Assessment of lead pollution in topsoils of a southern Italy area: Analysis of urban and peri-urban environment

Exposure to lead (Pb) may affect adversely human health. Mapping soil Pb contents is essential to obtain a quantitative estimate of potential risk of Pb contamination. The main aim of this paper was to determine the soil Pb concentrations in the urban and peri-urban area of Cosenza–Rende to map their spatial distribution and assess the probability that soil Pb concentration exceeds a critical threshold that might cause concern for human health. Samples were collected at 149 locations from residual and non-residual topsoil in gardens, parks, flower-beds, and agricultural fields. Fine earth fraction of soil samples was analyzed by X-ray Fluorescence spectrometry. Stochastic images generated by the sequential Gaussian simulation were jointly combined to calculate the probability of exceeding the critical threshold that could be used to delineate the potentially risky areas. Results showed areas in which Pb concentration values were higher to the Italian regulatory values. These polluted areas were quite large and likely, they could create a significant health risk for human beings and vegetation in the near future. The results demonstrated that the proposed approach can be used to study soil contamination to produce geochemical maps, and identify hot-spot areas for soil Pb concentration.     

结构面分布特征对隧道围岩变形影响的数值模拟分析

结构面对隧道围岩变形及稳定性起着决定性作用。运用三维离散元方法(3DEC)研究结构面分布特征,重点是结构面线密度1/λ、强度和倾角对隧道围岩变形的影响,总结了结构面分布与围岩变形特征的关系。结果表明,在结构面强度较低的情况下,结构面线密度对隧道变形的影响较大,其影响可分为两种情况:①λ≤0.2时,围岩的弯曲变形大于沿结构面的剪切变形,属于应力型大变形;②0.2<λ≤0.4时,沿结构面的剪切变形大于围岩的弯曲变形,属于结构型大变形。结构面倾角主要影响围岩大变形发生的位置。将数值模拟结果与国内工程实例实测变形资料相对比,发现一致性较好。本研究结果对隧道支护结构的设计以及施工设计具有借鉴意义与指导作用。     

复合填料热传导过程数值模拟

复合填料由废铸砂、粉煤灰、聚苯乙烯(EPS)颗粒、水泥和水按一定质量比例混合制成,具有低导热性、抗冻胀和轻质特性。根据热阻力法则和比等效导热系数相等法则,将材料视为由大量正方形单元体组成,其中心为一个球形EPS颗粒,这种单元体与总体的导热系数相等。运用AN SY S软件对复合填料单元体的传热过程进行了有限元模拟,根据瞬态法导热系数测试原理,推求不同EPS掺入比情况下的复合填料导热系数,分析EPS颗粒与导热系数的关系,发现材料导热系数随着EPS掺入比的增加而快速降低。将材料导热系数数值模拟与实测结果作比较,发现有限元模拟值与实测值接近,说明采用有限元方法可以实现对材料传热过程的模拟。     

基于几何参数的优化对双层柱面网壳结构动力性能的影响

以双层柱面网壳为研究对象,采用参数化设计语言APDL对AN SY S进行二次开发,实现了任意跨度双层柱面网壳的自动建模、加载、施加约束及求解。借此平台对柱面网壳结构进行模态和地震反应分析。首先,分析了结构自振特性随几何参数变化的特点,研究了结构的基频随矢跨比和网壳厚度的变化规律,结果表明,当矢跨比在1/3.6~1/5该范围内,结构的整体刚度较大;网壳厚度在1.8~2.1 m时,网壳整体刚度较大;对于矢跨比一定的网壳,随着厚度的增加,杆件的动内力大多增加,横向弦杆的二维与单维动内力比值有所增加,而纵向弦杆的二维与单维动内力则变化不大。然后,对网壳进行不同几何参数下的地震反应分析,给出了最大节点位移和最大杆件轴应力随几何参数变化的时程响应曲线,揭示了这类网壳的地震反应特点。     

盾构隧道的开挖模拟及地震反应数值分析

由于盾构隧道掘进的特殊施工工艺,使开挖模拟的数值计算存在着诸多难以量化的因素。采用应力释放法模拟盾构隧道的开挖,在衬砌和土体之间设置等代层单元模拟盾构施工的影响,求得竣工期的应力场和位移场。在静力计算基础上运用动力有限元时程分析法,采用粘性人工边界条件,分析了隧道衬砌在地震过程中的最大响应。其结果和规律可为一般的盾构隧道地震反应分析提供借鉴。     

垃圾填埋场渗滤液运移规律分析与模拟

基于多孔介质流体力学、多相流以及土壤水动力学理论,利用理论分析和数值模拟相结合的方法,研究了垃圾填埋场中渗滤液运移过程的基本规律,并对填埋场底部可渗和不可渗2种情况下渗滤液的运移规律进行了模拟比对,研究成果可为填埋场渗滤液控制系统的设计和管理提供科学的理论依据和技术支持。     

考虑油滴碰撞聚结的斜板除油过程模拟

考虑离散油滴在油田废水除油过程中发生的油滴碰撞聚结现象,模拟得出斜板除油器内全部油滴的动态信息,用于斜板除油器除油效率的计算.对矩形同向流斜板除油过程的模拟研究表明:油滴的碰撞聚结会增加斜板除油的效率;当废水的原始含油浓度增大时,斜板除油的效率会增大,碰撞聚结对除油效率提高的影响也越大;废水流动速度提高及斜板的倾斜角度增加均会使斜板的除油效率降低,但此时油滴碰撞聚结对除油效率的影响仍很明显.     

