本刊公告

安全评价

  • 基于风险分析的海洋平台结构鲁棒性评价与控制

    林红;杨蕾;陈国明;朱本瑞;李萍;刘红兵;齐宝;

    针对海洋平台服役周期内突发致损事件"小概率,高风险"的非比例后果特性,综合考虑常规疲劳退化与突发致损的耦合作用,定量分析了局部突发致损的直接后果及结构倒塌失效的潜在间接后果。从风险分析理论的角度,提出海洋平台结构风险鲁棒性指标,并基于Monte-Carlo随机模拟,建立了风险鲁棒性的评价方法及评价流程。通过相应算例,分析海洋平台结构全寿命周期内风险鲁棒性指标的动态特征及影响因素,并讨论了检修行为对结构鲁棒性控制的作用。模拟示例结果表明,在平台服役后期,初始损伤及疲劳退化对风险鲁棒性指标的影响愈加显著,完好平台结构的风险鲁棒性指标明显高于含初始损伤平台,至服役的第30年,两种平台的风险鲁棒性指标分别由1下降至0.913和0.67。同时,4种不同突发事件单独作用下的模拟结果表明,对风险鲁棒性影响最为显著的突发事件是爆炸,其后依次是船舶碰撞、突发火灾和重物坠落。突发事件发生后采取快修措施可有效提高其风险鲁棒性指标,且为保证平台结构维持合理的风险鲁棒性水平而采取"非完好维修"是更为经济可行的选择。

    2016年04期 12-17页 [查看摘要][在线阅读][下载 1009K]
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  • 基于区间分析的起重机结构非概率可靠性分析

    杨瑞刚;马艳利;徐格宁;

    起重机结构相关变量由于缺乏试验数据,数据统计结果往往存在一定的不确定性,很难准确地用概率模型来描述,而且,概率可靠性对概率模型参数十分敏感,概率数据很小的误差都可能导致结构可靠性计算出现较大误差。基于此,提出了基于区间分析的起重机结构非概率可靠性方法。在实际工程结构中,有时虽然不能得到不确定参数的精确概率分布,但这些参数所处的范围或界限却易于确定,非概率可靠性分析方法可以将机械结构的不确定性参数用非概率区间分析描述。该方法将区间分析与结构可靠性进行结合,研究了具有区间特性的设计参数与结构响应之间的映射关系,通过计算机械结构功能函数中强度和应力的区间范围,给出了描述结构非概率满意度可靠性指标的计算方法。利用区间运算规律确定了起重机结构非概率满意度可靠性指标的求取步骤。以起重机结构为实例,运用基于区间分析的非概率可靠性分析方法,计算了起重机臂架的可靠度,同时分析了区间运算中区间扩张问题。实例表明,运用区间分析能够较准确地描述起重机结构的可靠性问题。

    2016年04期 18-22页 [查看摘要][在线阅读][下载 389K]
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  • 电站锅炉承压部件失效模式分析

    卿黎;张胜跃;张宇栋;耿语晗;谭时钊;

    为了将故障模式影响和危害性分析FMECA(Failure Mode Effects and Criticality Analysis,FMECA)与故障树分析FTA(Fault Tree Analysis,FTA)故障模式失效理论引入电站锅炉承压部件安全工程评定领域,建立了以电站锅炉承压部件失效模式分析的正向FTF(FMECA To FTA,FTF)分析模型,对电站锅炉承压部件进行模糊FMECA综合评价。分析了电站锅炉承压部件的失效机理和多因素影响,确定了承压设备的评价因素集合和模糊评价矩阵,以及各级指标因素权重分配的规则,并对电站锅炉承压部件失效的综合评判矩阵模型进行一级评价。采用模糊综合评价的危害度分析CA(Criticality Analysis,CA)结果提供底事件概率并开展定性、定量FTA,以此对电站锅炉承压部件系统失效的发生概率、危害严重程度进行故障模式分析,选择电站锅炉承压部件的故障模式作为顶事件建立事故树,采用Bow-tie模型对电站锅炉蒸汽管道、给水管道、省煤器管、过热器及再热器管、水冷壁管、高温集箱、减温器、锅筒、启动分离器9类主要承压部件失效进行定性和定量分析。结果表明,通过正向FTF法将Bowtie模型引入风险致因并与危害后果相关联,对FMECA进行了系统全面的补充,从而进一步推进了该方法在电站锅炉承压部件系统安全可靠性及失效模式分析中的应用。

    2016年04期 23-28页 [查看摘要][在线阅读][下载 881K]
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  • 基于RBI技术的油气集输系统储罐风险分析

    全恺;梁伟;俞徐超;

    在油气集输系统中,储罐的使用年限不一,老化程度不同,其风险也存在差异。因此,在执行储罐检验维修计划前应对各储罐的风险有清楚的认知,以科学合理地安排基于风险的储罐检验计划,提高效率,节约资源。提出了基于RBI技术的油气集输系统储罐风险分析方法,通过定性RBI分析筛选出高风险的储罐,再针对高风险储罐的不同部位进行定量RBI分析。实例分析结果表明,该油气集输系统中1、5、7、9号储罐风险中高,且储罐的底板失效风险高于壁板,其中5号储罐的底板失效风险最高,与其超期服役的事实相符。由此可知,该方法的风险分析结果符合现场实际,且结果层次清晰地显示了不同储罐及不同部位的风险,可据此改进储罐检验计划。

    2016年04期 29-33页 [查看摘要][在线阅读][下载 612K]
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  • 基于BP神经网络的大型游乐设施安全评价

    张新东;庄春吉;杨臣剑;王志荣;李向东;

    针对我国大型游乐设施的安全现状,结合大型游乐设施的特点,将大型游乐设施进行分解,建立了以各子系统为评价指标的大型游乐设施设备评价指标体系。介绍了大型游乐设施BP神经网络安全评价模型的建立和验证过程。BP神经网络模型经训练学习后,可有效降低定性评价的主观性,使评价结果更具科学性和客观性。利用该BP神经网络安全评价模型,对某游乐园中过山车的现状进行了安全评价,评价结果符合实际情况。

    2016年04期 34-37页 [查看摘要][在线阅读][下载 508K]
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  • 盐岩储库建腔期安全评价模型研究

    任松;刘伟莎;陈结;郑彬彬;陈佐柏;

    盐岩储库建腔期事故发生的频度甚至高于运营期,如何对建腔期储库进行风险分析和安全评价已成为储库建设面临的首要问题。建立了盐岩储库建腔期地下系统故障树模型和多层次、多指标安全评价体系,并根据试验和数值模拟结果构建了各评价指标的评分模型。结合工程实际,用模糊灰关联分析法对金坛某储气库进行了安全评价,得出等级为IV级稳定。为了进一步确保建腔期储库的安全性,用三角模糊数表示基本事件失效概率可能性分布函数,通过计算各最小割集所代表的故障模式与顶上事件的灰色关联度,得出腔体埋深过浅、人为操作不当、夹层垮塌、顶板预留岩层厚度过薄、内管临界流速小于卤水流速、自激振动和动力失稳等是可能导致金坛某储气库建腔期事故的主要因素。

    2016年04期 38-43页 [查看摘要][在线阅读][下载 545K]
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  • 杭长客专浙江段沉降预测精确度评价建议模式

    周俊;马建林;胡中波;

    在杭长客专浙江段沉降评估实践中发现,用常规的4种拟合算法得出的相关系数普遍偏低,绝大部分测点小于0.92。分析了相关系数普遍偏低的原因,并引入了3种新的评估指标:平均绝对误差MAD、均方误差MSE和平均绝对百分误差MAPE。通过与相关系数的对比分析表明,即使在相关系数很低的情况下,沉降预测模型也可以获得足够高的精确度。因此,采用MAD、MSE和MAPE的组合模式来代替相关系数,从而建立针对沉降"小量级、大波动"特点的沉降预测精确度评价建议模式。对于沉降预测结果同时满足MAD≤0.11mm、MSE≤0.015 mm2和MAPE≤8%的观测点,可以认为其沉降预测精确度满足要求。研究表明,此建议模式在杭长客专浙江段具有很好的适用性,并显著提高了满足沉降预测精确度要求的测点百分比。

    2016年04期 44-48页 [查看摘要][在线阅读][下载 646K]
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  • 基于模糊层次分析法和云模型的非常规情况下空管运行风险评估

    张豫翔;王肖戎;吴明功;温祥西;

    非常规情况下空管运行风险评估是一个复杂的多因素综合评价过程,传统的评估方法难以处理其随机性和模糊性。以非常规为研究背景,从"人、机、环、管"四方面构建了非常规情况空管运行风险评估体系。在模糊层次分析法的基础上,结合云模型,建立了风险评估模型,并就迫降对模型进行仿真验算,仿真结果表明,云模型作为空管运行风险评估模型可靠科学。

    2016年04期 48-53页 [查看摘要][在线阅读][下载 1242K]
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  • 基于GBO-Markov模型的空管不安全事件预测方法

    郭九霞;潘传江;廖勇;

    空管不安全事件的分析和预测是空管安全管理研究的重要内容。结合灰色GM(1,1)模型和马尔科夫模型的优点,利用平均弱化缓冲算子对2004—2012年空管不安全事件的初始数据进行处理,并根据模型的残差分布情况进行状态分类,建立了空管不安全事件的灰色缓冲算子马尔科夫预测(GBO-Markov)模型。通过预测2013、2014年空管不安全事件数,对模型进行了交叉检验,灰色缓冲算子马尔科夫预测(GBO-Markov)模型的平均相对误差从57.31%(传统GM(1,1)模型)降低到15.77%,该模型可用于民航空管的不安全事件预测。

    2016年04期 54-57页 [查看摘要][在线阅读][下载 213K]
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  • 基于AHP的消防重点单位消防安全管理评估——以某机场为例

    罗宏森;陈一洲;孙旋;刘松涛;王志伟;

    以某机场公司为研究对象,采用资料调研、现场踏勘、人员访谈等方法,分析了该公司在消防安全管理体系架构、制度完整性、工作机制、职责分工、运作模式、专业能力等方面存在的实际问题及薄弱环节,采用层次分析法对该公司火灾风险进行了整体评估,主要包括消防安全管理制度、消防设施维护管理、隐患检查整改机制、应急管理制度、宣传教育、消防培训及电器、燃气、消防器材的安全管理等方面,该公司火灾风险评估值为69.28,整体火灾风险属于第Ⅲ级,为中风险。在消防安全管理制度方面,对该公司提出了两项可供参考的方案:方案一,在消防安全组织结构上,进一步明确"统筹管理"和"归口管理"的职责;方案二,由质量安全部负责公司总体消防管理,属地部门负责各自管辖建筑物及设施的消防管理,消防支队和相关消防服务商为属地部门提供消防业务服务。在火灾危险源控制方面,提出了具有针对性的消防安全管理对策及建议。

    2016年04期 58-62页 [查看摘要][在线阅读][下载 774K]
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  • 基于模糊网络分析法的公路隧道火灾风险综合评价模型

    代言明;胡彦杰;邓敏;姚斌;张晓磊;唐飞;

