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基于级联失效的城市地下空间风险传播与设施暴露度评价
陈文强;藏晓蕾;石娟;贾健;针对城市地下空间风险跨层传导和设施暴露差异刻画不足的问题,构建“风险因素—灾害事件—设施类型”三层耦合网络,引入风险传播压力与节点承受阈值,建立关键级联风险源识别与设施暴露度评价方法,并以2010—2025 年200 起典型事故案例为样本开展验证。结果表明:安全管理松懈、违规操作、设备老化腐蚀等因素在级联传播中具有较强诱发作用;地下管线暴露度最高,地下通道最低;关键级联风险源识别结果与事故高频诱因的重合率为66.7%,设施暴露度指数与实际受损频次的相关系数为0.706。进一步对比发现,拓扑重要性并不能等同于级联影响力。研究结果可为地下空间灾害链阻断、重点设施监测和分级治理提供参考。
基于双光路的矿井瓦斯激光遥测技术仿真研究
张安东;胡敏;赵冬月;何庆;聂士斌;薛朔;为实现矿井非固定测点瓦斯绝对浓度的非接触遥测,提出一种基于双光路差分吸收的矿井瓦斯激光遥测方法。该方法以单光路甲烷路径积分体积分数测量原理为基础,通过两条相邻平行光路获取测区甲烷体积分数路径积分信息,并建立双光路积分体积分数差值与工程测点邻域甲烷绝对体积分数之间的近似关系,实现由路径积分体积分数测量向非固定测点瓦斯绝对体积分数遥测估算的转换。进一步构建矿井局部甲烷浓度场仿真模型,分析标准反射面与工程测点的垂直距离(Δn)和两光路间距(d)对估算误差的影响规律。结果表明,在给定Δn条件下存在使瓦斯体积分数估算误差最小的优选d值,误差绝对值最小可达 0.000 9%;随着Δn增大,优选d值总体增大。在误差绝对值不超过 0.01% 的条件下,d 可在一定区间内灵活调整。研究结果可为矿井非固定测点瓦斯绝对浓度遥测提供理论依据和方法参考。
基于博弈论组合赋权的供热管廊动态风险评估
刘玉峰;张晓剑;谢伟;李鹤;朱海跃;冯登;祝东;王成龙;针对地下供热管廊风险评估中主客观权重存在冲突、模型缺乏动态性,提出了融合博弈论组合赋权、动态评估模型与残差驱动反馈修正的动态评估方法。通过序关系分析法(G1)、改进熵权法、指标相关性权重确定法(Criteria Importance Through Intercriteria Correlation,CRITIC)法构建主客观初始权重集,通过博弈论组合赋权实现权重的协同优化;设计残差驱动的多阶段反馈修正机制,自动调整权重系数与云参数,实现模型与实际风险的动态适配,提升模型动态性。以河北省某市12.3 km供热管廊为实例分析,结果表明:老城区粉质黏土层区段2为高风险管控重点,运维管理类指标敏感性最高,对风险评估影响最大;主观权重系数从初始0.5衰减至0.001,降低了对专家经验的依赖;博弈组合法综合得分为0.975 9,显著优于G1法、熵权法与CRITIC法,可精准识别高风险,为地下供热管廊全生命周期安全管控提供支撑。
膨胀型阻燃材料对锂离子电池热失控传播的阻隔作用
杨赟;宋冉;西宇琼;鞠泽涛;任亚男;王志荣;为提高锂离子电池模组热失控传播阻隔能力,设计并制备了一种膨胀型阻燃复合材料。以环氧改性有机硅树脂(Silicone Resin Modified by Epoxy,SE)为基体,复合磷–氮系膨胀型阻燃剂(Intumescent Flame Retardant,IFR)、纤维素(Cellulose,C)、海泡石粉(Sepiolite,Sep)和氢氧化铝(Aluminum Hydroxide,AH)制备阻燃复合材料。通过模组级热失控传播试验,并结合热重分析、拉曼光谱分析、扫描电子显微镜观察和极限氧指数测试,系统评价膨胀型阻燃材料的热失控传播阻隔性能。结果表明,SE–IFR/C/Sep/AH组较SE组、SE–C组、SE–IFR组的热失控链式传播抑制效果更加明显,仅电池1发生热失控,电池2和电池3最高温度分别为93.3 ℃和50.1 ℃。材料表征结果显示,SE–IFR/C/Sep/AH复合材料在氮气气氛下800 ℃残炭率达到42.38%,燃烧后残炭的ID/IG为0.53,并形成粗糙、多孔的炭层结构,极限氧指数提高至32.4%,可为锂离子电池模组热安全防护材料的设计提供参考。
