Inverse uncertainty characteristics of pollution source identification for river chemical spill incidents by stochastic analysis

Identifying source information after river chemical spill occurrences is critical for emergency responses. However, the inverse uncertainty characteristics of this kind of pollution source inversion problem have not yet been clearly elucidated. To fill this gap, stochastic analysis approaches, including a regional sensitivity analysis method, identifiability plot and perturbation methods, were employed to conduct an empirical investigation on generic inverse uncertainty characteristics under a well-accepted uncertainty analysis framework. Case studies based on field tracer experiments and synthetic numerical tracer experiments revealed several new rules. For example, the release load can be most easily inverted, and the source location is responsible for the largest uncertainty among the source parameters. The diffusion and convection processes are more sensitive than the dilution and pollutant attenuation processes to the optimization of objective functions in terms of structural uncertainty. The differences among the different objective functions are smaller for instantaneous release than for continuous release cases. Small monitoring errors affect the inversion results only slightly, which can be ignored in practice. Interestingly, the estimated values of the release location and time negatively deviate from the real values, and the extent is positively correlated with the relative size of the mixing zone to the objective river reach. These new findings improve decision making in emergency responses to sudden water pollution and guide the monitoring network design.

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基于监测及Kriging方法的京津冀地区大气污染物暴露分布研究

为了实现充分利用已有环境监测站点数据进行人群精细化暴露评估的目的,同时解决某些待测人群社区周边无监测站点时数据的选择问题,以保定市作为大气高污染研究城市,基于现场监测和Kriging（克里金插值）空间分析方法,明确了在研究大气污染物人群暴露时,某一个固定监测站污染物数据的代表性问题.研究表明:对于大气中φ（SO₂）、φ（NO₂）、颗粒物及其组分,空气质量监测点位的代表性一般为5~6 km;对于φ（CO）、φ（O₃）和φ（VOCs）,它们在城市不同地区的空间分布更为均匀,空气质量监测点位的代表性范围更大.通过使用Radial Basis Functions（径向基函数,RBF）、Local Polynomial Interpolation（局部多项式插值,LPI）、Inverse Distance Weighting（反距离权重插值,IDW）、Kriging、Kernel Smoothing（内核平滑插值,KS）和Diffusion Kernel（内核扩散插值,DK）等6种空间分析方法对大气污染物浓度进行预测发现,Kriging方法对大气污染物浓度预测时可使预测值和实测值间的偏差小于10%,准确度最高.因此,在进行某城市某点位的污染物人群暴露浓度预测时,若该点位周边5 km以内有空气质量监测点位,则可用该点位的监测值代替;若5 km以内没有空气质量监测点位,则可基于最近监测点位的污染物浓度进行Kriging空间插值,从而获得该点位的污染物暴露水平.      

基于突变级数法的企业应急动态能力评价研究

针对企业开展应急能力评价不够科学、合理的问题,在相关理论研究基础上,提出1种将突变级数方法和动态能力理论相结合的企业应急能力评价方法。基于突变级数方法,构建企业应急能力的突变评价模型;采用动态能力理论,从感知、整合、重构和学习4个方面建立企业应急动态能力评价指标体系,给出具体评价步骤;改进评价方法并进行实例分析。研究结果表明:该方法对评价企业应急动态能力具有一定的参考价值。     

聚苯乙烯外墙保温系统火灾风险影响因素分析

为了研究聚苯乙烯外墙保温系统火灾风险的问题,对比了3种火灾测试方法,分别是基于ISO 5660的小尺寸锥形量热计实验方法、基于ISO 9705的大尺寸实验方法和基于BS 8414的全尺寸实验方法。讨论了3种方法评测外墙保温系统火灾风险的适用性,进一步在比较分析热释放速率、临界热流强度、火蔓延情况、火灾行为以及实验后样品完整性等参数的基础上,得到了影响聚苯乙烯外墙保温系统火灾风险的关键因素。结果表明:虽然空腔的形成在此类系统火灾中不可避免,但系统保护层的严密性和完整性决定了空腔火蔓延的危险性以及聚苯乙烯在系统内的融化流动及燃烧特性。针对聚苯乙烯外墙保温系统火灾风险影响因素,进一步给出了此类系统的防火措施。     

基于改进遗传-单纯形混合算法的危险气体泄漏溯源分析

当发生危险气体泄漏时,确定其泄漏位置和泄漏源强,是制定应急方案的基础和依据之一。当无法直接确定泄漏位置、测量泄漏源强时,就需要通过有限的几个监测点,反演出可能的泄漏位置和泄漏源强,现有方法存在收敛过慢、初值敏感、参数过多等问题。描述一种结合改进遗传算法和单纯形法的IGA-NM混合算法,可用于快速反算气体泄漏的位置和源强。IGA-NM混合算法既避免了GA的收敛过慢,又避免了NM初值敏感,兼顾了全局优化。与GA、NM相比,IGA-NM混合算法的计算速度更快,计算误差更小。最后,应用IGA-NM混合算法,基于WebGIS设计了一套计算气体泄漏源强和位置的计算机程序,简化了输入参数,使用方便,可适用于气体泄漏应急监测、大气污染源溯源反查等场合     

