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.     

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.     

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。     

基于《电力设施抗震设计规范》的地震动随机模型参数研究

依据《电力设施抗震设计规范》(GB50260-96)中的设计反应谱,对随机地震动功率谱参数的取值进行了具体研究。首先,采用时间包络函数考虑地震的非平稳特性,给出了地震动持时的取值;然后,根据加速度峰值等效原则,迭代计算得到地面的加速度功率谱密度曲线;最后,选定Clough-Penzien修正过滤白噪声模型作为拟合函数,通过非线性拟合技术拟合了与《规范》中的地震烈度、场地类别相对应的谱参数。研究结果表明,Clough-Penzien修正过滤白噪声模型能较好地拟合其曲线形状。本文给出了相对于规范中的地面加速度功率谱参数值,可供这种模型作为地震地面运动输入时选用。     

防灾公园的减灾功能

地震灾害避难疏散的经验与教训表明 ,城市公园是重要的避难场所 ;防灾公园是减灾功能特别强的城市公园 ;城市公园改造成防灾公园或规划建设新的防灾公园可以提高城市公园的综合防灾减灾功能。发生城市突发事件时 ,防灾公园可以用作紧急避难所、灾害对策据点。防灾公园具有供居民避难以及确保避难人员基本生活条件的功能、防灾减灾功能、情报收集与传递功能、医疗与救护功能、运输基地功能等。强化防灾公园减灾功能的主要措施是广泛采用高新科学技术 ,并对防灾公园系统实施综合性的科学管理     

应急救援物资车辆运输线路的选择

为了给紧急救援物资支持保障中心的物资调度人员提供科学的车辆路线调度决策方法,提高应急救援工作的响应能力,基于应急条件下物资运输调度的时效性、安全性和经济性特征,运用旅行商理论,对上述3个决策属性分量进行了数学描述,构造了它们的目标函数,并进行了无量纲和权重聚合处理,继而按照多属性决策理论建立了用来评价备选线路决策效用函数的数学模型.利用期望效用属性合并所搜集的信息,将多属性决策问题转化成单属性决策问题,确立了选择具有最高期望效用方案的方法,最后进行了实例分析.结果表明,应急救援条件下的运输调度与正常环境下的企业运输调度决策目标之间存在明显的差异,前者虽然本质上属于图论中最短路线问题的范畴,但由于多个决策目标的存在,不能直接运用最短路线模型和Dijkstra算法求解.运用多属性决策理论建立的评价备选线路决策效用函数,是有关人员进行车辆路线安排的有效方法,但其相对优越性尚需做进一步的研究和探讨.     

长江口岛屿湿地的底栖动物资源研究

调查了长江口3个岛屿湿地的底栖动物资源及其生态特征和环境功能。经鉴定底栖无脊椎动物有41种,优势种为河蚬(Corbiculafluminea)、焦河蓝蛤(Potamocorbulaustulata)、缢蛏(Sinonovaculaconstricta)、麂眼螺(Rissoinasp.)、光滑狭口螺(Stenothyraglabra)、谭氏泥蟹(Ilyrplaxdeschampsi)、无齿相手蟹(Sesarmadenaani)和天津厚蟹(Helicetridenstientsinensis)。讨论了底栖动物资源的主要生态学特征及其环境功能,提出了对底栖动物资源合理利用与保护的建议。     

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。