    根据安全学原理及火灾事故案例,构建了由"人-机-环境—管理"4个子系统组成的公路隧道火灾风险管理模型,建立了公路隧道火灾风险评价指标体系。所建立的公路隧道火灾风险评价指标体系内部的各个指标是相互联系的,这种联系不是一种递阶形式的层次结构,而是一种网络结构,在确定指标权重时,不能够满足层次分析法所适用的条件,为此在隧道火灾风险评价中引入网络分析法,构造了公路隧道火灾风险评价模糊网络结构。网络分析法既考虑层次之间的影响,也考虑层次内部因素之间的相互影响,有效克服了层次分析法中确定指标权重时只考虑每一层次的各元素对上一层次某元素的优先权重的缺陷,能够给出更加合理的指标权重。在建立的评估指标的基础上,结合模糊数学、网络分析法和专家调查法建立了公路隧道火灾风险"FAND"综合评价模型,并运用该模型对某隧道进行了火灾风险评价,并提出了合理的改进措施。

    2016年04期 63-67页 [查看摘要][在线阅读][下载 290K]
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  • 基于集对分析的在建工程火灾风险评价

    魏劲松;赵平;冯志彬;

    为实现在建工程火灾风险的动态分析,降低在建工程火灾发生的概率,结合在建工程火灾案例及施工特点,依据火灾原因及特点分析,建立了火灾风险评价指标体系。依托集对分析理论,分析总结了层次分析法在赋权应用上的缺陷和不足,提出基于SPA-IAHP的赋权方法,建立了基于N元联系度的系统分析模型,通过对风险等级的判定及对集成分析态势和偏联系数的分析,综合评判出系统风险程度及发展趋势。

    2016年04期 68-72页 [查看摘要][在线阅读][下载 166K]
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  • 基于修正离散权的事故应急救援任务终止条件确定及评价

    段在鹏;钱新明;夏登友;

    应急救援任务繁重、现场复杂,易造成应急救援活动结束条件的模糊,这样不但浪费救援成本,而且不利于事故调查,结合《生产经营单位安全生产事故应急预案编制导则》,研究应急任务结束条件的界定问题。首先按"导则"建立指标体系,之后根据专家的打分矩阵求取各指标信息熵及标准差,建立能综合反映指标分离散度的客观权重模型,然后应用预先危险性分析(PHA)修正客观权重,最后应用层次分析法(AHP)求算主客观综合权重;在此基础上应用模糊综合评价确定各名专家的评价结果,设定得分阈值及人数阈值,只有当达到得分阈值的人数不少于人数阈值时方可确认应急结束。最后经实例证实该方法简洁易行。

    2016年04期 73-77页 [查看摘要][在线阅读][下载 334K]
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  • 基于集对分析的岩溶塌陷危险性预测评价

    段先前;褚学伟;李博;

    为准确、有效地预测评价岩溶塌陷的危险性,运用集对分析原理建立岩溶塌陷危险性预测模型。选择岩性、岩溶发育程度、地形地貌、地质构造、土层厚度、土层岩性、地下水位距基岩面距离、地下水位变幅、地下水径流强度、地表水入渗、人工抽水强度和其他人类工程活动12个指标为岩溶塌陷主要影响因素,并将塌陷危险性划分为5个等级,用定量或定性的方法对指标进行赋值,构建其分级标准。运用集对分析方法,将影响因素实测值分别与5个危险性等级评价标准组成集对,计算其联系度,最后根据联系数的排序结果,判定岩溶塌陷危险性等级。利用该方法对贵州定扒地区岩溶塌陷危险性进行预测,结果表明,该模型评价结果与实际情况相符。

    2016年04期 78-82页 [查看摘要][在线阅读][下载 159K]
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安全工程

  • 航空煤油池火脉动频率试验研究

    江平;

    为比较液体燃料池火与前人研究的气体燃料扩散火焰脉动频率的差异,对圆形航空煤油池火的脉动规律进行了试验研究。使用的油盘直径分别为0.1 m、0.15 m、0.2 m、0.3 m、0.4 m和0.5 m 6种。使用电子天平实时记录油盘内燃料质量的变化,作为对油池火是否进入准稳定状态的判断依据。之后应用自编的基于亮度阈值法的Matlab程序,首先对CCD摄像机所记录的准稳定状态下连续火焰图像序列中每一张图像的每一个像素点是否为火焰区域进行判断,完成火焰图像的二值化处理;再由火焰图像二值图计算瞬时火焰高度;最后对火焰高度随时间的变化结果进行快速傅立叶变换(FFT),获得火焰脉动的频域分布。在利用无量纲特征数Strouhal数St和Richardson数Ri分析火焰脉动频率与不同影响因素之间定量关系的基础上,应用试验数据,对油池火焰脉动频率预测方程进行了最佳拟合,得到了油池火脉动频率与油盘直径的经验关系式。对相同尺度的池火而言,依据此关系式计算所得的火焰脉动频率略小于前人以气体为燃料进行研究所得到的结果,且二者之间的差异随油池尺度增加而逐渐缩小。结合火焰形状动态演化的周期性特征对此现象进行了定性分析。因为油盘中的液体燃料接收火焰辐射传热需要一定的时间,导致燃料蒸发延迟,而使火焰脉动频率略有下降。

    2016年04期 82-87页 [查看摘要][在线阅读][下载 822K]
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  • 云南松烧除火蔓延速率预测模型研究

    高仲亮;舒立福;王明玉;赵凤君;周汝良;

    基于自制的室内燃烧床模拟野外微缩山地实况进行烧除试验,利用热电偶、秒表、风速仪采集温度、风速、蔓延时间,采用统计软件SPSS用实测的157组林下可燃物含水率x1、载量x_2、可燃物层厚度x_3、坡度x_4、坡向x_5、风速x_6和火蔓延速率y构建云南松烧除火蔓延速率预测的多元线性回归模型。结果表明,该模型拟合度高,可适用于测算云南松烧除火蔓延速率,6个因子的影响程度由大到小为x_6、x_1、x_5、x_4、x_3、x_2,火蔓延速率与风速、可燃物含水率、坡向和坡度相关性高,影响显著。室内模拟烧除试验价格低廉,数据容易采集、操作简便,预测模型简单易懂,能够保证预测数据的时效性和基层烧除实施人员应用。

    2016年04期 88-92页 [查看摘要][在线阅读][下载 229K]
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  • 热气溶胶灭火剂抑制开放空间内油池火的试验研究

    张磊;朱静丽;潘仁明;王萍;郑文芳;

    为研究热气溶胶灭火剂在开放空间内抑制油池火的作用规律,找到最佳施放条件,以硝酸钾+双氰胺+酚醛树脂体系的热气溶胶灭火剂为试样,采用灭火棒喷射的施放方式,控制施放角度、施放距离、火焰作用位置及风速等条件,进行油池火的局部灭火试验,并用摄像机记录热气溶胶灭火剂与火焰作用的过程。结果表明:热气溶胶灭火剂与火焰作用的瞬间会加剧火焰的燃烧,且只有当灭火剂作用于火焰根部时才能有效地抑制油池火;灭火时间随施放角度增大先缓慢变小后明显变大,随施放距离增大先变小后变大;在顺风、侧风和逆风条件下,风缩短了灭火剂的有效施放距离,且风速越大,有效施放距离越短。由试验结果得出,热气溶胶灭火剂抑制油池火的最佳施放条件为施放角度等于45°,施放距离等于50 cm,且灭火剂对准火焰根部喷射。

    2016年04期 92-96页 [查看摘要][在线阅读][下载 861K]
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  • 载气入口速度与超细干粉灭火剂流动阻力关系的模拟试验

    付海雁;蔡宇武;宣扬;银未宏;潘仁明;李权威;

    借助Fluent软件,应用欧拉双流体模型,对平均粒径为18.7μm的超细BC干粉灭火剂在水平直管内的运动过程进行模拟,研究了载气入口速度与单位管长压降的关系,结果表明,当载气速度最小为5 m/s时,压降随气速减小而降低。结合管内的浓度固相体积分数分布和速度分布特性的分析可知:当气速较小时,灭火剂的体积分数分布呈管顶小、管底大,此时管顶速度大、管底速度小;气速增大时,灭火剂的体积分数分布呈圆环形,管内速度分布类似单相流,管内的剪切力、相间的曳力作用增强而导致压降增大。超细干粉输送流量一定时,每个输送流量下载气存在一个转捩速度,输送流量大,转捩速度大。将压降的计算值与试验值进行比较分析,两者的误差为-30%~+25%,该误差在允许范围内,表明选用的模型和计算方法准确性高,预测性好。

    2016年04期 97-101页 [查看摘要][在线阅读][下载 1160K]
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  • 基于运动块追踪的视频烟雾探测方法

    丁怀对;刘申友;许玉坤;王文伟;

    烟雾探测是预见火灾隐患的重要手段,具有快速响应和非接触等优点,但现有方法在减少计算量和减少误报上尚需改进。提出了一种基于运动块追踪的视频烟雾探测方法。采用混合高斯模型对背景进行建模,提取可疑运动区域并划分运动块,根据运动块灰度变化及与周围8邻域运动块的灰度梯度,筛选需要全程跟踪的目标运动块。在随后追踪过程中,分析各个运动块的运动方向、灰度衰减变化及半透明性特征,综合各特征值对烟雾进行判断。在测试烟雾视频中,60帧内便可以探测到烟雾块,而在干扰视频中只出现了1次误报。试验结果表明该方法减少了计算量,提高了烟雾检测的准确性,降低了误报率。

    2016年04期 102-106页 [查看摘要][在线阅读][下载 1658K]
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  • 遗煤二次氧化过程中自燃极限参数变化规律试验

    张辛亥;李青蔚;肖旸;鲁军辉;邓军;

    为研究煤体一次和二次氧化过程中自燃极限参数的变化规律,运用程序升温试验台,对弱黏煤、1/3焦煤、贫煤进行一次氧化升温,经绝氧降温后进行二次氧化升温,对比分析3种烟煤两次氧化过程中的耗氧速率、放热强度、自燃极限参数变化规律。结果表明:对于同一种煤,二次氧化时的耗氧速率、放热强度、自燃极限参数曲线在某一温度范围内与一次氧化时的对应曲线发生交叉;对于不同变质程度的煤,交叉温度范围不同,变质程度越低,交叉温度范围越高;煤的变质程度越低,二次氧化时的自燃极限参数极值变化率越大。

    2016年04期 107-112页 [查看摘要][在线阅读][下载 1165K]
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  • 一种共溶性磷系阻燃电解液研究

    陈楠;刘凡;朱奇珍;刘曙光;金翼;官亦标;陈人杰;吴锋;

    选用含1 mol/L LiPF_6/EC+DEC(质量比1∶1)传统二元电解液作为标准电解液,与具有较优性质的磷系阻燃添加剂磷酸三甲酯(TMP)按照不同比例共混,合成制备系列阻燃电解液新体系。对该系列阻燃电解液新体系进行自熄时间、热力学稳定性、离子电导率等测试,得到兼具安全性和电化学性能的最优体系1 mol/L Li PF6/EC+DEC(质量比1∶1)/35%TMP(质量分数)。对该体系进行了电化学稳定窗口测试,并且匹配LiNi_(1/3)Mn_(1/3)Co_(1/3)O_2正极材料、Li_4Ti_5O_(12)负极材料进行恒流充放电测试。结果表明,与标准电解液相比,1mol/L LiPF_6/EC+DEC(质量比1∶1)/35%TMP(质量分数)在保证电池安全性的同时,匹配正负极材料都具有良好的循环性能,具有广阔的应用前景。

    2016年04期 113-117页 [查看摘要][在线阅读][下载 998K]
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  • 城市燃气管道泄漏爆炸事故三维风险数值模拟

    亢永;吕鹏飞;庞磊;

