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摘要： “无废城市”建设与我国碳达峰碳中和总体战略高度契合，对推动我国实现高质量发展、美丽中国目标具有重要意义。目前，浙江、吉林、山东、河北、江苏、辽宁、海南等11个省启动了省级“无废城市”创建，上海市启动了部分区域试点建设，广东省在粤港澳及珠三角城市开展“无废试验区”建设，“无废城市”理念也逐步得到了各方的认同，开展“无废城市”建设已经成为提高固体废物现代化治理体系和治理能力的重要抓手。

关键词： 蓝藻水华   多源遥感   Sentinel-2   水环境  

摘要： 由于人类活动的不断增加以及城市化的不断发展,巢湖的污染物载荷能力显著下降,其自我修复的能力也因为日益增加的生活和工业废水的排放而受到削弱。富营养化使得蓝藻水华的出现变得更加频繁,破坏了水域生态环境,对人类生产和生活造成影响,引起了人们的关注。当蓝藻水华爆发时,现场船只调查往往无法完整把握水华的影响范围等重要信息,通过卫星遥感技术,可以实现大范围、周期性的监测,正好可以克服以上局限,快速准确地获取藻华暴发的范围、程度和持续时间等信息。同时,多源遥感数据不仅能够表征湖泊水体动态,还是连接湖泊水质变化与蓝藻水华分布的重要桥梁。本文通过CryoSat-2数据获取了巢湖2017-2021年的水位,并结合实测水位进行验证。利用Sentiel-2数据对巢湖水质监测,结合Sentinel-2影像和采样点实测数据,构建巢湖水质反演模型,并运用Spearman相关系数法对巢湖反演的TN、TP水质指标与水位的相关性进行分析。此外,还以Sentinel-2影像为数据源,提取了2017-2021年巢湖的蓝藻水华,并对巢湖水质变化与蓝藻水华分布的关系进行综合性分析。研究结果表明:(1)本文基于CryoSat-2数据的巢湖水位提取效果较好,不同高程系统下的卫星观测水位与实测水位序列的一致性极显著,2018年和2020年实测水位与卫星观测水位散点图的皮尔逊相关系数分别为0.9688、0.9777,p≤0.001(p为显著性水平)。从湖泊水位变化的结果来看,巢湖1-5月水位较为稳定,从5月开始,受到梅雨季节的影响,水位开始上升,至7-8月达到峰值,9月后水位逐渐下降。(2)巢湖2017-2021年的TP、TN反演精度,TP的平均误差为15%,TN的平均误差为12%,反演模型的误差都在30%以内。并运用Spearman相关系数对巢湖水位变化与TN、TP浓度进行相关性分析,相关系数均值分别为-0.34,-0.33,绝对值均<0.5。空间变化上,巢湖总体呈现西部水质较差、东部水质较好的分布特征;年际变化上,丰水年水质优于枯水年和平水年;年内变化上,水质变化表现为丰水期优于枯水期的特征;相关性上,巢湖水位变化与TN、TP浓度均呈负相关,TN、TP浓度随水位升高而降低。(3)通过构建叶绿素a浓度反演、归一化植被指数(NDVI)、浮游藻类指数(FAI)提取蓝藻水华,然后用含藻类水体的叶绿素a浓度实测数据验证,并对FAI阈值的稳定性进行分析,得出FAI(B4/B5/B10)为最佳波段组合,对2017-2021年巢湖的蓝藻水华进行提取,解决了蓝藻水华的提取问题。建立NDVI与FAI之间的函数关系,用于巢湖蓝藻水华监测的FAI的阈值为-1.1566。借助APA算法计算混合像元内的水华面积,从而精确估算出整个湖泊蓝藻水华面积。(4)巢湖2017-2021年水质变化和蓝藻水华的分布是相互联动的,尽管巢湖入湖径流和湖体氮磷浓度均有所下降,仍高于蓝藻水华生长的氮磷控制阈值,所以监测期间蓝藻水华暴发强度并未减弱。巢湖各湖区氮磷浓度分布影响蓝藻水华的空间分布,尽管蓝藻水华的生长对氮磷响应过程十分复杂,但总体上巢湖氮磷的空间分布决定着巢湖蓝藻水华的空间分布和规模。本文验证了CryoSat-2数据在监测湖泊水位的有效性,CryoSat-2数据也可用于对水量、洪涝监测等。同时,使用Sentinel-2影像数据提取蓝藻水华,相比于其他卫星,很大程度上提高提取的精度,为有关部门制定蓝藻水华防治提供数据支持。图:[55]表:[25]参:[98]

