基于遗传算法的可持续土地利用动态规划

在建立和求解多目标可持续土地利用动态规划模型过程中,采用遗传算法并结合多目标模糊优选理论处理多目标土地利用结构优化问题。其详细步骤为：在分析区域特征基础上构建时间序列;通过现状分析设置土地利用类型决策变量,确定优化目标和约束条件,构建土地利用结构多目标优化模型;用灰色GM(1,1)预测模型对土地利用结构优化多目标模型参数进行预测;用遗传算法多目标优化方法对土地利用结构优化模型求解得pareto解集;最后运用多目标模糊优选动态规划方法对规划期内各时间段的pareto解集进行模糊动态优选,以最大优属度判定原则确定出最优决策序列。自贡市的实例表明,该方法有助于解决多目标协调问题,并通过提供多方案选择性,从而使规划更具灵活性,同时又便于充分吸纳公众参与,减少规划中的不确定性,增加规划的科学性、现实性和可操作性。     

安全驱动的城市交叉口自适应信号控制方法

为提升城市交叉口的交通安全,提出1种安全驱动的自适应交通信号控制方法,以交通安全提升为主,同时优化通行效率和尾气排放。基于多目标深度强化学习,构建信号控制算法框架和双重决斗深度Q网络模型,使用离散交通状态编码定义当前交通状态,利用卷积神经网络提取状态特征。针对不同奖励函数量纲无法统一的问题,设计综合奖励函数。基于长沙市交叉口场景和交通流数据,在SUMO搭建实验环境。研究结果表明：在单交叉口真实流量和模拟流量场景下,与现有交通信号控制相比,所提方法在交通冲突频率、车辆行车延误、CO₂排放等指标上都表现出更好的性能。研究结果可为城市交叉口安全优化提供参考。     

管输天然气在不同环境介质中泄漏扩散模拟研究

为了分析管输天然气在不同介质中泄漏问题,基于流体力学和多孔介质理论,通过CFD软件建立了管道泄漏的三维仿真模型对该问题进行分析。首先,针对架空管道和埋地管道分别建立了泄漏扩散模拟模型和多孔介质的埋地管道模型;其次,对不同压力下的天然气管道进行模拟计算;最后,通过甲烷体积分数和压力分布等参数对管道泄漏现象进行分析。仿真实验结果表明：相同压力下,在空气中泄漏的天然气在进入空气时会形成射流,在同一水平面上沿射流中心点向外甲烷浓度呈抛物线型分布;在土壤中泄漏的天然气会在泄漏口处形成蘑菇云状分布。     

基于碳储量最大化的流域多目标土地利用分区优化模拟——以广西西江清水河为例

土地利用变化是影响碳固存变化的重要因素,土地利用优化对实现区域碳平衡具有重要作用。以广西西江清水河流域为研究对象,基于2000年、2010年和2020年土地利用数据,通过FLUS-InVEST耦合模型预测2060年清水河流域4种模拟情景(基线情景、耕地保护情景、水域保护情景、高碳储用地保护情景)下土地利用变化与碳储量的时空发展特征;针对高、中、低碳储能力等级区域适宜发展的方向,构建基于碳储量最大化的灰色线性规划模型,优化土地利用数量结构并运用FLUS模型模拟土地利用空间布局;利用Fragstats软件分析流域上、中、下游区域不同土地利用类型的形态格局,探讨其与碳储量的相关性并提出相应的优化策略。结果表明：1)4种模拟情景下,2060年流域碳储量仅在高碳储用地保护情景下稳定提升,其他3种情景都大幅下降;2)基于优化方案,2060年流域内林地、湿地和水域面积增加,建设用地面积稳定增长,草地、耕地面积相对减少且连片耕地保持不变,流域整体碳储量增长达1.32×10⁶ t;3)流域土地利用形态格局影响碳储量,且不同流段存在空间异质性,整体上斑块呈现复杂不规则的形态和较高的聚...     

焦化污染场地土壤多环芳烃的生物强化协同降解工艺研究

以某废弃焦化厂的多环芳烃（PAHs）污染土壤为研究对象,通过耦合表活淋洗、生物降解、化学氧化等技术设计了4种修复工艺,并进行了试验验证。结果表明：针对该实际焦化污染土壤,单一的生物泥浆降解工艺21 d后PAHs可实现58.64%的降解率;采用表活增溶+化学氧化+生物泥浆的降解工艺,26 d降解率可达到65.68%,但前置的化学氧化会抑制生物降解效果;采用干筛分+表活分批淋洗+化学氧化的降解工艺降解率可达到85.36%,有效缩短降解时间到13 d内,但土壤中残留的PAHs与土壤颗粒结合紧密,化学氧化降解率仍难以满足大于90%的要求;采用湿筛分+表活分批淋洗+生物泥浆+化学氧化的生物强化协同降解工艺,29 d降解率可达到95.32%,实现了土壤的修复目标。生物强化协同降解工艺路线,综合了多种修复技术的优点,实现了修复技术组合优化,为焦化污染土壤中多环芳烃降解修复提供了可行的工艺路径。     