    城市燃气管道在发生泄漏导致火灾爆炸事故时,在空间某点形成的风险,不仅与泄漏量、泄漏时间有关,还与空间有无障碍物、泄漏环境等因素有关。基于物理场经典的场理论,定义城市燃气管道泄漏爆炸事故的风险场,推导出多个危险源在空间某点形成的风险强度公式。利用ANSYS/LS-DYNA数值模拟软件模拟有无障碍物时爆炸事故形成的风险在空间传播规律。结果表明,障碍物对空气超压峰值的影响具有距离效应。在障碍物近区,空气冲击波经反射叠加作用造成超压峰值急剧升高;在障碍物远区,空气冲击波经障碍物反射后由于随距离衰减过快,对超压峰值影响微弱,甚至没有影响。同时对有障碍物存在时进行爆炸破坏效应模拟,得到爆炸破坏效应的5个分区,界定了爆炸破坏对人身伤害程度范围。首次提出了城市燃气管道泄漏爆炸事故风险场的概念,并运用风险场理论研究了空间某点多个危险源同时存在时的风险传播问题。

    2016年04期 118-121页 [查看摘要][在线阅读][下载 1134K]
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  • BLEVE超压模型与试验对比分析

    王庆慧;邹伟;荣皓月;

    为研究液化气体泄漏时的沸腾液体膨胀蒸气爆炸(BLEVE)现象,从热力学和动力学角度出发,根据液化气体或超过常温沸点的高温液体泄漏特性,建立了液化气体泄漏发生BLEVE现象的滞止时间数学模型。在前期理论研究基础上,利用试验测定过热水爆沸反应的时间,验证所建滞止时间模型的有效性。采用电磁阀控制压力容器泄放管泄压,模拟发生泄漏,对采集的压强变化数据进行分析,确定过热水发生BLEVE现象的滞止时间。对试验测定与理论计算得到的滞止时间进行分析比较,得出相对平均误差小于6%,表明所建模型的有效性较高。滞止时间的研究是分析BLEVE机理及压力容器是否失效或发生更严重事故的关键。

    2016年04期 122-126页 [查看摘要][在线阅读][下载 796K]
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  • 双氧水绝热分解特性的安全泄放研究

    朱希增;朱顺兵;刘新华;

    反应热失控是引起设备超压的重要因素之一,可靠的安全泄放装置是防止设备发生超压破坏的最有效方法。为了对双氧水储罐的泄放面积进行设计,利用泄放口尺寸测试装置VSP2(Vent Sizing Package 2)对封闭环境下质量分数为20%的H_2O_2进行测试,得到反应失控过程中的热力学参数,并依此推算出不同泄放压力下的安全泄放面积A。结果表明,在绝热条件下,20%H_2O_2的起始分解温度为70℃,比反应热为435.49 k J/kg,最大压力为6.26 MPa。双氧水反应体系的泄放类型为缓和混合体系,采用DIERS设计方法和OMEGA方法计算不同泄放压力下的泄放面积。安全泄放面积随泄放压力增加而增大。VSP2具有很低的热惯量,可为失控反应安全泄放设计提供基础数据,以提高设计的可靠性。

    2016年04期 127-130页 [查看摘要][在线阅读][下载 395K]
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  • 煤层裂隙优势发育方位和频率轨迹预测

    崔洪庆;关金锋;王荣魁;卢承博;

    裂隙在煤层中的发育具有不均匀性和方向性,确定煤层裂隙优势发育方位和线频率,有助于提高矿井煤层瓦斯抽采效率。根据国内外研究成果,分析了煤层裂隙优势发育方位与同期古构造应力场、现今构造应力场、宏观线形地貌和线形构造要素的密切关系,提出了利用这些规律进行煤层裂隙优势发育方位预测的可行性;根据煤矿井下采掘工程特点,基于测线法与观测窗法相结合,提出了煤矿采煤工作面煤壁节理裂隙观测方法,应用该方法预测出试验区域煤层节理裂隙优势发育方位沿NE40°~70°方向,平均线密度为2.1条/m。

    2016年04期 131-135页 [查看摘要][在线阅读][下载 1335K]
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  • 煤矿现代构造应力场最大主应力方向判定方法

    秦丽杰;崔洪庆;关金锋;

    现代构造应力场最大主应力方向不仅是影响煤矿巷道稳定性的主要因素,也是煤层瓦斯抽采钻孔优化设计依据的重要参数。运用FLAC~(3D)有限差分数值模拟方法,分析了不同侧压系数下巷道塑性区分布规律,揭示了巷道变形破坏特征与原岩应力场的密切相关性,提出了通过观测多条巷道变形破坏特征综合判定煤矿现代构造应力场最大主应力方向的方法。古汉山煤矿实际应用表明,该方法简单实用,预测结果可靠,具有现行应力测量技术无法替代的优点。

    2016年04期 135-138页 [查看摘要][在线阅读][下载 785K]
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  • 渗流-应力耦合作用下尾矿库稳定性的三维数值分析

    邓红卫;李爽;邓畯仁;

    尾矿坝稳定性分析对尾矿库运行具有重要的意义,数值模型的建立是尾矿库稳定性分析的关键因素之一。根据某尾矿库工程实际,利用3Dmine与Midas/GTS软件建立了三维数值模型,基于渗流-应力耦合机理,研究了干滩长度对尾矿库坝体稳定性的影响机理。结果表明:1)渗流作用对尾矿库稳定性影响较大;2)在渗流-应力耦合作用下,随干滩长度减小,尾矿坝孔隙水压力逐渐增大,而整体位移量逐渐减小,最大位移区域从尾黏土层逐渐扩大到尾粉土层,尾矿库安全系数逐渐减小;3)得出了适用于该尾矿库的干滩长度与安全系数之间的函数关系。数值模拟结果显示,洪水工况下尾矿库安全系数为1.112 5,小于《尾矿库安全技术规程》规定的二等坝安全系数1.15。因此,应加强尾矿库的安全管理,以保障尾矿库后期的安全运行。

    2016年04期 139-144页 [查看摘要][在线阅读][下载 1444K]
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  • 基于塑性极限分析法的巷道反底拱支护效应研究

    时健;尤春安;玄超;杨乐;毕冬宾;

    针对现有研究对反底拱控制深井软岩巷道底臌的力学效应多采用模型试验和数值分析方法而缺乏解析方法的问题,基于塑性极限分析法研究了巷道在高竖直应力为主的地应力作用下开挖反拱后巷道底板的应力场特征,揭示了开挖反拱后巷道底臌的机理,并分析了反底拱的支护效应对控制巷道底臌的作用。结果表明:开挖反拱会影响巷道整体的稳定性,但铺设适宜半径的反底拱能大大提高底板的极限承载力;反底拱半径越小,其抑制底臌的效果越明显。结合反底拱力学模型从理论的角度给出了锚拉反底拱支护参数的解析解,为传统支护设计提供参考。最后将提出的方法应用于龙口矿区梁家煤矿一采区运输巷道的支护设计,并进行了现场支护试验,现场监测结果表明,经支护优化设计的试验段巷道变形得到了有效控制。

    2016年04期 145-149页 [查看摘要][在线阅读][下载 634K]
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  • 神府矿区柠条塔井田直罗组地层富水性研究

    代革联;杨韬;周英;牛超;

    柠条塔井田内的直罗组砂岩层属于孔隙裂隙含水层且富水性差异较大,若煤层采动区域位于直罗组砂岩富水性强的区域,顶板水害直接威胁矿井安全生产。采用沉积学方法分析了柠条塔井田直罗组砂岩的沉积特征、直罗组顶部风化砂岩特征、直罗组砂岩的富水规律,并对柠条塔井田内的直罗组砂岩富水性进行了分区。结果表明,直罗组地层在垂向上分为3段,为辫状河沉积相、辫状河三角洲沉积相、曲流河沉积相和滨浅湖沉积相;直罗组沉积相以砂坝和粉砂-泥质河漫、砂质河道骨架为主,表现为南北向分布。其中,能够为地下水提供较好储存空间的主要是砂质河道及砂坝发育的厚度较大的砂岩层,此地段的砂岩富水性相对较强。直罗组砂岩厚度越大,富水性越强。研究表明直罗组沉积相与地层的富水性之间存在一定的内在联系。根据砂体的展布规律将研究区划分为富水性不同的3个区(强、中等和弱)。

    2016年04期 150-154页 [查看摘要][在线阅读][下载 1918K]
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  • 考虑质量流失的破碎岩体渗透试验系统研制及应用

    姚邦华;徐向宇;马庆庆;陈占清;浦海;

    随着煤矿开采向深部延伸,陷落柱、断层等含破碎岩体地质构造突水成为威胁煤矿安全生产的重大灾害之一。近年来虽有学者从破碎岩体流固耦合动力失稳的角度研究地质构造突水机理,但没有考虑质量流失对破碎岩体渗透特性的影响。展示了自主研制的一套可实现质量流失的破碎岩体渗透试验系统,包括加载系统、数据采集系统、水压供给系统及特制渗透仪装置,并利用该渗透试验系统,通过改变破碎岩体的配比、应力状态等条件,计算并分析充填物质量流失率、渗透率、流量等参数的变化规律,初步研究了破碎岩体的变质量渗透特性。结果表明:1)自主研制的破碎岩体变质量流固耦合试验系统通过渗透仪蜂窝状的活塞、带有缺口的溢水筒等的独特设计,实现了渗流作用下充填物颗粒的自由迁移,具有较好的开放性。2)质量流失条件下破碎岩体的渗透性变化可分为3个阶段,即初始渗流阶段、渗流突变阶段和渗流稳定阶段。在初始渗流阶段,破碎岩体渗透率缓慢变化,孔隙率逐渐增大;在渗流突变阶段,渗透率在极短时间内增大数倍甚至几十倍,孔隙率快速增大;在渗流稳定阶段,渗透率和孔隙率随时间基本保持不变。3)随渗透时间增加,破碎岩体充填物颗粒不断迁移流失,渗透性不断增强并最终发生渗流突变,这表明充填物颗粒迁移流失是引起破碎岩体渗流突变的重要原因。

    2016年04期 155-160页 [查看摘要][在线阅读][下载 2707K]
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  • 高海拔矿山掘进工作面尾气运移规律数值模拟

    崔翔;李国清;龚剑;王孝东;

    为了综合描述高海拔矿井掘进工程中内燃机尾气污染的影响范围和扩散规律,为高原矿井掘进工程施工过程中的通风方案设计提供需风量等关键数据,在对高原作业条件下内燃机械的工况与排放规律进行测定分析的基础上,采用Fluent软件对工作面的尾气运移规律进行了数值模拟,得出了掘进工作面需风量与内燃机工作功率之间的量化关系。结果表明:高海拔矿山掘进工作面的主要污染源为内燃机燃烧不充分所造成的CO排放,且其排放量在内燃机额定工况范围内随转速增大而增加;通过数值模拟过程可以得出巷道中风筒出口需风量与内燃机功率呈正相关性,因而高海拔地区矿山的掘进工程中,可以通过增大压入式通风量的方法解决巷道内尾气污染问题。

    2016年04期 161-165页 [查看摘要][在线阅读][下载 1089K]
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  • 综放工作面顶板随采式专用排瓦斯巷布置研究

    李胜;罗明坤;周利峰;赵博;