关键词： 职业教育   高质量发展   环境监测   教学改革  

摘要： 国家环境监测事业的大发展，引领着环保监测行业和环境监测企业中环境监测技术服务向更广阔的领域发展。随着服务型监测市场的全面放开，环境监测技术人员的培养也随之跟进，进行环境监测课程教学改革势在必行。本文通过对环境监测专业教学存在的现实问题的分析，从职教高质量发展的特点、传统教学的弊端、职教发展的内涵建设几个维度探讨了环境监测教学改革路径。

关键词： 齿轮箱   箱体结构   优化设计   噪声控制   响应面法   多目标遗传算法  

摘要： 齿轮传动系统因其结构紧凑、传动效率高而被广泛应用于汽车、船舶和风力发电等行业。随着社会科技水平的不断提高，减少齿轮箱的噪声污染对于提高设备的稳定性和工作人员的舒适性至关重要。降低箱体结构振动噪声常用的方法是结构优化和声学分析，但以往优化方法对齿轮箱优化区域和优化布局的针对性较弱，优化方法较难同时满足齿轮箱对轻量化、低噪声的追求，因此如何快速的找出齿轮箱箱体最大声学贡献区域，并在该区域进行结构优化来降低振动噪声是解决齿轮箱辐射噪声问题的关键。为此，本文建立了二级齿轮箱辐射噪声计算模型，提出了两种低噪声结构优化设计模型，为齿轮箱减振降噪提供了新的思路。　　本文的主要工作内容如下:　　(1)考虑齿轮时变啮合刚度、时变轴承刚度以及轴柔性的影响，根据有限元法建立了齿轮-轴-轴承耦合动力学模型，并采用Newmark积分法计算轴承动态载荷。并将轴承动载荷作为输入激励，采用模态叠加法求解得到箱体动态响应，通过有限元/边界元法分析齿轮箱的振动和辐射噪声特性。对齿轮箱箱体进行声学贡献分析，根据声学贡献量(ATV)-模态声学贡献量(MAC)-板面声学贡献分析(PACA)确定出最大声学贡献区域。这种方法使板面划分更具有针对性。　　(2)采用响应面法(RSM)与非支配性多目标遗传算法(NSGA Ⅱ)进行肋的多目标优化设计，在声学贡献最大区域建立可变肋结构模型(VRSM),基于峰值声压级(PSPL)和肋的质量(Rm)的优化模型是用响应面法建立的。通过多目标优化，可变肋结构模型中的变量可以被修改或删除，以减少齿轮箱的辐射噪声，优化结果表明，优化后的峰值声压级在频率为3130Hz时降低了 4.88dB。在相同质量下，可变肋结构模型的降噪效果比标准肋提高了 12％,因此，箱体结构的优化效果是明显的。PACA-VRSM-RSM-NSGA Ⅱ技术为降低齿轮箱的振动和噪声提供了一种新的研究方案。　　(3)以表面法向速度为优化目标，对壳体结构进行拓扑优化。研究了不同频率激励下的简谐激励对四边固定薄板-阻尼层结构的拓扑优化，对优化结果与初始板的噪声声压级进行了实验和理论对比，验证了该拓扑优化方法的有效性。在此基础上将该方法应用到齿轮箱低噪声结构优化设计，根据拓扑优化结果布置了肋板,对优化结果进行了振动声学响应计算对比，证明了使用该方法进行加肋降噪的有效性。　　对本文所用的低噪声结构设计方法进行了总结，也指出了本文工作中存在的不足，对本论文中齿轮箱结构优化研究方向进行了展望。

