两类常用森林火灾蔓延模型的比较

简要介绍了两类常用的森林火灾蔓延模型--邻接单元模型和波动传播模型的原理和实现方法.对作为离散模型的邻接单元模型和作为连续模型的波动传播模型的优、缺点作了系统的总结,并分析了它们对系统精度、实时性、复杂性、全局适应性、计算可靠性和整个模拟系统结构性能的影响.通过对比发现,两类模型在性能上的优势和局限有很强的互补性.因此,为了提高蔓延模型的性能,并使其不受火行为和地理要素复杂性的限制,有必要取长补短,通过现有的计算机技术将两者结合起来.     

元胞自动机在矿山地质灾害预测中的应用

本文根据复杂性科学理论,论证了地质灾害系统是一个复杂大系统。元胞自动机（Cellular Automata,CA）是一种重要的复杂性科学研究工具,本文阐述了元胞自动机的基本原理和方法,总结了其基本特点,认为元胞自动机在安全科学与技术领域有着广阔的应用前景,并探讨了其在滑波预测、地下水渗透、岩爆预测等几种矿山地质灾害预测中的应用。     

基于改进粒子群算法和元胞自动机的城市扩张模拟——以南京为例

为合理利用多智能体算法解决城市扩张动态模拟问题,基于地理学理论和社会学规律对粒子群算法进行有针对性的改进,提出分段式粒子群算法(SPSO),并结合元胞自动机模拟复杂时空过程的能力,构建出适用于城市扩张模拟的地理元胞自动机SPSO-CA。在SPSO-CA中我们利用多时像的土地利用数据、交通路网数据和地形数据,挖掘出1995~2000年南京城市扩张的土地转换规则。再由此规则实现1995~2008年的南京市城市扩张过程的动态模拟。最后对比SPSO-CA、PSOCA及NULL模型结果得:SPSO-CA总精度86.3%,Kappa系数为0.792,Moran’s I为0.078,PSO-CA总精度83.6%,Kappa系数为0.755,Moran’s I为0.054,NULL模型总精度81.9%,Kappa系数为0.741,真实的Moran’s I为0.072。这表明无论是总精度还是空间一致性,SPSO-CA都优于PSO-CA和NULL模型,即用SPSO-CA模拟城市扩张是可行的。     

细胞自动机模拟活性污泥法污水处理过程

从活性污泥法污水处理过程的微观机理出发,建立了污水处理过程的二维细胞自动机模型,并进行仿真实验.结果表明：建立的细胞自动机模型能够实现污水处理过程的动态可视化,复现出了污水中有机物被吸附、降解及微生物生长、繁殖和衰亡的过程;仿真中还讨论了污泥颗粒粒径、有机物分子半径、温度和污泥浓度等因素对模拟结果的影响,因素灵敏度分析...     

基于元胞自动机的极端降雨下地铁疏散模拟*

为研究地铁系统在极端降雨灾害下的人员疏散过程,分析人员疏散过程影响因素和改善方法,将数值模拟方法与模糊逻辑理论相结合,在传统元胞自动机疏散模型中引入人员疏散行为选择机制,模拟地铁隧道遭受洪水侵入以及采取改善措施后的疏散情况。研究结果表明:引入人员疏散行为选择机制可以较真实地模拟极端降雨下受限空间中的人员疏散过程;采取改善方案后,人员被迫改变疏散行为的比例下降53.95%,人群疏散安全度由0.201提升至0.633;当采取与防洪能力不适应的疏散平台高度时,疏散安全度较采取合理设施时平均下降30%且差异较大;硬件设施满足安全度达到0.6为宜,按照最终安全度为1设计疏散方案,可使硬件设施设计与疏散方案制定更加合理配套。研究结果可为地铁系统防洪设计与管理提供参考。     

