Modeling of a sequencing batch reactor treating municipal wastewater using multi-layer perceptron and radial basis function artificial neural networks

A sequencing batch reactor was modeled using multi-layer perceptron and radial basis function artificial neural networks (MLPANN and RBFANN). Then, the effects of influent concentration (IC), filling time (FT), reaction time (RT), aeration intensity (AI), SRT and MLVSS concentration were examined on the effluent concentrations of TSS, TP, COD and NH₄⁺-N. The results showed that the optimal removal efficiencies would be obtained at FT of 1 h, RT of 6 h, aeration intensity of 0.88 m³/min and SRT of 30 days. In addition, COD and TSS removal efficiencies decreased and TP and NH₄⁺-N removal efficiencies did not change significantly with increases of influent concentration. The TSS, TP, COD and NH₄⁺-N removal efficiencies were 86%, 79%, 94% and 93%, respectively. The training procedures of all contaminants were highly collaborated for both RBFANN and MLPANN models. The results of training and testing data sets showed an almost perfect match between the experimental and the simulated effluent of TSS, TP, COD and NH₄⁺-N. The results indicated that with low experimental values of input data to train ANNs the MLPANN models compared to RBFANN models are more precise due to their higher coefficient of determination (R²) and lower root mean squared errors (RMSE) values.     

煤沥青烟气对大鼠肺损伤及免疫功能的影响

采用自然吸入的暴露方法，通过分析肺灌洗液成分及脾脏淋巴细胞的转化功能，观察碳素厂冷压车间空气对大鼠肺损伤及免疫功能的影响，结果表明，在自然吸入染毒期间，引起大鼠肺灌洗液中乳酸氢酶、酸性磷酸酶和唾液含量或高，肺巨噬细胞及其Ｆｃ受体数降低，并且还引起脾脏淋巴细胞的转化能力下降。     

毛乌素沙地樟子松人工林根内真菌群落结构与功能时间动态特征

为揭示毛乌素沙地樟子松人工林根内真菌群落结构和功能时间动态特征,以毛乌素沙地不同林龄（23、33和44 a）樟子松人工林为研究对象,采用高通量测序技术,比较分析不同月份（4~9月）樟子松人工林根内真菌群落组成及其对环境因子的响应. 结果表明：①樟子松根内真菌群落分布存在明显的季节性,月份对樟子松根内真菌多样性指数影响显著（P<0.05）,在5月和7月较高;樟子松根内真菌多样性指数随林龄的增大而逐渐减小,林龄对其的影响不显著. ②毛乌素沙地樟子松根内真菌优势菌门为子囊菌门（Ascomycota）;不同营养型真菌相对丰度随月份变化,优势类群为腐生-共生营养型真菌、未定义腐生菌和外生菌根真菌;5月、7月和9月的指示外生菌根真菌分别为囊蘑属（Melanoleuca）、缘腺革菌属（Amphinema）和口蘑属（Tricholoma）. ③毛乌素沙地樟子松根内真菌群落分布受年均相对湿度、年均降水量、土壤孔隙度、土壤铵态氮、年均日照时数、年均温和土壤含水量的显著影响（P<0.05）,指示菌种主要受土壤有机碳含量、孔隙度、年均降水量和年均空气湿度的影响. 气候和土壤性质等环境因子的变化塑造了毛乌素沙地樟子松人工林根内真菌群落结构和功能的时间动态特征,而林龄的贡献较小. 研究结果可为樟子松人工林可持续经营管理提供理论依据.     

Coupling a land use model and an ecosystem model for a crop-pasture zone

This paper describes the development of a land use model coupling ecosystem processes. For a given land use pattern in a region, a built-in regional ecosystem model (TESim) simulates leaf physiology of plants, carbon and nitrogen dynamics, and hydrological processes including runoff generation and run-on re-absorption, as well as runoff-induced soil erosion and carbon and nitrogen loss from ecosystems. The simulation results for a certain period from 1976 to 1999 were then used to support land use decisions and to assess the impacts of land use changes on environment. In the coupling model, the land use type for a land unit was determined by optimization of a weighted suitability derived from expert knowledge about the ecosystem state and site conditions. The model was applied to the temperate crop-pasture band in northern China (CCPB) to analyze the interactions between land use and major ecosystem processes and functions and to indicate the added value of the feedbacks by comparing simulations with and without the coupling and feedbacks between land use module and ecosystem processes. The results indicated that the current land use in CCPB is neither economical nor ecologically judicious. The scenario with feedbacks increased NPP by 46.78 g C m⁻² a⁻¹, or 32.23% of the scenario without feedbacks, also decreased soil erosion by 0.65 kg m⁻² a⁻¹, or 23.13%. Without altering the regional land use structure (proportions of each land use type). The system developed in this study potentially benefits both land managers and researchers.     

