压缩空气泡沫在长距离管路输送中压降的数值模拟

基于Fluent对压缩空气泡沫在长距离管道中的流动特性进行了数值模拟研究,将压缩空气泡沫近似为弥散流,采用Saplart-Allmaras模型模拟了不同管径下压缩空气泡沫以及不同泡沫原液浓度的AFFF泡沫在长距离管道内的流动及压降变化。模拟结果表明,随着距离变化,各管径管道内压降均呈现线性变化,且随着压缩空气泡沫的流动,压降线性增大。管道管径对管内压降变化具有显著影响,管道直径越小,管道内压降越大;泡沫原液浓度对压降的影响较小,且压缩空气泡沫在长距离输送中的压力随距离线性衰减。将模拟结果与长距离输送的试验结果进行了对比,误差在10%以内。     

基于机器学习的建筑火灾蔓延快速预测

为了迅速预演或重现火场,实时调整火场救援策略,并为建筑设计提供有利于消防工程的空间构成方案,利用火灾动力学软件(FDS)和机器学习技术,研究建筑火灾的关键影响因素。以单室火灾烟气溢出为案例,利用11种空间构成参数和7 776组火灾工况,采用5类机器学习算法训练火场模拟结果数据,并完成算法效率评估。结果表明:机器学习算法适用于建筑空间这类离散型的参数学习与评估预测,它能够直观地给出各参数的权重,挖掘火灾动力学系统中的关键信息,实现火场数据可视化;其中,随机森林(RF)算法具有最高的预测效率,其最佳预测准确率可达91.82%。     

基于云模型的装配式地铁车站施工安全风险评价

为有效评价装配式地铁车站施工安全风险,减少施工安全事故发生,保障施工安全,提出基于组合赋权和云模型的风险评价方法。首先,根据国家规范和项目资料,初步识别装配式地铁车站施工安全风险因素;再利用德尔菲法优化风险因素,建立包括6个一级指标和25个二级指标的装配式地铁车站施工安全风险评价指标体系;然后,采用熵权法和组合数有序加权(C-OWA)算子确定指标的组合权重,进而结合云模型确定风险评价等级;最后,基于某装配式地铁车站项目验证上述评价方法。结果表明:该项目评价等级为较低风险,与施工现场实际情况基本一致,但人员和施工技术的风险等级为中等,在采取安全防控措施时应重点考虑。     

土地利用影响下无定河流域浮游植物群落与环境因子响应

为探究不同土地利用类型影响下,无定河流域浮游植物群落特征变化及主要环境影响因子,于2021年春季（4～5月）和秋季（9～10月）对无定河干支流及典型淤地坝水体进行系统的水生态调查.共鉴定浮游植物273种,隶属于7门90属,春季（241种）高于秋季（189种）,春和秋两季浮游植物密度、生物量均值分别为479.95×10～4 cells·L^-1、6.41 mg·L^-1和171.29×10～4cells·L^-1、2.64 mg·L^-1.流域优势种以硅藻门的梅尼小环藻（Cyclotella meneghiniana）、尖针杆藻（Synedra acus）、简单舟形藻（Navicula simples）和谷皮菱形藻（Nitzschia palea）为主,裸藻（Euglena spp.）为淤地坝水体特有优势种.Shannon-Wiener多样性指数和Margalef丰富度指数显示春季高于秋季,Pielou均匀度指数变化相对较小.采样点1000 m河岸带缓冲区土地利用类型以耕地和草地为主.环境因子中水温（WT）、浊度（Turb）、p H、溶解氧（DO）、总氮（TN）和总磷（TP）浓度时空变化显著.结构方程模型（SEM）表明：不同土地利用类型通过影响环境因子而间接影响浮游植物群落特征,春季影响浮游植物群落特征的主要环境因子是水温、流速、p H、溶解氧和氨氮（NH₄⁺-N）,而在秋季是浊度、水温和溶解氧.     

锑生态环境风险与水质基准发展趋势的文献计量学研究

基于文献计量学方法,对锑生态环境风险和水质基准相关研究领域的发展趋势进行探讨。通过检索Web of Science数据库中2000—2022年的相关文献,分析文献数量、作者、机构、期刊、关键词等指标,并采用共现分析、聚类分析和关键词演化分析来揭示研究热点和前沿。结果表明:锑生态环境风险和水质基准研究领域文献数量自2000年以来呈逐年增多的趋势,中国和美国的科学家贡献最多。其研究点主要集中在锑污染的来源、传输、转化、生态效应等方面。聚类分析结果显示,锑在环境中的分布特征和健康风险是当前研究的热门方向,而锑在土壤、水体和大气中的分布与迁移成为研究的重要问题。关键词演化分析发现,锑污染物的检测与监测、锑对生态系统的影响、锑的生物富集与转移、锑的迁移转化与去除技术等逐渐成为未来研究的重点。研究结果有助于了解锑生态环境风险和水质基准研究领域的发展动态和趋势,为锑的科学利用与管理研究提供参考和借鉴。     

铁尾矿、煤矸石制备高性能陶粒的工艺初探

以铁尾矿、煤矸石作为原料,借鉴钢铁冶金中铁矿球团造块的方法和装备来制备高强轻质陶粒。考察了造球参数对陶粒坯体性能的影响,以及焙烧制度对陶粒性能的影响,并探究了陶粒的物相组成、结构与其性能的构效关系,以实现陶粒性能调控。结果表明：基于Riley化学成分三相图计算出45%铁尾矿与55%煤矸石的配料结构,在原料粒度为-0.074 mm占比60%、造球时间8 min、生坯含水率10.5%的条件下制备生坯,生坯干燥后在1175℃温度下焙烧25 min制得陶粒,其堆积密度、表观密度、1 h吸水率和筒压强度分别为859 kg/m³、1705 kg/m³、8.0%和6.7 MPa,满足高强轻质陶粒各项指标要求。陶粒的主要物相为石英、长石和赤铁矿,可为陶粒提供强度;陶粒中发达的孔洞有利于降低堆积密度、表观密度,但陶粒外层孔洞过度发达,易对筒压强度产生不利影响。     

