典型POPs的生物降解修复技术研究与发展

生物吸附与降解是解决持久性有机污染物（POPs）最有潜力的方法之一,有必要介绍利用微生物把目标污染物转化为易降解的物质甚至矿化的POPs修复原理及其技术。对此,概述了近年来国内外基于微生物通过膜融合、胞质融合和核融合形成能够降解POPs的杂种细胞的细胞融合技术;基于降解性质粒的相容性,把能够降解不同污染物的质粒组合到一个菌种中,形成多质粒的新菌种,使微生物由于代谢途径的改变能够矿化POPs的基因工程菌构建技术;基于通过某些载体把酶固定于其中实现活性稳定、可以回收及可重复利用的酶固定化技术,以及基于降解菌活性酶分子亚基置换、降解菌活性酶的定点突变、降解酶的体外定向进化这几方面的酶构建技术;进一步分析基于分子生物学提高POPs生物修复能力的原理,指出经生物技术改造的工程菌和固定化酶未能进入实际应用的障碍所在。以多溴联苯醚（PBDEs）的微生物细胞吸收和降解机理作为典型POPs生物修复的案例,强调生物降解的过程强化需要建立多尺度上功能方面的适合;提出了分子生物学与基因工程学的结合在解决POPs环境污染方面未来的基础科学问题与研究思路。综合上述,典型POPs的生物修复技术的构建需要考虑宏观污染物协同降解的工艺理论,在基因水平、分子水平、反应器水平及工程水平上追求更高功能方面的适合。     

Numerical simulation and study on the transmission law of flame and pressure wave of pipeline gas explosion

Based on FLUENT simulation software, the laws of transmission of flame and pressure wave in pipeline gas explosion were studied. It turned out that, the maximum pressure value of the explosion point is not the maximum value of the whole explosion process; the maximum pressure value of the pressure wave lowers firstly near the explosion point, then rises to a peak, and then drops gradually; two waves divide the space in the pipeline into three sections during the gas explosion transmission. The result is basically consistent between numerical simulation and experiment, and the conclusion from the simulation provides theoretical basis for research on explosion-proof and suppression devices for underground gas pipeline, as well as for technical regulations of installation.     

基于耗散结构和熵的高速铁路事故演化机理研究

针对高速铁路事故致因复杂的特点及高速铁路运营安全评价研究现状,提出应用耗散结构和熵理论来研究高速铁路运营事故演化机理。首先,在分析高速铁路安全运营影响因素的基础上,提出基于信息熵的典型事故安全要素集构建方法。其次,基于耗散结构和熵理论,研究高速铁路运营事故的演化机理。给出高速铁路运营安全系统的熵流模型及其熵值计算方法。通过系统熵变,判别事故演化方向。最后,通过分析高速铁路脱轨事故的演化机理,实例验证该方法的合理性和可行性。研究表明,把熵作为一个参数,能够揭示高速铁路运营事故的演化趋势;流入负熵流和排出正熵流,能够保持系统稳定有序,有效防止事故发生。     

蠕变-渗流耦合作用下水力冲孔周围煤体渗透率时空演化规律

为了研究水力冲孔周围煤体瓦斯运移规律,研究了水力冲孔周围煤体的应力、体积应变和孔径变化规律,建立了蠕变-渗流耦合作用下的水力冲孔周围煤体渗透率动态演化模型,揭示了水力冲孔周围煤体渗透率的时空演化规律,阐明了蠕变变形和基质收缩对渗透率的控制作用机理。研究结果表明:水力冲孔措施可以大幅度提高钻孔周围煤体的渗透率,在空间上煤体渗透率随距离呈负幂函数关系迅速降低（K=2×10-16 r -2.4）;在时间上煤体渗透率随抽采时间的延长而逐渐增大,但是增加梯度会逐渐降低;水力冲孔周围煤体渗透率的增加主要受到煤的蠕变变形控制,基质收缩效应虽然有利于渗透率的增加,但对渗透率的贡献远小于煤体的蠕变变形;钻孔由于蠕变变形会产生缩孔现象,很容易堵塞抽采通道,此时即使渗透率大幅度的提高,也很难保证抽采效果,因此迫切需要制定相应的防堵孔措施。     

Pressure characteristics and dynamic response of coal mine refuge chamber with underground gas explosion

Coal mine refuge chambers are new devices for coal mine safety which can provide basic survival conditions after gas explosion. In order to simulate the propagation of underground methane/air mixture blast wave, and check structural safety of coal mine mobile refuge chamber, an underground tunnel model and a refuge chamber model have been established based on explicit nonlinear dynamic ANSYS/LS-DYNA 970 program. Results show that the reflected wave pressure on the impact surface was about two times higher than that on the incident one. The relationship between the pressure fields of the chamber was analyzed. The maximum pressure of gas explosion reached about 0.71 MPa, and the pulse width was 360 ms. The maximum absolute displacement and stress occurs at the main door center and the connection of stiffeners and the front plate, respectively. The entire coal mine mobile refuge chamber was in elastic state and its strength and stiffness meet the safety requirements. The cabin door, the front plate and the connecting flange at cabin back as well as the stiffeners on each side were the most critical components. Suggestions were put forward for the refuge chamber.     

