海南岛地区大气输送和扩散特征的数值模拟

采用中尺度气象模式WRF及风场诊断模式CALMET,结合轨迹分析和拉格朗日随机游走模拟方法,分析了海南岛地区低层大气中尺度水平输送和扩散特性,并计算了各季平均大气扩散模态.结果表明,该区域大气污染物的扩散和输送主要受到大尺度背景环流、海陆风等局地环流及地形绕流等的影响.海陆风局地环流是沿海城市源排放的大气污染物向海南本岛输送和扩散的主要机制.北部城市海口的大气扩散对岛内影响最大,冬季平均影响范围可覆盖西北半部;春、秋季主要影响西北和北部区域;夏季对本岛的影响仅限于北部沿岸.南部城市三亚的大气扩散对岛内影响较小,秋季向西南海面的扩散对本岛几乎没有影响;冬、春季对三亚以西沿岸的影响有所增加;夏季扩散影响全面指向岛内,并因地形的作用而东、西向大角度扩展,影响海岛南部的大部分沿岸地区.西北部昌江的平均输送扩散方向与当地海岸线的走向基本一致,污染影响不易深入到岛内.其中,秋季扩散影响以偏西南方向为主,仅对昌江西南部分海岸有少量影响;冬、春季扩散形态类似但影响范围扩大到以东方市为代表的低山盆地地带;海岛西北部大部分沿海地带可受到昌江夏季扩散的影响,但平均扩散方向指向东北偏北的海面.     

水平定向钻进铺管地表工后沉降分析

水平定向钻进铺管不可避免地会导致地表产生沉降变形,且变形主要产生在铺管完成以后阶段,即地表工后沉降。本文基于随机介质理论,建立了适合于分析评价水平定向钻进铺管地表工后沉降变形的理论计算模型,并基于MATLAB GUI编写了相应的计算软件,能快速计算得到地表工后沉降的变形程度,可为水平定向钻进铺管设计及施工提供科学依据和指导。     

一种识别低压电力线载波通信系统中随机脉冲噪声的新方法

目的从电力线载波通信系统中提取随机脉冲噪声并分析其来源。方法建立一个简单的检测随机噪声的测试系统。结果 FSV方法可以成功地识别热水壶在电力线上造成的随机脉冲噪声,同时也证明了统计分析的方法对于识别随机脉冲噪声效果不佳。结论可以通过对MAFFSV方法结果设定阈值来识别低压电力线载波通信系统中的随机脉冲噪声,进而可以确定低压电力线网络拓扑结构的改变。     

湖泊水体富营养化评价的随机模拟与三角模糊数耦合模型

根据湖泊水环境系统的不确定性,建立了基于随机模拟和三角模糊数的湖泊水体富营养化评价耦合模型,采用三角模糊数表征各营养因子监测值,运用随机模拟方法模拟三角模糊数,得到各变量的随机模拟序列,由综合营养状态指数法确定湖泊的营养等级概率水平。以宁夏沙湖为例,运用此耦合模型对水体的富营养化程度进行评价。结果表明:该方法将水体富营养评价中水环境状态的不确定性以确定性方法融入评价模型,直观表征了水体在各营养状态隶属度的复杂性,评价结果更加全面、合理。     

基于随机森林的开封市重型柴油车NOx排放总量估算模型

近年来,在相关法律文件的推动下,监控平台技术得到发展与应用,有助于准确、实时获取海量实车行驶和排放数据,为建立机动车排放清单提供了重要数据基础.基于此背景,本文依托河南开封重型柴油车远程监控平台排放大数据,考虑了中观尺度上的活动因子分布特征及活动因子的影响权重,利用随机森林回归模型对重型柴油车污染物排放量预测方法进行研究.结果表明：①开封市重型柴油车行驶工况呈Ω型分布,而且随着发动机排量的增大,工况范围有逐渐缩小的趋势,且重型柴油车有20%的时间行驶在怠速区域和至少40%的时间行驶在中低转速区域.②在样本车中,在活动因子影响程度占比排序方面,有超过80%的柴油车将车速排在首位,其次分别是SCR床温、废气流量、发动机转速、燃料流量.③NO_x排放总量估算模型计算的6种典型排量下的重型柴油车NO_x排放总量与实际排放总量相比,误差不超过25%,能够满足实际需求.     

灌区退水对区域地下水质影响与健康风险评估

为探究灌区退水对区域地下水水质及健康风险状况的影响,选取吉林西部地区2012～2014年、2019～2020年2个时段的不同层位地下水监测数据,采用随机森林方法进行地下水水质评价,分析灌区影响下地下水水质的时空变化规律,综合考虑研究区原生环境背景和灌区影响,集成地下水多个超标元素健康风险评估,系统对比分析叠加的双重风险时空变化及影响因素.结果表明:灌区及其周边区域地下水化学类型主要为HCO₃^--Na⁺-Ca²⁺型的弱碱性水,2个时段均未发生明显变化;地下水超标组分为F、Fe、Mn及“三氮”化合物,灌区排水加剧了周边潜水“三氮”含量的变化;潜水中Ⅳ～Ⅳ类水增加了17%,健康风险超过安全阈值的监测点增加了12%;地下水健康风险由灌区退水中NO₃^-、NO₂^-、NH₄⁺与原生环境中F、Mn等造成的健康风险叠加产生;潜水中健康风险以灌区退水中NO₃^...     

