絮凝形态学研究及进展

从水体中原始颗粒、絮凝剂和絮体 3个方面综述了絮凝形态学的研究进展 ,尤其是分形理论在絮凝理论与工程中的应用。絮体是具有自相似或自仿射和标度不变的分形结构 ,其分形维数是描述絮凝过程的重要因素。絮体分形结构导致了絮体碰撞的作用半径、有效密度等变化 ,从而对颗粒物分离过程有重要的影响。     

聚合氯化铁-腐殖酸(PFC-HA)絮体的不同拓扑空间下分形维数的研究

通过对PFC混凝去除水中HA过程中所形成的PFC-HA絮体的研究结果表明,原水pH分另4为9.0、7.0和5.0时,最佳投药量下形成的絮体的平均沉降速度之间的比值为1.17:1.00:0.49,而且所有絮体的水平投影方向的平均直径与垂直投影方向的平均直径的比值均接近0.85.结合Logan公式和有效密度-长轴的双对数关系计算出的絮体三维空间的分形维数Df较为可靠,在本试验中3种pH的原水下形成的PFC-HA絮体的Df均小于2.0.絮体沉降速度的变化是质量分形维数Df、有效密度和粒径等因素的变化综合影响结果,因此,絮体的Df、有效密度各自的变化趋势有可能与沉降速度的不一致.原水pH=7.0时絮体的Df稍大于原水pH=9.0时絮体的Df,但比原水pH=5.0时絮体的Df大11.73%.可见,与原水pH=9.0时形成的絮体相比,原水pH=7.0时形成了稍微密实的小絮体,但原水pH=5.0时却形成了较为疏松的、很小的絮体.在本试验的图像分辨率下,PFC-HA絮体在一维拓扑空间下的分形维数D1比较低,一般都低于1.10.基于投影面积-长轴关系计算的二维拓扑空间的分形维数D2变化趋势为样品3稍大于样品2,样品1最小;然而基于投影面积一周长计算的二维拓扑空间的分形维数D2却呈现不同的变化趋势.另外,尽管PFC-HA絮体的Df小于2,但其与基于投影面积-长轴关系计算的二维拓扑空间的分形维数D2不相等,不符合Meakin的结论,这与本试验中CCD相机的分辨率和絮体样本数量有关.     

黄河包头段不同粒径沉积物分形校正下重金属的吸附研究

推导了分粒级的表面分形维数计算公式,根据推导公式计算了分粒级沉积物的分维值.应用已有的表面分形分维计算公式分别计算了黄河包头段沉积物整体的表面分形分维(1.91)及＜63 μm粒级的分维值(1.36),揭示出黄河水环境的磨蚀和分选2个原因引起黄河包头段沉积物低的分维值.用分形校正吸附模型、Freundlich和Langmuir吸附模型对黄河包头段重金属分粒级沉积物吸附进行了拟合,表明分形校正吸附模型具有较好的适用性,同时揭示分形校正吸附模型与MEA理论结合能更好的对热力学吸附结果进行描述;由吸附结果分析得出4种重金属因粒径引起的吸附量变化程度序列为Cu＞Pb＞Zn≈Cd,初始浓度高的吸附量曲线变化较初始浓度低的曲线变化明显,同时指出Cu、Pb的吸附主要与矿物组成有关,而Zn、Cd的吸附则与吸附剂沉积物空间几何性质(或沉积物表面物理特征)有关.     

基于复杂网络理论的北京地铁网络脆弱性评估

以北京市现有地铁线网为研究对象,使用Space L方法构建拓扑网络,为更加符合实际情况,对换乘车站进行了拆分。分析中,综合考虑连通OD对和出行效率两个因素,以运输能力损失作为评估网络脆弱性指标。随后,计算分析了单节点攻击、随机攻击、静态攻击和动态攻击下造成的地铁网络运输能力损失的变化规律,得出动态攻击对地铁网络影响最大。在该攻击方式下,相对基于度的动态攻击,地铁网络对基于介数和基于ER的动态攻击,具有更高的脆弱性。同时攻击介数较大的节点对网络南北方向运输能力影响较大;攻击对出行效率影响较高的节点对网络东西方向运输能力影响较大。因此,在地铁运营过程中,应针对不同站点的节点属性和事故发生情况,采取相关防护措施。     

