An integrated model for structure optimization and technology screening of urban wastewater systems

The conventional approach to wastewater system design and planning considers each component separately and does not provide the optimum performance of the entire system. However, the growing concern for environmental protection, economic efficiency, and sustainability of urban wastewater systems requires an integrated modeling of subsystems and a synthetic evaluation of multiple objectives. In this study, a multi-objective optimization model of an integrated urban wastewater system was developed. The model encompasses subsystems, such as a sewer system, stormwater management, municipal wastewater treatment, and a wastewater reclamation system. The non-dominated sorting genetic algorithm (NSGA-II) was used to generate a range of system design possibilities to optimize conflicting environmental and economic objectives. Information from a knowledge base, which included rules for generating treatment trains as well as the performance characteristics of commonly used water pollution control measures, was utilized. The trade-off relationships between the objectives, total water pollution loads to the environment, and life cycle costs (which consist of investment as well as operation and maintenance costs), can be illustrated using Pareto charts. The developed model can be used to assist decision makers in the preliminary planning of system structure. A benchmark city was constructed to illustrate the methods of multi-objective controls, highlight cost-effective water pollution control measures, and identify the main pressures on urban water environment.     

基于两种耦合方法的模拟-优化模型在地下水污染源识别中的对比

采用一种基于模拟-优化模型的方法对地下水污染源进行识别研究.模拟-优化模型分别采用响应矩阵法和状态转移方程法进行耦合,并利用遗传算法求解,经过多次迭代,使得模拟结果与观测数据的误差达到最小.最后,通过一个假想例子评估模拟-优化模型的性能,同时比较应用不同耦合方法的计算结果.研究表明:应用响应矩阵法耦合模拟-优化模型所得结果的绝对误差范围为0.1~1.6g/L,应用状态转移方程法时,绝对误差范围为0~5.2g/L,因此,采用遗传算法求解模拟-优化模型能够有效且准确地得到地下水污染源的释放量,可以应用于地下水污染源识别问题,并且采用响应矩阵法耦合模拟-优化模型优于状态转移方程法.     

户外噪声相干预测模型及其工程应用

基于几何衍射理论、相干虚源法等理论方法,提出一种适合于工程算法的户外噪声相干预测模型.该相干预测模型不仅能计算声源在经过有限长声屏障或多重声屏障时,由于多条路径衍射声形成的相干声场,还可计算声源在屏障等界面之间经多次反射后,多个反射声形成的相干声场.应用该相干预测模型对某变电站电力变压器周围的相干声场进行预测,通过与ISO9613-2标准算法、边界元法与实测值进行对比,结果表明,该户外噪声相干预测模型能反映出声波在不同位置处的波动性,比原有的ISO9613模型更接近测试结果,证明了所提理论模型的有效性,可应用于大范围的户外噪声预测计算.     

矿井气候多参数预测与通风网络自动解算算法研究

为了对受矿井气候影响的通风网络进行自动解算,并能在实际矿井中应用,提出了一种快速的通风网络自动解算算法。矿井气候对通风网络的影响体现在自然风压上,首先对影响自然风压的温度参数进行预测,在不考虑自然风压的前提下进行解算,以此结果为基础,根据热交换原理计算出通风网络各分支节点的温度;然后对相关变量:压强、密度、自然风压、通风阻力相互关系推导为只含有压强这一变量的函数;最后对含有自然风压的矿井通风网络迭代计算。实验结果表明:该算法实现井下各节点密度和压强的预测和含有自然风压的矿井通风网络自动解算。     

基于鲸鱼优化算法与投影寻踪耦合的云南省初始水权分配

论文基于公平性、效率性和可持续性原则,选取水资源开发用率等17个分水指标建立云南省初始水权分配指标体系,运用投影寻踪（Projection Pursuit, PP）技术确定云南省各州市初始水权分配水量。针对PP技术最佳投影方向难以确定的不足,利用一种新型群智能算法——鲸鱼优化算法（Whale Optimization Algorithm, WOA）寻优PP模型最佳投影方向,构建WOA-PP耦合的初始水权分配模型。通过6个典型测试函数对WOA进行仿真验证,仿真结果与文化算法（Cultural Algorithm, CA）、差分进化（Differential Evolution, DE）算法、混合蛙跳算法（Shuffled Frog Leaping Algorithm, SFLA）、布谷鸟搜索（Cuckoo Search, CS）算法、粒子群优化（Particle Swarm Optimization, PSO）算法和人工蜂群（Artificial Bee Colony, ABC）算法的寻优结果进行比较。结果表明：1）无论是单峰还是多峰函数,WOA能够探索不同的搜索空间,具有良好的开发和勘探能力,对Sphere等6个函数的寻优精度高于CA、DE、SFLA、CS、PSO和ABC算法,表现出较好的寻优精度、收敛速度、全局寻优能力与收敛稳定性。2）从WOA-PP模型初始水权分配结果及目前实行的综合法水量分配结果对比来看,2015年昭通、丽江、临沧、红河、文山、怒江两种方法的分配结果相差最小,在0.11亿~0.41亿m³之间;玉溪、普洱、大理、德宏和迪庆两种方法的分配结果相差最大,在2.06亿~4.38亿m³之间;其余州市两种方法的分配结果在1.12亿~1.61亿m³之间。2020年保山、昭通、丽江、临沧、红河、文山、怒江两种方法的分配结果相差最小,在0.02亿~0.41亿m³之间;昆明、玉溪和德宏两种方法的分配结果相差最大,分别为5.89亿、5.66亿和3.54亿m³;其余州市两种方法的分配结果在1.89亿~2.85亿m³之间。3）论文提出的初始水权分配模型及方法具有一定的可操作性和有效性,可为区域初始水权分配提供新的思路和方法。     

