三种常见混凝机理为主导条件下絮体特性研究

以模拟低浊微污染水为原水,硫酸铝[Al2(SO4)3]为混凝剂,考察了3种常见混凝机理(电性中和、吸附架桥和网捕卷扫)为主导条件下絮体的成长过程、二维边界分形维数(Dpf)和比表面积及其与混凝效果的相关性.结果表明:吸附架桥为主导机理下絮体最大增长速率S(0.951)最快,达到稳定后絮凝指数FI最大(3.7%),二维边界分形维数Dpf最大(1.587),絮体呈块状且絮体间出现孔状间隙,比表面积介于网捕卷扫和电性中和之间[网捕卷扫(83.646m2/g)吸附架桥(98.808m2/g)电性中和(116.046m2/g)];FI值、S及Dpf变化与浊度去除率相关性较好,其相关系数分别达0.979、0.982和0.963,同时比表面积大的絮体吸附容量大,有机物的去除率高.     

基于分形维数权重的南水北调东线源头水质评价研究

水质评价问题的实质是对水质现状和各评价因素间的函数关系的逼近,是一种复杂的非线性问题.针对水质评价指标之间的非线性关系,提出了基于分形维数权重的水质评价方法.为有效地评估南水北调东线源头的水质现状,首先选取影响水质评价的7个主要因素,根据标准等级水体分类标准,采用在等级标准中随机内插的方法,得到50个标准等级样本,并根据样本综合评估值与经验等级之间的关系建立分形插值评价模型;最后,以长江江都市芒稻河断面2001—2008年的年平均水质监测数据为例对模型进行验证.结果表明,该方法可以通过分段函数得到每个样本的具体得分值,因而具有较高的分类精度,为水质评价提供了一种较好的新方法.     

火电行业节能减排技术综合评价方法研究

针对当前我国火电行业节能减排技术筛选与评估缺乏统一准则,评价方法未充分考虑技术数据的模糊性和不确定性等问题,从资源能源消耗、污染物排放、经济效益和技术性能等4个方面,建立不同类型节能减排技术的评估指标体系框架;针对技术指标数据多为区间值的特点,建立基于区间值的模糊数学综合评价模型;最后,以燃煤发电技术节能减排综合性能评估作为研究实例。结果表明,在目前的技术状况下,超超临界发电技术的综合性能最好,其后依次是常压循环流化床发电技术、整体煤气化联合循环发电技术和增压流化床联合循环发电技术,常规火电技术的综合性能最差。所建立的评估方法是火电节能减排技术评估比选的实用工具,可为火电行业节能减排先进适用技术遴选提供科学依据。     

基于fuzzy TOPSIS的城市水资源适应能力评估方法研究

适应能力作为一种基于政策响应的独立的气候变化应对方式,已逐渐成为研究气候问题的焦点。参考国外文献中适应能力评估指标体系建立的原则和方法,本研究构建了包含自然资源、人口与社会、基础设施、管理与制度4个方面12项指标的城市水资源适应能力评估指标体系,并利用层次分析法(AHP)确定每项指标的权重。针对指标数据的不确定性,将结合了三角模糊数的逼近理想解排序法(fuzzy TOPSIS)引入适应能力评估中,构建了一套完整的水资源适应能力评估方法。通过对北京多区域水资源适应能力的评估,证明了该方法在实际应用中具有较强的可操作性。针对评估结果,为北京市水资源系统提出针对性适应性建议。     

集对分析在湖泊富营养化评价中的应用研究——区间数与三角模糊数组合的集对分析

针对湖泊富营养化评价的不确定性型多属性决策问题,提出了基于区间数与三角模糊数组合的集对分析模型,引入简单关联函数来确定指标的权重,详细介绍了湖泊富营养化评价的基本原理和关于区间数、三角模糊数转化为集对分析联系数的表示方法。通过计算联系数的模以及属性等级模与属性值模的同一度,再利用这些同一度并参照属性等级数n建立n元联系数,再建立等级与联系数的映射关系确定评价等级。应用该模型对我国9个湖泊的富营养化程度进行了评价,该方法的评价结果与实际情况相符,为湖泊富营养化的治理和保护提供了技术支持。     

寺家庄井田煤储层渗透率表征方法优选

煤储层渗透率是影响瓦斯抽采与煤层气开发的重要参数,快速评价不同结构煤体的渗透率对指导现场工作有重要意义。以寺家庄井田为例,为了优选出表征煤储层渗透率的合适方法,通过裂隙分形维数、声波速度和地质强度指标(GSI)对煤体结构进行定量表征,测试其渗透率,依据表征的难易程度和二者拟合系数进行对比。结果表明:裂隙分形维数与渗透率相关性显著,但是操作较为繁琐且不适用于软煤;声波速度法操作简单,但与渗透率关系不明显;地质强度指标与渗透率具有显著的相关性,操作简单,适用于所有煤体结构。因此,寺家庄井田煤储层渗透率表征的最佳方法为地质强度指标法。     