煤矿安全管理多元风险辨识及演化机理

在对煤矿安全管理中存在的风险源进行辨识的基础上,分析风险的演化机理,建立了煤矿安全管理风险演化机理模型,揭示了安全管理监控系统、管理组织、管理模式、管理能力、管理要素五类18项风险因子在风险诱因(管理失范)的促动作用下进行演化的规律。实验证明,该模型具有很好的适用性,此研究对于指导煤矿安全生产具有十分重要的意义。     

基于GIS的有毒气体储罐泄漏扩散及其过程模拟

为动态模拟有毒气体储罐泄漏扩散事故（toxic gas vessel leakage and dispersion,以下简称为TLD）的扩散过程,基于高斯点源瞬时泄漏模型,添加时间因子,将TLD的泄漏过程转换为一系列瞬时点源泄漏的叠加过程,从而获得任意时刻、任意位置的有毒气体浓度分布方程。以某氯气泄漏事故为例,模拟了有毒气体的扩散过程。结果表明,在初始阶段有毒气体储罐泄漏扩散的影响范围是逐步增大的;泄漏持续到一定时间,扩散过程趋于稳定;若假设泄漏条件不变,则此后的扩散过程类似于连续泄漏,影响范围保持不变。经与ALOHA软件的计算结果对比,两者在泄漏5分钟以后的模拟结果基本一致,本文所述模型模拟计算结果可信。     

荆江三口60a来入湖水沙变化规律及其驱动力分析

为了掌握荆江三口入洞庭湖径流泥沙演变规律,运用Mann-Kendall 非参数检验法、小波分析以及均值差异t检验法等方法,对荆江三口（松滋口、太平口和藕池口）入洞庭湖1951—2011 年年径流量和年输沙量进行了分析,在总结三口水沙过程演变规律的基础上,探讨了荆江三口入洞庭湖径流泥沙变化规律及其影响因素。结果表明：①荆江三口径流量发生显著变化集中在1960 年代和1970 年代,而输沙量突变点发生在1950 年代,此后三口水沙演变始终表现出显著的递减趋势;②太平口和藕池口的径流量和输沙量演变周期保持一致,均为31 a 的周期变化,松滋口和宜昌站的径流量和输沙量分别具有相同的周期性,分别为16 a和33 a 的周期变化;③人为因素只是加速荆江三口分流分沙衰减趋势,但并不是致使其水沙演变发生突变的原因。     

基于案例推理的突发环境事件应急决策模型

突发环境事件不确定性高、演化过程复杂,给企业及政府的应急工作带来很大的困难,故如何提高应急决策的质量,是相关应急工作的重点之一。为了增强以往经验的可用性,利用本体模型进行案例的存储,根据情景构成要素提取方法对情景进行多维的空间表达,在此基础上优化情景匹配算法,实现基于情景的应急决策。最后,通过突发环境事件实例应用,验证该方法能够快速建立实例与本体模型之间的关系,提高知识的可用性和共享性,实现情景的多维表达,进而满足“情景-应对”的应急决策要求。     

海底管道泄漏风险演化复杂网络分析

为了控制海底管道泄漏连锁风险,基于复杂网络,提出针对管道系统泄漏演化的半定量风险演化评价方法,将复杂的事故风险发展过程转化为简洁的网络分析计算。首先,构建包含30个风险节点与54条连接边的海底管道泄漏演化复杂网络模型;其次,采用无权有向网络中的节点出入度和聚类系数进行风险分析,确定影响管道泄漏的关键节点,提出断链控制方案;最后,将演化模型转化为带权的有向网络,采用Dijkstra算法计算各初始事件导致泄漏事故的最短路径。结果表明:海底管道系统泄漏网络的聚类系数为0.13,网络聚集程度偏低而演化性较强;各初始事件的最短路径均不超过10,表现出明显的小世界网络特征,初始事件的风险经少数几步传递即可导致泄漏事故的发生。海底管道泄漏风险演化规律的研究可为抑制初始事件、控制传递事件和减轻后果事件提供理论依据,对预防海底管道泄漏事故发生、保障管道持续安全运行具有现实意义。