综放采空区瓦斯与煤自燃多场耦合模拟研究

为了分析瓦斯与煤自燃多场耦合致灾特性,结合瓦斯抽采引起的采空区混合气体流动、气体组分渗流与采空区渗透率变化、固气两相热量传输等多物理过程,建立了基于综放采空区高位钻孔瓦斯抽采的热-流-化多场耦合数学模型,采用COMSOL软件模拟了综放采空区高位钻孔抽采瓦斯诱导煤自燃过程,阐明了瓦斯与煤自燃多场耦合致灾机理,得到了寸草塔二矿31102综放采空区氧化带范围与高温范围,并探讨了抽采强度对综放采空区氧浓度场与温度场的影响。研究结果表明:高位钻孔抽采瓦斯有效地降低了回风巷瓦斯浓度,保证了31102综放工作面安全高效回采。增大综放采空区高位钻孔抽采瓦斯强度不能保证煤自燃安全性,二者存在矛盾,在得到高效抽采瓦斯的同时,会造成进风侧氧化带宽度增加,采空区氧化带边界向深处蔓延,扩大煤自燃高温区域,漏风携氧充分的参与煤氧复合反应,采空区最高温度逐渐上升,煤自燃风险增大。     

基于多层因子分析的区域港口群综合竞争力评价

为分析区域港口群的内部结构以及明确各港口在港口群内的功能定位,需对港口综合竞争力进行准确客观地评价.以环渤海港口群为例,建立多层竞争力评价指标体系,综合港口运营条件、港口生产能力、港口腹地条件,利用多层因子分析法计算各港口因子得分,全面揭示各港口在特征指标上的性能表现及在港口群内的综合竞争力排序.     

基于GIS和LSA的林地质量评价与保护分区

合理划定林地利用保护分区,对于稳定森林资源,维持生态平衡,协调经济建设与生态文明建设起到积极指导和规范作用.论文以海南省屯昌县为例,在科学评价林地质量的基础上,采用局部空间自相关分析法(LSA),探索林地质量在空间上的分布特性,耦合林地自然条件,社会经济及其空间属性,以作为林地保护分区的依据.结果显示:屯昌县林地质量分值在[5.40, 8.56]之间,整体水平中等偏上,内部差异性较小,其中,高等别林地主要分布在南坤镇与枫木镇交界处以及西昌镇西南部,低等别林地主要分布在坡心镇及南吕镇;全县林地质量在空间分布上表现出较强的正相关性,存在一定的空间聚集性特征;基于林地质量局部空间自相关分析的林地保护分区方案与林地质量评价结果基本吻合,可将全县分为重点保护区,积极保护区和一般保护区,不同保护区根据自相关类型的差异可采取不同的管护措施.该研究将空间属性纳入到林地保护分区方案的制定中,拓展了林地保护分区的手段,可为合理制定林地利用规划提供科学依据和思路借鉴.     

基于广义收益—成本分析的农村面源污染治理策略

应用污染排放系数法、技术经济评价方法,统筹考虑农村面源污染治理的环境效益与经济收益、技术成本与交易费用,构建面向一般区域的农村面源污染治理策略的分析框架与方法.研究表明,2011年宜兴市农村面源污染排放总氮2880.94t,总磷501.19t,水环境经济损失为3.38亿元.耕地测土配方施肥、规模化养殖沼气工程、分散养殖沼气工程和农村生活污水净化工程的净现值率分别为55.00、2.54、0.52、-0.15.综合考虑技术可行性、交易费用和政府管理支撑能力,近期应优先治理规模化养殖和种植业面源污染,分散养殖和农村生活污水污染可作为远期治理重点.     

基于受体模型和地统计学相结合的土壤镉污染源解析

研究了武汉市东湖高新技术开发区约150km2范围内土壤重金属Cd元素的含量分布和潜在来源情况. 并利用主成份分析/绝对主成分分数(PCA/APCS)受体模型定量解析了土壤中Cd的来源, 结果表明土壤中Cd的来源以源1为主(来源分担率为:源167%、源28%、源316%,其他源9%).同时利用该受体模型得到了在每个采样点的源贡献量, 并用地统计学方法插值了Cd的源贡献量的空间分布状况.结果显示, Cd各个源贡献量具有不同的空间分布状况, 其中最大源1的高贡献值主要集中在研究区中部. 结合PCA分析和源贡献量空间分布状况, 初步推断源1可能为电子工业源,源2为城市大气沉降,源3应为成土母质. 研究结果表明, 将PCA/APCS受体模型和地统计学方法相结合可以有效地对土壤重金属隐性污染源进行定性识别及定量解析.     