海陆风对宁波东南滨海郊区大气臭氧变化特征及预测的影响

当前我国沿海发达城市群大气臭氧(O₃)污染严重,且污染的发生和发展受沿海气象条件影响明显.作为海岸附近典型的大气环流,海陆风对沿海地区大气污染物的生成和消散具有重要潜在贡献.本研究基于对2020年1月—2022年3月宁波沿海地区近地面空气质量和气象因子的连续监测,分析了海陆风对我国典型沿海城市大气O₃浓度及其时间变化的影响.同时,在区分有、无海陆风的不同情景下,利用线性回归和随机森林模型对O₃浓度进行了模拟预测.结果表明,海陆风可显著促进沿海地区大气O₃浓度的升高和污染事件的发生,海陆风日的O₃浓度明显高于无海陆风日.与无海陆风发生时段相比,春、夏、秋、冬四季海陆风发生时段的O₃超标率分别升高了19%、18%、38%和6%.海陆风天气下近地面大气相对静稳,污染物的局地循环和积聚是O₃浓度升高的主要原因.随机森林模型对O₃浓度的拟合效果明显优于线性回归模型,且全参数(气象因子和污染物)模型优于气象参数模型.在区分海...     

基于机器学习方法研究气象及排放变化对长三角地区主要城市大气污染物的影响

选取2015～2021年长三角地区4个代表性城市污染物浓度,利用机器学习的气象归一化方法解耦气象因素对污染物的影响,量化气象和排放对污染物浓度变化的贡献.结果表明,长三角地区PM_2.5、 NO₂和SO₂排放下降影响贡献较大(57.2%～68.2%、 80.7%～94.6%和81.6%～96.1%),抵消了气象因素带来的不利影响,致使污染物浓度降低.而气象条件对于臭氧日最大8 h(MDA8＿O₃)的贡献强于其他污染物(23.5%～42.1%),其中气象因素促进污染物浓度上升(4.7%),排放变化促进污染物浓度下降(-3.2%). NO₂和MDA8＿O₃在2019～2021年降幅更快,主要原因是2019～2021年排放起到较2015～2018年更强的促进污染物浓度降低作用.PM_2.5和SO₂在2019～2021年的降幅较2015～2021年整体有所减弱.基于机器学习的气象归一化方法可以解耦气象对污染物的影响,量化排放...     

基于机器学习方法的小麦镉富集因子预测

应用机器学习方法解析区域土壤-小麦系统镉(Cd)富集特征有助于风险决策的准确性和科学性.基于区域调查,构建了Freundlich-type转移方程、随机森林(RF)模型和神经网络(BPNN)模型对小麦Cd富集因子(BCF-Cd)进行预测,验证不同模型的预测精度并评估其不确定性.结果表明,RF(R²=0.583)和BPNN(R²=0.490)模型预测性能均优于Freundlich转移方程(R²=0.410).重复训练结果显示RF和BPNN平均绝对误差(MAE)和均方根误差(RMSE)较为接近,但RF(R²为0.527～0.601)较BPNN(R²为0.432～0.661)模型精度和稳定性更高.特征变量重要性分析显示多重因素的共同作用导致小麦BCF-Cd的异质性,其中土壤磷(P)和锌(Zn)是影响小麦BCF-Cd变化的关键变量.参数优化可进一步提高模型精度、稳定性和泛化能力.     

基于机器学习利用低成本传感器数据构建城市近地面PM2.5浓度的高分辨率空间分布

PM_2.5是当前影响中国城市空气质量的一种重要污染物,它对人体健康有不利影响,高时空间分辨率的PM_2.5浓度分布是城市大气污染 精细化防控和健康影响评估的重要基础.低成本传感器在中国城市空气质量监测领域得到越来越多的应用,但由于其数据质量不够高,其价值没有得到充分的挖掘.本研究以在长三角地区蚌埠市城区作为研究案例,首先基于国控站监测数据对低成本传感器观测数据进行校准.接着通过6种机器学习模型的预测性能的比较选取随机森林作为本研究的核心方法.然后利用随机森林方法结合土地利用类型、人口密度和通过WRF模式模拟得到的气象数据、监测数据等多源数据,构建了时间分辨率为1 h、空间分辨率为0.005°（接近500 m）的近地面PM_2.5浓度的时空分布.最后对几种方法的结果进行了比较和评估.反演得到的高分辨率PM_2.5浓度的10倍交叉验证结果显示,空间R²=0.95,RMSE=9.32 μg·m^-3,时间R²=0.88,RMSE=9.24 μg·m^-3.结果表明,低成本传感器观测数据可以帮助人们构建具有更高精度的高时空分辨率的PM_2.5浓度 分布,使得低成本传感器数据的时空特征价值得到更好的利用,同时也可为低成本传感器更好地服务于空气质量精细化管理提供一种新的 应用思路.