兰州市低碳数正构烷烃组分特征及大气化学反应活性分析

为明确兰州市大气环境常态下低碳数正构烷烃（C₅~C₁₉）质量浓度变化、组分特征及大气化学反应活性之间的关系,于2017年11月-2018年6月选取兰州市5个采样点,利用TENAX吸附管采集空气样品,应用TD-GC/MS（热脱附-气质联用）法对样品进行分析.对空气样品中低碳数正构烷烃大气化学反应活性的OFP（臭氧生成潜势）、·OH消耗速率、SOA（二次有机气溶胶）生成潜势进行评估计算,通过相关性分析及因子分析法分析低碳数正构烷烃的大气化学反应活性贡献率特征.结果表明:①在10种低碳数正构烷烃中,正己烷（C₆）对OFP的贡献率最大,正辛烷（C₈）对·OH消耗速率的贡献率最大,二者的贡献率分别为37.71%和37.64%.②在10种低碳数正构烷烃中正辛烷（C₈）对SOA生成潜势的贡献率最大,为50.02%.③大气化学反应活性参数相关性分析表明,低碳数正构烷烃总质量浓度与OFP、·OH消耗速率相关性显著（R分别为0.895和0.948）.④因子分析表明,5个未知因子所包含的化学反应活性信息量在94.511%以上,所含信息量也体现了未知因子组成的重要性,可为进一步解析大气化学反应活性提供参考.研究显示,正辛烷、正己烷是低碳数正构烷烃的2个关键活性组分,正辛烷是大气化学反应活性贡献率最大的化合物之一,也是汽车尾气排放源的主要组成部分,正己烷是人为源与自然源的混合产物.      

电除尘器结构对除尘效率影响的数值分析

为了得到电除尘器结构对除尘效率的影响,基于Fluent进行数值计算,分析了除尘效率随不同电极线数、不同极板间距、不同极线间距和不同极线偏离距离的变化情况,得到,电极线越多,除尘效率越高,电压越高,电极线对效率的影响越明显;电极线间距存在一个最佳值,使得除尘效率最高;极板间距增大,使得颗粒沉降需要更长时间,不利于除尘;低速时(0.3 m/s),离子风有利于颗粒沉降,电极线的偏置使离子风的双螺旋变成单螺旋结构,更多的颗粒从线板距大的一侧流过,当电极线下移7.5 mm时,平均场强最大,除尘效率最高。     

京津冀中部夏季大气颗粒物空间分布特征

为研究京津冀地区雾霾成因,以Y-12（运-12）飞机为大气颗粒物观测平台,对2016年夏季京津冀中部大气颗粒物污染特征进行了观测研究.结果表明,天津市颗粒物数浓度垂直分布特征为1 500 m（以下均为标准气压高度）以下呈单峰分布,1 500 m以上呈单调下降,峰值均出现在0.35~0.40 μm之间,峰值的最大值出现在900 m左右;颗粒物体积浓度谱呈三峰分布,分别在0.30~0.40、0.50~0.60和1.00~2.00 μm之间,峰值的最大值出现在450 m左右.天津市、保定市和衡水市600与2 400 m数浓度谱分布特征为单调下降和单峰分布并存;600 m表面积浓度谱呈三峰分布,分别在0.30~0.40、0.50~0.60和0.90~1.00 μm之间;2 400 m表面积浓度谱呈双峰分布,分别在0.30~0.40和0.50~0.60 μm之间;600与2 400 m体积浓度谱均呈三峰分布,分别在0.30~0.40、0.50~0.60和1.00~3.00 μm之间.天津市大气颗粒物数浓度谱峰值的最大值出现在900 m左右,说明逆温层对气溶胶累积的形成有重要影响.城市间数浓度谱峰值高低受地面颗粒物质量浓度大小影响.京津冀中部大气颗粒物表面积浓度谱在600 m呈三峰分布,在2 400 m呈双峰分布,可能是因为2 400 m空中以细粒子为主.京津冀中部大气颗粒物体积浓度谱在600与2 400 m空中均为三峰分布,而国外为双峰分布,发现粗粒子峰值粒径范围差别较大,这是由于国内PM_2.5在PM₁₀中占比较大.研究显示,京津冀中部600和1 200 m大气颗粒物多来源于山东、河南,经近地面输送;2 400 m大气颗粒物多来源于内蒙古地区,经高空和近地面两种途径输送.      

基于小波和 EMD 的电阻探针监测信号自适应去噪

目的从监测信号中恢复有效腐蚀信息(长期变化趋势、周期性窄带尖峰),提出一种基于经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)和小波阈值去噪(Wavelet Threshold Denoised,WTD)相结合的自适应去噪算法(EMD-WTD)。方法先将信号进行EMD分解,利用最大信息系数(Max Information Coefficient,MIC)判断噪声主导和有效信号主导信号分量的分界点,然后将噪声主导的信号分量进行自适应小波阈值去噪。最后以人工模拟信号和电阻探针监测信号进行验证。结果 EMD-WTD算法能有效去除噪声,信噪比可提升10 d B以上。结论与多个去噪算法相比,EMD-WTD算法能够更好地保留信号中周期性窄带尖峰信息,为后续准确建立电阻探针监测信号与环境之间的数学模型奠定了基础。     

地震分布多重分形特征的中期预报意义探讨

讨论了地球岩石圈的自组织临界状态和地震发生的非局域性与多重标度分形统计特征。研究了地震多重分形性质的计算方法及其应用于地震预报的前景。采用推广ＧＰ算法从典型震区的地震数据计算地震多重分形分布的广义维数谱和奇异性谱以确立较敏感的强震前兆,对于不同算法进行了精度、数据量要求及适用范围的比较。研究结果表明：地震分布的多重分形维数谱和奇异性谱对于一些典型震区的强震发生具有中期预报价值。