An integrated optimization and simulation approach for air pollution control under uncertainty in open-pit metal mine

Air Pollution Control model is developed for open-pit metal mines. Model will aid decision makers to select a cost-effective solution. Open-pit metal mines contribute toward air pollution and without effective control techniques manifests the risk of violation of environmental guidelines. This paper establishes a stochastic approach to conceptualize the air pollution control model to attain a sustainable solution. The model is formulated for decision makers to select the least costly treatment method using linear programming with a defined objective function and multi-constraints. Furthermore, an integrated fuzzy based risk assessment approach is applied to examine uncertainties and evaluate an ambient air quality systematically. The applicability of the optimized model is explored through an open-pit metal mine case study, in North America. This method also incorporates the meteorological data as input to accommodate the local conditions. The uncertainties in the inputs, and predicted concentration are accomplished by probabilistic analysis using Monte Carlo simulation method. The output results are obtained to select the cost-effective pollution control technologies for PM_2.5, PM₁₀, NO_x, SO₂ and greenhouse gases. The risk level is divided into three types (loose, medium and strict) using a triangular fuzzy membership approach based on different environmental guidelines. Fuzzy logic is then used to identify environmental risk through stochastic simulated cumulative distribution functions of pollutant concentration. Thus, an integrated modeling approach can be used as a decision tool for decision makers to select the cost-effective technology to control air pollution.     

基于云证据理论的地铁盾构施工临近建筑物变形安全控制预警决策方法研究

为实现对地铁盾构施工临近建筑物变形安全控制的预警,结合工程实践和标准法规构建了包括监测项目和巡视项目共7个指标的评价体系,并将其划分为一般风险、显著风险、高风险和严重风险4个等级;基于监测信息和专家评价值确定指标特征值,采用云模型构建指标基本可信度分配,基于D-S证据理论对指标进行多层融合,利用蒙特卡洛模拟对建筑物变形影响因素进行敏感性分析;以武汉轨道交通7号线土建工程第3标段金银湖村5栋建筑物为例,对地铁盾构施工临近建筑物变形的安全警情状态进行评价。评价结果表明:4栋建筑物处于显著风险等级,1栋建筑物为一般风险等级,并结合蒙特卡洛模拟对风险最大的建筑物的监测点的影响因素进行敏感性分析,可为建筑物变形安全控制提供决策建议。     

UV/H_2O_2对土壤中As(Ⅲ)氧化效果的初步研究

为了减弱As迁移能力,降低其毒性,将土壤中As(Ⅲ)氧化为As(Ⅴ),使其更容易被固定。通过人工模拟的受砷污染土壤研究了自然光、紫外线、H2O2、自然光+H2O2和紫外线+H2O2对As(Ⅲ)的氧化效果。结果表明:5个组合均能氧化As(Ⅲ),紫外线+H2O2组合氧化效果最好,在此基础上通过正交试验确定该组合对As(Ⅲ)氧化的最优操作条件。UVC波段的紫外线氧化效果最好;光照强度12 W、光照时间为6 h时,氧化效果较好,继续增加光照强度和光照时间氧化效果没有明显提高;H2O2投加量为20 m L/kg时氧化效果最好,且继续增加投加量,氧化效果仍能改善。     

晋江河口沉积物重金属污染历史与来源

为研究沉积物重金属元素的主要来源,分别采用电感耦合等离子体质谱法和冷原子吸收法,测定了晋江河口柱状沉积物中15种重金属元素(Pb、Sr、Cr、Cd、Zn、Cu、Fe、Mn、V、Ni、Co、Cs、Sn、Sb和Hg)的质量分数,结合210Pb定年技术,运用Pb、Sr同位素示踪技术及多元统计分析方法(聚类分析法),探讨沉积物中15种重金属元素的垂向分布特征及污染历史. 结果表明:①近300 a来晋江河口受到不同程度的重金属污染. ②柱状沉积物中的Pb主要来自于上游流域的采矿活动(贡献率为47.5%~83.7%)和土壤母质(贡献率为16.3%~52.5%). ③沉积物的87Sr/86Sr为0.716 37~0.719 26,高于人为源(≤0.711 72),说明沉积物中的Sr受人类活动影响较小,主要来源于土壤母质. ④聚类分析结果显示,15种重金属元素可分两大类,Ⅰ类为Sr、Hg、Cr、V、Ni和Cs,以自然源为主;Ⅱ类为Pb、Fe、Mn、Zn、Cd、Sb、Sn、Cu和Co,以人为源为主,主要与上游流域的采矿活动有关.      

