遗传梯度法在水质数学模型参数估值的应用

介绍一种混合遗传算法－－遗传梯度法，并将其应用于水质数学模型参数估值，较一般优化算法能稳定得到的全局最优解。     

Direct-push geochemical profiling for assessment of inorganic chemical heterogeneity in aquifers

Discrete-depth sampling of inorganic groundwater chemistry is essential for a variety of site characterization activities. Although the mobility and rapid sampling capabilities of direct-push techniques have led to their widespread use for evaluating the distribution of organic contaminants, complementary methods for the characterization of spatial variations in geochemical conditions have not been developed. In this study, a direct-push-based approach for high-resolution inorganic chemical profiling was developed at a site where sharp chemical contrasts and iron-reducing conditions had previously been observed. Existing multilevel samplers (MLSs) that span a fining-upward alluvial sequence were used for comparison with the direct-push profiling. Chemical profiles obtained with a conventional direct-push exposed-screen sampler differed from those obtained with an adjacent MLS because of sampler reactivity and mixing with water from previous sampling levels. The sampler was modified by replacing steel sampling components with stainless-steel and heat-treated parts, and adding an adapter that prevents mixing. Profiles obtained with the modified approach were in excellent agreement with those obtained from an adjacent MLS for all constituents and parameters monitored (Cl, NO(3), Fe, Mn, DO, ORP, specific conductance and pH). Interpretations of site redox conditions based on field-measured parameters were supported by laboratory analysis of dissolved Fe. The discrete-depth capability of this approach allows inorganic chemical variations to be described at a level of detail that has rarely been possible. When combined with the mobility afforded by direct-push rigs and on-site methods of chemical analysis, the new approach is well suited for a variety of interactive site-characterization endeavors.     

Modelling Ecological Presence–absence Data along an Environmental Gradient: Threshold Levels of the Environment

A methodology for estimating environmental thresholds of binary presence–absence data is presented where the level of the threshold is parameterised. Presence–absence data is fitted to three complementary different models: an independent null-model, a monotonically increasing or decreasing model, and an optimum model. The range of the three models is strictly between zero and one and the models are therefore well suited for modelling presence probabilities. The results of the three models may be combined by using Bayesian model selection methodologies. The proposed methodology is exemplified on observed binary presence–absence data of Bauera rubioides along an elevation gradient. Received: May 2005 / Revised: July 2005 An erratum to this article is available at.     

复合板热处理过程中温度变化的数值分析

根据非稳定热传导基本方程式积分得到离散化方程式,编写出计算程序,利用计算机求出复合板在热处理过程中各结点随时间而变化的温度,绘出等温线,以研究复合板经升温固化处理后的理想冷却方法.     

间歇梯度曝气的生活污水好氧颗粒污泥脱氮除磷

本研究设置了3个SBR反应器R1、R2和R3,分别采用(A/O)_3-SBR梯度曝气、(A/O)_3-SBR恒定曝气和传统(A/O)-SBR方式运行,以实际城市生活污水为进水基质,探讨了不同曝气方式下的营养物去除性能和好氧颗粒污泥特性,为低强度城市污水的碳源合理利用提供合理的方式.由实验结果可知,R1、R2和R3中颗粒在稳定时期对COD的平均去除率分别为88.68%、 89.05%和88.96%,对TN的平均去除率分别为76.97%、 71.99%和64.92%,对TP的平均去除率分别为96.28%、 85.05%和78.97%,且反硝化聚磷菌占聚磷菌的比例分别为25.52%、 19.60%和12.77%.结果表明,厌氧、好氧和缺氧交替的运行方式更有利于反硝化聚磷菌(DPAOs)的富集,且梯度曝气较恒定曝气方式富集更多,这对碳源不足的低强度城市生活污水处理有重要意义;同时R1中曝气段溶解氧逐级降低,提高了颗粒同步硝化反硝化率和降低了能耗,有利于总氮(TN)的高效去除. 3组反应器在运行后期颗粒粒径分别为727.368、 815.072和895.041μm,且通过对颗粒进行显微观察可以看出, R2和R3中颗粒不如R1中密实.此外,R1、R2和R3运行后期PN/PS值分别为6.31、 5.63和4.83,颗粒稳定时期EPS含量(以VSS计)分别为103.97、 92.22和76.98 mg·g~(-1),表明间歇梯度曝气的方式有利于刺激EPS的分泌,尤其是PN的分泌,使PN/PS值较高,细胞疏水性增强,颗粒密实稳定.     

