国土空间规划大数据应用方法框架探讨

新时代国土空间规划的核心目标为“满足人民对美好生活的需求”和“自然资源保护”并重。作为国家部门调整后的新规划类型,国土空间规划编制的方法研究整体缺乏,学者主要聚焦于自然资源本身的禀赋情况,利用传统统计、空间及调查数据和统计分析、空间分析及归纳演绎等方法对国家及省域层面的国土空间承载力与适宜性进行静态评价,对生态红线、基本农田保护线、城镇开发边界进行刚性划定。然而,现有研究较少考虑人类活动对国土空间利用的动态影响,缺乏对新发展趋势之下的生态空间、农业空间及城镇空间的科学安排。本文引入能够直接反映人类活动时空变化的大数据,重点从国土空间适宜性评价、生态空间规划、农业空间规划及城镇空间规划四个环节探讨了大数据应用的方向与具体方法框架,强调“自然空间”+“社会经济活动”相互作用下的国土空间规划编制的科学化路径。     

综合环境条件下电子装备贮存寿命加速试验方法研究

目的通过加速试验评估典型电子装备在综合环境应力条件下的剩余贮存寿命。方法针对电子装备在贮存过程中受综合环境因素影响的特点,提出一种综合考虑温度-振动-电应力等环境条件的加速试验方法,以已经达到设计贮存寿命的某典型电子装备为试验对象,开展温度-振动-电应力综合加速寿命试验。结果通过4个月左右的综合环境条件贮存加速试验,验证和评估了典型电子装备具备5年的剩余贮存寿命,取得了良好的试验效果。结论综合环境条件加速试验充分考虑了装备寿命期经受的环境因素,能够准确模拟装备服役期间各种环境应力叠加效应以及不同任务阶段环境因素的累积效应。     

化工企业废水污染源在线监控预警阈值确定方法研究

为解决我国污染源在线监控数据缺乏深层次利用、监测数据对污染源不能有效预警的状况,对企业日常污水排放的污染物进行监控预警,综合运用层次分析法和频次分析法,分别确立了在线监控预警的指标体系和污水排放不同警情的阈值范围,并以某化工厂12个月的在线监测数据为案例对方法进行了验证.分析结果表明,某化工厂污染源废水中ρ（氰化物）在0~0.50 mg/L之间,其中88.54%的监控数据分布范围为0~0.20 mg/L,均未超过GB 8978—1996《污水综合排放标准》Ⅱ级标准限值;ρ（COD_Cr）在3.51~499.17 mg/L之间,其中51.74%的数据分布在>300~400 mg/L之间,接近GB 8978—1996 Ⅲ级标准限值,出水ρ（COD_Cr）偏高;ρ（NH₄+-N）在0~45 mg/L之间,均未超过GB 8978—1996 Ⅱ级标准限值,其中91.13%的数据低于30 mg/L,出水ρ（NH₄+-N）较低.对确定的预警阈值方法验证结果表明:①依据权重值的大小最终筛选出氰化物、COD_Cr及NH₄+-N为预警指标.②某化工厂氰化物在排放正常、一般、不正常及极不正常状态对应的阈值范围分别可设为40%频次、30%频次、5%频次及超过5%频次所对应的浓度范围;COD_Cr和NH₄+-N各状态对应阈值浓度范围一致,均为50%频次、40%频次、5%频次及超过5%频次对应的数值.研究显示,基于在线监测数据并结合相关标准、化工企业排污风险特征和化工厂的生产特征及工艺等基本条件,提出利用频次分析法确定化工厂各采样时刻不同警情阈值的方法较为科学合理.      

