基于重要抽样法的耐压球壳可靠性计算方法研究

目的 解决耐压球壳极小失效概率的可靠性计算问题。方法 在自适应Kriging的基础上,结合重要抽样法提出耐压球壳可靠性计算方法。该方法在较大失效概率下构建的Kriging模型基础上获得重要方向,在重要方向上计算得到较低失效概率下的设计点,以设计点为中心,构建小失效概率的Kriging模型,并通过此模型采用重要抽样法开展可靠性计算。结果 分别使用提出的重要抽样法和蒙特卡洛法计算了2个算例的失效概率,计算结果表明,该方法具有较高的精度和效率。使用该方法对某耐压球壳工作载荷下的失效概率进行了计算,计算得到该球壳失效概率为4.094×10^–96。结论 研究结果可为无失效方程下极低失效概率的可靠性计算问题提供参考。     

内流激发垂直悬臂管振动失稳特性实验研究

目的 研究管道内部流速和浸没深度对细长柔性悬臂管道振动特性的影响规律。方法 通过位移传感器采集管道振动位移时程,计算管道振幅、时频特性、相位变迁和振动频率,分析内流在输流过程中所激发的管道振动失稳特性。结果 随着内流流速的增加,垂直悬臂管会经历静态、前失稳和后失稳3个不同状态。管道振幅随内流流速的增加而明显增大,但振动频率只是缓慢上升。随着管道浸没深度的增加,管道振动失稳整体减弱。结论 内流流速和浸没深度均是影响管道振动失稳特性的关键因素。     

《大气污染防治行动计划》实施的环境健康效果评估

为了定量评估《大气十条》实施带来的环境健康效益,本文首先依据PM_(2.5)浓度和人口数据,分析2013～2017年全国人口加权浓度的变化,其次利用Ben MAP模型对全国338个地级及以上城市2013年PM_(2.5)基准情景和2017年PM_(2.5)控制情景进行分析,定量分析全国31个省(市)及338个地级及以上城市减少过早死亡人数.结果表明,由于PM_(2.5)浓度大幅下降,2013～2017年全国PM_(2.5)人口加权浓度呈逐年下降趋势;北京、天津、河北等京津冀及周边地区减少过早死亡人数最多. 2017年全国280个城市避免过早死亡人数有所增加,58个城市避免过早死亡人数有所下降.以WHO过渡期第1阶段目标值(PM_(2.5)年均浓度为35μg·m-3)作为控制情景,估算2013年全国过早死亡人数约为101 293人,2017年约为41 080人,《大气十条》的实施大约避免60 213人过早死亡.依据支付意愿法调查结果,估算增加的健康效益约为549. 7亿元.     

上海城区二次气溶胶的形成:光化学氧化与液相反应对二次气溶胶形成的影响

二次组分是大气细颗粒物中最重要的组成部分之一.本研究旨在探究上海城区大气气溶胶颗粒物中二次组分的贡献及其形成的主要影响因素.利用高分辨率飞行时间气溶胶质谱仪(HR-TOF-AMS)对上海城区春季及夏季的亚微米颗粒物(PM_1)进行实时的在线表征,发现有机物是PM_1中最主要的组成部分,占比为55%;其次是硫酸盐(24%)与硝酸盐(10%).进一步结合正交矩阵因子解析模型(PMF)对有机组分进行了来源解析.结果表明,一次有机气溶胶(POA)与二次有机气溶胶(SOA)分别占总有机物浓度的34%与66%; POA主要来自机动车源与餐饮源的贡献,且在春季和夏季对有机物的贡献趋于稳定.观测期间共观察到3个二次气溶胶显著生成的过程:其中,春季二次组分的显著增长过程以硫酸盐和老化的有机气溶胶在正午时段上升显著为主要特征,主要受光化学氧化过程的促进;夏季二次组分的显著生成过程主要是液相反应与光化学氧化共同促进的结果,如液相反应过程中,硝酸盐浓度与颗粒相水含量有较好的相关性(R~2=0. 72),而光化学氧化期间SOA浓度与大气氧化性(O_x)有较好的相关性.总体而言,二次组分是上海城市大气气溶胶颗粒物中最重要的组成部分,二次有机与无机组分在PM_1颗粒物中占比分别为35. 5%和43%,光化学氧化与液相反应对二次组分的形成有显著的促进作用.     