呼吸暖体假人在医院诊疗场所易感者吸入暴露的应用研究
付林志;鲍小妮;孟晓静;刘雅琳;为降低医院诊疗场所呼吸道传染病的感染风险,本文基于全尺寸医院诊疗实验平台,利用呼吸暖体假人模拟感染者与易感者,以吸入比和沉积分数分别量化易感者吸入颗粒物暴露水平与呼吸道沉积剂量,揭示人际间距、姿势、相对朝向对吸入暴露的影响规律。结果表明:站坐姿势下呼吸区吸入比与呼吸道沉积分数均随人际间距增大而降低。站姿0.85 m、1.0 m吸入比由大到小呈现面对侧、面对面、面对背,沉积分数为由大到小呈现面对背、面对侧、面对面;坐姿0.85m、1.0m吸入比由大到小呈现面对背、面对侧、面对面,0.85m沉积分数由大到小呈现面对侧、面对背、面对面,1.0m沉积分数由大到小呈现面对背、面对面、面对侧。不同姿势下,站姿呼吸区吸入比、呼吸道沉积分数高于坐姿。研究结果可为医院空气传播类院内感染的预防管控提供量化依据。
面向自动驾驶安全的TabPFN小样本事故受伤风险可解释预测
赖志坚;董春娇;晏松;黄博洋;萧圣杰;针对自动驾驶车辆交通事故受伤小样本预测中模型性能与可解释性难以兼顾的问题,提出了一种基于表格先验数据拟合网络模型的可解释预测方法,利用TabPFN处理小表格数据的精准性,结合可解释人工智能技术,构建交通事故受伤风险预测模型。基于1 725例真实自动驾驶交通事故数据(受伤样本345例),采用递归特征消除与极端梯度提升特征重要性联合筛选,从49维原始变量中提取9个关键特征。随后,构建人工神经网络等8种机器学习基线模型,并通过网格搜索优化超参数,通过绘制改进的混淆矩阵图和接收者操作特性曲线,比较不同模型在受伤二分类预测中的性能。试验结果表明,TabPFN在小样本场景下表现最优,其测试集召回率达0.855,较最优基线模型提升11.6百分点,曲线下面积值达0.923,显著优于传统集成方法。进一步结合沙普利加和解释(SHapley Additive exPlanations,SHAP)全局解释与局部可解释模型无关解释(Local Interpretable Model-agnostic Explanations,LIME)局部解释,揭示了碰撞对象、驾驶行为、感知类型及车辆运动状态是导致受伤的核心因素;主成分分析降维结果则验证了预测边界的类别可分性。研究不仅验证了TabPFN在自动驾驶安全工程领域的适用性,也为碰撞前安全预警系统的风险评估提供了高精度、可解释的决策范式。
能量视角下城市交通基础设施灾害风险演化与动态评估
张永成;王建伟;李成谦;刘阳;徐文馨;理解暴雨洪涝下的城市交通基础设施灾害演化特征及风险状态具有重要意义。以郑州“7·20”极端暴雨灾害为案例,构建基于能量视角下的多维动态风险演化评估模型,系统分析灾害演化过程并开展风险评价。首先,解析暴雨洪涝过程中风险能量的转移和转化机制,通过构建耦合关系模型揭示灾害演化的三阶段特征;其次,基于能量转移理论,以风险能量的类型、强度与作用路径为主线,构建表征能量释放、传递与耗散过程的风险评估模型,集成顺序优先法(Ordinal Priority Approach,OPA)和区间一型模糊逻辑开展暴雨洪涝灾害链整体风险度评价。结果表明,“7·20”暴雨洪涝灾害链危害能量风险演化机制复杂,风险评价为高风险等级,与现场调查结果报告吻合,验证了所提方法的有效性。期望案例研究为暴雨洪涝灾害风险分析与预防提供理论依据与有益参考。
