基于EMD-MFOA-ELM的瓦斯涌出量时变序列预测研究

为准确分析工作面绝对瓦斯涌出量的非平稳特征,实现瓦斯涌出量的准确预测,基于经验模态分解(EMD)、修正的果蝇优化算法(MFOA)和极限学习机(ELM)基本原理,构建瓦斯涌出量的EMD-MFOA-ELM多尺度时变预测模型。通过EMD将瓦斯涌出量时变序列进行深层次分解,获得多尺度本征模态函数(IMF);采用MFOA-ELM对各IMF时变序列建立动态预测模型,等权叠加各预测值,得到模型最终预测结果。以晋煤某矿瓦斯涌出量监测时序样本为例进行研究分析,结果表明:EMD能充分挖掘出监测数据隐含信息,有效降低数据复杂度;该模型预测相对误差为0.024 3%~0.651 0%,平均值仅为0.252 6%,预测精度和泛化能力高于未经EMD分解模型,能很好地适用于非平稳时变序列预测。     

基于Phase2的不同配比充填体厚度的数值模拟研究

在充填体作用机理,稳定性分析与监测,爆破地震效应,静动态特性及损伤理论等方面的研究基础上,依托安庆铜矿高阶段大直径深孔采矿法第一步骤采场的充填现状,采用Phase2软件建立了多种数值分析模型对不同灰砂比充填体厚度的充填效果进行数值模拟研究,并进行了多方案技术经济对比分析。研究结果表明:灰砂比为1∶4,1∶8,1∶10对应充填体厚度分别为10,24,22 m时,为最优方案。该充填体厚度可为矿山采场充填配比设计、充填管理及充填质量提供技术参考。     

中国北方干燥地城市扩展过程对生态系统服务的影响——以呼和浩特-包头-鄂尔多斯城市群地区为例

理解中国北方干燥地城市扩展过程对生态系统服务的影响对提高干燥地人类福祉和实现区域可持续发展具有重要的意义。为此,论文以正在经历快速城市化的呼和浩特-包头-鄂尔多斯（呼包鄂）地区为例,从区域、城市和旗县3个尺度上揭示了该地区1990—2013年城市扩展过程对生态系统服务的影响。首先,量化了呼包鄂地区1990年的生境质量、粮食生产、肉类生产和碳储量4种关键生态系统服务。然后,分析了1990—2013年呼包鄂地区的城市扩展过程。最后,在区域、城市和旗县3个尺度上评价了呼包鄂地区1990—2013年城市扩展过程对生态系统服务的影响。结果显示,1990—2013年,呼包鄂地区经历了快速的城市扩展过程,城市用地面积从314.22 km²增加到692.10 km²,增长了1.2倍。区域城市扩展过程导致4种生态系统服务均明显下降。其中,粮食生产服务损失最严重,损失量达1.36×10⁴ t,约占1990年全区粮食生产总量的1%。边缘型和飞地型城市扩展对生态系统服务的影响最明显。1990—2013年,边缘型城市扩展导致的粮食生产、肉类生产和碳储量损失量占区域城市扩展过程中各项服务损失总量的比例均超过60%,飞地型城市扩展造成的肉类生产服务损失量大于区域城市扩展过程中该服务损失总量的1/3。边缘型和飞地型城市扩展过程导致的耕地和草地大量减少是造成生态系统服务快速下降的主要原因。因此,建议在呼包鄂地区的城市化进程中应提高城市用地利用率,控制边缘型和飞地型城市扩展,以减少城市扩展过程对生态系统服务的影响。     

飞机起降阶段非挥发性颗粒物排放计算方法优化

非挥发性颗粒物是国际民航组织航空环境保护委员会目前研究的重点,为了定量研究航空器起降阶段排放的非挥发性颗粒物,该文在SCOPE11方法的基础上,提出一种有关燃油流量修正的FF-MCM方法,计算航空器实际运行工况下nvPM排放量。针对同一机型,使用2种计算模型,结合燃油流量、发烟指数等数据,计算非挥发性颗粒物排放量,并进行对比分析。结果表明:2种计算模型计算结果有一定差异,造成精度不同的主要原因是SCOPE11方法采用的是发烟指数直接计算质量浓度指数进一步转化为质量排放指数,未考虑实际因素进而造成了差异;而FF-MCM方法使用飞机性能参数和大气环境参数,使得计算结果更加贴近实际。     

城市绿化带樟树叶片PAHs富集特征及来源分析

该研究于冬夏2季分别采集合肥、芜湖、池州3市5个功能区(商业区、绿地区、住宅区、工业区、交通区)典型绿化植物樟树叶片样品,运用气相色谱质谱联用仪(GC-MS)测定样品中16种多环芳烃(PAHs)含量,使用正定矩阵因子分析模型(PMF)对3市樟树叶片中PAHs进行来源解析,并测定樟树叶片的比叶面积、叶蜡、叶脂含量,用以探究叶片特征与PAHs含量的关系。结果表明:3市樟树叶片中16种PAHs含量为芜湖合肥池州;2～4个苯环的PAHs占比大于5～6环PAHs;季节变化上,3市均表现出冬季高于夏季的规律;各功能区之间PAHs含量表现为商业区和交通区高于其他功能区,而单体PAH占比在各功能区表现出一致性。冬夏2季3市樟树叶片中PAHs主要来源于交通排放,煤和生物质燃烧次之,石油挥发较少。PAHs含量与叶蜡含量呈正相关,与比叶面积呈一定的负相关,叶蜡含量和比叶面积是影响PAHs在叶片中富集的重要的叶片特征因素。     

