复合动力灾害条件下孤岛工作面区段煤柱宽度留设研究

孤岛工作面覆岩空间结构复杂多变,受开采和地质等因素的影响在开采过程中面临冲击地压、煤与瓦斯突出、自燃发火以及采空区突水等复合动力灾害。留设合理宽度的区段煤柱是确保工作面安全开采的关键,以陕西某矿特厚煤层孤岛工作面开采为工程案例,通过分析工作面覆岩空间结构,理论计算了工作面应力分布;采用应力动态监测等方法确定了该工作采空区侧向覆岩运动,并综合考虑冲击地压灾害防治、次生灾害控制以及巷道支护等因素,确定了该工作面区段煤柱的合理宽度为5~7 m。     

基于EMD-MFOA-ELM的瓦斯涌出量时变序列预测研究

为准确分析工作面绝对瓦斯涌出量的非平稳特征,实现瓦斯涌出量的准确预测,基于经验模态分解(EMD)、修正的果蝇优化算法(MFOA)和极限学习机(ELM)基本原理,构建瓦斯涌出量的EMD-MFOA-ELM多尺度时变预测模型。通过EMD将瓦斯涌出量时变序列进行深层次分解,获得多尺度本征模态函数(IMF);采用MFOA-ELM对各IMF时变序列建立动态预测模型,等权叠加各预测值,得到模型最终预测结果。以晋煤某矿瓦斯涌出量监测时序样本为例进行研究分析,结果表明:EMD能充分挖掘出监测数据隐含信息,有效降低数据复杂度;该模型预测相对误差为0.024 3%~0.651 0%,平均值仅为0.252 6%,预测精度和泛化能力高于未经EMD分解模型,能很好地适用于非平稳时变序列预测。     

基于数据挖掘技术的事故隐患预警方法研究

为改良企业既有隐患排查治理方法,提高辨识效率,提升整改效果,应用并优化数据流滑动窗口模型、等价类变化算法、变化挖掘算法等数据挖掘技术,构建1种关联隐患预警方法,该方法以企业历史隐患数据为基础,通过挖掘实时隐患数据的关联规则,发布关联隐患的类型、存在可能性和变化模式等预警信息,指导企业进行针对性排查和整改。最后,以72家安全管理性质相似企业的28 957项隐患数据为例,验证该方法可行性。研究结果表明:该方法不但能挖掘关联隐患类型及其变化模式,而且预警准确率随置信度水平提升而不断提高。     

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     

区域联防联控挥发性有机物(VOCs)最优减排方案研究

VOCs区域性联防联控治理是当前彻底治理VOCs污染的有效手段,为了实现VOCs区域性联防联控治理,建立了以减排总量最大、减排成本最低、VOCs减排限产产生的经济影响最小为目标的多目标最优减排模型,提出了基于自适应变异率的分解多目标进化算法（Decomposition Multi-objective Evolutionary Algorithm based on Adaptive Mutation Rate,简称MOEA/DAMA）.选取关中某城市群为研究对象,将VOCs的排放数据代入到最优减排模型中,运用MOEA/DAMA算法对其求解.根据最终的优化结果与MOEA/D初始算法和NSGA-Ⅱ优化算法的优化结果进行对比,结果表明MOEA/DAMA相较于NAGA-Ⅱ和MOEA/D的Pareto解的分布性更广、解的收敛性更高.在对Pareto解的分析上融入决策者的根据实际情况的权衡,计算出更合理的VOCs最优减排方案,为长效科学治理VOCs污染提供借鉴.     