    确定合理的专用排瓦斯巷参数是确保能否高效治理综放工作面瓦斯积聚及上隅角瓦斯超限现象的关键。结合五阳煤矿7605工作面的实际情况,采用瓦斯运移规律、矿压理论、矿井通风等理论及FLAC3D数值模拟软件,对专用排瓦斯巷的合理层位、距离回风巷的水平距离、巷道断面面积等参数进行了研究。结果表明,专用排瓦斯巷适合布置在岩层垮落带的中下部,距离回风巷的水平距离受巷道等效半径影响,巷道断面面积由通风能力和掘进工程量决定,7605工作面专用排瓦斯巷的3个参数分别为距煤层顶板2.65~6.75 m、距离回风巷水平距离约15 m、巷道断面面积7 m~2。现场应用表明,工作面回采期间瓦斯体积分数维持在0.3%左右,上隅角瓦斯体积分数未发生超限,瓦排巷与工作面连通顺畅,瓦斯治理效果显著。

    2016年04期 166-170页 [查看摘要][在线阅读][下载 1584K]
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  • 低透气性煤层钻射一体化瓦斯抽采技术研究与应用

    张超;李树刚;林海飞;张静非;杨会军;

    为提高低透气性煤层的瓦斯抽采效果,开发了钻射一体化技术,并在韩村矿进行了试验研究。试验过程中,金属射流首先在煤层中射出主裂缝,随后推进剂延迟爆破产生高能爆生气体压裂煤体,破坏煤体的致密结构,在钻孔周围形成松动裂隙圈,达到煤层增渗效果。结果表明,钻孔瓦斯抽采体积分数由措施前的10.1%增加到措施后的42.2%,钻孔瓦斯抽采流量由0.026 m3/min增加到措施后的0.077 m3/min。钻射一体化技术措施增透效果显著,比同等条件下的普通钻孔抽采效果成倍提高,为高瓦斯低透气性煤层高效抽采瓦斯提供了一种有效途径。

    2016年04期 171-173页 [查看摘要][在线阅读][下载 613K]
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  • 煤样瓦斯放散性能多因素敏感性试验研究

    林海飞;丁智超;李树刚;蔚文斌;严敏;

    煤的瓦斯放散性能是影响煤与瓦斯突出的一个重要因素,瓦斯放散初速度是表征瓦斯放散性能的主要指标之一,其影响因素较多。采用"四因素、四水平"正交试验方法,通过自主研发的MFGE-1型瓦斯放散初速度试验台,测定了粒径、水分、吸附时间及温度等影响下的瓦斯放散初速度;应用方差分析等方法,研究各因素对煤样瓦斯放散性能影响的敏感性,以及两者相互间的变化规律。结果表明:自主研发的瓦斯放散初速度试验装置可满足试验测定要求;粒径对瓦斯放散初速度的影响最大,其次是水分、温度及吸附时间;绘制了各因素对瓦斯放散初速度影响的直观分析图,得到瓦斯放散初速度随粒径、水分及温度增大而减小,随吸附时间增加而增大;与粒径、水分呈指数关系,与温度呈线性关系,与吸附时间呈幂函数关系,并构建了多因素影响下的综合模型。

    2016年04期 174-178页 [查看摘要][在线阅读][下载 455K]
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  • 减震沟内填充物对塌落振动影响的试验研究

    侯舜;刘磊;常朝朝;陈印;李凌峰;

    建(构)筑物爆破拆除振动的研究以塌落振动为主导方向。利用混凝土块的重复倾倒来模拟建(构)筑物爆破拆除的倾倒过程,并采集由此产生的塌落振动信号。探索减震沟内填充物变化对塌落振动衰减的影响。在倒塌方向开挖减震沟,减震沟内填充物依次为空气、黄沙、水,对采集的数据信号进行分析。对测点2采集的试验数据与无沟相比分析可知,空气、水和黄沙最大峰值振速依次下降了54.51%、28.12%和48.43%。综合分析可知,填充物为空气时减震效果最好。通过HHT法分析可知,测点2在填充物分别是空气、水和黄沙时,与无沟相比能量衰减62.5%、20.8%和37.5%,进一步证明填充物为空气时,减震效果最好。

    2016年04期 178-182页 [查看摘要][在线阅读][下载 1060K]
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  • 基于抗滑桩内力计算方法——“m”法的桩顶最大位移判据研究

    李焕焕;倪万魁;张延磊;

    针对陕西省高速公路沿线抗滑桩治理的滑坡,进行桩顶位移预警判据研究。基于抗滑桩内力计算方法——"m"法,通过给定桩顶位移,反算滑坡推力,进而求出桩身最大弯矩。计算得到的推力考虑了桩前土体抗力和桩间距的影响,因此悬臂桩和埋入式桩均适用。经过大量试算拟合得出不同地基系数K、地基系数随深度增加的比例系数m、锚固段长度、悬臂段长度及桩径下,桩顶位移与桩身最大弯矩的关系式。该式适用于桩径为2 m×3 m、1.5 m×2 m的弹性桩。引用前人实例验证了公式的合理性,公式由初等函数组合而成,易于应用到预警系统中。今后针对具体抗滑桩设计方案,输入相关参数,可得到桩顶最大位移判据。

    2016年04期 183-186页 [查看摘要][在线阅读][下载 324K]
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  • 中伸式喷嘴同轴圆湍射流近场区流场的数值模拟

    洪俊;刁永发;

    中伸式同轴射流喷管应用于脉冲袋式除尘器可以增大脉冲射流的卷吸气量[1]。运用Fluent软件中的大涡模拟(LES)方法模拟了传统同轴射流和3种中伸式喷嘴同轴射流的近场区流场特性,中伸式喷嘴的长度L分别为2.5Di、5Di、7.5Di,Di为中心射流管管径,中心射流的Re为4 470。结果表明:中心射流管中伸长度在2.5Di的工况下,中心射流的核心长度与传统同轴喷管中心射流的核心长度相差不大;随中心射流管中伸长度增加,射流的核心长度变短,径向速度衰减更快,并且湍动能分布更加不稳定;随中心射流管中伸长度增加,轴线上距中心射流管喷嘴相同距离处的监测点的速度功率频谱波峰值增大,且波峰值所对应的频率减小;在相同中伸长度工况下,随距中心射流管喷嘴距离增加,监测点的速度功率频谱的波峰值增加,波峰值对应的频率没有变化。

    2016年04期 187-191页 [查看摘要][在线阅读][下载 1640K]
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  • 综掘工作面压入式风筒出口有效距离研究

    张大明;马云东;罗根华;

    综掘工作面是井下粉尘的重要污染场所。对压入式通风综掘工作面而言,压入式风筒出口距掘进头的距离是一个非常重要的工况参数。如何在有效距离范围内提高减尘率也是一项值得研究的工作。采用气固两相流数学模型来研究掘进工作面的粉尘运移规律,采用基于欧拉-拉格朗日法的离散型模型(DPM)模拟粉尘在气场中的运动。采用三维立体模式,借助流体力学软件Fluent对综掘工作面压入式风筒出口距掘进头不同距离时的粉尘运移规律进行数值模拟。综合分析风筒出口距掘进头不同距离时的风速云图和粉尘粒子轨迹及其逃逸统计后发现,在风筒出口风速为12 m/s时,风筒出口距掘进头距离在5~10 m较合适,排尘效果较好;而综掘机安装上挡尘板后,风筒出口距掘进头距离在5~8 m较合适,且同距离情况下,运移到司机处的粉尘粒子较之前明显减少,控尘效果较好。现场应用结果表明,当压入式风筒出口距工作面煤壁距离为6.0~8.5 m时,安装挡尘板后综掘机司机处的粉尘质量浓度减尘率达21%,效果良好。

    2016年04期 192-197页 [查看摘要][在线阅读][下载 2229K]
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  • 水幕稀释非水溶性重气影响因素的无量纲试验

    孙铖;郭伟伟;华敏;李正飞;蒋正林;潘旭海;

    以CO_2为对象,通过敞开空间水幕稀释阻挡CO_2扩散试验,分析了CO_2泄漏时的体积分数分布,对水幕稀释阻挡非水溶性重气扩散的影响因素进行了无量纲分析,主要针对泄漏源高度、泄漏源距水幕距离、水幕流量及泄漏流量进行研究,通过研究各影响因素推出了无量纲准数及水幕的稀释效率。定义了两个无量纲量:无量纲流量K=Q/q和无量纲距离Ω=H/L。结果表明:K不变时,随泄漏流量增大,水幕后CO_2的体积分数变大。泄漏流量相同时,测试点处CO_2体积分数随K增大而减小。泄漏流量每增加1 m3/h,为保持水幕后CO_2的体积分数不变,K需要增加0.25。当越接近0.6时,水幕后CO_2的体积分数越小,稀释效果越好。最后,基于无量纲分析结果,针对非水溶性重气泄漏扩散现场,提出了水幕设置建议。

    2016年04期 198-201页 [查看摘要][在线阅读][下载 832K]
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  • 水幕对受限空间氨气扩散稀释阻挡效果的试验研究

    郭秀霞;王睿智;华敏;潘旭海;蒋正林;

    对受限空间水幕稀释阻挡氨气泄漏扩散进行试验研究,考察了水幕压力、水幕喷头类型和水幕设置方向对水幕稀释阻挡效果的影响。结果表明,水幕可以有效稀释受限空间扩散的氨气,阻挡效率达到0.90左右。水幕压力越大,水幕对氨气的阻挡和稀释作用越大,水幕的稀释效率越高,水幕后氨气的体积分数越小,水幕的阻挡效果越好。受限空间内水幕设置为向下喷洒时对泄漏氨气的阻挡效果比水幕设置为向上时的阻挡效果好。扇形水幕比锥形水幕的阻挡效果稍好。

    2016年04期 202-206页 [查看摘要][在线阅读][下载 1038K]
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  • 多聚甲醛和四聚乙醛的太赫兹光谱吸收特征测量

    夏天宇;张建文;邓玉强;

    利用太赫兹时域光谱技术在24℃、湿度小于10%RH的干燥空气条件下,对不同质量浓度的多聚甲醛和四聚乙醛与高纯聚乙烯混合物的压片样品进行测量,得到其在太赫兹频段的特征吸收光谱。在0.1~2.5 THz范围内,多聚甲醛出现了2个微弱的吸收峰,分别位于1.20 THz和1.66 THz处;四聚乙醛只出现了1个比较明显的吸收峰,位于1.83 THz处。两者的吸收系数变化特征存在显著差异,可将其作为太赫兹指纹谱进行物质成分鉴别的依据。另外,通过进一步试验得到了多聚甲醛和四聚乙醛样品的平均吸收系数与质量浓度的关系式。

    2016年04期 206-210页 [查看摘要][在线阅读][下载 902K]
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安全管理

  • 基于注意力分配的管制员调配飞行冲突认知过程研究

    王超;于超博;王敏;

    发现和解决飞行冲突是保障安全飞行的关键环节,也是空中交通管制员的核心任务。为探索管制员在调配飞行冲突时的注意力分配情况,利用Tobii TX300眼动仪记录了20名被试在解决飞行冲突时的眼动数据。采用动态兴趣区划分的方法,将雷达显示界面划分为8个区域。通过马尔可夫链理论计算被试者在不同兴趣区间注视的一步转移概率和平稳分布。结果表明:无论是熟练管制员还是非熟练管制员对飞机标牌的关注度都要高于飞机本身,对进场飞机的关注度都要显著高于离场飞机;熟练管制员并不是一次注视就能获取足够的信息,需要多次连续重复的注视,非熟练管制员注意力分配不合理,对飞机信息关注过少,不能很好地判断冲突点位置,导致其管制效率较低。