乌海市夏季臭氧污染特征及基于过程分析的成因探究

乌海市地形复杂,周边工业园区分布密集,近年来夏季O₃污染问题突出,且污染特征与形成机制尚不明确,分析乌海市O₃变化特征,探究O₃污染形成机制对该区域大气污染防治具有重要意义.本文在分析乌海市2018年6~8月3次持续O₃污染过程特征的基础上,利用WRF-CMAQ模式系统进行模拟并根据过程分析输出结果对污染的成因进行了深入分析,探讨了区域输送和局地光化学反应对乌海市O₃的影响.结果表明,乌海市夏季O₃呈现"单峰"的日变化特征,近地面O₃与向下短波辐射和气温显著呈正相关,与相对湿度呈负相关;空间分布上,乌海市3个工业园区白天和夜间均为O₃低值区,乌海西南部宁夏石嘴山地区、乌海城区和西北部乌兰布和沙漠地区白天为O₃高值区;过程分析结果表明,输送和化学过程及其相对大小对乌海市O₃有决定性影响,6月和7月的污染过程中局地光化学反应和输送共同导致O₃显著升高,且化学过程的影响是输送的两倍左右,8月O₃的升高主要为输送作用的贡献;进一步对输送作用进行分解可知偏南和西北方向的输送对O₃的升高有较大贡献,结合前体物的排放,可能的传输来源为宁夏银川、石嘴山及巴彦淖尔等区域,因此,乌海市应在控制本地排放的基础上,加强区域联防联控,减少区域传输对O₃的影响.     

区域联防联控挥发性有机物(VOCs)最优减排方案研究

VOCs区域性联防联控治理是当前彻底治理VOCs污染的有效手段,为了实现VOCs区域性联防联控治理,建立了以减排总量最大、减排成本最低、VOCs减排限产产生的经济影响最小为目标的多目标最优减排模型,提出了基于自适应变异率的分解多目标进化算法（Decomposition Multi-objective Evolutionary Algorithm based on Adaptive Mutation Rate,简称MOEA/DAMA）.选取关中某城市群为研究对象,将VOCs的排放数据代入到最优减排模型中,运用MOEA/DAMA算法对其求解.根据最终的优化结果与MOEA/D初始算法和NSGA-Ⅱ优化算法的优化结果进行对比,结果表明MOEA/DAMA相较于NAGA-Ⅱ和MOEA/D的Pareto解的分布性更广、解的收敛性更高.在对Pareto解的分析上融入决策者的根据实际情况的权衡,计算出更合理的VOCs最优减排方案,为长效科学治理VOCs污染提供借鉴.     

中国城市工业减污降碳协同度的影响因素分析

当前减污降碳协同控制大多关注国家或省级尺度,且聚焦单一环境介质,缺少城市尺度、多介质污染物与碳排放的协同性研究。分析了2013—2019年中国178个城市工业CO₂排放与SO₂、NO_x、COD、NH₃-N 4类不同介质污染物排放的协同度,并探究了影响协同度的社会经济因素。结果表明,工业CO₂和各类污染物的年平均减排协同度呈现“N”型变化趋势。约40%的城市已实现工业协同减污降碳,约50%的城市只实现污染物减排,碳污均增排城市约占10%。加强政府政策力度是影响城市工业协同减污降碳的关键因素,且东、中、西部城市工业协同减污降碳的关键影响因素具有异质性。此外,鼓励科技创新和吸引人才回流是促进老工业城市协同减污降碳的关键因素。     

考虑碳排放的危险品运输异构车辆路径问题研究

为满足危险品运输异构车辆路径问题(HVRP)的低碳需求,对易爆危险品运输过程中的总风险、总成本和总碳排放量进行最优化处理。首先,在模型构造阶段,改进总成本与总风险的度量方式,包括建立爆炸事故场景下考虑危险品装载量的风险量化模型,并设计一种用于惩罚成本计算的软时间窗函数,该函数可以优先减少装载量较大的车辆在客户处的等待时间;然后,在算法改良阶段从2方面改进非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ),设计一种带有改良交叉算子的混合交叉方法来提升全局搜索效率,并通过包含2个阶段的变邻域搜索(VNS)算法来提高局部搜索能力;最后,通过算例验证模型和算法的有效性。研究结果表明：相较于原始NSGA-Ⅱ,改进的算法收敛曲线下降更快,使总成本、总风险和总碳排放量3个优化目标的平均值进一步减少3.36%、12.16%和6.96%;在车辆数目有限的车队中,承运人可以通过选择不同的车辆类型对各目标产生不同程度的影响。     

成渝经济区河流表层沉积物中多溴联苯醚的分布特征

在成渝经济区内采集了19个表层沉积物样品,采用GC/MS方法对其中的PBDEs(Polybrominated Diphenyl Ethers,多溴联苯醚)进行了检测. 结果表明,沉积物中w(ΣPBDEs)(ΣPBDEs包括BDE-1,BDE-15,BDE-17,BDE-28,BDE-47,BDE-66,BDE-71,BDE-85,BDE-99,BDE-100,BDE-126,BDE-138,BDE-153,BDE-154,BDE-166,BDE-181,BDE-183和BDE-190)为0.20～6.45 ng/g,w(BDE-209)为0.44～6.29 ng/g. 与其他地区相比,成渝经济区内PBDEs的污染水平相对较低, 大部分样品中的PBDEs以BDE-209为主,说明成渝经济区河流沉积物中的PBDEs主要来自十溴联苯醚; 但PBDEs的组成特征显示,彭山岷江大桥沉积物中的PBDEs主要来自五溴联苯醚,而官渡沉积物中的PBDEs主要来自八溴联苯醚. 此外,一些以往工作较少关注的PBDEs单体,如BDE-1,BDE-15,BDE-181和BDE-190等,不但在沉积物中的检出率较高(均高于70%),而且有的含量也相对较高.