基于DMSP/OLS数据的江苏省城镇人口空间分异研究

人口空间分异研究是区域协调发展的基础,便捷准确地获取城镇人口全局和局域的空间信息,对于合理制定区域人口、经济和社会发展政策具有重要意义。在DMSP/OLS(夜间灯光)数据和人口数据之间的定量关联基础上,模拟出格网尺度上江苏省2012年人口密度,采用人口集中指数、空间变差函数识别人口分布的空间格局并探讨区别于行政单元尺度的人口格局形成机理。区域层面,江苏省人口空间分异呈现苏北地区"低密度点状"分布,苏南、苏中为"高密度面状"分布并存格局。城镇层面,江苏省人口空间分布结构具有4种类型,H-H型地区人口各向差异性最强,网格单元内随机变异最小;H-L型人口各向差异性最小,网格单元内随机变异较大;L-L型人口轴向均质化特征明显,网格单元随机变异较小;L-H型空间各向差异性较小,网格单元的随机变异最大。结果表明,基于DMSP/OLS夜间灯光数据反演而得到的人口格网模型具有巨大潜力,结合变差函数进行拟合分析可定量地刻画城镇内部人口分布的空间异质性特征。     

基于卫星夜间灯光数据的中国分省碳排放时空模拟

中国能源统计数据"横向不可比,纵向不可加"现象依然突出,尤其是分省能源消费统计千差万别,给分省碳排放评估带来了较大困难,如何利用卫星遥感数据科学合理地估算中国分省碳排放是当前亟须研究的问题。本文运用DMSP/OLS全球稳定夜间灯光数据,在通过相互校正、年内融合和年际间校正等系列处理得到中国分省稳定夜间灯光数据的基础上,首先分别构建中国分省稳定夜间灯光亮度DN值与人均碳排放和单位面积碳排放之间的时空地理加权回归模型,两个模型整体效果均较好,拟合优度分别高达96.74%和99.24%;其次运用稳定夜间灯光亮度DN值对分省人均碳排放和单位面积碳排放进行时空模拟;最后运用人口规模和土地面积对分省碳排放进行估算。估算结果显示:(1)整体来看,2000—2013年年均碳排放模拟值与实际值6.3349×109t较为接近,两个模型的相对误差均在0.5%以内。(2)分年度来看,所有年份的相对误差均在5%以内,2006年分省加总碳排放模拟值与实际碳排放6.2036×109t最为接近,绝对误差和相对误差均较小,两个模型模拟值的相对误差均为0.04%。(3)分省域来看,2000—2013年年均碳排放模拟值与实际碳排放均非常接近,除海南和宁夏外,其余28个省区市的相对误差均在1%以内。(4)分年度分省域来看,以2013年为例,40%省份的相对误差在2%以内,70%省份的相对误差在5%以内。从整体、分年度、分省域、分年度分省域的估算结果来看,基于稳定夜间灯光数据的中国分省碳排放时空模拟效果良好。因此,运用卫星夜间灯光数据可以较为准确地对中国分省碳排放进行估算和预测,为卫星遥感影像数据服务分省碳排放监测和评估提供一种补充性参考。     

流域地理景观生成中纹理映射技术

洪水演进仿真系统的研制是进行“数字流域”工程建设的重要研究内容,系统的研制必须利用先进的模拟仿真与可视化方法等现代计算机技术,在计算机生成的虚拟环境中,对洪水在现实河道里的推进情况以及洪水对流域内区域的淹没情况进行仿真模拟。系统的可视化以流域地形的仿真为基础,流域三维景观的生成则是洪水演进仿真系统的主要可视化需求,纹理映射技术是实现流域三维景观的重要技术手段。在分析比较计算机图形学中的几种典型纹理映射方法基础上,针对复杂流域地形貌和卫星遥感流域数据源特点,研究了相应的纹理映射算法模型。使用Visual C 系统开发语言,依据清江流域的真实数据源生成清江流域三维网格地形,并基于OpenGl技术,运用逆透视过程和非参数映射方法,实现了清江流域三维景观的真实纹理粘贴,使生成的流域景观具有真实自然的三维可视化效果。