    2016年04期 211-215页 [查看摘要][在线阅读][下载 555K]
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  • 基于系统动力学的机场安全运行保障能力模型及发展决策研究

    王永刚;张宇;秦怀宇;陈芳;

    为探究机场安全运行的动态机制,并对其未来发展状态进行预测和分析,以采取合理的决策措施来充分发挥机场的保障能力。通过分析机场安全运行保障能力与机场保障资源、安全投入、区域运输需求的相互影响关系,运用系统动力学方法建立机场安全运行保障能力因果关系图,运用Vensim PLE软件构建了机场安全运行保障能力系统动力学流图,以首都机场运行数据为实例进行仿真模拟分析,定量化得出首都机场安全运行保障能力动态发展规律,模型运行结果基本符合实际情况。预测首都机场2015年机场保障能力基本达到饱和状态,不安全事件率呈线性增加趋势,需要采取措施来提升保障能力。通过进行多次政策模拟,得出跑道系统保障能力的变化对机场运行发展的影响最敏感,航站系统次之。在进行机场安全规划和建设时,要平衡运行投入与安全投入,在注重各个子系统平衡发展的前提下要重点提升跑道系统保障能力,同时得出了最佳投资政策。

    2016年04期 216-221页 [查看摘要][在线阅读][下载 1151K]
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  • 基于劳动者工作满意度的煤矿人员排班优化

    王婷婷;杨琴;黄琳;原燕茹;

    机电队员工的安全是煤矿安全稳定生产的一个重要组成部分。员工以尽职尽责的态度投入工作才能实现零事故、零工伤的安全目标。提高员工满意度可以促进员工认真积极工作,实现更安全稳定的生产。对晋煤集团长平机电队人员调度问题进行了研究。首先用三元组α/β/γ方法对问题进行了描述,充分考虑人员的行为特征,结合前景理论得出满意度函数。将人员调度问题描述为以人员满意度最大化为目标,并受到成本、劳动法规及班次等约束限制的优化调度问题,以此建立相应的数学模型;其次运用模拟植物生长算法实现模型求解;最后用实际案例进行了数值仿真。结果表明,该优化算法可行有效,目的明确,计算时间短,可满足实际需求。

    2016年04期 222-226页 [查看摘要][在线阅读][下载 632K]
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  • 矿井火灾疏散中安全管理员情境意识影响因素的研究

    吴凤山;兰乾玉;尹儇鹏;吴凌峰;陆愈实;

    情境意识是一种理解信息、整合信息的能力,对于矿井发生火灾时安全管理人员做出正确决策指挥疏散有着至关重要的作用,但目前国内对于情境意识的研究几乎完全局限于航空领域。因此,在情境意识现有理论和矿井事故研究成果的基础上,提出了矿井安全管理人员情境意识影响因素的假设,构建了情境意识影响因素理论模型。通过编制测量问卷,利用因子分析过程对测量问卷进行了检验。通过AMOS解释结构方程模型的方法验证了假设的正确性和模型的合理性,获得了各影响因素对于矿井火灾疏散时安全管理员情景意识产生的影响大小,并根据各因素的影响大小提出了针对性措施。结果表明,将航空功效领域的情境意识理论应用于矿井火灾疏散研究具有可行性。

    2016年04期 226-230页 [查看摘要][在线阅读][下载 532K]
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  • 安全管理学及其试验设计研究

    鲁征;傅贵;

    针对目前国内安全管理学教学中普遍存在的问题,运用文献分析、印证,问卷调查等方法,以事故致因"2-4"模型为理论依据,将安全管理学教学内容定位在行为安全学领域,构建以事故预防的行为控制为主线的教学内容,明确了课程内容,形成独立的课程体系。为了让学生更好地掌握课程内容、并学会运用事故致因"2-4"模型分析事故原因及利用行为控制方法预防事故,在全国各高校中率先创新,开设"事故案例的综合原因分析及预防对策制定"试验课程,设计试验内容,并设计出事故案例分析表、"分子结构式样"小球模型等两种实用型试验用具。通过试验,学生可以拼接出事故案例的现代事故致因链立体模型,从行为控制角度制定事故预防对策,实现了对整个课程知识的综合掌握。

    2016年04期 231-237页 [查看摘要][在线阅读][下载 831K]
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公共安全

  • 人群密度对行走速度及步长影响的试验研究

    谢信亮;季经纬;王增辉;禄利刚;杨少凡;

    针对现有的疏散基本参数不符合我国人群特征、导致模拟计算结果及相关法律和技术规范不准确这一现状,以大学生为研究对象,设计人群密度对行走速度及步长的影响试验。试验采用轻质框架固定人群密度的方法,测量2~8人/m~2的人群密度下,人群行走100m所需时间及步数,并计算人群的平均行走速度及步长。对获得的数据进行拟合,分析得到了人群密度对行走速度及步长的影响规律。结果表明,当人群密度小于4人/m~2时,人员的行走速度及步长基本保持不变,约为1.4 m/s和0.75 m,当人群密度超过4人/m~2时,人员的行走速度及步长快速下降,最低约0.4 m/s和0.2 m。当人群密度超过4人/m~2时,行走速度及步长与人群密度之间分别符合二次函数和线性函数关系。

    2016年04期 238-241页 [查看摘要][在线阅读][下载 770K]
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  • 强降雨作用下碎石土斜坡室内模型试验研究

    董辉;李智飞;蒋秀姿;屈畅姿;

    强降雨是碎石土滑坡的主要诱发因素。通过室内人工强降雨对碎石土边坡进行研究,在雨强为1.6 mm/min下研究了初始含水率与降雨历时相同时不同斜坡坡度(缓坡22°和陡坡31°)下模型边坡的变形特征和雨水入渗特征。结果表明:随降雨历时增加,坡体沉降值及坡体内部水平位移不断增加,其中在坡腰0.5 m处和坡脚处最大累积水平位移分别为1.99 mm、1.82 mm(缓坡),0.42 mm、0.29 mm(陡坡);降雨过程中,坡体入渗过程是自上而下发展变化的,降雨结束时坡脚雨水入渗深度最大,坡顶次之,坡腰最小,且在缓坡坡顶和坡腰处雨水入渗深度比陡坡大;在同一雨强下,降雨结束后缓坡最终沉降值比陡坡大,且在坡脚处沉降值最大。以上结果有利于对降雨入渗诱发碎石土滑坡的失稳机理和变形机制的进一步研究。

    2016年04期 242-247页 [查看摘要][在线阅读][下载 1539K]
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污染控制技术与原理

  • 川西平原水稻土中SMX迁移行为的影响因素研究

    王彬;董发勤;朱静平;丁霞;黎明;谭江月;付新梅;韦梦雪;

    磺胺甲噁唑(Sulfamethoxazole,SMX)这类有机污染物(Organic Contaminants,OCs)可以通过多种途径进入农田生态系统,对人类健康和生态环境构成危害。采用批量平衡试验方法,运用高效液相色谱分析技术,研究了不同因素(土壤性质和外在因素)对SMX在水稻土中迁移行为的影响;结合多种方法,掌握SMX在水稻土中的吸附特征,探讨不同因素与SMX行为改变的关系。结果表明:SMX在水稻土中的吸附量与其比表面积呈线性正相关(r=0.996,p<0.001);随水稻土粒径减小,SMX的吸附量呈增大趋势,随溶液酸碱度增大,吸附量逐渐减小;pH<7的水稻土吸附量较pH>7的水稻土高;H/C、O/C、(N+O)/C原子数的比值及O+N+S质量分数较高的水稻土会发生一定变异性;不同形态SMX在水稻土中的吸附能力从大到小依次为阳离子形态、中性分子形态、阴离子形态;不同影响因素在一定程度上控制了农田土壤中SMX的环境地球化学行为。

    2016年04期 247-252页 [查看摘要][在线阅读][下载 882K]
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  • 两类木本植物对岸带土壤氮素的去除作用

    郑迪;程锐;王梦瑶;李梦娜;戈鑫;张梦影;罗帅;李永星;章梦月;朱赫男;王丽红;周青;

    为了解植物对水体岸边过渡带土壤氮素去除作用的差异和机理,以及为构建生态岸堤带、防治水体富营养化提供理论依据,选用太湖地区常见且适合岸带生长的两类木本植物——乔木马尾松(Pinus massoniana)、广玉兰(Magnolia grandiflora)、香樟(Cinnamonum campora)和灌木火棘(Pyracantha fortuneana)、构骨冬青(Ilex cornuta)、大叶黄杨(Euonymus japonicus Thunb.)、扶芳藤(Euonymus fortunei)、迎春(Jasminum nudiflorum)为试材,采用盆栽试验方法模拟不同氮素水平土壤,研究土壤氮素水平对两类木本植物叶绿素质量比、叶绿素荧光反应、叶片总氮质量比、硝酸还原酶活性(NRA)的影响,反映植物对氮素利用的差异,并比较不同植物对土壤中氮素去除作用的强弱。结果表明,火棘、构骨冬青、大叶黄杨、扶芳藤、迎春、香樟、马尾松的叶绿素质量比、叶片总氮质量比、NRA在3个氮素水平下均增大,且高氮质量比处理最大;广玉兰的上述指标在中氮质量比下增量最大,低氮质量比下增量较小,而高氮质量比下叶绿素质量比和NRA下降。其中对土壤中氮素去除效果最优的灌木是火棘,乔木是香樟。在乔、灌两种类型植物比较中,灌木对土壤中氮素的利用及去除作用明显优于乔木,显现了较强的氮素污染土壤修复能力。因此,在构建具有生态净化作用的岸带、利用植物修复岸带氮素污染的土壤时,灌木应成为优势型。

    2016年04期 253-259页 [查看摘要][在线阅读][下载 5669K]
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  • 黑麦草对铀胁迫的生理响应及其积累特征研究

    荣丽杉;梁宇;凌辉;杨瑞丽;刘海燕;刘清;谢水波;

    针对铀矿冶地域周边低放土壤的植物修复问题,采用盆栽试验,研究了黑麦草在不同质量比(0、1 mg/kg、5 mg/kg、20 mg/kg)铀胁迫下的生长响应、抗氧化体系酶活性的变化及对铀的积累特征。结果表明,低质量比(土壤铀质量比为1 mg/kg)铀胁迫下,黑麦草叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素质量比增加,但随土壤中铀质量比增加,植物光合色素质量比逐渐下降。当土壤铀质量比为1 mg/kg时,黑麦草茎叶和根部的可溶性蛋白质质量比均较对照组略有增加,随土壤铀质量比增加,当土壤铀质量比为5 mg/kg和20 mg/kg时,黑麦草茎叶和根部的可溶性蛋白质质量比均呈降低趋势,且均低于对照组。铀胁迫诱导植物体内丙二醛(MDA)质量比呈明显升高的趋势。当土壤铀质量比低于5 mg/kg时,铀胁迫茎叶和根部的抗氧化体系酶(过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT))活性提高,当土壤铀质量比为20 mg/kg时,黑麦草茎叶和根部的POD、SOD、CAT活性大幅降低。黑麦草对铀的富集量随铀质量比增加而增加,土壤铀质量比为20 mg/kg时,黑麦草对铀的生物富集量达到最大值,其中,地上部铀质量比为70.94 mg/kg,根部铀质量比为338.37 mg/kg。铀质量比在黑麦草体内分布为地上部小于根部。