2000—2015年深圳市建设用地坡谱演变研究

在受地形约束的快速城市化地区,建设用地水平扩张常伴有垂直爬坡过程。通过分析建设用地坡谱曲线形态及其变化特征,有助于认识该过程的时空分异及演变规律,进而科学指导相关国土规划实践。论文以深圳市及其所辖10个区为例,利用DEM及2000—2015年遥感影像构建地面坡谱和4期建设用地坡谱,借助陡峭度、均匀度、累加关键值等坡谱研究手段,分析该市建设用地坡谱演变特征。结果表明：深圳市建设用地坡谱变化特征总体表现为爬坡与填海共存,且以爬坡为主,总体爬坡速度保持相对稳定;该市各辖区建设用地坡谱曲线呈现不同变化特征,可归纳为爬坡主导型、填海主导型、混合型和稳定型;各辖区建设用地布局均集中于平缓区域,建设用地上坡程度整体属于轻度至中度,建设用地主流上限坡度分布范围为4°~14°,建设用地极端上限坡度分布范围为7°~20°。深圳市仍将面临建设用地继续爬坡的压力,相关坡度上限标准的科学制定与严格执行是把控建设用地爬坡进程的关键。     

崇明东滩湿地土壤生物固氮沿潮滩水淹梯度的特征

以长江口崇明东滩为研究区,研究了植被和裸滩表层（0~5cm）土壤固氮速率（BNF）、固氮功能基因（nifH）丰度和理化性质.土壤BNF随着水淹频率增加而降低,即由高潮滩向低潮滩表现出显著的差异（P<0.05）.土壤BNF表现为夏季大于冬季,植被覆盖土壤高于裸滩.夏季植被和裸滩土壤BNF分别为0.61~17.90,1.41~12.10μmol N/（kg·h）,冬季分别为0.64~3.54,0.47~2.60μmol N/（kg·h）植被和裸滩土壤nifH丰度分别为（1.28~4.61）×10⁷copies/g和2.56×10⁷~12.3×10⁸copies/g.土壤nifH丰度水平与BNF呈极显著正相关关系（P<0.01）.此外,土壤BNF还受到土壤盐度、硝酸盐、Fe³⁺和总磷的影响.研究结果表明,河口潮滩湿地水淹梯度的变化通过改变土壤微生物和理化性质,进而影响土壤BNF和氮的生物地球化学循环.     

