确定性系数与地理探测器模型耦合的泥石流易发性评估方法研究∗——以安宁河流域为例

通过确定性系数与地理探测器模型耦合的方法研究耦合模型对泥石流灾害易发性评估的影响。基于遥感判识和野外考察确定安宁河流域内的 198 条泥石流沟作为评估样本,选取坡度、地面峰值加速度、地形起伏度、地层岩性、植被覆盖度、植被类型、地形湿度指数以及地貌演化指数作为评价因子,耦合确定性系数和地理探测器模型,分别计算各评价因子分级取值和因子权重,进行安宁河流域泥石流易发性等级分区。研究结果表明：(1)地理探测器方法定量分析安宁河流域内泥石流发育的主要贡献因子为地面峰值加速度、地形起伏度和坡度。(2)泥石流极高易发区和高易发区分别占流域总面积的 9.67% 和 12.02%,高易发区主要分布在安宁河流域两岸且呈条带状分布。 (3)利用 ROC 曲线对泥石流易发性评估精度进行验证,耦合模型的 AUC 值达到 0.824,相比单种模型 CF 模型的评估精度 0.786 提升了 4.8%,具有更高的准确率,评价效果更优。     

ASD-ICP-MS联合快速测定《土壤环境质量标准》中的金属元素简

采用HNO3-HCl-HF-HClO4体系在全自动消解仪消解土壤样品,以50.0μg/L的Rh作内标,用电感耦合等离子体-质谱仪同时测定《土壤环境质量标准》的7种元素Cd、 As、Cu、 Pb、 Cr、 Zn、 Ni。结果表明,土壤标样的测定值与标准值吻合,各元素对应的检出限和相对标准偏差分别为： Cd：0.002 mg/kg和3.6%, As：0.05 mg/kg和5.5%, Cu：0.10 mg/kg和2.9%, Pb：0.18 mg/kg和4.7%, Cr：0.25 mg/kg和2.2%, Zn：0.40 mg/kg和3.4%, Ni：0.20 mg/kg和3.8%。该方法简便快捷,灵敏度高,重现性好。     

区域旅游经济与生态环境耦合协调发展研究——基于黑龙江省的数据

以黑龙江省为例,运用耦合协调度数学模型及计算方法定量评价了旅游经济与生态环境的综合评价函数及耦合协调度。结果显示,黑龙江省旅游经济与生态环境综合评价函数、耦合协调度在1995—2011年均呈现出阶段上升的特征,耦合协调类型从极度失调状态逐步跃升到优质协调状态,增长方式由旅游经济滞后型转变为旅游经济与生态环境同步发展型,表明黑龙江省旅游经济与生态环境系统之间耦合互动关系密切。     

基于LBM的集中涌出瓦斯在通风网络中蔓延仿真

应用速度-浓度双分布格子Boltzmann模型建立了基于LBM的瓦斯蔓延速度模型和浓度模型,并通过Boussinesq方程将2个模型有机耦合起来.采用基于分块耦合算法的速度-浓度LBM模型将巷道分成若干规则的块,对各块分别独立计算,仅在边界处交换数据,从而去除冗余网格,简化了网格计算,提高了系统资源利用效率.模拟实例结果表明,通过该模型可得到集中涌出瓦斯在通风网络中蔓延的直观信息和其速度、体积分数、压力等大量数据,还可以得到每条巷道内瓦斯体积分数峰值及其个数、位置和到达时间,从而能提供有效避开高浓度瓦斯的方案.集中涌出瓦斯在通风网络中蔓延一段时间后总体体积分数会降低,但是由于某些位置(如巷道拐角、巷道风流交汇处)的风流处于紊流状态,其瓦斯体积分数相对比较高,人员进入矿井时应尽量避免在这些地方停留.     

流域社会经济与水环境质量耦合协调度分析

从经济发展、社会发展、环境保护等方面构建耦合协调评价指标体系,采用熵权法确定指标权重,利用力学平衡模型,对闽江流域各个地区2006~2016年耦合协调程度进行评估.结果表明：三明、南平、福州市的经济发展水平、社会发展水平、环境保护水平总体上均呈现逐年递增的趋势,在空间上大体表现为福州 > 三明 >≈南平.三明、南平、福州等地区的耦合协调度总体上呈现递增趋势,在空间上表现为福州>三明≈南平.从时间变化看,可以将闽江流域耦合协调度划分成3个阶段：阶段I （2006~2009年）、阶段Ⅱ （2009~2013年）、阶段Ⅲ （2013~2016年）.根据闽江流域各地区耦合协调度偏离方向θ的大小,将闽江流域各地区不同年限的耦合协调发展划分为环境保护滞后型（I象限）、经济发展滞后型（Ⅱ象限）、社会发展滞后型（Ⅲ象限）,并对不同滞后类型分别提出改进方向.     