PM2.5暴露诱发人支气管上皮细胞16HBE铁死亡

为了进一步揭示PM_2.5暴露对肺的毒性损伤作用,本工作采用16HBE人肺支气管细胞,检测了PM_2.5暴露后16HBE的细胞活性、细胞中铁含量、GSH含量、LPO和MDA的产生情况.结果显示,PM_2.5（200 μg·mL^-1）处理16HBE细胞24 h后可导致细胞存活率下降、细胞铁含量增加、细胞内LPO和MDA生成量增加、GSH含量降低,而铁死亡抑制剂DFOM （6.25 μmol·L^-1）及Fer-1（12.50 μmol·L^-1）可以显著减轻PM_2.5对细胞的毒性损伤作用,抑制MDA的产生,减少GSH的损耗.透射电子显微镜的形态学观察显示,PM_2.5暴露诱导细胞出现铁死亡的特征性线粒体超微结构改变,qPCR检测结果进一步提示PM_2.5暴露后细胞内铁死亡相关基因FTH1、NCOA4和ALOX15的表达量显著性增加,GPX4显著降低.结果说明PM_2.5暴露引起支气管上皮细胞16HBE发生铁死亡.     

EGR率对农用单缸柴油机燃用生物柴油的NOx与PM排放特性影响分析

单缸柴油机作为小型农用机械不可或缺的动力源,在使用过程中会产生大量污染物.其中氮氧化合物（NO_x）和颗粒（PM）是气溶胶的主要组成部分,对大气环境造成了严重污染.为有效改善农用单缸柴油机NO_x和PM排放,本研究通过添加生物柴油对柴油进行改质以及采用机内EGR净化技术两种方案,测量了柴油机分别燃用柴油B0,生物柴油调合燃料B20、B50在不同EGR率下的NO_x和PM排放.结果表明,采用EGR技术能够明显改善柴油机的NO_x排放,但同时会引起碳烟排放的增加.通过在柴油中添加生物柴油能够在一定程度上降低碳烟排放,其中高负荷、大EGR率条件下的改善最为明显.在2000 r·min^-1、75%负荷,EGR率为30%时,燃用B50的碳烟排放与燃用B0相比降低了47.3%.总体上柴油中添加生物柴油与EGR技术共同作用能够有效降低柴油机高负荷工况时的颗粒排放总数量.     

秦岭生态屏障产水服务时空演变特征及驱动要素

秦岭是我国重要的“中央水塔”,是南水北调的重要水源地。基于InVEST模型评估2000—2018年秦岭地区产水服务,分析其时空演变特征,利用相关性分析和地理加权回归方法（GWR）探究不同因素对秦岭地区产水服务变化的影响。结果表明：秦岭地区多年平均产水量为235.16 mm,19年间产水量呈现微弱下降趋势,产水量在空间上表现为由南部向北减少的特点。秦岭地区产水量波动程度和变化趋势都较弱,产水服务整体比较稳定。各因素对产水量的影响具有明显的空间异质性,降水主导的范围最大（33.18%）,且集中分布于产水量较多的秦岭南侧。其次为NPP（17.90%）和实际蒸散量（16.71%）,两者在中北部地区是主要影响因素。研究结果对促进区域生态安全和可持续发展具有一定的指导意义。     