多重致因耦合下的“小火亡人”事故演化机制研究
田逢时;赵小龙;陈冲;冯涛;丁峰;为揭示居住场所“小火亡人”事故中多重风险因素的非线性作用机制,基于技术–组织–环境(Technology-Organization-Environment,TOE)框架,构建了包含电气危险指数、行为风险、应急缓解设施、火灾荷载密度和时间风险因子的分析模型。选取2020—2025年我国45起典型事故案例,采用定性比较分析(Qualitative Comparative Analysis,QCA)方法开展实证研究。结果表明:单一因素均不构成“小火亡人”事故发生的必要条件,事故具有明显的多因并发和殊途同归特征;识别出三种主导致灾模式,对应四条等效致灾路径,模型整体覆盖度达73.3%;物理环境、个体行为、缓解能力与时间窗口的特定组态会共同削弱安全防护屏障,使局部小火演化为亡人事故。火灾治理应由单点隐患排查转向面向风险组态的系统防控,通过荷载清理、行为干预、智能预警和主动控制等措施切断关键致灾链条。
铋铁氧体催化降解磺胺甲基嘧啶影响因素及条件优化研究
丛鑫;王晓博;郭宏伟;研究通过水热合成法制备钴掺杂的铋铁氧体催化剂(Cox-Bi25FeO40),以探讨采用Cox-Bi25FeO40活化过硫酸盐(Persulfate,PS)降解水环境中污染物磺胺甲基嘧啶(Sulfamerazine,SMR)的影响因素。催化剂材料的扫描电镜和X射线衍射分析结果显示Cox-Bi25FeO40制备成功。研究通过单因素试验系统分析了金属钴掺杂比例、催化剂浓度、温度等因素对反应体系中SMR降解性能的影响。试验结果显示,当Co2+与Fe3+的摩尔比为2∶1时,Co2-Bi25FeO40/PS体系对SMR的降解效果最佳。在单因素试验基础上,为了优化反应条件,研究采用Box-Behnken响应面法,建立了以PS浓度、温度和pH值为变量的二次多项式回归模型,模型预测得到Co2-Bi25FeO40/PS体系对SMR最佳降解条件是:pH值为8.0,温度为45 °C,PS浓度为4 mmol/L。无机阴离子试验显示,在复杂水环境条件下,Co2-Bi25FeO40/PS反应体系对离子干扰具有一定的耐受性。自由基猝灭试验结果显示,硫酸根自由基(SO4-·)和单线态氧对SMR降解起主导作用,是起主导作用的活性物质。研究为水环境中SMR的污染治理提供了一定的试验基础和数据支撑。
过渡金属掺杂多孔碳对N2O吸附性能增强研究
刘峥;姚雨彤;朱永朝;黄晓惠;吴栩彤;吴佩莲;孙翔;为实现废弃生物质的高值化利用,同时推动温室气体的吸附减排,以广西速生桉树皮废弃物为原料,分别引入不同质量比的硝酸银(AgNO3)、六水合氯化镍(NiCl2·6H2O)、六水合氯化铁(FeCl3·6H2O)制备一系列改性多孔碳。系统考察了不同过渡金属掺杂多孔碳样品孔结构与表面官能团的调控对N2O动态吸附及N2O/CO2选择性吸附性能的影响,阐明其对N2O吸附性能提升的关键机制。研究结果表明:与未改性多孔碳相比,3种过渡金属掺杂有效改善了多孔碳的孔结构和表面化学性质,促进了对N2O分子扩散和结合能力,显著提高了多孔碳对N2O的吸附性能。动态吸附模型对N2O吸附试验结果拟合良好,其中NPC-Ni-0.5样品的表现出最好的吸附容量和最长的穿透时间。N2O/CO2体系中选择性吸附结果表明,NPC-Ag-0.5样品展现了最优的N2O动态吸附选择性。利用表观敏感性分析也进一步验证过渡金属官能团对N2O吸附的重要性贡献的影响。