    2016年04期 260-263页 [查看摘要][在线阅读][下载 577K]
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  • 巨菌草(Pennisetum sinese)在镉胁迫下的耐性和富集特征研究

    李林鲜;张世熔;徐小逊;田玉珂;贾永霞;

    通过盆栽试验和池栽试验研究了镉胁迫下巨菌草的生长、生理响应及耐性、吸收和累积特征。结果表明,随镉胁迫质量比增加,巨菌草的株高、根长和生物量总体上均呈指数减少,POD、CAT活性及MDA、SP、As A和GSH含量呈线性、指数、幂函数或二次项变化,地上部和根部的镉质量比和累积量呈线性增加。镉质量比为120 mg/kg时,巨菌草地上部镉质量比和累积量达到最大,分别为46.24 mg/kg和4.06 mg/pot;迁移系数和地上部富集系数分别为0.80~3.00和0.37~3.85。与盆栽试验相比,池栽试验中巨菌草株高、地上部分的生物量显著提高;地上部镉质量比和累积量分别为22.53 mg/kg和7.67 mg/plant,地上部富集系数为0.80,迁移系数为1.14。研究表明,巨菌草在镉胁迫下表现出较强的耐性和富集能力,可以作为一种镉污染土壤的修复植物。

    2016年04期 264-269页 [查看摘要][在线阅读][下载 952K]
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  • 废弃印刷线路板在二氧化碳气氛下的热失重动力学研究

    王波;周秋平;洪丽;

    利用热重分析仪研究了废弃印刷电脑线路板(CP)、电视机线路板(TV)、交换机线路板(SW)和游戏机线路板(GS)在CO2气氛下的热失重规律,采用Coats-Redfern积分法和Agrawal温度积分近似式,分别选取不同的机理函数计算了热失重动力学方程的指前因子和活化能,并根据转化率的计算值与试验值间的标准偏差确定了最优机理函数。结果表明,4种样品的失重过程均包括挥发分析出和固定碳气化两个主要的失重阶段,其中挥发分析出阶段又包括两个不同的反应区间,共采用3个机理函数来描述整个失重过程。其中TV在温度区间562~613 K的机理函数为[(1-α)-2.5-1]/2.5,在613~934 K的机理函数为[-ln(1-α)]4,在934~1 233 K的机理函数为[1-(1-α)1/3]2;CP在温度582~636 K和636~955 K的机理函数为[(1-α)-3.5-1]/3.5,在955~1 233 K的机理函数为α+(1-α)ln(1-α);SW在582~639 K和639~959 K的机理函数为[(1-α)-3.5-1]/3.5,在959~1 233 K的机理函数为[(1-α)-1/3-1]2;GS在577~641 K的机理函数为[(1-α)-1.5-1]/1.5,在641~917 K的机理函数为(1-α)-2,在917~1 233 K的机理函数为[-ln(1-α)]3。基于最优机理函数计算出的转化率与试验结果均吻合很好,但不同样品所遵循的机理函数有差异。在求取最优机理函数时,仅根据拟合直线的相关系数最大、标准偏差最小的原则来选取最优机理函数还不够完善,进一步考虑转化率的计算值与试验值间的标准偏差,可以获得更合理的机理函数。

    2016年04期 270-275页 [查看摘要][在线阅读][下载 924K]
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  • 缸内直喷参数对复合均质压燃发动机排放特性的影响

    张超;张春化;薛乐;李阳阳;

    为了提高内燃机的热效率、降低排放,在一台由柴油机改造的均质压燃发动机上开展了正丁醇/正庚烷复合均质压燃试验。分别研究了缸内直喷时刻、直喷压力、直喷量及进气温度对发动机排放的影响,并对复合均质压燃模式下发动机的运行范围进行了对比分析。结果表明:随缸内直喷时刻推迟,CO和HC的排放先增加后减小再增加;随缸内直喷压力升高,CO的排放先升高后降低,HC的排放略有升高趋势;随总体混合气逐渐变浓CO的排放总体上有所降低,HC呈现先增后减的趋势;随进气温度不断升高HC与CO的排放均呈明显的下降趋势;NOx的排放总体处于较低水平。存在最优的直喷参数值,即φin=340°CA,pinject=6 MPa,λt=1.15,使得排放与热效率相对平衡且均获得优化。在复合均质压燃燃烧模式下,发动机运行范围得到了较为明显的拓展。

    2016年04期 276-282页 [查看摘要][在线阅读][下载 1374K]
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  • 基于人工神经网络的燃煤烟气脱汞效率预测

    宋军;郭庆;张安超;盛伟;邢微波;刘志超;

    针对燃煤烟气单质汞(Hg0)的脱除效率,采用神经网络遗传算法模拟寻优的方法获得最佳运行参数,并探讨多影响因子同时改变时脱汞效率的变化规律。利用田口试验方法设计试验,在固定床试验台架上考察负载量、煅烧温度、反应温度对脱汞效率的影响;采用64组试验数据对设计的多层神经网络进行训练、验证及测试,关联系数(R)在0.96以上,均方误差(Mean Squared Error,MSE)为0.007;对训练后的神经网络采用遗传算法进行多影响因子极值寻优。结果表明:采用硝酸锰浸渍催化剂的最优脱汞效率为95.1%;负载量为15%时,最佳脱汞效率、反应温度、煅烧温度分别为94.6%、141.8℃、445.2℃,进一步用试验验证了寻优结果的准确性。

    2016年04期 283-288页 [查看摘要][在线阅读][下载 1146K]
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  • 喷嘴位置对文丘里除尘器流场影响的模拟研究

    刘立新;罗晶;司群猛;李学刚;刘桂丽;

    通过选用欧拉-欧拉多相流模型和RNGκ-ε湍流模型对文丘里除尘器流动特性进行了数值模拟,为文丘里除尘器的结构优化提供依据。在74 m/s的喉管气速下比较喷嘴位置和喷嘴液体速度对文丘里除尘器性能的影响。结果表明,喷嘴位置对文丘里除尘器的压力降及喉管处的液体分布影响较大,当喉管气速和液体入射速度不变时,压力降随喷嘴位置后移而增加,而当喷嘴位置位于中部时喉管内的液体分布较为均匀。

    2016年04期 289-293页 [查看摘要][在线阅读][下载 928K]
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  • 复合催化剂H_4SiW_(12)O_(40)/TiO_2的制备及其光催化降解TNT研究

    尚海茹;冯长根;孙良;甘强;

    采用溶胶-凝胶与溶剂热相结合的方法制备了一系列介孔复合光催化剂H_4SiW_(12)O_(40)/TiO_2。通过X射线粉末衍射(XRD)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和N2吸附-脱附等检测技术对复合催化剂的组成结构、光学吸收特性及比表面积、孔径和孔容进行了表征。X射线粉末衍射分析表明,所制备的催化剂均为典型的锐钛矿晶型。紫外漫反射吸收光谱表明,与纯TiO_2相比,复合催化剂的吸收波长发生了明显红移,一定程度上拓宽了催化剂的光响应范围。N2吸附-脱附结果表明,与TiO_2相比,所制备的复合催化剂的孔径和有序性大幅度提高,粒子的聚集度明显降低。以炸药废水中典型有机污染物三硝基甲苯(TNT)为目标化合物,对所制备的复合催化剂的光催化活性进行了研究。结果表明,H4Si W_(12)O_(40)/TiO_2经修饰改性后,TNT废水中的COD降解率由70.22%提高至95.97%,反应半衰期由4.968 8 h降至1.916 4 h。

    2016年04期 294-298页 [查看摘要][在线阅读][下载 628K]
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  • 可见光催化剂Ag_3PO_4/海泡石的制备及降解染料废水性能

    朱鹏飞;万寅;刘梅;张琦;

    以沉淀法、离子交换法和原位法制备了Ag_3PO_4/海泡石复合光催化剂,采用XRD、FTIR、UV-Vis-DRS对其结构进行了表征,以可见光驱动催化降解日落黄染料为探针反应,考察了制备方法对催化剂光催化性能的影响。结果表明:Ag_3PO_4与海泡石成功复合并产生了协同作用,催化剂中Ag_3PO_4均为立方晶型,部分Ag_3PO_4进入了海泡石层间,改变了其晶面有序性并拓宽了层间距,海泡石对Ag_3PO_4的复合提高了Ag_3PO_4的稳定性和光催化活性;其中,离子交换法制备的光催化剂中Ag_3PO_4与海泡石的复合程度最高,Ag_3PO_4稳定性最强,光催化活性最好,在可见光驱动下,该催化剂对50 mg/L的日落黄降解率可达97.16%,并且对其他3种50 mg/L的染料废水的降解率也在86%以上,此外,该催化剂再生2次后仍保持良好的活性和稳定性。

    2016年04期 299-303页 [查看摘要][在线阅读][下载 647K]
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  • 连续型超临界水氧化系统出水酸碱性分流试验研究

    赵光明;刘玉存;柴涛;王洪伟;田江霞;

    在用连续型超临界水氧化设备处理废水时,经常发现系统的净化出水pH值变小、排盐出水pH值变大。为了深入研究并揭示其机理,选择原碱性废水中和水、原酸性废水中和水、弱碱性废水、NaCl水溶液、纯自来水和纯NaOH水溶液6种典型水样进行定量试验。结果表明,连续型超临界水氧化系统存在净化出水和排盐出水pH值变化的现象,即使废水在进入系统前调整为中性(pH=7),反应后依然是净化出水pH<7,排盐出水pH>7。该现象很可能是由于在超临界状态下原水中无机酸根离子和金属阳离子的结晶盐离解生成了H~+、OH~-,随后各自缔合成酸性和碱性物质。缔合的酸性物质留在超临界水中,并随之从净化水出口排出,降低了出水的pH值;缔合的碱性物质混入盐结晶析出物中,随之在亚临界区溶解并经过排盐口流出,而重新溶解的金属氢氧化物增加了排水的pH值。另外,在超临界水氧化反应器复杂的氧化腐蚀环境下也生成了一定量的OH~-和酸缔合物,它们对改变出水pH值有一定作用。酸根离子极难从超临界水氧化系统中分离,因此对碱性废水要慎重中和,特别要慎重选择酸根离子,最好不要用盐酸中和,这是因为其带入的Cl~-会引起超临界系统内的氯腐和系统净化出水口的酸腐。研究表明,因为存在出水pH值的变化,对超临界水氧化系统出水的纯净程度必须予以重新考虑。

    2016年04期 303-307页 [查看摘要][在线阅读][下载 280K]
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  • 加载絮凝与PFS+PAM絮凝处理含氟废水对比试验研究

    张晓临;柯水洲;朱佳;

    采用小试对配制的4种质量浓度(低、中低、中高和高质量浓度)含氟废水进行了加载絮凝与聚合硫酸铁(PFS)+聚丙烯酰胺(PAM)二段絮凝对比试验研究。根据对出水上清液的氟质量浓度、总铅质量浓度、浊度及污泥含水率的分析,综合评价了两种工艺处理性能。结果表明,加载絮凝工艺对4种质量浓度含氟废水的各项净水效能均优于PFS+PAM二段絮凝,且在相同PFS投加量下,加载絮凝工艺产生的污泥含水率更低。

    2016年04期 308-311页 [查看摘要][在线阅读][下载 984K]
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  • 以SRB颗粒污泥为载体的硫酸盐型厌氧氨氧化的启动研究

    李军;向韬;郑驰骏;

