径分布特征、Zeta电位分布特征以及电导率有显著的影响并呈现出一定的规律性;传统沉砂池对进水中特细颗粒物的去除能力相当有限,特细颗粒物会直接进入生物处理系统.      

基于变维分形理论的滑坡空间分布特征研究

为了对滑坡的空间分布特征进行定量的研究,以香溪河流域高阳—官庄坪段为例,基于变维分形理论对滑坡空间分布的分形模型进行了优化,定量地得到了各影响因子与滑坡空间分布之间的敏感性关系,同时对滑坡空间分布的成因进行了定性分析,结果与利用分形理论得到的定量敏感性关系相一致,表明优化的分形模型具有可靠性。     

污水管网中无机氮类营养盐迁变规律

以一套长1 200 m的城市污水模拟管网为对象,采用人工配水方式,研究了管网中含氮化合物的变化情况,分析评价了沿程氮类营养盐的迁变转化特性.结果表明,以氯化铵为氮源基质,管网微生物将其同化合成生命所需的物质以进行细胞增殖.游离氨基酸、结合氨基酸、核酸是代谢产生的主要含氮有机化合物,其中氨基酸占溶解性有机氮(DON)的绝大多数.同时利用三维荧光光谱、尺寸排阻色谱技术对水中有机物的荧光特性及相对分子质量分布的表征结果显示,污水中有机物的特征荧光峰有所增多,主要以类蛋白、类微生物代谢产物为主,且荧光强度随管网沿程逐渐增强;水中的小分子营养盐在微生物的同化作用下转化为复杂的大分子有机物.     

投入产出技术在城市环境总体规划中的应用研究

城市环境总体规划不但要统筹城市内部环境要素,还要理清城市主体与外部区域、城市内部产业部门间的关系,避免孤立、静态地看待一个城市。环境投入产出技术能够追朔城市产业部门的体现资源消耗与污染排放（直接与间接）,特别是能够建立城市与外部区域、城市内产业部门的耦合关系,并实现动态变化过程驱动的结构解析。北京市1987年-2007年结构解析显示：1987年-2007年间,需求规模和直接能耗强度是北京市能源消费总量变动的主要影响因素,但需求规模的扩张对能耗增长的正向促进影响效果日趋强劲,而能量消耗强度负向效应却日益减弱。     

关于城市经济和环境规划的几点建议

阐述了环境规划的定义。然后通过对城市经济和环境规划现状的叙述。分析了城市经济和环境规划存在的主要问题．最后提出了几点建议和对策措施。