Stepwise superposition approximation approach for analytical solutions with non-zero initial concentration using existing solutions of zero initial concentration in contaminate transport

Analytical solutions for contaminant transport are widely used for both theoretical and practical purposes. However, many existing solutions are obtained subject to an initial condition of zero concentration, which is often unrealistic in many practical cases. This article proposed a stepwise superposition approximation approach to solve the non-zero initial concentration problem for first-type and third-type boundary conditions by using the existing zero initial concentration solution. Theoretical examples showed that the approach was highly efficient if a proper superposition scheme with relative concentration increments was constructed. The key parameter that controlled the convergence speed was the time increment (Δt) multiplied by the rate constant ( ). The approach served also as an alternative way to make a convenient concentration calculation even if the non-zero initial concentration solution of a problem was known.     

基于Bootstrap方法的样本相等性检验

本文给出了基于Jackknife与Bootstrap方法的非参数统计量并将其运用于样本相等性检验,由Jackknife构造的统计量可以减小估计的偏差,同时Bootstrap方法可以近似统计量的分布,同时本文给出了整个检验算法和相应的模拟结果,结果表明利用该方法构造的统计量具有一定优良特性.     

紊流作用下泥沙释放磷的试验及数值模拟

为研究水体紊动对泥沙释放污染物的影响,引入近似均匀紊流模拟装置,开展不同强度紊动作用下泥沙运动释放磷动态过程及基本规律的试验,研究表明:紊动扩散作用对泥沙解吸释放磷有着十分重要的影响,紊动较弱时,泥沙尚未起动,床面泥沙颗粒吸附的磷元素解吸至孔隙水中,在垂向紊动扩散作用下输送至上覆水中,将使得上覆水中溶解态磷浓度增大;紊动作用较强时,泥沙逐渐悬扬至水体中,悬浮泥沙颗粒吸附的磷元素直接解吸至上覆水中,泥沙浓度越高,溶解态磷含量增长速率越大,达到平衡的时间越短.通过耦合紊流模型、水流泥沙数学模型、污染物对流扩散模型和Langmuir吸附动力学方程建立了紊动作用下泥沙释放磷的垂向一维数学模型,针对试验条件进行数值模拟,模拟结果与试验数据吻合较好,平均相对误差低于10%,可为模拟天然水体中泥沙悬浮释放磷的时空演化提供参考.     

基于模糊数学和权的最小平方法的泥石流易发性评价方法

基于模糊数学中多级模糊评判的理论和方法,结合泥石流灾害的具体特点、成因、机理分析,建立了一种新的泥石流灾害易发性的多级模糊综合评价模型,并且运用层次分析法中权的最小平方法来确定评价指标的权重。以西安市临潼区大水沟泥石流为例,选用典型评判指标,建立二级近似推论,进行泥石流易发性的两级模糊综合评价。     

近似Rayleigh地震波作用下地下综合管廊响应分析

地下综合管廊是一种重要的生命线基础设施,目前对其抗震性能的研究还处于起步阶段。由于属于浅埋地下结构,故地震波中的面波、尤其是Rayleigh波可能会成为地下综合管廊破坏的控制因素。本文根据简谐Rayleigh波的特点,提出了近似Rayleigh地震波的概念,并在假定已知Rayleigh波水平分量的情况下,利用傅里叶变换求得近似Rayleigh地震波场。采用三维有限元模型,对地下管廊结构进行了地震响应分析。分析结果表明:本文建议方法可以有效地模拟波动的传播过程;地下综合管廊结构的变形以整体弯曲变形为主;结构顶面应变约为对应底面位置应变的两倍,与Rayleigh波沿深度衰减的规律相类似。     