    采用复合式厌氧折流板反应器(HABR),研究先驯化硫酸盐还原菌(SRB)颗粒污泥、再以之为载体进行硫酸盐型厌氧氨氧化的启动,通过NH_4~+-N、SO_4~(2-)、COD等指标的变化探讨启动的效能。在7<pH<8.5、温度为(32±1)℃的条件下,采用低负荷启动方式,以CH_3COONa为有机碳源,通过逐步缩短HRT提高进水负荷来驯化培养硫酸盐还原菌颗粒污泥。结果表明,SO_4~(2-)与COD去除效果逐步达到稳定,最高去除率分别为86.2%和68.8%,S0全程积累并趋于稳定,经过60 d的驯化,SRB颗粒污泥平均粒径达到3 mm,硫酸盐还原反应启动成功。之后以驯化成熟的SRB颗粒污泥为载体,保持COD为50 mg/L,通过提高进水中NH+4-N和SO2-4负荷的方式启动硫酸盐型厌氧氨氧化。结果表明,NH_4~+-N和SO_4~(2-)去除效果逐步上升并稳定在50%以上,最高分别达到52.5%与53.7%。硫酸盐型厌氧氨氧化成功启动。

    2016年04期 312-317页 [查看摘要][在线阅读][下载 933K]
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  • 海洋底栖硅藻-菌体系中酞酸二丁酯的降解

    高静;迟杰;

    选择一株海洋底栖硅藻——新月柱鞘藻(Cylindrotheca closterium),研究了该藻、菌及藻-菌体系中酞酸二丁酯(DBP)的降解过程。结果表明,在藻-菌混合体系中,新月柱鞘藻的生长得到促进,而菌的生长受到抑制。各处理组中DBP的降解符合一级动力学方程,其降解速率常数k从大到小的体系为藻-菌(0.032 4 h-1)、藻(0.016 9 h-1)、菌(光暗,0.005 4 h-1)、菌(光照,0.004 2 h-1)。在藻-菌体系中,新月柱鞘藻对DBP的降解起主要作用。此外,新月柱鞘藻降解DBP的能力不仅大于菌,还远大于浮游藻类,新月柱鞘藻对近海酞酸酯类污染环境具有潜在的修复应用前景。

    2016年04期 317-320页 [查看摘要][在线阅读][下载 341K]
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  • 亚硝酸盐对再生水脱色的影响研究

    郑晓英;田文静;曹婧;李魁晓;

    反硝化生物滤池因其脱氮效果好、出水稳定等特点在污水再生处理过程中得到广泛应用。实际运行中发现,反硝化生物滤池出水经后续工艺处理后色度常常难以达标。反硝化脱氮过程存在亚硝酸盐积累的现象,进水NO_3~--N质量浓度为25 mg/L、碳源投加量为90mg/L时,反硝化滤池出水NO_2~--N质量浓度为2.87 mg/L。以反硝化生物滤池与臭氧氧化组合工艺为研究对象,开展了反硝化过程中亚硝酸盐累积对臭氧及次氯酸钠脱色的影响研究。结果表明,亚硝酸盐累积不利于后续臭氧氧化脱色过程,当反硝化生物滤池出水NO_2~--N质量浓度为3.98 mg/L、臭氧投加剂量为3 mg/L和5 mg/L时,出水色度分别为20.6和17.3,无法满足GB/T 19772—2005《城市污水再生利用地下水回灌水质》的要求(色度<15)。通过投加5 mg/L的NaClO预氧化、再投加5 mg/L的臭氧使出水色度达到14.1。

    2016年04期 321-324页 [查看摘要][在线阅读][下载 640K]
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  • 上流式厌氧氨氧化反应器氮负荷提升过程中的运行性状

    黄振兴;李媛;任洪艳;阮文权;

    接种厌氧氨氧化(Anaerobic Ammonium Oxidation,ANAMMOX)颗粒污泥至上流式厌氧污泥床反应器(Up-flow Anaerobic Sludge Blanket,UASB),并控制进水NO_3~--N/NO_2~--N质量比为1∶1。在(33±1)℃下,通过研究不同进水总氮质量浓度(200 mg/L、400mg/L、600 mg/L)和水力停留时间(12 h、8 h、6 h、4 h)下的脱氮效能、污泥形态及微生物群落结构,多维分析上流式ANAMMOX反应器氮负荷提升过程中的运行性状。结果表明,在进水NO_3~--N和NO_2~--N质量浓度均为200 mg/L、总氮质量浓度为400 mg/L、水力停留时间为6h的运行工况下反应器可获得最佳处理效能,NO_3~--N、NO_2~--N和总氮去除负荷分别达到0.76 kg N/(m3·d)、0.75 kg N/(m3·d)和1.32kg N/(m3·d),三者去除率分别为95.0%、93.8%和82.5%。氮负荷提升过程中的污泥形态和微生物群落结构动态变化显示,相较于水力停留时间的缩短,进水总氮质量浓度增加对上流式ANAMMOX反应器运行过程的影响更为显著,其不仅导致了颗粒污泥解聚,还显著降低了微生物种群的多样性和均匀度。核酸测序结果表明,反应器中分布着3种潜在的ANAMMOX优势功能菌,且三者丰度会随进水总氮质量浓度增加而发生明显演替。研究表明,在上流式ANAMMOX反应器氮负荷提升过程中,进水总氮浓度的控制更为关键。

    2016年04期 325-331页 [查看摘要][在线阅读][下载 1351K]
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  • 一株异养硝化-好氧反硝化菌JY78的筛选及其脱氮特性研究

    黄廷林;赵金亚;张海涵;苏俊峰;郭琳;张凯;

    从水源水库沉积物中筛选出一株高效异养硝化-好氧反硝化细菌JY78,以乙酸钠为碳源,分别以硝酸钠、氯化铵为唯一氮源研究菌株JY78的好氧反硝化、异养硝化特性。结果表明,经过72 h的反硝化过程,JY78对硝氮的去除率达到83.65%,总氮去除率达到58.46%;经过36 h的硝化过程,菌株对氨氮的去除率达到93.53%,总氮去除率达到76.15%。通过形态观察、生理生化分析及16S rRNA测序分析,JY78为不动杆菌Acinetobacter oleivorans。利用响应曲面法研究了p H值、温度、溶解氧和C/N比四因素交互作用对菌株反硝化特性的影响。结果表明,菌株JY78脱氮的最优条件为:C/N比8.0,温度22.57℃,转速37.94 r/min,初始p H值8.15。在此条件下硝氮能够达到最大去除率89.79%。同时,菌株JY78可以耐受低C/N比及低温条件。研究表明,菌株JY78具有突出的异养硝化-好氧反硝化能力,在处理微污染水源水方面具有应用潜力。

    2016年04期 331-337页 [查看摘要][在线阅读][下载 1432K]
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  • 不同配置人工湿地对分散性生活污水的处理效能研究

    梁奇奇;沈耀良;吴鹏;陆爽君;徐乐中;

    为研究不同植物及组合(美人蕉+黄菖蒲、花叶芦竹、黄菖蒲、旱伞草)与不同填料(陶粒、沸石、改性沸石、改性钢渣)对系统处理分散性生活污水效能的影响,建立了8种不同配置的潜流式人工湿地中试系统。结果表明,各湿地对COD均具有较好的去除效果(去除率大于70%)。旱伞草、黄菖蒲+美人蕉、黄菖蒲和花叶芦竹四植物系统对TN的去除率均呈先降低后上升的趋势,最终平均去除率分别为57.8%、51.1%、50.4%和45.5%。改性沸石、沸石、陶粒和改性钢渣填料系统对TN平均去除率分别为96.4%、83.7%、34.6%和26.6%。各植物系统对TP的去除效果差异不显著,其中旱伞草系统TP平均去除负荷最大(0.63 g/(d·m2))。各填料对TP的去除效果从大到小依次为改性钢渣、改性沸石、陶粒、沸石,改性钢渣和改性沸石对TP的去除能力显著高于陶粒和沸石,平均去除率达86.3%和78.8%。研究表明,分别采用旱伞草和改性沸石为湿地植物和填料具有较好的应用前景。

    2016年04期 338-343页 [查看摘要][在线阅读][下载 1751K]
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  • ZnCo-LDHs改性人工湿地沸石基质对城市污水的净化效果

    陈巧珍;张翔凌;阮聪颖;郭露;黄华玲;

    选取常用的垂直流人工湿地沸石基质,采用金属离子物质的量比(Zn~(2+)∶Co~(3+))为2∶1在碱性环境下共沉淀生成ZnCo-LDHs,并覆膜于沸石基质表面,分析了改性前后基质的物化特性;构建模拟垂直流人工湿地基质试验柱,对改性前后2种沸石基质对城市污水的净化效果进行了研究。结果表明:Zn Co-LDHs覆膜改性沸石基质的方法是可行的;ZnCo-LDHs覆膜于基质表面,改变了原始沸石基质的物理化学特性,促进了基质对污染物的物理拦截和物化吸附作用;ZnCo-LDHs改性基质对城市污水中CODCr、氨氮、TP的净化效果均有所提高,其平均去除率分别达到了76%、63%和88%。

    2016年04期 344-348页 [查看摘要][在线阅读][下载 845K]
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环境监测与评价

  • 城市轨道交通环控系统颗粒物浓度的实测研究

    赵敬德;王金龙;严国庆;李雷雷;

    城市轨道交通系统在为人们提供巨大便利的同时,也带来了许多新问题,如噪音、粉尘等污染。对上海市、南京市轨道交通环控系统颗粒物质量浓度进行了实测分析,分别得出了不同系统站台、车厢环境颗粒物质量浓度随地铁运行的变化情况,以及冬、夏二季地铁环境颗粒物变化的异同,发现季节对轻轨系统颗粒物质量浓度的影响较地铁系统要大。结果表明,不同地铁环控系统均存在不同程度的PM_(2.5)超标,尤以半高安全门系统为甚。

    2016年04期 348-353页 [查看摘要][在线阅读][下载 1034K]
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  • 基于BP模型的土壤重金属对其生物毒性的贡献分析

    王牧童;王英伟;胡艳;李鱼;

    通过BP神经网络模型对石油开采区土壤重金属的部分缺失试验数据进行补齐,并采用主成分分析法对石油开采区土壤中重金属进行源解析。结果表明,土壤中重金属的来源包括自然来源、农业来源、交通来源和燃煤来源。以不同来源重金属作为输入条件、土壤生物毒性作为输出条件构建不同来源重金属土壤发光菌生物毒性神经网络模型,模型验证结果表明,在0.05显著性水平下,25组验证样本模拟值和试验值之间的相关系数r为0.396,满足模型验证要求。结合相对灵敏度计算,获得不同来源重金属对土壤生物毒性的贡献率分别为自然来源26.68%、农业来源52.71%、交通来源4.67%、燃煤来源15.94%,即农业来源为石油开采区土壤中发光菌生物毒性的最主要来源。

    2016年04期 354-358页 [查看摘要][在线阅读][下载 658K]
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  • 变权模糊综合法在矿山地质环境评价中的应用——以潞安矿区为例

    王洋;马施民;