介质阻挡放电低温等离子体协同催化降解苯乙烯

采用介质阻挡放电(DBD)低温等离子体协同催化降解苯乙烯,考察了输入功率、初始苯乙烯质量浓度、气体湿度、停留时间、脉冲频率等因素对苯乙烯降解率和能量效率的影响,建立了苯乙烯降解动力学模型,探讨了苯乙烯的降解机理。结果表明：在输入功率30 W、初始苯乙烯质量浓度464 mg/m³、气体相对湿度30%、停留时间0.18 s、脉冲频率200 Hz的最佳工艺条件下,苯乙烯降解率为62.20%,能量效率为36.10 g/(kW·h);DBD等离子体降解苯乙烯的动力学过程符合准一级动力学模型,相应的反应速率常数为0.109 4 m3^/(W·h)。DBD等离子体降解苯乙烯主要通过活性物种e^-、·O、·OH和NO₂·等对苯乙烯进行氧化。与单独DBD等离子体工艺相比,在相同输入功率下,DBD协同催化工艺能有效提高苯乙烯降解率和矿化率,降低反应器出口O₃浓度。     

生物泥浆技术修复多环芳烃污染土壤研究进展

生物泥浆技术作为一种污染土壤生物修复技术,具有修复效率高、修复时间短及修复成本低等优点。本文介绍了生物泥浆修复设备的结构及修复工艺流程,例举了生物泥浆技术修复多环芳烃（PAHs）污染土壤的典型案例,探讨了生物泥浆技术修复PAHs污染土壤效果的主要影响因素：PAHs理化性质、PAHs污染浓度和污染时间、微生物、泥浆水土比、电子受体、传质过程等。展望了生物泥浆技术未来的发展方向：通过分子生物学工具监控、调节生物修复,促进泥浆内部微生物群落活动,有针对性地提高微生物对PAHs的修复能力。     

HDTMA改性粘土吸附固定沉积物间隙水中多环芳烃的模拟研究

选用经过十六烷三甲基溴化铵(HDTMA-Br)改性的粘土矿物为吸附剂,探讨其对水中多环芳烃类有机污染物的吸附性能。结果表明,HDTMA改性土吸附固定水中多环芳烃的能力比天然沉积物要高得多且吸附稳定。本文还讨论了环境温度、pH值、盐度、振荡时间、污染物初始浓度以及投土量对吸附性能的影响以确定吸附的适宜条件。根据实验结论,将HDTMA改性土投到实际间隙水样品中,经过充分的吸附,结果显示,经HDTMA改性粘土吸附后的间隙水中多环芳烃的含量均在检出线以下,说明HDTMA改性土可以有效地吸附固定沉积物间隙水中的多环芳烃,降低其迁移性,防止其释放产生二次污染。     

焦化场地典型多环芳烃类污染物精细化风险评估

为准确评估多环芳烃(PAHs)污染土壤对人体的健康风险,解决目前基于总量风险评估导致土壤PAHs修复目标值过严的问题,采用德国标准研究院颁布的生物可给性测试方式研究了石家庄某焦化厂土壤中苯并[b]荧蒽(BBF)、苯并[k]荧蒽(BKF)、苯并[a]芘(BAP)、茚并[1,2,3-cd]芘(IPY)和二苯并[a,h]蒽(...     

基于Landsat多光谱与PALSAR/PALSAR-2数据的汉江流域森林覆盖变化研究

汉江流域是南水北调中线工程的水源地,森林覆盖对于保障水源地生态安全具有重要作用.为监测汉江流域2007～2017年森林变化情况,以Landsat多光谱数据与ALOS(Advanced Land Observation Satellite)雷达遥感数据为基础,在GooSe Earth Engine平台上对数据进行处理分析,根据区域特点,选取9个特征指数,利用随机森林分类算法,提取2007和2017年森林分布,监测汉江流域森林覆盖变化.结果 表明:结合Landsat多光谱数据与ALOS雷达遥感数据的分类精度最高,2007年森林分类整体精度为98.0％,2017年森林分类整体精度为98.6％,精度明显高于单独使用Landsat多光谱数据或ALOS雷达数据的森林分类结果;2007 ～ 2017年十年间汉江流域森林面积增加了5 653.21 km2;森林呈现增多的区域主要分布在河南省的西峡县、南召县和丹江口水库附近,而森林呈现减少的区域在荆门市、十堰市和汉中市附近区域.