声子晶体型高速公路声屏障的降噪性能

利用高速公路改扩建工程产生的大量废旧护栏立柱,针对高速公路轮胎-路面主要噪声,建立三种二维气-固型声子晶体声屏障.利用Comsol Multiphysics计算相应的能带结构,并探究带隙的影响因素.结果表明3种形式均可以产生相应的带隙;散射体壁厚大小对于带隙宽度影响很小,但采用空心散射体可以在低频产生一条完全禁带;对散射体进行开口处理可以有效增加低频带隙宽度;当晶格填充率增大至0.5后,随着填充率增大,从高频到低频依次产生完全禁带,且带隙总宽度增大;通过仿真模拟与室内实验相结合的方式验证了声屏障的降噪特性,声屏障在带隙范围内具有良好的降噪性能,相较直立同规格复合板声屏障,低频降噪效果提升1~16dB,高频降噪效果提升1~2dB,但在1600Hz后,声子晶体声屏障降噪效果不及复合板声屏障,降噪效果受周期数影响较大.声子晶体声屏障可实现新型降噪理念与绿色环保的有机结合.     

面向碳中和的中国低碳国土开发利用

基于IPAT和IBIS模型在预测人为碳排放和陆地生态系统碳汇的基础上,探讨了中国2060年实现碳中和的可行性以及不同土地利用方式承载的碳汇分布。2060年我国人为碳排放预计为0.86 Pg C yr ^-1;IPCC报告中RCP 2.6和RCP 6.0情景的陆地生态系统分别中和33%和38%的人为碳排放。2060年林地、草地、耕地是陆地生态系统碳汇主要贡献者,占93%;与2030年比,在RCP 2.6情景下林地和草地的碳汇贡献分别下降10%和8%,而耕地上升18%;RCP 6.0情景下林地和草地的贡献分别下降7%和2%,而耕地上升4%。但若按2051—2060年间两种情景下的最高年份（2055年）的碳汇计,则分别可以中和65%、82%的人为碳排放。据此,提出为实现2060年碳中和,应以碳承载力为基础,聚焦区域国土空间规划和建设用地开发规模,对土地利用转变进行严格管控,探索制订土地利用碳排放标准。     

浙江省气溶胶垂直分布及区域传输分析

利用6个激光雷达站点数据从年际和季节变化尺度对浙江省2017~2018年气溶胶垂直分布特征进行研究,并结合污染物浓度数据分析了浙江省主要颗粒物类型的季节差异.结果表明,大部分站点2018年气溶胶消光系数整体小于2017年;边界层内消光系数空间上呈中部高东西低的分布形态;消光系数季节变化表现为冬季最高,秋季其次,而春夏较低;气溶胶在春、夏季集中在地面上方1~2km以内,冬季主要分布在1km以下,秋季受高空气溶胶影响,6个站点呈现出不同的垂直分布模式.进一步,选取发生在2018年4月和7月两次气溶胶跨区域传输过程,综合CALIPSO和MODIS卫星数据、以及后向轨迹、PSCF与CWT模式对污染物来源与传输机制进行探索,发现来自AOD高值区的气团显著加重本地污染.     

RTO热力平衡核算及天然气消耗量影响因素分析

以某船舶涂装车间运行数据为依据,建立了蓄热式高温氧化炉（Regenerative Thermal Oxidizer,RTO）的热力平衡关系式,核算了RTO空载和满载运行的数据,验证了炉温与挥发性有机化合物（Volatile Organic Compounds,VOCs）浓度的关系;讨论了排风量、沸石转轮浓缩倍率、换热器热利用率和VOCs浓度四个关键参数对天然气消耗量的影响.结果显示,入炉VOCs浓度每增加1000mg/Nm³,炉温上升约21℃,排风量越小,沸石转轮浓缩倍率、换热器热利用率和VOCs浓度越大,天然气消耗量越低.基于本研究建立的热平衡方程,结合RTO实际工程应用中的注意事项,结果表明,在烘干阶段按照工艺要求的3次/h确定车间最小排风量,将沸石转轮浓缩倍率设定为10~14倍,选用换热器热利用率在0.7以上的换热器能在保证RTO安全运行的前提下显著降低天然气消耗量.     