不同类型生态浮床对富营养河水脱氮效果及微生物菌群的影响

通过设施大棚内容积为1.5 m3的人工模拟池试验,研究了框式与传统旱伞草浮床对富营养河水氮素转化及微生物菌群的影响. 传统浮床是以聚乙烯泡沫板为载体,栽植陆生植物来削减水体氮磷和有机物质等,从而达到净化水质的效果. 框式浮床是以塑料镂空支架为载体,除种植陆生植物外还添加填料等组件的新型浮床. 结果表明:①2种浮床对水体中TN,NH₄+-N和NO₃--N均有显著的去除效果,其中框式浮床和传统浮床的NH₄+-N去除率分别高达91%和86%,TN去除率也分别达到74%和64%,NO₃--N去除率分别为49%和31%. ②2种浮床系统有效地提高了水体中微生物和氮循环细菌总数和种群数量,尤其是框式浮床不同时期均比空白对照高出2～3个数量级. ③氮循环细菌的数量跟水体氮素去除有显著相关性. 其中水体ρ(NH₄+-N)和氨化菌数量呈显著正相关,ρ(NH₄+-N)和硝化菌数量呈极显著负相关,ρ(NO₃--N),ρ(TN)和反硝化菌数量之间呈极显著负相关. ④框式浮床的独特结构使之比传统浮床的去氮能力更强. 其中,填料系统吸附贡献率为8%,植物吸收的去氮贡献为16.5%,微生物系统脱氮则为75.5%;而传统浮床植物系统吸收贡献率为31.8%,微生物系统脱氮贡献率为68.2%. 说明浮床系统中植物吸收只是系统去氮的一种途径,微生物脱氮在2种浮床脱氮途径中占主导作用.      

基于蛙跳算法优化的生态环境质量评价的韦伯-费希纳指数公式

为了建立简便、实用的生态环境质量评价模型,在构建生态环境评价指标体系的基础上,设定各指标的参照值和规范变换式,使规范变换后的不同指标同级标准的规范值差异不大。进而提出了一个对多项指标的规范值都适用的生态环境质量评价的韦伯-费希纳(W-F)指数公式。采用混合蛙跳算法对公式的参数进行优化,得出优化后对多项指标皆适用的生态环境质量评价的W-F指数公式。运用该公式对巢湖流域的生态环境质量进行评价,其结果与该流域生态环境质量实际情况基本相符,表明模型有一定的实用性。     

An Optimization Method for Estimating Constituent Mean Concentrations in Base Flow‐Dominated Flow

Pollutant coefficients have been widely used to assess runoff nonpoint source pollution from individual land uses (e.g., agricultural, residential) of a watershed. Pollutant coefficients, known as event mean concentrations (EMCs), were developed by the U.S. Environmental Protection Agency's Nationwide Urban Runoff Program (NURP) to serve as a national measure for characterizing pollutant loading in a receiving water body. The term “baseflow pollutant coefficient (BPC)” is used in this study as a surrogate for EMC to describe mean concentration of pollutants in base flow‐dominated flow. A method for characterizing base flow quantity and quality for different land uses was explored using inverse modeling with two optimization techniques (a least square method and a genetic algorithm [GA] optimization), land use information, and streamflow quantity and quality data. The inverse model was formulated as a constrained minimization problem and demonstrated with data for 15 watersheds in Indiana. Results showed that estimated pollutant coefficients are comparable to the published literature. This indicates that the proposed method has the potential to effectively estimate constituent mean concentrations for pollutant load determination in gauged and ungauged watersheds, albeit more analysis with larger and more robust datasets is desirable to further refine and validate the accuracy of the approach.     

铸造废砂／废地膜／粘附土三元复合体系的研究

通过X射线衍射分析、红外光谱分析、热分析、电镜及能谱分析、图像分析,可以判断废旧地膜上粘附土的主要矿物质是结晶二氧化硅（粉粒级石英）,它们与聚合物基废弃物复合材料中作为填料的铸造石英砂的性状类同。废旧地膜可以不经清洗,直接与铸造废砂制备复合材料,这可大大降低复合材料的加工成本。这种复合材料实际上是由基体PE、粘附土中大量的SiO2和铸造石英砂SiO2组成的三元复合体系。     

芳香有机物电化学氧化降解的研究

为了考察物质结构对难生物降解芳香化合物电催化氧化的影响,实验研究了典型的酚类和胺类芳香污染物的电化学氧化降解。结果表明:电催化氧化技术可有效处理水中的芳香化合物,苯环上取代基对有机物的电催化降解活性有很大影响,带有供电子取代基团的芳香化合物的电催化降解速率比带有吸电子取代基团的芳香化合物的电催化降解速率快。处理2 h,苯酚、苯胺和甲苯胺接近完全去除,对氯苯酚和对氯苯胺的去除率超过90%,对硝基苯酚和2,4-二氯酚的去除率也达到70%左右。