    为解决传统用于矿山地质环境质量评价的常权模型不能有效反映各指标内部差异性及地质环境本身复杂性和模糊性的问题,引入变权模糊综合模型对矿山地质环境质量进行评价。根据矿山地质环境问题及特点,构建了矿山地质环境质量评价指标体系,采用分段强惩罚-激励型变权模型对其进行评价。以潞安矿区5个典型生产矿井为例,运用变权模糊综合法对其进行了地质环境质量评价,并与传统常权模糊评价法的结果相比较。结果表明:变权模糊综合模型利用模糊数学的思想定量地划分矿山地质环境的评价等级,一定程度上减少了评价者主观思想的影响;利用变权理论确定每个矿井评价指标的最终权重,能更加合理地反映每个评价矿井的真实情况,使评价结果更具有离散性,容易划分评价等级,从而提高了矿山地质环境评价的精度和实用价值。

    2016年04期 359-364页 [查看摘要][在线阅读][下载 556K]
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  • 基于非对称流场流分离技术的纳米银分离监测方法

    刘雨芳;张礼;何义亮;葛玲;张波;

    以纳米银(AgNPs)作为典型的纳米颗粒物,利用非对称流场流分离技术构建纳米颗粒物的分离监测方法。制备了柠檬酸盐稳定的AgNPs分散液,采用透射电镜、紫外可见分光光度计、Zeta电位分析仪对AgNPs分散液进行了表征。结果表明,AgNPs半径多数小于10 nm,最大吸收波长为400 nm,Zeta电位为-42.56 m V。采用非对称流场流分离仪对AgNPs进行粒径分离,得到UV-Vis信号谱图,并收集得到半径小于10 nm、10~30 nm、30~50 nm、50~70 nm、70~100nm范围的AgNPs颗粒,结合电感耦合等离子体质谱仪测定每个粒径范围内AgNPs的质量浓度。结果表明,该方法重现性良好,AgNPs在半径小于10 nm的范围内达到了UV-Vis吸收峰值,响应信号最高为0.022 5~0.027 5 V,表明半径小于10 nm的AgNPs浓度较高。半径小于10 nm、10~30 nm、30~50 nm、50~70 nm、70~100 nm范围内AgNPs的质量浓度分别为(1 021.86±61.74)μg/L、(323.23±45.83)μg/L、(72.90±32.14)μg/L、(44.64±9.28)μg/L、(39.12±5.04)μg/L,回收率为43.96%±0.84%。

    2016年04期 365-369页 [查看摘要][在线阅读][下载 576K]
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区域环境与生态

  • 白洋淀湿地芦苇根际土壤微生物电子传递体系(ETS)活性的研究

    赵颖;王飞;

    微生物电子传递体系(ETS)活性是反映微生物活性的一个重要指标。为了解湿地环境中微生物活性的特征,探讨湿地植物根际土壤微生物活性对湿地生态系统物质循环的影响,以白洋淀湿地典型植物芦苇为研究对象,分析了不同水位条件下芦苇根际土壤微生物ETS活性的季节变化规律。结果表明,根际土壤ETS活性季节变化明显,呈现先上升后下降的趋势。ETS活性在夏季较高,8月前后出现最大值,淹水区、水陆交错区和台地的最大值分别为0.08 mg O_2/(g·h)、0.084 mg O_2/(g·h)、0.13 mg O_2/(g·h),随后逐步下降;在冬季较低,淹水区、水陆交错区和台地的最小值分别为0.027mg O_2/(g·h)、0.037 mg O_2/(g·h)、0.045 mg O_2/(g·h),出现在12月前后,最大值约为最小值的3倍。相关性分析指出其活性变化与气温变化呈显著正相关(p<0.01)。不同水位条件下ETS活性从大到小依次为台地、水陆交错区、淹水区。其中,台地区和水陆交错区根际土壤ETS活性与淹水区相比均存在显著差异(p<0.01),其活性分别为淹水区的1.8倍和1.2倍。芦苇根际沉积物TN、NH+4及NO_3~-质量比呈现相似的季节变化趋势。最大值出现在6月1日,淹水区、水陆交错区、台地区TN质量比峰值的范围在2.8~3.4 mg/g,NH_4~+质量比峰值的范围在72.0~78.3μg/g,NO_3~-质量比峰值的范围在20.0~28.5μg/g;最小值出现在9—10月,淹水区、水陆交错区、台地区质量比最低值的范围在0.6~1.6 mg/g,NH+4质量比最低值的范围在8.1~15.0μg/g,NO_3~-质量比最低值的范围在5.1~9.7μg/g。其中,水陆交错区ETS活性与土壤中TN和NH+4质量比的相关性极其显著(p<0.01),淹水区ETS活性与土壤中NH_4~+质量比相关性极其显著(p<0.01),其他条件下ETS活性与土壤中氮素质量比均无显著相关性。由此可见,湿地植物根际土壤ETS活性不仅受到水位和气温变化的影响,还可能与土壤中TN和NH+4含量相关。因此,在评价湿地土壤质量变化时,除考虑土壤微生物量等敏感指标外,还应获得环境因素等其他信息,为正确快速评价土壤微生物群落和土壤质量变化提供参考。

    2016年04期 369-373页 [查看摘要][在线阅读][下载 730K]
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  • 井下采煤影响矿区坡面形态及侵蚀的数值模拟分析

    宋世杰;赵晓光;张勇;聂文杰;

    针对井下采煤产生的大范围岩移必然最终改变原有地表形态并影响坡面侵蚀特征及规律这一特殊性,从井下与地表相结合的新视角,结合彬长矿区水土流失特征和典型煤矿采矿条件,以采厚、地表坡面坡度等因素为变量,构建了20个不同类型的数值模型,通过数值模拟方法研究并揭示井下采煤对地表坡面形态及侵蚀的影响规律。结果表明,第一,地表坡面坡度会随采厚增加而呈现增大的趋势,且自然坡度越大,坡度变化量越大;相同采厚条件下,坡度增大率与坡面自然坡度整体上呈负相关。第二,地表坡面坡长会随采厚增加而呈现减小的趋势,且自然坡度越小,坡长变化量越大;随采厚增加,地表坡面坡长减小率与自然坡度呈先正相关后负相关的关系,自然坡度为26.57°是拐点。第三,采厚的增加会提高地表坡面产流产沙的强度,加剧坡面侵蚀,这种效应在坡度较小的坡面更加显著;井下采煤引起地表坡面坡度的增大是产生这一规律的主因。

    2016年04期 374-379页 [查看摘要][在线阅读][下载 493K]
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生态毒理

  • 铀胁迫对5种牧草种子萌发的影响

    杨瑞丽;谢水波;荣丽杉;魏庆鹏;董超强;

    为进一步探究放射性重金属铀污染环境对植物种子萌芽及生长所产生的迫害,根据我国铀矿冶废水中铀的质量浓度(5 mg/L)选择不同质量浓度(0、1 mg/L、5 mg/L、10 mg/L、15 mg/L、20 mg/L)的铀溶液进行试验,用以胁迫5种1年生牧草(三叶草、苜蓿草、黑麦草、高丹草和苏丹草)种子,同时观察记录各自的萌发状况(发芽数和第7 d幼苗生长长度),计算其发芽率、发芽势、发芽指数(GI)、活力指数(VI)及耐性指数,并与对照组进行量化指标比较。最后比较各牧草种子所受到的危害并做出评价。结果表明:对于不同程度的铀污染,多数植物表现为低质量浓度促进其种子萌发,高质量浓度则严重抑制甚至致死。对于三叶草、苜蓿草和黑麦草种子,低质量浓度(1 mg/L)铀溶液促进种子的萌发,质量浓度升高则为抑制,其中黑麦草表现稍异常,质量浓度为5 mg/L时对种子萌发有促进作用,使最终发芽率较对照提升14%;对于高丹草,低质量浓度(5 mg/L)时促进种子萌发,而在质量浓度稍低于或超过5 mg/L时表现出明显的抑制现象,各指标低于对照13%左右;苏丹草则仅呈现抑制现象,铀质量浓度为5mg/L时抑制现象稍轻,最终发芽率较对照组仅降4%,小于或大于5mg/L时均受抑制,且质量浓度越高抑制现象越明显,最终发芽率最高仅28%。

    2016年04期 379-384页 [查看摘要][在线阅读][下载 1241K]
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  • 三氯生胁迫下中华大蟾蜍蝌蚪RAPD条件的优化及分析

    柴丽红;邓红章;王宏元;

    以中华大蟾蜍(Bufo gargarizans)蝌蚪为试验材料,对26期蝌蚪进行了0、50μg/L和100μg/L三氯生的慢性水体暴露直至蝌蚪发育至变态高峰期(42期);暴露结束后,以对照基因组DNA为模板,采用单因素试验对RAPD反应体系中的DNA聚合酶用量、d NTPs浓度、引物浓度和模板用量进行了优化,并采用该技术评估了三氯生暴露对蝌蚪的遗传毒性效应。结果表明,25μL RAPD反应体系中各因子的适宜用量或浓度分别为:模板DNA 25 ng,d NTPs 200μmol/L,Taq DNA 1.0 U,引物0.4μmol/L。与对照相比,三氯生暴露处理蝌蚪的RAPD图谱出现了明显的扩增谱带的变化;50μg/L和100μg/L的三氯生慢性暴露可导致模板稳定性分别下降至58.4%和49.3%。研究表明,RAPD技术可以有效地用于检测三氯生胁迫所造成的DNA损伤。三氯生污染所引发的毒理效应不容忽视。

    2016年04期 385-390页 [查看摘要][在线阅读][下载 1168K]
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数据统计与分析

  • 2014年我国煤矿事故统计与规律分析

    程磊;杨朝伟;景国勋;

    为了更深入地研究我国煤矿事故的一般性规律,基于2014年我国煤矿事故数据,采用数理统计的方法对煤矿百万t死亡率、事故区域、类型、月份、时间段、诱因6个维度进行了研究。结果表明:湖南省、重庆市煤矿事故发生频率较高,贵州省瓦斯事故发生频率较高;瓦斯事故、顶板事故是导致人员伤亡的主要事故类型,瓦斯爆炸是煤矿瓦斯事故的主要类型;8月煤矿事故情况较为严重;10:00―11:59是煤矿事故频发时间;违章作业是导致煤矿事故发生的主要诱因。同时,针对煤矿事故发生规律提出了相应的对策措施。

    2016年04期 390-395页 [查看摘要][在线阅读][下载 818K]
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  • 2016年5—6月国内环境事件

    李生才;安莹;

    简要统计了2016年5—6月国内发生的各种环境事件151起,包括沙尘天气15起,污染事件15起,地震45起,山体滑坡和泥石流27起,旱灾2起以及其他自然灾害47起。

    2016年04期 396-400页 [查看摘要][在线阅读][下载 132K]
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  • 2016年5—6月国内生产安全事故统计分析

    李生才;笑蕾;

    统计了2016年5—6月国内发生的各种生产安全事故99起,其中包括交通事故、矿业事故、爆炸事故、火灾、毒物泄漏与中毒和其他事故。统计表明,在99起事故中,交通事故占55.56%,矿业事故占5.05%,爆炸事故占5.05%,火灾占6.06%,毒物泄漏与中毒占5.05%,其他事故占23.23%。99起事故共死亡468人。死亡人数的百分比分别为交通事故52.56%,矿业事故4.49%,爆炸事故4.06%,火灾5.34%,毒物泄漏与中毒3.21%,其他事故30.34%。2016年5—6月生产安全事故发生较多的6个省分别为安徽(9起)、河南(7起)、广东(7起)、云南(6起)、山西(6起)和山东(6起);死亡人数较多的6个省分别为湖南(44人)、浙江(43人)、河南(42人)、辽宁(36人)、安徽(27人)和广东(27人)。

    2016年04期 401-402页 [查看摘要][在线阅读][下载 112K]
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