铁矿周边地下水金属元素分布及健康风险评价

以崇左市红阳村、两岸村、亭乐村和孔甲村所在地为研究区域,对该区域内某铁矿周边30个地下水样品中12种金属元素（Hg、Mn、Fe、Al、Zn、Ni、As、Pb、Cr、Cd、Co、Cu）进行测定和分析,运用多元统计的方法和健康风险评价模型研究了地下水金属元素的分布特征及其引起的健康风险.结果表明,地下水中Zn和Fe平均浓度（250.32,103.96μg/L）较高,Hg、Mn、Fe、Al和Zn超过了《地下水质量标准》（GB/T 14848-2017）规定的Ⅲ类标准限值.Fe、Mn、Al高浓度主要分布在红阳村和亭乐村,Zn、Hg高浓度主要分布在红阳村和两岸村.多元统计分析表明,Fe、Mn、Al、Pb、As、Co元素主要来源于铁矿开采,Cu、Zn、Cr、Ni元素主要与铅锌矿的开采与区域地质背景有关,Hg主要来源于本底值及糖厂和造纸厂等企业污染,Cd主要来源于自然源.健康风险评价表明,两岸村地下水金属元素引起的健康总风险（8.82×10^-5a^-1）最高,儿童健康总风险大于成人,经饮水途径引起的健康风险比皮肤接触途径高2~3个数量级,Cr的致癌风险接近或高于最大可接受风险水平5.0×10^-5a^-1,非致癌风险水平在10^-14~10^-9a^-1,低于最大可接受风险水平4~9个数量级.     

声屏障对城市道路环境空气质量的影响规律研究

为研究声屏障对道路交通污染扩散和空气质量的影响规律,基于三维计算流体动力学理论,运用Fluidyn-Panache仿真及CFD求解器进行数值模型计算分析,对比有、无声屏障情况下的风速矢量图与PM_2.5、CO、NO_x 3种主要污染物浓度分布图,并对仿真区域污染物浓度进行现场监测,得出声屏障对城市道路环境空气质量影响规律.研究结果显示,有声屏障时道路内侧风速由2m/s降低至0.02m/s;CO、NO_x浓度上升40%~50%,道路内侧PM浓度下降50%;道路外侧CO、NO_x浓度下降20%~50%,PM浓度下降20%~38%.声屏障的存在会阻挡风的流动,减弱风的强度,使风向从垂直于道路上升转变为沿着道路方向流动,风向改变使污染物聚集在道路内,增加道路内的气体污染物浓度,减弱风往道路外侧流动,同时也降低了气体污染物向道路外侧扩散的程度.声屏障对PM_2.5的影响显著,设置声屏障的道路内侧和道路外侧建筑群内,PM的浓度相较于无声屏障均得到大幅度降低.     

纳米过氧化钙对地下水中硝基苯的类-Fenton降解效果

为了探究基于纳米过氧化钙（CaO₂）的类芬顿氧化技术（Modified Fenton,MF）修复污染地下水的可行性,本研究先对纳米CaO₂制备方法进行改进,制备出有效含量高达88.35%的纳米CaO₂粉末;其次,通过分析静态试验中反应体系的pH值、DO以及硝基苯浓度变化,探究纳米CaO₂降解硝基苯的过程和影响因素,确定了硝基苯的降解动力学和最佳反应条件;通过掩蔽实验探究不同自由基的作用效力;最后进行一维模拟柱动态模拟,综合分析评估纳米CaO₂去除硝基苯的机理和效果.结果表明：CaO₂投加量、EDTA-Fe²⁺浓度与硝基苯初始物质的量浓度满足48：8：1时降解效果最佳,其降解曲线符合一级动力学曲线,且反应过程中起主要降解作用的自由基是·OH,但降解效果会受到HCO₃^-、SO₄^2-、Ca²⁺、Mg²⁺等离子的影响;一维模拟柱的模拟结果表明,在存在适量铁的条件下,纳米CaO₂可以作为过氧化氢缓释剂,通过类芬顿催化产生自由基降解污染物,这说明纳米CaO₂在场地修复中具有较好的应用前景.