基于贝叶斯-微分进化算法的污染源识别反问题

针对污染源瞬时排放的河流水污染事件反问题,通过贝叶斯统计方法和二维水质对流-扩散方程,建立水体污染识别模型,得到关于污染源强度、污染源位置和污染源排放时刻3个未知参数的后验概率密度函数。运用最大似然估计的思想,采用微分进化算法,求解使后验概率密度函数达到最大值的参数,作为模型未知参数的估计值。算例表明:运用贝叶斯微分进化算法,3个未知参数估计值迭代50次时可以达到稳定,当迭代次数达到280次时,可与真值完全重合;与贝叶斯-蒙特卡洛法相比,贝叶斯-微分进化算法可使3个未知参数估计值达到稳定时的迭代次数降低97.5%,均值误差分别减少1.69%、2.12%和4.03%,具有收敛快、精度高的特点。     

数学模型与河流管理

数学模型是定量解决环境污染控制问题的基础.在河流的管理中,通过建立环境系统工程数学模型,可确定污染物的允许或限制排放量,制定各污染源的最优控制处理方案.本文对河段上一个和多个污染源的情况分别进行了分析.通过对济南小清河的研究,确定小清河的主要污染类型为耗氧型有机污染,据此建立了小清河上游水质的BOD-DO模型,为小清河的水质管理打下了良好的基础.     

数学模型与河流管理

数学模型是定量解决环境污染控制问题的基础。在河流的管理中，通过建立环境系统工程数学模型，可确定污染物的允许或限制排放量，制定各污染源的最优控制处理方案。本文对河段上一个和多个污染源的情况分别进行了分析。通过对济南小清河的研究，确定小清河的主要污染类型为耗氧型有机污染，据此建立了小清河上游水质的BOD－DO模型，为小清河的水质管理打下了良好的基础。     

桂林市区饮用水水源地保护研究

在全面搜集漓江桂林水文站以上流域内供水水资源利用及保护状况、水源地环境及水质状况的基本资料基础上 ,对水源地水质现状进行了评价 ,得出大面到味精厂水质良好 ,味精厂到宁远河入口水质较好 ,而宁远河入口到净瓶山水质较差 .在详细调查供水区污染源分布及排放情况后 ,划分出了水源地一级和二级保护区 ,拟定水源地保护目标为《地表水环境质量标准》 (GHZB 1 -1 999)的Ⅱ类水水质标准 ;计算出水源地污染物控制排放量和削减量 ,提出了包含 2个步骤的污染物排放控制方案 .根据污染物排放控制方案 ,以饮用水水源地水质目标为依据 ,确定具体的削减对象与削减量 ,按实际可操作性 ,提出了 3个步骤的削减量分配方案 .     

基于一维水质模型的新乡市河流纳污能力计算

河流纳污能力是指河流水体在一定规划设计条件下的最大允许纳污量,反映了水体污染物排放量与水质保护目标动态输入的关系.在系统评价新乡市主要河流水质现状、污染物排放状况基础上,利用一维水质模型,以河流主要污染物化学需氧量(COD)和氨氮作为控制因子,对污染物综合降解系数、背景浓度、水质目标等参数进行率定.以共产主义渠为例,计算其纳污能力,同理计算其他主要河流.计算结果显示,共产主义渠COD和氨氮的纳污能力分别为2 298.3 t/a和100.6 t/a;新乡市主要河流纳污能力COD为1.1万t/a、氨氮为0.05万t/a;结合入河污染物排放状况,到2020年新乡市COD和氨氮的入河控制量分别为22 603.8万t/a和2 060.5万t/a,削减量分别为17 699.7万t/a和2 349.0万t/a.     