浏阳河长沙段CODMn、NH3-N和TP综合降解系数研究

采用现场水团追踪法,研究了浏阳河长沙段COD_Mn、NH₃-N和TP的综合降解系数与河段水流流速之间的相关关系,并通过河段历史水文和水质监测数据对所建立的相关方程进行了验证.结果表明,浏阳河长沙段COD_Mn、NH₃-N和TP的综合降解系数与流速之间呈明显的线性相关关系,相关方程形式分别为K（COD_Mn）=0.037+0.635v、K（NH₃-N）=0.059+0.315v和K（TP）=0.004+0.140v.所建立的线性相关方程对研究河段COD_Mn、NH₃-N和TP浓度预测结果的决定系数均大于0.90、相对均方根误差均小于0.10.受风浪作用、紊动水流和弯道环流的影响,当流速小于0.35m/s时,顺直河段的污染物综合降解系数均大于弯曲河段的污染物综合降解系数;当流速大于0.46m/s时,弯曲河段污染物综合降解系数均大于顺直河段的污染物综合降解系数.研究成果对浏阳河长沙段水质管理与水环境保护具有重要的参考价值.     

城市公园的冷岛效应研究——以常州市为例

在长江三角洲地区快速城市化的常州市内研究公园组成与冷岛效应的量化关系.基于Landsat 8TIRS和天地图高分辨率遥感影像提取公园指标以及冷岛效应指标.使用辐射传输方程法反演研究区的地表温度,使用ArcGIS的缓冲区分析和分段回归的方法研究每个公园的地表温度、降温范围和降温幅度作为冷岛效应指标;提取公园的周长、面积,并计算融合指数作为公园组成指标,在天地图高清遥感影像中提取公园的绿地覆盖率、水体覆盖率、不透水面覆盖率以及乔木覆盖率作为公园地表覆盖指标.通过相关性分析和回归模型研究,发现公园的面积为26hm²、周长阈值为3600m,公园的面积和周长在阈值范围内能够发挥较强的降温效率,超过阈值则降温效率下降.公园的融合指数与冷岛效应呈线性相关关系,融合指数较小的公园能获得较大的降温幅度.公园的乔木覆盖率、水体覆盖率与公园内部的地表温度呈显著相关关系,不透水面覆盖率、绿地覆盖率与公园内部的地表温度相关性不显著.公园规划设计需要结合公园的面积、周长阈值,融合指数的数值以及乔木、水体的覆盖率,充分发挥公园的冷岛效应.     

初冬一次冷锋输送过程对中国东部霾天气的影响

利用常规地面气象资料、NCEP/NCAR再分析资料以及全国PM_2.5浓度数据,并结合后向轨迹、空气污染输送指数和传输通量分析,针对2019年12月10~11日一次冷锋输送造成我国中东部地区出现的大范围霾天气过程进行了分析.结果表明：（1）霾期间高空500hPa以经向环流为主,伴随着高空低压槽引导地面冷锋向东南方向移动,污染物浓度大值区也依次由华北地区移至黄淮、江淮地区.（2）冷锋过境前,华北至长江三角洲区域PM_2.5浓度均有明显增涨;北京以偏南方向的污染物输入为主,济南以西北和偏东方向输入为主,南京则主要是偏北和偏西方向的输入.（3）冷锋过境时,冷空气迅速将北京站的污染物清除;而济南站则受高压底部偏东风回流的影响,PM_2.5浓度维持在50μg/m³左右;冷锋推进至南京站时西北风已较小,对污染物的清除作用不明显.以江苏省为例,整个过程中,江苏本地污染物贡献占25.8%,江苏以外的污染物贡献占74.2%,以输送为主.（4）冷锋过境后,3站的边界层结构也略有不同,北京站的逆温层迅速被打破;济南站由于受海上暖湿平流影响,近地面由等温层变成逆温层;而南京站的近地面则由逆温层变为等温层.本研究揭示了在冷锋南下过程中,上游污染物对下游地区的影响,以及南北方站点表现出不同的污染物变化和清除特征.