基于人地耦合系统的国土空间重塑

地理系统主要研究地球表层人与环境相互作用的机理,强调人地关系、自然和人文要素的综合,即人地耦合系统。地理系统在国土空间中的应用主要由地理决策、地理模拟、地理工程所组成,并且相互作用构成了地理治理。国土空间是自然与人类所共同实践的物质载体,人类被自然所塑造的程度并不亚于自身塑造自然的程度,以人地耦合系统为核心的地理系统理论成为国土空间规划与整治修复的理论基础。基于人地耦合系统的国土空间重塑最终以地理治理的形式反映在人类作用于自然环境的各种活动中。经过改革开放40年的发展,中国国土空间已基本形成了较为稳定的格局,形成了经济区、贫困区、小城镇为主的三种形态空间。中国的城镇化发展与发达国家有所不同,是城市化、城镇化、乡村化“三化耦合”并存的状态。必须重视泛第三极、环中国南海、东北亚—北极等以“一带一路”全球空间为基础的战略区域研究。基于人地耦合系统理论与国土空间价值均衡理论,国土空间重塑的基础科学问题是人地耦合系统演化机理与驱动机制。国土空间规划可以划分为三种类型：发展型规划、控制型规划和修复型规划。国土空间的保护与治理包括以土地利用为核心的国土空间全域整治,以生态文明为核心的国土空间系统修复,以社会和谐为核心的国土空间综合治理。人地耦合系统最终的发展目标是形成人类与自然相互作用的命运共同体。     

ANAMMOX富集与优化停曝比对MBR-SNAD工艺的影响

采用膜生物反应器（MBR）研究了厌氧氨氧化细菌在富集过程中的活性变化,在启动全程自养脱氮（CANON）工艺中以恒定曝气量,通过优化停曝比实现氨氧化细菌（AerAOB）和厌氧氨氧化细菌（AnAOB）协同脱氮并且有效抑制亚硝酸盐氧化菌（NOB）的活性,然后添加有机物（乙酸钠）逐步启动同步亚硝化-厌氧氨氧化耦合异养反硝化（SNAD）工艺.结果表明,在厌氧氨氧化细菌富集过程中,通过不断缩短水力停留时间（HRT）提高进水氮负荷的方式强化厌氧氨氧化细菌活性,其平均活性由0.603mgN/（h·gVSS）提高到了8.1mgN/（h·gVSS）;当恒定曝气量为50mL/min,停曝比为4：10（min：min）时,AerAOB和AnAOB对氨氮的去除量分别占总氨氮去除量的58.8%和41.2%,NOB氧化亚硝态氮的量占总硝态氮生成量的15.3%,成功抑制了NOB的活性;当C/N比为0.5,调整停曝比为4：15后,反硝化过程氮去除量占总氮去除率的20.9%,厌氧氨氧化过程氮去除量占总氮去除率的79.1%,实现了AerAOB、AnAOB和反硝化细菌（DNB）协同脱氮的目的.     

WRF-Fluent耦合模式的构建及其对城市大气扩散的精细化模拟

为了准确刻画城市环境中的复杂建筑结构对大气运动和污染物输送及扩散过程的影响,结合中尺度模式WRF和微尺度模式Fluent构建了单向耦合的WRF-Fluent模式,并将其应用于榆中县城区高架源排放情景下大气扩散的模拟研究.基于城市气象/示踪外场试验期间获取的气象数据对WRF模式的模拟性能进行验证,发现WRF能够为Fluent提供比较准确的随时间变化的气象驱动场.在此基础上,将榆中县城区三维几何模型嵌入到WRF-Fluent中,对城区内的流场及污染烟羽的时空演变过程进行精细化模拟,并将模拟结果与实测示踪物浓度数据进行比对.结果显示,WRF-Fluent模式可以很好地描述城区内的复杂三维风场结构以及污染烟羽随时间的动态变化特征,而且模拟的地面和城市冠层顶浓度最大值基本位于观测值的0.3~3倍之内,这表明构建的WRF-Fluent模式具有较好的模拟性能,可作为一种有效的工具应用于实际城市规划和空气质量改善以及环境风险评估等方面的研究.     

基于微生物相互作用机理的完全耦合活性污泥模型研究

根据微生物生长机理,推导出微生物的耦合作用机理并在该机理的基础上改进了ASM3 Bio-P模型.假设活性污泥系统中有机物氧化过程、生物硝化过程、生物反硝化过程、生物除磷过程可同时存在,在ASM3 Bio-P模型上添加相关的开关函数,推导出完全耦合活性污泥模型(FCASM).基于计算机程序进行数值模拟,并将FCASM模拟结果与实测值以及ASM3 Bio-P模型模拟值进行对比.结果表明,完全耦合活性污泥模型对氨氮模拟的稳态出水值为1.90 g·m-3,ASM3 Bio-P模型模拟的氨氮稳态出水值为0 g·m-3,而实测的氨氮稳态出水值为1.50 g·m-3,完全耦合活性污泥模型的结果更接近真实值.     

水流作用下悬挂式防污帘有效深度数值模拟

水流与结构相互作用下的防污帘有效深度是影响其防污效果的关键因素.为探究防污帘有效深度随流速等参数的变化,基于ADINA软件动网格控制技术,结合双向流固耦合方法建立悬挂式防污帘大变形二维有限元数值模型,以分析流速、帘长及配重对防污帘有效深度的影响规律.运用防污帘变形倾角,描述悬挂式防污帘在不同负载下的变形特征,并回归拟合防污帘相对有效深度的预测经验公式.结果表明:悬挂式防污帘相对有效深度随流速增大而减小,随相对帘长与配重的增大而增大;倾角随流速与相对帘长的增大而增大,随配重的增大而减小.