基于正态分布原理的贝叶斯水质综合评价

将正态分布原理与贝叶斯方法相结合来进行黄壁庄水库水质综合评价,并给出了改进的贝叶斯(Bayes)方法的思路和计算方法。以GB3838-2002为评价标准,采用改进的贝叶斯方法建立贝叶斯水质评价模型,对黄壁庄水库坝上水质监测数据8项指标进行水质评价研究。评价结果表明:改进的贝叶斯综合水质评价模型适用于黄壁庄水库的水质评价,且黄壁庄水库综合水质处于Ⅰ—Ⅱ类,年内水质变化不大,丰水期水质相对较差,为Ⅱ级水质,其余月份均达到Ⅰ类水质标准。     

多点输入的河流空间污染响应研究

输入响应模型是定量描述污染源与环境目标关系的有效工具.基于河流监测统计资料和多年水文数据,计算了第二松花江各断面化学需氧量输入单位污染源时对控制断面的影响系数;评价了各污染源对控制断面的贡献率,其中,饮马河输入对第二松花江出口断面的松林断面水质贡献率最大,为24.46%,镇江口、西大嘴子断面紧随其后,贡献率分别为15.29%和14.25%;可以确定河流城市段是水质改善优先控制区域.建立的输入响应模型可靠,可为制定流域水环境管理和污染防治规划提供科学依据.     

Research of Multi-point Input Response of Spatial Pollution of Rivers

输入响应模型是定量描述污染源与环境目标关系的有效工具.基于河流监测统计资料和多年水文数据,计算了第二松花江各断面化学需氧量输入单位污染源时对控制断面的影响系数;评价了各污染源对控制断面的贡献率,其中,饮马河输入对第二松花江出口断面的松林断面水质贡献率最大,为24.46％,镇江口、西大嘴子断面紧随其后,贡献率分别为15.29％和14.25％:可以确定河流城市段是水质改善优先控制区域.建立的输入响应模型可靠,可为制定流域水环境管理和污染防治规划提供科学依据.     

桂林桃花江水环境容量研究

对桃花江水环境容量进行了初步研究,系统调查了桃花江沿岸主要排污口,分析了其污染特征.根据其水文水质特点,选择一维推流模型,在枯水期现场取样,采用室内振荡实验,确定了水质模型中的综合衰减系数为:KCODMn=0.30 d-1,KNH3-N=0.35 d-1.据此计算出各控制单元的水环境容量及不同规划水平年污染物排放量和削减量:伍仙桥至飞鸾桥河段的CODMn、NH3-N理论削减量,2010年分别为879和470.8 kg/d,2015年分别为901和477.8 kg/d,将远远超过相应河段的水环境容量.北冲污水处理厂排放的“尾水”将是水污染治理的重点,也是改善桃花江水环境质量的关键.     

监测信息深度挖掘的供水管网污染源定位

为实现供水管网污染源及时准确地定位,针对配备在线水质监测设备的供水管网系统,提出一种充分挖掘水质传感器时序信息的贝叶斯方法,用于节点需水量随机波动条件下供水管网污染源定位。该方法采用蒙特卡洛模拟生成随机污染事件,构建各节点污染事件的观测信息概率分布,利用贝叶斯推断,根据传感器报警次序及时间观测信息,实时更新各候选污染节点的后验概率,并根据排序确定可疑污染源位置,同时对比不同传感器信息挖掘程度对定位结果的影响。结果表明,所提出的方法能在水质传感器报警信息累积时不断更新可疑候选节点的污染源后验概率,使候选节点个数降低,污染概率信息熵降低,能有效地识别出污染节点所在区域,且传感器信息挖掘程度越深,污染事件定位的准确率也越高。引入传感器首次报警时间作为辅助信息可以减少候选污染节点个数,降低候选节点污染源概率分布的不确定性,提高定位的准确性。     

Newton迭代法的修正算法——预测式迭代法

基于Newton迭代法,给出了一种加快迭代速度的新算法———预测式迭代方法,它提供了一种加速迭代的新思想,具有很好的理论意义和实用价值.     

基于Arlequin方法的无网格法与有限元法耦合

研究将有限元法和无网格法进行耦合的新方法.在简要介绍无网格Galerkin法及Arlequin方法的基本理论的基础上,提出基于Arlequin方法的无网格法与有限元法的耦合分析法,给出了计算列式并编制了相应的耦合分析程序.对一端部受均布竖向力作用的悬臂梁和一端固定一端受均布拉力的带边裂纹平板进行了分析,探讨了耦合分析对有限元域以及无网格域的应力或裂尖应力强度因子计算结果的影响.数值算例验证了程序的正确性,表明了基于Arlequin方法将有限元法与无网格法进行耦合分析的可行性.     