常州市冬季大气污染特征及潜在源区分析

为了解常州市冬季大气污染特征,对2013—2015年常州市冬季PM_2.5、PM₁₀、SO₂、NO₂、CO数据进行分析,并结合HYSPLIT 4.9模式研究不同气团来源对常州市各污染物浓度的影响及潜在污染源区分布特征.结果表明,常州市冬季以PM_2.5污染为主,其占冬季首要污染物的90%以上,冬季PM_2.5小时浓度对应的空气质量级别以良和轻度污染出现频次最多,冬季的ρ（PM_2.5）对ρ（PM_2.5）年均值的贡献率高达37.4%,不完全燃烧是颗粒物的一个重要来源.冬季ρ（PM_2.5）、ρ（PM₁₀）、ρ（SO₂）、ρ（NO₂）和ρ（CO）的日变化均呈双峰分布,两个峰值分别出现在交通的早高峰和晚高峰附近.ρ（NO₂）在晚高峰明显大于早高峰,而ρ（SO₂）和ρ（CO）表现为早高峰大于晚高峰.常州市CO/NO_x和SO₂/NO_x的分析结果表明,常州市交通源的贡献明显,点源对常州市的空气质量的影响也较大.1和6 h的ρ（PM_2.5）梯度变化可判识细颗粒物的爆发性增长.冬季常州市受到西北、西和西南等地区的大陆性气流影响较大,其对应的ρ（PM_2.5）、ρ（PM₁₀）、ρ（SO₂）、ρ（NO₂）和ρ（CO）平均值相对较高,且对应的污染轨迹出现概率较大.偏东方向的气流由于移动速度慢,不利于污染物扩散易造成污染累积,导致ρ（PM_2.5）、ρ（SO₂）和ρ（NO₂）相对较高.WPSCF（源区分布概率）高值区（>0.5）集中于从芜湖至上海的长江中下游区域和杭州湾区域.PM_2.5、PM₁₀、SO₂、NO₂和CO潜在源区存在较大差异性,NO₂、SO₂和CO本地化的潜在贡献较PM_2.5和PM₁₀更明显.此外,受船舶等影响海洋源区对NO₂、SO₂和CO的潜在贡献较大.研究显示,长三角区域的大气污染物以本地污染为主,但远距离污染输送贡献也不容忽视.      

降水梯度序列下柠条林地土壤养分的空间变异

通过野外实地调查结合室内分析,研究陕西省境内不同降雨条件下的黄土高原同级树龄柠条林地土壤养分。结果表明,研究区土壤养分含量低,养分中有机质和全氮在降水梯度上的空间变异性显著;有机质和全氮含量在土壤剖面上表现为随着土层的加深逐渐减少,全磷含量在土壤剖面上表现为从表层到心土层逐渐降低,从心土层到底层逐渐增加;全钾含量在剖面上的规律与有机质和全氮相反;有机质、全氮、全磷、全钾含量均随着降水梯度的增加而增加;有机质含量与全氮、全钾呈现极显著正相关,与全磷呈现显著正相关关系。     

元谋干热河谷植物功能性状组合的海拔梯度响应

植物功能性状能够显示对环境变化的响应,不同的适应对策呈现出不同的功能性状组合。干热河谷地区水分是最主要的限制性环境因子,之前的大部分研究都是集中关注于干热河谷局部地段,对于从垂直海拔上来研究不同植物在环境梯度下的变化的研究较少。干热河谷地区由于梵风效应,水分胁迫沿海拔梯度发生变化,一般表现为随海拔高度升高,气温降低,湿度和降水量增加,而蒸发量减小,辐射增强。以云南元谋干热河谷4个海拔梯度（1491.33、1730.20、1850.00、1925.57 m）中的植物为研究对象,选取叶片干物质含量（LDMC）、叶面积（LA）、比叶面积（SLA）、叶片厚度（LT）和叶密度（LD）5个功能性状,研究它们的相互关系,比较了海拔间的差异。结果表明：1）5个功能性状在不同海拔间均呈现出一定差异,变异系数由高到低为LD>LA>SLA>LT>LDMC（分别是101%、64%、56%、41%和19%）;方差分析结果也表明,5个功能性状在不同海拔之间差异显著（F=56.218,P<0.01;F=7.829,P<0.01;F=11.21,P<0.01;F=7.429,P<0.01;F=19.213,P<0.01）,尤其是在最低（1491.33 mm）和最高（1927.57 mm）海拔之间,各性状均具有极显著的差异;2）性状之间存在组合关系, LD与其他性状间相关性最为明显,除LDMC以外,LD与LA、SLA、LT均呈现出极显著负相关关系;LDMC与LA和LT呈极显著负相关;SLA与LA和LT呈正相关,而与LDMC显著负相关;LT与SLA显著正相关,与LA之间相关性不显著;3）在不同的海拔梯度之间,性状组合存在非同步变化现象。研究显示,元谋干热河谷地区,植物对水分环境的海拔梯度变化产生功能性状组合的响应,低海拔和高海拔物种对所处环境的适应策略不同,使得植物在海拔梯度上出现叶片功能性状组合的分化和差异。