太子河着生藻类群落结构空间分布特征

以辽宁省太子河流域为研究范例,调查了全流域内69个采样点的着生藻类群落和水环境理化特征,并且以着生藻类的群落结构为基础,对太子河流域的水生态系统类型区进行了划分. 结果表明,太子河流域着生藻类群落结构具有明显的空间异质性. CCA(典范对应分析)结果显示,驱动全流域着生藻类群落结构形成的水环境因子为电导率、ρ(TDS)(TDS为总溶解固体)和ρ(TN). 基于着生藻类的群落结构特征,将太子河流域划分为3个着生藻类类型区:第1分区为太子河上游的森林多水区,第2分区为中游低山丘陵森林区,第3分区为下游平原农业区. CCA结果还显示,显著影响第1分区、第2分区及第3分区的着生藻类群落结构的环境因子分别为ρ(NO₃--N)、ρ(TN)及ρ(总溶解固体)和硬度.      

靛蓝的微生物合成研究新进展

靛蓝是一种广泛应用于印染、医药等行业的有机色素,利用微生物法合成靛蓝已引起国内外学者的广泛关注.本文综述了微生物法合成靛蓝的研究进展及动态.靛蓝的微生物合成可归纳为3个阶段:野生型微生物催化合成、基因工程菌全细胞催化转化及代谢工程调控转化.多数芳烃降解菌及其编码酶均具备催化吲哚合成靛蓝的能力,采用定向进化、宏基因组技术以及两相体系等对已知酶资源进行深尺度研究,将为靛蓝生物合成过程注入新的活力.同时,靛蓝合成过程中产生的羟基吲哚及靛蓝衍生物是新型药物及化工中间体,也具有较大的研究价值.然而,由于靛蓝合成过程涉及的中间产物及副产物间转化关系及合成脉络仍不明晰,靛蓝产率低,因此将分子生物学及代谢工程手段融入到靛蓝合成机理及产业化应用的探索将成为该方向的研究重点.     

细菌芳烃外二醇双加氧酶研究进展

外二醇双加氧酶(EDOs)是一种多功能细菌芳烃开环氧化酶,在环境保护、化工合成及生物技术等领域中有着巨大的应用潜力.本文综述了EDOs自开发以来的研究成果,包括分类学研究,酶的催化机制,在生物降解、生物合成、生物技术中的应用及其开发改造新技术.EDOs属于3个进化关系相互独立的酶家族,它们利用活性位点金属离子Fe/Mn(II)与底物和氧气结合,通过形成一种烷基过氧化中间产物,使芳香化合物开环断裂.利用这一催化机制,EDOs可以广泛地降解多种环境污染物,同时,某些EDOs还能够参与生物活性物质的合成,并且在生物传感器等生物技术中也有着广泛的应用.近年来,结合宏基因组、杂交酶等技术手段,研究人员开发改造出更多的EDOs资源,旨在为EDOs的深入研究提供更全面的信息.     

甲烷煤尘燃烧爆炸试验研究

为揭示甲烷煤尘空气混合物爆炸波的传播规律,采用试验分析的方法,建立甲烷煤尘空气混合物燃烧爆炸的3种试验方案,分析不同体积分数的甲烷和不同质量浓度的煤尘消耗不同体积空气时的爆压和爆速等参数的发展趋势,探究爆轰波传播的稳定性,阐明了甲烷煤尘燃烧爆炸的基本特征。试验结果表明,在最优配比条件下,与单一甲烷空气、煤尘空气混合物相比,甲烷煤尘空气混合物的爆压、爆速明显增加。甲烷煤尘空气混合物爆轰比单一的气相、固相混合物爆轰的爆炸压力、爆速明显增加、爆轰更稳定。     

基于BP神经网络的煤与瓦斯突出预测系统开发

煤与瓦斯突出影响因素多,难以为其建立合适的多指标非线性预测模型,为提高突出预测的准确性和增强预测预报方法的实用性,采用改进的BP算法建立煤与瓦斯突出预测数学模型。通过研究不同算法的突出预测效果,对已建模型的泛化能力进行检验,利用Matlab GUI和神经网络工具箱设计开发煤与瓦斯突出预测系统,通过向系统输入已知的突出样本数据,经过学习、训练,实现对未知参数的预测。仿真结果表明:网络在训练300次后,误差训练曲线的均方差(MSE)可以达到10-15,实际预测误差也小于0.1,系统得到的5组数据预测结果与实际情况相符。