分形理论在艾里克湖富营养化评价中的应用

准确评价艾里克湖所处的营养状态,是提出切实可行的污染防治措施的科学依据。本研究选取分形理论对艾里克湖水质进行评价,通过计算单个水质指标分维数,由最大似然分类原则确定评价分维数,并以2014年7月25日的实测水质指标代表艾里克湖平水期的水质现状,采用加权平均法求算艾里克湖多个水质指标的综合评价等级。结果表明:艾里克湖整个湖区处于中富营养化程度,水质评价结果与实际情况相符。经过艾里克湖实测水质资料的验证,分形评价法具有计算精度高、方法简单、计算量小等特点,是湖泊富营养化评价的一种较好的方法。     

活性污泥表面性质对絮凝沉降性能与出水悬浮物的影响

为了研究污水处理厂活性污泥表面性质对絮凝性能(flocculation ability,FA)和出水悬浮物(effluent suspend solid,ESS)的影响,测定了北京市7个不同污水处理厂活性污泥的表面性质,包括污泥容积指数(sludge volume index,SVI)和胞外聚合物(extracellular polymeric substance,EPS)中的蛋白质/多糖(protein/carbohydrate,P/C)比例、Zeta电位以及二维分形维数(twodimensional fractal dimension,D2f),并且通过相关性分析和拟合,探讨了这几个参数与活性污泥的FA和ESS的关系.结果表明,SVI与活性污泥的FA和ESS并不存在明显的相关关系,但FA和ESS存在明显的负线性相关关系(R_2=0.787);当EPS中的P/C从1.28增加到25.34时,FA可从0.19增加到0.73,ESS从14.89 mg·L~(-1)降低到6.08 mg·L~(-1),蛋白质中的氨基带有正电荷能够中和絮体表面的负电荷,其在EPS中所占的比例越大,有利于降低表面Zeta电位的绝对值和形成更稳定的絮体结构,进而提高絮凝能力.而且,Zeta电位与活性污泥的FA和ESS分别存在负线性相关(R_2=0.883)和正线性相关(R_2=0.902),当Zeta电位的绝对值每减小1 m V,FA提高0.059,ESS减少0.934 mg·L~(-1).此外,活性污泥的D2f与FA基本上呈现指数关系(R_2=0.935,P0.01),当D2f从1.10增加到1.45,FA提高了4.3倍,而同时D2f与ESS具有较好的负线性相关(R_2=0.868).     

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。     

乌兰布和沙漠不同灌丛土壤颗粒多重分形特征及其与有机碳分布的关系

w（SOC）（SOC为土壤有机碳,soil organic carbon）及其分布状况显著受到土壤PSD（particle-size distribution,粒径分布）和有机质相互胶结方式的差异影响,而w（SOC）可反映土壤结构优劣程度,表征土壤肥力状况及碳库饱和度.以乌兰布和沙漠沙冬青、花棒、猫头刺、白刺和梭梭灌丛下0~100 cm深度风沙土为研究对象,通过野外分层采样与室内测试,采用多重分形理论探讨土壤特性和w（SOC）分布特征及其相互关系,反映土壤结构及肥力状况.结果表明:① 不同灌丛下的土壤均具有良好的分形特征,并且灌丛可通过降低风速,使≤ 50 μm的优质颗粒在周围表层土壤沉降,而优质颗粒数量与w（SOC）、D₀（粒径分布范围）及D₁（分布均匀程度）极显著正相关（P < 0.01）,与D₁/D₀（分布离散程度）极显著负相关（P < 0.01）;② 各灌丛下w（SOC）的大小关系与D₁、D₀相似但与D₁/D₀完全相反,即w（SOC）可表征PSD状况进而反映土壤结构优劣程度,并且在沙冬青灌丛的>20~30、>60~80 cm土层出现两次峰值,分别为11.958、11.928 g/kg;③ 对D₀的扩大及D₁/D₀的降低程度以沙冬青灌丛最为明显,但对D₁的降低程度则以花棒灌丛最为明显.研究显示,多重分形理论可很好地描述乌兰布和沙漠风沙土性质,并且适生灌丛中沙冬青及花棒可更好地改善土壤颗粒及SOC特征,故可通过种植二者局部改良土壤及增加碳库饱和度.