基于Phase2的不同配比充填体厚度的数值模拟研究

在充填体作用机理,稳定性分析与监测,爆破地震效应,静动态特性及损伤理论等方面的研究基础上,依托安庆铜矿高阶段大直径深孔采矿法第一步骤采场的充填现状,采用Phase2软件建立了多种数值分析模型对不同灰砂比充填体厚度的充填效果进行数值模拟研究,并进行了多方案技术经济对比分析。研究结果表明:灰砂比为1∶4,1∶8,1∶10对应充填体厚度分别为10,24,22 m时,为最优方案。该充填体厚度可为矿山采场充填配比设计、充填管理及充填质量提供技术参考。     

基于突变级数法的离心泵机组安全评价模型

为研究层次分析法在安全评价中权重确定受主观因素影响较大的问题,提出将突变理论和模糊数学相结合的突变级数评价模型。模型考虑离心泵机组的结构、故障模式及人员管理等因素建立多层次评价指标体系,并结合模糊数学确定底层指标的隶属函数矩阵;利用突变级数法对各指标进行标准化和归一化处理;将底层指标隶属函数矩阵逐级量化递归得到总突变隶属矩阵。研究结果表明:此离心泵机组的最大总突变隶属函数值达到了0.961 9,即为“良好”。但同时也发现第一级与第二级相差不大,说明只要采取一定的安全措施,就可提高此离心泵的安全性。分析结果与实际情况相符合。     

2016冬季京津冀一次持续重度霾天气过程分析

2016年12月16~21日我国京津冀地区发生了一次持续重度霾天气过程.为了进一步加深对霾的认识和提高对霾的分析预报能力,利用多种资料,对此次重度霾天气过程的环流背景和气象要素等进行了综合性分析.结果表明,此次过程持续时间长,污染强度大,影响范围广,能见度低,以外来输送为主,气溶胶主要分布在600 m以下高度,有一定的极端异常性,静稳天气指数与空气质量指数有较好的对应关系;京津冀地区高空受高压脊前的纬向环流控制,维持偏西气流,冷空气活动弱,以下沉气流为主,水汽含量较低,高空云量较少,低空有暖脊北伸,地面位于高压东南部,受均压场控制,气压梯度较小,受偏南风影响,污染物易于堆积;地面静小风,相对湿度较高,混合层高度较低,不利于污染物的水平和垂直扩散.     

兴安落叶松林火后对土壤养分和土壤微生物生物量的影响

以大兴安岭兴安落叶松林火后不同强度(重度、中度、轻度)及未火烧区的土壤为研究对象,于火烧结束3年后(2009年)的秋季,采用氯仿熏蒸浸提法测定了不同强度火烧后土壤的微生物生物量碳(C_mic)和微生物生物量氮(N_mic),并研究其与土壤养分因子的关系。结果表明:兴安落叶松林重度火烧区的C_mic显著高于中度、轻度和未火烧区,N_mic在不同强度火烧样地间差异不显著,但在重度火烧区出现最高值。其中重度、中度、轻度和对照的C_mic平均为692.8、499.9、428.8和498.7 mg·kg^-1,而N_mic分别为70.6、55.2、50.9和54.1 mg·kg^-1。土壤含水量、土壤pH值、土壤有机碳对C_mic和N_mic的影响显著,土壤微生物生物量与土壤含水量、pH值、土壤有机碳均呈正相关。研究将为进一步开展火干扰对北方森林土壤碳平衡影响机理研究提供科学依据。     

短时间间隔的土地利用变化监测

传统的土地利用变化监测方法已无法完全满足当前经济的快速发展和城市急剧扩张的要求,利用光学遥感数据对地观测也受到天气和云层覆盖等诸多因素的限制。而Radarsat-1等雷达遥感数据可以在"全天候"的条件下对地表进行观测。论文以Radarsat-1图像获取的24 d时间周期为最短时间间隔,分析了24 d、48 d和72 d时间间隔下的土地利用变化监测,对短时间间隔内的土地利用变化监测的结果进行了总结。监测的结果需要在精度与时间间隔之间做出取舍。对于大部分的情况,24 d的时间间隔已可以得到60%以上精度的结果,部分月份的监测需要48 d的监测时间间隔。若需要更高的精度,则需要72 d甚至更长。