Performance of a Bayesian state-space model of semelparous species for stock-recruitment data subject to measurement error

Measurement errors in spawner abundance create problems for fish stock assessment scientists. To deal with measurement error, we develop a Bayesian state-space model for stock-recruitment data that contain measurement error in spawner abundance, process error in recruitment, and time series bias. Through extensive simulations across numerous scenarios, we compare the statistical performance of the Bayesian state-space model with that of standard regression for a traditional stock-recruitment model that only considers process error. Performance varies depending on the information content in data, as determined by stock productivity, types of harvest situations, and amount of measurement error. Overall, in terms of estimating optimal spawner abundance S_MSY, the Ricker density-dependence parameter β, and optimal harvest rate h_MSY, the Bayesian state-space model works best for informative data from low and variable harvest rate situations for high-productivity salmon stocks. The traditional stock-recruitment model (TSR) may be used for estimating α and h_MSY for low-productivity stocks from variable and high harvest rate situations. However, TSR can severely overestimate S_MSY when spawner abundance is measured with large error in low and variable harvest rate situations. We also found that there is substantial merit in using h_MSY (or benchmarks derived from it) instead of S_MSY as a management target.     

空投装备着陆冲击环境适应性研究

目的研究空投着陆冲击环境适应性。方法采用有限元、响应面和蒙特卡罗方法,预测空投着陆成功概率;研究不同垂直着陆速度、地面坡度和地面风速对空投着陆成功概率的影响;分析空投装备着陆冲击环境适应性数据,提出提高空投装备着陆冲击环境适应性的措施。结果垂直速度和地面风速对综合成功概率影响显著,地面坡度的变化对综合成功概率的影响不显著。结论通过该方法,能够成功预测空投着陆成功概率,为空投实践提供理论依据和技术指导。     

基于Monte Carlo与Markov法参数不确定性条件下SIL评估

为了避免由参数不确定性因素导致较大的Markov法SIL评估偏差,且减少计算工作量和复杂性,采用Monte Carlo（MC）仿真方法处理含不确定性参数的Markov模型,并借助Matlab GUI编程开发MC仿真处理参数不确定性条件下Markov法SIL评估可视化仿真计算软件。在理论研究的基础上,为说明该研究方法与计算软件的可行性,以石油天然气工业高完整性压力保护系统（HIPPS）为算例进行SIL评估。结果表明:MC仿真方法可以有效处理Markov法SIL评估中参数不确定性问题;基于Matlab GUI编程设计出的仿真计算软件在一定程度上可以提高计算效率。     

非点源污染河流水环境容量的不确定性分析

基于河流一维水环境容量计算模型和实测水文水质参数的统计分析,应用MonteCarlo模拟方法,分析模型各输入参数的灵敏度以及水环境容量值的概率分布,建立了非点源污染河流水环境容量的分期不确定性分析方法.本方法表达了由于获取的河流系统信息不确定性和非点源污染发生的随机性引起的水环境容量计算结果不确定性,给出了不同水文期在不同可信度下的河流水环境容量,为实现非点源污染的总量控制提供了可靠的基础.应用本方法,对长乐江的总氮水环境容量进行了不确定性分析.结果表明,根据水质控制目标,枯水期、平水期、丰水期中90%可信度的总氮水环境容量分别为487.9、949.8、1392.8kg·d-1,其中稀释容量是各水文期水环境容量的主要组成部分.据此,各水文期流域内的总氮现状入河量需削减1258.3～3591.2kg·d-1,丰水期是削减量最大的时期.不确定性分析方法计算得到的水环境容量是基于非点源污染河流水文水质状况的实际变化,这相对于按某一设计流量来确定水环境容量的常规方法更为科学、合理,拓展了水环境容量的研究思路和方法.     

外浮顶油罐雷击起火概率计

大型外浮顶储罐多次发生雷击起火事故,因此对其安全性做出客观评价,计算雷击起火概率现实意义重大。通过分析雷电对外浮顶油罐的危害方式,利用蒙特卡洛方法结合电气几何模型计算外浮顶油罐年雷击率。分析采用导静电线和可伸缩接地装置（RGA）的防护效果差别。最后计算安装可伸缩接地装置后油罐遭受雷击产生火花放电的年事故率。计算结果表明:年雷击率随着油罐直径和罐壁高度的增大而增加;采用可伸缩接地装置的防护效果明显优于传统导静电线;安装多个可伸缩接地装置可以明显降低产生火花的概率和年事故率。两个RGA就可以将油罐遭受雷击产生火花放电的年事故率降至10-5以下。     

下蜀黄土参数化粒度端元分析及其物源示踪

下蜀黄土的物源问题对于理解亚热带东亚季风区干旱化过程至关重要.目前采用的物源示踪方法存在一定的局限性,对下蜀黄土物源的认识也存在争议.粒度端元分析可定量分解出沉积物中不同动力过程和来源的粒度组分,具有解析风尘沉积物源的较好潜力.本文应用参数化粒度端元分析方法,对镇江大港和九江马垱两个下蜀黄土剖面的物源组分进行了研究.结...