基于Apriori算法的易燃易爆危险化学品储运火灾爆炸事故关键致险因素的挖掘

导致易燃易爆危险化学品储运火灾爆炸事故的因素繁多、关系复杂,挖掘关键致险因素是减少管理成本、提高防控效率的关键。研究了200例事故等级为较大事故以上的易燃易爆危险化学品储运火灾爆炸事故的原因,采用事故树分析法建立易燃易爆危险化学品储运火灾爆炸事故树,并运用频度统计法遴选出致险因素;在此基础上,建立基于Apriori算法的关联规则模型进行数据挖掘,共得到14个关键致险因素。通过对关键致险因素与易燃易爆危险化学品储运火灾爆炸事故之间关联规则的分析表明,关键致险因素与事故之间存在强关联规则,单一关键致险因素或其组合的存在必将导致事故的发生,为实现危险化学品储运精准化安全管理提供参考。     

磁流变阻尼器结构控制策略研究进展

磁流变阻尼器(Magnetorheological Damper,简称MR阻尼器)是一种在振动控制领域中表现出巨大应用潜力的智能型驱动装置,它主要是根据输入电压(电流)的变化产生趋近于最优主动控制力的阻尼力。本文详细综述了MR阻尼器控制策略的研究现状,分析了各种控制策略的优缺点。探讨了如何充分发挥不同电压下的MR阻尼器耗能能力,指出神经网络和模糊逻辑等智能技术的应用是解决这一问题的有效途径。     

基于投影寻踪和阶梯型曲线的水质恢复能力评价模型

利用投影寻踪、遗传算法、阶梯型曲线和水体水质恢复能力评价标准,为水体水质恢复能力综合评价提出了一种新的方法--遗传投影寻踪方法(GPPM).GPPM可把水体水质恢复能力多维评价样本指标综合成一维投影指标值.根据该投影指标值的大小就可以对该样本集进行统一评价,从而解决了各单项水体水质恢复能力评价指标评价结果的不相容问题,提高了水体水质恢复能力综合评价问题各层次的分辩力.文中给出了GPPM实施的详细步骤,并在各等级中分别产生建模样本50个、100个、500个、1 000个、1 500个和2 000个,对评价模型参数的稳定性进行了检验,结果表明所建模型是稳定的.根据黄河干流三类主要污染物BOD、氨氮和挥发酚的浓度对黄河干流的水质恢复能力进行了评价,发现整体上黄河干流的水质恢复能力较弱.GPPM不仅可以对水体水质恢复能力进行综合评价,还可以确定评价指标的权重.GPPM可广泛应用于各种水质综合评价问题中.     

城际客运专线通过能力研究

根据城际客运专线开行大站停和站站停列车特点，确定城际客运专线通过能力是在给定大站停列车数量上放行站站停列车能力来计算的。由于各类车存在速差，以及停站越行方案不同都会产生站站停列车扣除大站停列车，为此引入各类列车及列车组扣除系数计算城际客运专线通过能力，为保证扣除系数准确性对各类列车的分布作概率分析。最后得出了计算城际客运专线通过能力的算法和公式，并给出算例说明和辅以计算机编图验证其结论。     

A Graphical Method for the Estimation of Radiation Hazards from a Crowded Multiple Antenna Site

Summary The major objective of the design of safe crowded transmitting antenna sites is not only to determine a safe zone around each individual antenna; rather, to establish safety areas at the antenna site itself, as well as, at the neighboring areas. The requirement is to ascertain the safety regions by considering the following parameters at each Test Point (TP) (or area segment): the contribution of N co-located radiating antennas to the total radiation incident at the TP, the radiation pattern of each antenna, the near/far field region of each antenna, and most importantly, the different Permissible Exposure Limits (PELs) associated with each operating frequency at the antenna site. Implementation of all the above-mentioned aspects in a suitable computer requires resources that only expert knowledgeable organizations possess. The graphically aided tool presented in this paper facilitates the calculation of a “safety zone” for RADHAZ around a crowded antenna site from the knowledge of the “safety ranges” which correspond to the individual transmitting antennas comprising it.