激光诱导击穿光谱技术在环境领域中的应用动态

激光诱导击穿光谱技术是一种通过分析物质等离子体发射光谱而获取物质成分和含量的分析技术。近些年,该技术已经成为光谱学领域的研究热点且发展迅速,涌现出多种新的检测手段和仪器。从它的基本原理、发展历史及其在土壤、水和大气等生态环境保护领域的应用情况为基础,分析总结其优点以及所面临的问题和挑战。     

煤矿应急管理外部扰动可测状态控制方案

为提高煤矿应急管理能力,在发生事故时进行迅速、正确的应急决策,采用状态空间表达式描述煤矿安全管理系统,对其进行稳定性分析,初步判定其在李雅普诺夫意义下稳定;根据鲁棒性能分析,判定该不确定系统是Q—稳定的。定义煤矿突发事故为系统控制过程的一种外在扰动,建立添加外部扰动参数的外扰系统模型,根据控制论原理,采用状态反馈加扰动顺馈的控制方法,可找到一种外扰可测状态下的控制律。从计算所得控制律及校正系统方程的系数矩阵可以得出系统输出不受外扰影响的控制方案。结果表明,瓦斯抽放、煤层注水、加大通风量等措施为瓦斯爆炸后可使煤矿恢复正常运作应采取的应急管理策略。     

基于尖点突变模型的采场顶板-矿柱稳定性分析

采场破坏失稳是一个不连续的非线性过程。为分析矿山采场的稳定性,在建立采场顶板-矿柱的简化力学模型的基础上,结合安徽某充填采矿法矿山的采场结构参数,运用尖点突变理论分析采场突变过程中的能量释放机理,构建采场破坏失稳的尖点突变模型,推导得出系统失稳的充要力学条件。结果表明:采场中矿柱的应变软化特性和刚度比是导致系统失稳的主要因素,而矿柱的突跳量仅与系统的内在特性有关。结合矿山实例,从必要条件和充分条件2个方面对采场进行稳定性分析,表明尖点突变理论合理可行。验证了采区设置盘区矿柱等安全措施的必要性。     

斜坡软弱路基稳定性分析的修正瑞典条分法

斜坡软弱路基的滑塌形式与水平软弱路基相比,具有明显的易滑动性和非对称性.为了反映斜坡软弱路基与水平软弱路基失稳机理的区别,对两种路基形式进行离心机试验,证实了斜坡软弱路基的失稳的非对称性,因此在稳定性分析中要考虑势能差和非对称的影响.为了提高条分法在斜坡软弱路基稳定性计算的准确性,提出一种考虑不同倾斜角影响的修正瑞典条分法,引入反映势能差影响的"影响力"和反映滑动体外路堤填土重量的"附加力".将瑞典条分法、修正瑞典条分法与有限元强度折减法对工程实例的计算结果比较分析,结果表明:(1)在稳定性分析中,斜坡软弱路基需要考虑势能差和非对称的影响;(2)"附加力"在各土条上的分布形式进行简化后,其计算结果与采用强度折减法进行的有限元计算结果较为接近;(3)按瑞典条分法计算出的安全系数比修正瑞典条分法偏大53.5％、比有限元强度折减法偏大50.5％,而修正瑞典条分法与有限元强度折减法计算结果只相差不足2％.     

两段式顺层滑坡的稳定性分析

对于大型的突发顺层滑坡,滑面通常具有主滑和锁固的两段特征。为了分析两段滑面共同作用下滑坡的稳定性,本文提出了两段式顺层滑坡的尖点突变模型,对于主滑段和锁固段分别采用应变软化介质和弹脆性介质的本构模型,并在此基础上,探讨了影响两段式顺层滑坡稳定性的控制性参数,分析了降雨、库水位变化反复作用下滑坡预测预报应注意的问题,同时基于尖点突变模型研究了白岩沟桥西滑坡随坡脚开挖不同阶段其稳定性的变化过程。结果表明:大型突发顺层滑坡的稳定性与刚度比密切相关,影响刚度比的主要参数为剪切模量和滑面形态,当锁固段卸载或主滑段加载时,刚度比降低,斜坡越容易滑动;随着降雨、库水的反复加载作用,滑面产生刚度硬化和刚度软化两种趋势,且临界滑动的位移随之发生变化,通常滑坡发生前要经历多次变形加速。本研究提出的尖点突变模型对于两段式顺层滑坡的预测预报具有一定的理论指导意义。     

基于OMI数据的新疆地区臭氧柱浓度研究

利用臭氧监测仪（OMI）卫星反演数据,对2005~2018年新疆地区大气臭氧柱浓度数据进行提取及分析,探讨其时空分布格局及影响因素.结果表明：在时间变化上,2005~2018年,新疆地区大气臭氧柱浓度整体呈现逐渐上升趋势.在空间分布上,臭氧柱浓度自北向南逐渐降低,高值区集中分布在阿尔泰、塔城北部以及昌吉北部等区域;低值区集中于和田、巴音郭楞蒙古自治州和喀什的南部大部分地区.在季节变化上,大体呈现出春夏季高于秋冬季,高值区在春夏季交替出现,冬季略高于秋季,但四季的臭氧柱浓度值呈现逐渐上升的趋势.稳定性分析表明：研究区域臭氧柱浓度整体呈现中部及南北部分散、东西部集聚的分布格局.自然因素中,气候因素、风场以及海拔均呈现显著正相关（P<0.01）;通过后向轨迹追踪发现,该区域西北和西部气流是臭氧外来的最主要输送路径,分别占总气流轨迹的78.59%、57.29%.人为因素中,臭氧柱浓度值与地区生产总值、煤炭消耗量、工业废气排放量及机动车保有量均表现出显著的正相关关系（P<0.05）.其中,挥发性有机物（VOC_s）主要来源于工业源,其次是交通源和居民源.总体来看,臭氧浓度的变化受到了诸多因素的综合影响,但气温、VOC_s的排放及吸收性气溶胶是大气臭氧浓度变化的主导因素.     

露天矿山高陡边坡稳定性分析及滑坡预警技术

我国露天矿山的开采深度不断加大,导致了高陡边坡及滑坡事故增多.在分析边坡稳定性影响因素的基础上,对目前边坡稳定性分析常用的方法进行了总结,介绍了极限平衡分析法和可靠性分析法.从滑坡的空间、时间、强度三方面对滑坡预报预警的十余种模型的应用类型、使用方法及预警判据进行了详细归纳,并对Verhulst模型法和人工神经网络法做了重点介绍,为滑坡预警技术的研究提供重要的依据和理论支持.最后,分析并总结了露天矿山高陡边坡滑坡预警的研究趋势.     

北京市生活垃圾填埋场产甲烷不确定性定量评估

为了提高北京市生活垃圾填埋场产CH4评估精度,联合FOD模型和Monte Carlo方法,依靠本地和国家数据及专家经验,对模型进行不确定性识别和敏感性分析,量化各参数对模型输出结果的影响.结果表明,2008年北京市因填埋产CH4量95%的概率分布范围为(11.80～19.76)×104t.a-1,均值为15.58×104t.a-1,排放的不确定范围为-24.26%～26.83%.FOD模型中甲烷修正因子MCF(2000年后)对2008年排放结果的影响最大,其结果不确定性的贡献率为41.4%.研究提高了北京市生活垃圾填埋场CH4排放量评估精度和质量,为指导填埋场温室气体清单改进和数据收集提供科学依据.