关键词： 水源河流   环境监测   污染物通量   水质变化  

摘要： 河流的水量与水质是一个统一的整体，相同的污染物总量，在大流量或大水体的条件下，浓度较低，反之，污染物浓度高。因此，河流水质的优劣不能单一的从浓度来评判，结合水量水质两个因素进行水资源管理更加合理。目前，我国对水环境的监测与控制要求已不仅仅停留在指标浓度达标的层面，而是逐步提出对污染物进行总量控制，实现总量控制的基础就是进行水量水质的联合监测。目前人们对于供水水质的要求越来越高，水源河流由于其位置与功能的特殊性及重要性，其水质情况会在很大程度上影响下游水源的供水水质。本文以南四湖水源上游的水源河流——洸府河及其支流为例，对水源河流进行了量质联合监测，通过监测数据进行了河流的污染物通量计算，量化了水源河流对下游的污染物输移量，结合研究区域存在的问题，研究分析了不同降雨事件发生时，河流水质的响应变化。主要研究内容如下：　　（1）通过量质联合监测，考察洸府河水系实际径流过程中流量和水质的变化特点。洸府河下游与其支流——蓼沟河目前存在的主要问题是，遇到较大径流过程时，蓼沟河节制闸上的水位超过闸顶高程，使得原本应被节制闸拦蓄的中水发生泄流，污染物进入下游输水河道，影响调水水质。基于此，对洸府河及其蓼沟河节制闸进行水量水质联合监测，便于实时监测并量化二者对下游的污染物质输送量。　　（2）研究了河流污染物通量计算和分析方法。通过现场考察与收集研究区域基础资料，通过水力学方法利用蓼沟河节制闸断面监测得到的水位推求断面流量流速，计算断面通量。对于洸府河断面的通量，选择构建SWAT模型进行污染物输出量的计算，利用输出系数法计算洸府河流域输出的 COD 通量。计算得蓼沟河节制闸 COD 与氨氮输移量在2020年11月~2021年3月COD月均值为249.2吨，氨氮月均值为4.72吨。洸府河对下游输送的氨氮总量主要与降雨量相关，在汛期通量较大，平均每月向下游输送632.95kg。由输出系数法计算得2021年COD输移量月均值为563.9吨。　　（3）研究了算例水源河流水质与降雨的响应关系。通过计算降雨事件发生前后浓度变化情况，结合24h降雨量，分析河流水质对24h降雨量的响应情况，研究发现随着24h降雨量的逐渐增大，河流污染物浓度先降低后升高，且浓度升高后期浓度上升的幅度变小。通过分析降雨事件发生后的5~6天内水质变化情况，发现降雨等级越高，污染物浓度达到最高值的时间越短。通过对河流水质进行污染物浓度与污染物通量两方面的评价，发现二者的评价结果不尽相同，说明仅对水质进行浓度层面的评价是不全面的。

关键词： 生态环境保护   环境监测   影响与发展  

摘要： 随着我国经济的进步与发展，人民的生活水平有所提升。越来越多的人都重视对环境的保护，国家和社会各阶层从不同的角度入手，制定了多项关于环境保护的制度，来减少人类生产和生活过程中对生态环境造成的破坏。积极开展环境监测手段，可以从中获得更全面的数据信息，从而为之后的工作提供助力与支持，对安全排放工作的监控，保障具体工作的合理性，积极促进经济的可持续发展。另外，由于受到不同因素的影响，现阶段开展的环境监测工作效果并不显著，本文对此作进一步研究与分析。