城市污水细菌多样性及其生物安全性研究

为掌握镇江城市污水中微生物种群结构特征,笔者通过构建并分析城市污水中细菌16SrRNA基因文库,对其系统族群研究发现:污水中细菌16S rRNA基因主要来自变形细菌(proteobacte-ria)的各亚族,占总检序列的86.3％,还有脱铁杆菌门(Deferribacteres)、厚壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bacteroidetes)等类群,表明城市污水中微生物丰富多样.通过生物安全评价发现,污水中存在多种病原微生物,包括Arcobacter; Sulfurospirillum;Acinetobacter; Aeromonas;Fusobacterium;Bacteroides; Esch-erichia coli;Enterobacter;Clostridium 等.研究表明,近似弓形杆菌属(Arcobacter)的细菌比例高达74.2％,为城市污水中的主要优势菌群,PCR扩增23S rDNA上的特异性序列后进一步证实污水中Arco-bacter为致病性弓形杆菌,该发现为制定治理城市污水生物性污染的措施提供了科学依据.     

基于不对称比的火灾烟雾探测器散射角优化

为提升基于不对称比的火灾烟雾探测器的性能,优化散射角,通过对火灾烟雾粒径信息的收集,建立光散射物理模型,再采用离散偶极子近似(DDA)方法,计算一定粒径分布火灾烟雾的散射光强角分布,探讨颗粒形貌和尺寸参数对于散射特征的影响。计算结果表明：散射光强随观察角的增加在整体上呈现先下降后上升的趋势,散射光强最小值对应的角度随尺寸参数变化;基于不对称比的烟雾探测器散射角的优化设计关键在于后向散射角的选取,当尺寸参数较小时,后向散射角应选择110°,当尺寸参数较大时,后向散射角应选择135°。     

龙凤山站大气CO2浓度2种筛分方法对比研究

针对黑龙江龙凤山区域本底站2009年1月~2011年12月大气CO2在线观测数据,研究基于地面风、日变化等大气本底/非本底数据筛分方法(SWDV)和稳健局部近似回归大气本底/非本底数据筛分方法(REBS)在龙凤山区域本底站的适用性.研究表明:2种筛分方法在春、秋和冬季都能很好反映龙凤山大气CO2浓度的趋势变化及局地源汇对观测CO2浓度的影响,对于高浓度的非本底数据都能够较好的识别,但在夏季使用REBS方法会影响筛分的准确性,不建议在龙凤山区域本底站使用REBS筛分方法.SWDV和REBS法筛分出的本底数据分别占总数据量的30.7%和 58.9%.2种方法均筛分为本底浓度和非本底浓度的数据分别占总数据量的21.5%和32.0%.二者筛分的本底季平均浓度在春季相差最小为(0.1±0.3)×10-6(摩尔比,下同),冬季和秋季次之,在夏季相差最大为(4.2±1.0)×10-6.典型个例分析表明,SWDV法会将白天一些受西南污染气流影响的CO2浓度误筛分为本底浓度,REBS法会将个别在静稳天气条件下受局地影响大的CO2观测值误筛分为本底浓度.夏季局地污染状况可能被植被强烈的光合作用抵消,CO2浓度变化不大,使得REBS误筛分为本底浓度,以及对于一些较低的CO2浓度值,REBS误筛分为非本底浓度,这些因素导致2种筛分方法在夏季本底浓度差别较大.     

近似熵在三江平原地下水埋深序列复杂性分析中的应用

在高强度农业开发、气候等因素影响下,三江平原地下水资源系统越来越具有复杂系统特征。为此,以建三江分局为例,采用近似熵方法对建三江分局7个生产队的地下水埋深序列复杂性进行了测度分析。结果表明,各地下水埋深序列的复杂性排序为:前进农场4队＞七星农场69队＞前进农场22队＞八五九农场1队＞八五九农场26队＞前进农场11队＞八五九农场21队,地下水开采是影响地下水动态变化的关键因素。研究成果揭示了当地地下水资源复杂动力系统本质,为建三江分局乃至整个三江平原地下水资源科学管理提供了决策依据。