数据缺陷条件下支持污水处理厂智能管理的数据增强方法

污水处理厂的智能化管理需要高质量、丰富的数据支持。然而,在当前污水处理厂的运维管理中,过度曝气、过量投药及监测问题等导致水厂运维数据的数量和质量存在缺陷,基于此类缺陷数据支持的各种数据驱动模型性能不高。如何提高数据质量和数量对于各类人工智能模型的研究和应用非常关键。提出了一种基于生成对抗网络的污水厂数据增强方法（WP-GAN）,以应对数据缺陷问题,并采用一种经典的污水处理厂人工神经网络模型（W-ANN）对所提出的方法进行验证。研究采用的数据集来自某大型城市污水处理厂的厌氧-缺氧-好氧（A²O）工艺,通过数据增强处理将实测数据扩增5倍,以增强前后的数据样本训练W-ANN模型后,模型性能得到显著提升：拟合度从20%提高到65%,最大模拟精度从67.85%提高到75.55%。该方法是一种应对数据缺陷的通用数据增强方法,可为污水厂智能管理的各种数据驱动模型提供更好的数据支持。     

污泥厌氧发酵产氢工艺过程模拟研究进展

氢气作为一种理想的洁净能源,具备出色的能源产出效率、环境友好和可持续再生等特点。然而,氢气产出量的不足制约了其工业应用。因此亟需开发一种更具经济效益的制氢技术。通过利用废弃的活性污泥进行厌氧发酵生物制氢,不仅操作简便且能源消耗较低,经济性突出。在污泥厌氧发酵产氢过程模拟方面,过程模型具备数据分析和预测、参数和操作策略优化、系统和设计优化能力,以及多因素分析和系统建模的能力。透过构建过程模型,能够更好地理解和引导污泥产氢过程,实现高效、稳定和可持续的污泥厌氧发酵制氢技术。然而,不同厌氧发酵过程模型各自具备优势和限制,有必要总结过程模型研究的进展,以便根据实际情况选择合适的模型进行发酵过程的优化和预测,以获得更精确的模拟结果,扩大模型的适用范围。基于此,综合分析了废弃活性污泥厌氧发酵产氢的最新工艺进展,以及厌氧发酵过程建模在预测和优化方面的应用现状及局限性,有助于推动污泥厌氧发酵产氢的相关应用,更有效地实现污泥资源的可持续利用。     

秦岭典型钼矿区农田土壤和作物重金属污染特征、来源解析及健康风险评价

以秦岭陕西段某钼矿区为研究对象,采集了矿区周边的作物及其对应的土壤样品,测定了Cr、 Cu、 Zn、 As、 Cd和Pb共6种重金属含量,利用单因子、 综合污染和地累积指数法评价了土壤重金属污染特征,采用PMF模型分析了土壤重金属的主要来源,选用美国环保署（USEPA）开发的健康风险评价模型对土壤及作物进行健康风险评价. 结果表明,研究区农田土壤存在严重的 Cr、 Cu、 Zn、 Cd和Pb污染,其中Cr可能以周边铬铋矿工矿活动源为主,贡献率为85.1%;Cu和As以农业源为主,贡献率分别为50.3%和70.6%;Zn和Cd以矿区金属矿渣扬尘、 降雨冲刷等自然源为主,贡献率分别为73.5%和48.7%;Pb以交通运输源为主,贡献率为54.7%. 作物重金属Cr含量的超标情况较严重,其次是Pb,而As和Cd的含量超标相对较小. 作物受农田土壤重金属污染严重. 健康风险评估表明,土壤中重金属对儿童产生了非致癌和致癌风险,而成人的健康风险处于可接受水平;作物重金属对成人和儿童产生了极显著的非致癌和致癌风险. 有必要采取有效措施控制尾矿排放中的重金属污染,以保护附近居民,特别是儿童免受不利的健康风险.     

土地利用变化背景下浙中地区生态系统碳储量变化模拟与影响因素分析

浙中地区是浙江省重点生态功能区,是钱塘江河流生态廊道的重要组成部分. 开展该地区土地利用变化下生态系统碳储量模拟与影响因素分析,对早日实现“碳达峰”、“碳中和”目标具有重要意义. 基于浙中地区1980~2020年5期土地利用数据,耦合GeoSOS-FLUS模型和InVEST模型开展历史时期和未来2030年浙中地区碳储量时空变化分析,并探究社会经济因子和自然因子对碳储量变化的影响. 结果表明：①在1980~2020年间,浙中地区城市建设用地增长了289.91%,耕地和林地成为其主要来源,导致生态系统碳储量降低了588.88×10⁴ t,降幅3%;②浙中地区碳储量高值区集中分布于磐安县、缙云县和武义县等地;③自然发展和生态保护两种不同的情景下,2030年研究区碳储量均有所下降. 相较于2020年,自然发展情景下的碳储量减少1.05%,生态保护情景下碳储量下降0.05%;④自然因子对碳储量分布的影响占主导地位,但随时间变化其影响在不断降低,社会经济因子的影响不断上升,同时社会经济因子和自然因子的叠加作用远大于单一因子对碳储量分布的影响. 相关结果可为浙中乃至全国其他地区减缓生态系统的碳流失,推动生态系统保护,促进社会可持续发展,早日实现“双碳”目标提供科学参考和借鉴.