基于CA-MAS的水域总有机碳扩散模拟研究

当前水环境污染扩散研究一般基于普通数值模型模拟,忽略了水污染扩散微观驱动力的影响。为能更真实地反映其动态扩散过程,针对水域总有机碳(TOC)扩散机理,基于CA和MAS技术,将影响TOC扩散的自然和社会经济因素抽象为微观的水流Agent、风速Agent、径流量Agent、污水排放口Agent、人工管理Agent以及农业生产地Agent,将研究水域抽象为CA元胞空间,建立了CA-MAS水域总有机碳扩散模型,对水域总有机碳的动态演化过程进行模拟,并以武汉理工大学鉴湖水域作为实验区域,借助NetLogo仿真平台完成了模型的实现与验证。模拟结果表明,该模型基本能够反映水体总有机碳的扩散规律,可以为水环境污染控制提供参考。     

调节细胞通透性促进天蓝色链霉菌蓝色素生物合成

在天蓝色链霉菌分批发酵中，36h时一次加入20mg/L的青霉素，色素浓度和分泌率分别提高了26．2％和39．2％；与一次性添加青霉素相比，分多次添加可使色素浓度再提高9％，但分泌率没有明显变化。DMSO浓度为6g/L时，色素浓工和分泌率较对照分别提高了20．5％和50％；2－50g/L的DMSO对菌体生长没有影响。36h时lg/L的吐温80，色素浓度和分泌率分别提高了16．9％和37．5％，60h时加入0.2g/L浓度的SDS，色素浓度较对照基本相当，但分泌率却提高了16．1％。图4表1参7     

基于SD-CA-GIS的环境累积效应时空分析模型及应用

环境累积效应分析强调环境变化的时空放大作用,突出环境要素之间的时空交互作用,从而对环境分析方法的能力提出了挑战.因此,本文在对传统环境分析方法归纳、分析和总结的基础上,以地理信息系统(GIS)为基础平台,集成系统动力学(SD)和元胞自动机(CA)的优点,建立了能够分析时间累积、空间累积效应的SD-CA-GIS模型.以山西潞安矿区作为研究区域,在分析矿区社会、经济、工程和环境等因子之间时空交互作用的基础上,构建了SD-CA-GlS模型.考虑到矿区土地利用变化的特殊性,从影响矿区土地利用变化的驱动因子出发,预测和模拟了矿区2006-2030年土地利用变化的累积状况.结果发现,由于煤炭资源开采等人类干扰活动的影响,研究区在研究时段内,工矿用地、居民用地和交通用地呈现累积性增加,其它土地利用类型累积性减少.同时,由于不同阶段人类活动干扰的种类和强度变化,使得不同土地利用类型的空间扩展变化存在一定的差异.上述研究表明,该模型能够同时考虑时间累积效应和空间累积效应的动态变化,能为环境累积效应的分析和评价提供有效的帮助.     

改进型EGSB处理配置污水的小试研究

通过对不同上升流速下改进型EGSB和EGSB处理人工配置城市污水效果的比较研究,提出了一种更为有效的处理城市污水的反应器--改进型EGSB反应器,在上升流速为5.41m/h时,其出水的COD值稳定在60mg/L左右,出水SS明显要低于未改进的EGSB。同时还考察了运行期间改进型EGSB反应器内颗粒污泥的胞外多聚物、辅酶变化等,在高的上升流速下,改进型EGSB反应器中颗粒污泥的胞外多聚物含量和辅酶F420含量比未改进EGSB中的要高。     

不同分化形态的嗜肺军团菌对嗜热四膜虫BF1的感染和胞内增殖特征

嗜肺军团菌是一种广泛分布于淡水生态环境中的条件性胞内致病菌,其不同的分化形态与菌体的存活、感染力和毒力有密切关系.本文对不同分化形态的表达绿色荧光蛋白的嗜肺军团菌在不同感染复数(multiplicityofinfec-tion,MOI)下感染嗜热四膜虫BF1株的条件以及胞内增殖的特征进行了研究.结果表明,胞内的军团菌比大肠杆菌有更强的抗消化能力,30℃时处于对数生长期的嗜肺军团菌即使在MOI等于100的情况下仍然在24h内被四膜虫消化殆尽,而平板培养至稳定期的菌体即使MOI只有50即可实现胞内增殖,并在18h内使宿主数量急剧下降.饲喂军团菌后,四膜虫都有一个数量先上升的过程,然后依MOI的不同呈现稳定或下降的趋势.本文还通过荧光显微镜观察描述了一定MOI下四膜虫对稳定期菌体的消化和形态变化的动态过程.图7参14