Newton迭代法的修正算法--预测式迭代法

基于Newton迭代法,给出了一种加快迭代速度的新算法--预测式迭代方法,它提供了一种加速迭代的新思想,具有很好的理论意义和实用价值.     

界面应力元法的数值计算

根据界面应力元法的特点。在有限元缩程技术的基础上，提出了界面应力元界面单元刚度矩阵、块体元等效形心荷载的数值计算方法以及总体刚度矩阵的一维存储算法，用这些算法缩写的计算机程序分析表明，算法是合理的．     

基于改进双向渐进法的轻量化设计方法

双向渐进法是近年来结构拓扑优化领域的一个热点,针对现有结构拓扑优化方法容易出现的网格依赖性和局部极值等数值不稳定现象,以及计算速率慢的问题,提出一种双重过滤增删的双向渐进法,简称为DBESO方法.该方法通过对典型的Michell结构、短悬臂结构和MBB梁结构进行不同过滤增删次数的计算,得出二次增删过滤为最佳的过滤增删次...     

离散元与有限元耦合的时空多尺度计算方法

采用力学与动力学参数传递以及权值分配法,建立了离散元与有限元耦合的时空多尺度计算方法。弹性应力波传播算例模拟结果表明,时空多尺度计算方法具有时间与空间多尺度双重优势,有效提高了数值计算效率,并且模拟结果满足精确性要求。同时,将这一多尺度计算方法应用于激光辐照下受拉铝板破坏行为的数值模拟中,得到的模拟结果与实验结果基本一致。     

SMA混合料GTM法与马歇尔法成型工艺的对比研究

以GTM为研究手段,对不同级配的SMA进行研究.结果表明,不同4.75,mm通过率SMA16混合料的体积特性、路用性能及力学性能均与所采用的成型方法密切相关.与传统马歇尔方法相比,采用GTM方法设计的沥青混合料体积参数及路用性能均表现出新的特点:GTM方法设计的沥青混合料胶结料含量较低、试件密度高、空隙率及矿料间隙率小、饱和度大,混合料高温抗车辙能力、抗水破坏能力、低温抗裂能力均显著提高.     

泛函建立方法的研究──变积方法

在变分学中，存在两类互道的问题，一类是将泛函的驻（极）值问题化为微分方程的边（初）值问题（正问题），一类是将微分方程的边（初）值问题化为泛函的驻（极）值问题（逆问题）．本文研究变分学中的逆问题．首先建立了变分的逆运算—变积的概念，然后应用变积运算顺利地将数理方法中的三类典型方程的边（初）值问题化为泛函的驻（极）值问题．     

谈两阶段法与大M法的统一处理方法

在思想方法上分析了将大M法与两阶段法统一处理可行性,并给出处理方法,且M可不取具体的数值,也不参与数值计算。     

VSHS工法施工成套技术

提出了一种施工新方法，简称VSHS工法.把超静定柱面网壳结构改变成三铰拱桁架机构进行装配，用机械使该机构一侧滑动铰支座在地面作水平滑移运动并使之快速施工成形，将成形后的机构改变成结构.结构在施工期间的机构特性可避免强迫安装行为，有利于消除施工次应力并提高施工质量.而结构装配高度的降低又有利于提高施工安全性、缩短工期和降低施工成本.通过工程算例介绍了施工实施过程，并对结构进行了施工全过程的力学分析.分析结果表明，该工法施工最不利受力状态是在顶推滑动铰支座的初期，而机构特性却使得各构件在施工过程中所经历的最大内力和变形具有临时性特点，因而不会影响结构的最终受力.用常规设计的简化计算方法进行该工法的施工力学分析计算是可行的.提出了工程算例结构中各种铰结点的构造和设计尺寸，并对其进行了有限元力学分析.