玛纳斯河流域生态问题的潜在风险性评估

玛纳斯河流域是中国干旱区最具代表性的山地-绿洲-荒漠生态系统,三大生态系统表现出的区域生态、经济要素的空间状况有所分异,所存在的生态安全问题的表现形式也各不相同。根据流域土地利用和水资源数据库,在生态经济功能分区的基础上,针对流域不同分区存在的生态安全问题,选取相应的17个生态风险评估指标,建立了生态-经济风险性评价模型,对流域各个生态经济功能亚区的生态问题潜在的风险性进行了生态风险评估。结果表明:Ⅰ1,Ⅱ1,Ⅱ2,Ⅱ3,Ⅲ1,Ⅲ2和Ⅲ3亚区的生态问题潜在的风险性在增大,说明生态问题日益突出,而Ⅰ1和Ⅱ4亚区生态问题潜在的风险性指数存在波动;Ⅰ,Ⅱ和Ⅲ三个大区中生态问题潜在的风险性指数最高的分别是Ⅰ1,Ⅱ1和Ⅲ1亚区。评价结果能够较为客观地反映了当地的实际情况,因而对流域可能出现的灾害性的环境问题及由此引起的巨大的经济损失提出了警示。     

浅议21世纪数学教育的功能

在我国全面实施素质教育的新形势下，时代赋予了数学教育新的使命。数学教育，一方面具有逻辑严密性、结论可靠性及应用广泛性等科学功能；另一方面又具有陶冶情操、完善个性、培养学生理性思维和创造意识等文化功能。     

县域生态功能区划研究——以巩义市为例

文章结合河南省巩义市的实例,对县城小尺度生态功能区划分的方法和指标选取进行实际应用的探讨。巩义市生态功能区划采用2级分区（生态区和生态功能区）的等级体系。其中,生态功能区的划分采用定量与定性相结合的方法,定量分析中选取了形成生态系统特征、影响生态服务功能的14个特征因子进行聚类分析,在此基础上,再采用主导标志法进行区域划分。最后提出巩义市4个生态区和8个生态功能区的二级生态功能区划方案。     

基于神经网络的闸阀模糊可靠度计算

为提高闸阀可靠度计算准确性,将模糊准则引入闸阀可靠性设计,将闸阀应力与阀体通径、内压之间隐式关系显式化,并基于神经网络构建地震工况下闸阀数学模型;利用蒙特卡洛法,计算闸阀在常规方法下的可靠度;利用正态型隶属函数描述闸阀强度的模糊性,计算闸阀在考虑模糊强度时的可靠度;对比强度的模糊性对可靠度计算结果的影响,分析不同隶属函...     

区域主体功能实现与自然资源利用的定量关系研究

主体功能区划通过主体功能划分的方式将开发和保护结合,自然资源开发利用复杂化过程中资源利用与目标实现之间亟需实现基本的定量核算关系。本文从自然资源可持续利用角度,试图探讨建立初步的主体功能核算关系,通过核算框架进行生产、生活、生态主体功能概算与比较。以京津冀主体功能区与水资源为例,对所设立的核算关系进行了验证与应用,并构造绝对与相对量指标量化京津冀主体功能量、功能水资源投入量与效率,进行了异空间尺度与异质性功能的比较,为以主体功能实现最大化为目标的资源优化配置提供量化工具。结果显示:①利用生态服务价值测算的当量因子法与水足迹测算的投入产出法,刻画了水资源对于地区主体功能的支撑作用。②利用功能总量与单位功能水资源投入量指标完成了异质性功能在异质性空间上规模、结构、相应水资源效率的比较。基于算例结果得到以下结论:①本文构建的自然资源-主体功能核算关系框架能够有效衔接主体功能规划,定量核算能有效反映与评价资源对区域功能目标、经济开发活动的支撑作用。②区域资源配置存在相对功能实现的效率差异,可根据资源投入与功能产出之间的关系引导实现功能最大化目标的资源配置。合理、有效的量化手段能够推进主体功能制度的落实,也有助于当前中国空间规划体系编制与落实的实际指导效果。     

基于生态—经济协调发展的乡镇空间功能分区

按提供产品的类别,乡镇尺度空间由生态空间、农业空间和建设空间组成,这3部分空间共同承载着乡镇社会经济发展的重任。坚持生态保护对发展的约束与支撑功能并存的理念,建立以生态约束为前提,并与开发建设协同推进的分区指标体系、技术方法及应用模式,是生态文明战略下空间功能分区的有益探讨。以南京市六合区雄州街道为案例,借助Arc GIS空间分析工具,采用互斥性矩阵分类法,通过对生态约束、农业发展、工业发展与人居环境等建设开发适宜性的单项与综合评价的集成,构建生态、农业和建设空间布局的总体架构,实现了街镇空间功能的整合与科学定位;划分禁止建设区、限制建设区、适宜建设区和已建设区等四大类功能区,并提出各功能区的生态环境保护措施与产业发展导向,为实施区域发展与生态保护的协同推进提供了依据。