关键词： 深度学习   图像修复   目标检测   GAN   yolo  

摘要： 图像修复作为计算机视觉领域的基本技术之一,可以有效地重建图像中缺失和损坏的像素,尽力恢复图像原有的纹理和结构,在目标检测、目标追踪、智能监测等领域发挥着重要作用。如今基于深度学习的图像修复技术得到了快速地发展,特别是生成式对抗网络GAN得到了广泛地研究,是当下图像修复技术的热点。由于GAN自身的网络结构不完善,传统的GAN存在修复效率不高、对大面积缺损图像修复结果比较模糊以及鉴别器鉴别能力差等问题;为了解决上述问题,本文将对图像修复流程以及对GAN网络进行优化,主要工作如下:(1)提出了 BA-YOLO(Box-Attention yolo)算法对待修复区域进行检测;为了避免对整幅图像进行修复造成资源浪费,本文将使用yolov5网络来检测待修复区域,只将待修复区域输入到下一步的图像修复网络,提高修复效率;为了提高yolov5在复杂背景和多噪声条件下对待修复区域的检测精度,本文将盒注意力机制(Box-Attention)融入到yolov5网络中提出了 BA-YOLO算法,盒注意力机制增强了对关键特征的关注度,合理地去除了冗余的特征,从而有效地提高了yolov5的特征网络对目标物体和背景的辨别能力,消除不相关区域的干扰;与不加入注意力机制的yolov5网络进行对比实验,BA-YOLO在目标检测的precision、recall、AP等性能指标上都有所提升。(2)提出了一种在GAN中引入协同调制机制和双重对比损失函数来优化图像修复性能的算法;针对传统的GAN网络对于大面积破损图像的修复效果不佳的问题,本文将在GAN中引入协同调制机制(co-modulated GANs)来结合条件GAN生成图像风格可控的优势和非条件GAN图像随机生成能力强的优势,提高修复网络对大面积缺损图像的修复性能;同时,针对传统GAN的损失函数对于鉴别器的特征表示泛化不足,无法激发生成器的对抗性进化的缺点,本文在引入协同调制机制的基础上,在GAN中使用了双重对比损失(Dual Contrastive Loss)函数,增强鉴别器的鉴别能力并使其有能力与生成器对抗。本文优化后的图像修复算法与普通的GAN以及DCL-GAN、CMGAN算法进行对比实验,在图像修复的PSNR、SSIM以及FID等指标上性能均有所提升。(3)完成了工业环境监测系统的设计与实现;将本文设计的算法通过后端开发技术封装为API,结合web开发集成到系统中,验证了本文提出的算法在工业环境监测领域具有可行性。

关键词： 环境化学   反应机理   速率常数   毒性  

摘要： 有机磷农药、苯系物和长链环烷烃是环境中广泛存在的三类污染物。有机磷农药由于其有效治理病虫害等优点被广泛应用于农业生产中,但是其具有易挥发和可溶的化学性质从而进入到环境中;不同有机磷农药具有不同的毒性,进入生物体内通过抑制胆碱酯酶等活性,对生物造成毒害。苯系物广泛存在于石油原料中,可以随工业生产和燃烧挥发进入大气和水环境中。由于长链环烷烃具有高体积热值密度,作为航空燃料和高品质柴油的添加成分被广泛应用于工业,并随尾气排放进入大气。本文选择高灭磷、速灭磷和久效磷三种有机磷农药、1,2,3-三甲苯和1,2,4,5-四甲苯以及C～C长链环烷烃为研究对象,采用Gaussian09计算软件,选择M062X和w B97XD两种泛函搭配pople基组研究其在大气和污水中被羟基自由基降解的反应机理;根据过渡态理论对反应速率常数随温度变化规律进行研究;同时根据定量构效关系(QSAR)理论,采用ECOSAR和T.E.S.T软件预测三类污染物对水生生物(水蚤、绿藻和胖头鱼)以及老鼠的口服毒性,研究结果如下:1、环境中典型苯系物的氧化降解机理,反应速率和毒性变化在M06-2X/6-311++G(3df,2pd)//M06-2X/6-311+G(d,p)水平下,1,2,3-三甲苯以及1,2,4,5-四甲苯和羟基自由基的降解反应机理相似,包括·OH加成到苯环上、氢抽提和甲基抽提以及取代反应。对于1,2,3-三甲苯,羟基自由基加成到带有中间甲基的苯环碳上是主要路径,在气相和液相下的能垒分别为24.5和20.5 k J/mol;羟基自由基抽提中间甲基上的氢原子为次要路径。对于1,2,4,5-四甲苯,羟基自由基抽提苯环上的氢原子是优势路径,反应能垒在气相和液相下分别为6.3和10.8k J/mol;而羟基自由基加成到不带有甲基的苯环碳上为次要路径,气相和液相下的反应能垒为12.2和5.6 k J/mol。剩余反应通道由于能垒过高,不容易在环境中发生。氢抽提反应路径的产物会和大气中的O、NO、NO、HO和·OH发生后继反应,从而生成更稳定产物。在298 K和1大气压下,1,2,3-三甲苯的大气寿命为5小时,在自然水体中的降解时间高达7.8小时,高级氧化水处理方法的降解时间为2.83×10～2.83×10 s。1,2,4,5-四甲苯的大气寿命为1.18小时,高级氧化法的降解时间为2.28小时。因此,高级氧化水处理方法下明显降低了反应时间。生态毒性预测表明1,2,3-三甲苯降解反应的产物对水生生物的毒性较反应物有所上升,而1,2,4,5-四甲苯的毒性在降解过程中有所下降。2、环境中典型有机磷农药的氧化降解机理,反应速率和毒性变化在w B97XD/6-311++G(3df,2pd)//w B97XD/6-311++G(d,p)水平上研究了高灭磷、速灭磷和久效磷在环境中的降解机理、反应速率和毒性变化。研究结果显示三种有机磷农药均会发生加成、抽提和取代反应机理。高灭磷由于具有P=O和P=S两个双键和速灭磷及久效磷的P=O和C=C双键的结构不同,导致高灭磷降解机理和速灭磷及久效磷的机理不同。高灭磷的氢抽提路径为优势路径,而剩下的取代和加成路径均不易反应。其中大气中的总反应速率为7.86×10cmmole-cule·s,水处理过程中的总反应速率为1.83×10 cmmolecule·s。速灭磷的优势路径则是羟基自由基加成到C=C双键,氢抽提是次要路径。久效磷和速灭磷类似,氢抽提为主要路径,加成到C=C双键为次要路径。反应速率方面,三种有机磷农药在环境中降解随温度变化一致,均呈现在气相下随温度升高先降低再升高的规律,而在液相下则是逐步降低的规律。速灭磷和久效磷在大气中的大气寿命为36.46～364.60 s(2.53–25.31 s),在高级氧化水处理过程中的半衰期为1.41×10～1.41×10 s(8.92×10–8.92×10 s)。生态毒性评估表明在存在羟基自由基的情况下降解对高灭磷对鱼类、水蚤和绿藻的急性和慢性毒性贡献较小;且所有降解产物均呈现发育毒性,对大鼠无致突变性。速灭磷和久效磷在降解过程中对三种水生生物和大鼠的毒性显著降低。3、大气中长链环己烷的反应机理和反应速率变化采用DLPNO-CCSD(T)/cc-pv TZ//M06-2X/6-311++G(d,p)方法计算了C12～C14长链环己烷在大气中和羟基自由基的化学反应,以及氢抽提产物在大气中的后续反应机理。C～C释放到大气后很快和羟基自由基发生氢抽提反应。其中羟基抽提CH中的H的能垒最高,从CH中提取H的能垒最低。由于每条氢抽提通道的能垒均不高(-5.0～32.1 k J/mol),因此,C～C很容易和羟基自由基发生大气化学反应。常温下大气中三种长链环己烷的反应速率常数分别为1.55、3.09和3.75×10

关键词： 水源保护区   初期雨水   事故废水   排水系统  

摘要： 水源保护区关系着人们的用水安全，是水生态环境保护的重中之重，随着国家对水源保护区污染问题的重视，对于穿越水源保护区的公路项目，应采取必要的措施控制初雨径流污染及危化品事故泄露污染。结合工程实例采取措施对水源保护区内公路初期雨水和事故泄露废水进场收集处理，探讨了初期雨水及事故废水的设计标准、计算方法，以及初期雨水截流和事故应急池的设计。

关键词： 喷流噪声   噪声控制   内壁波纹   出口波纹壁   大涡模拟  

摘要： 航空发动机是飞行器的动力源,起飞阶段发动机排出的高速喷流会产生巨大的噪声,影响乘客的舒适性,并损害机场周围居民的身心健康。本文针对航空发动机喷流噪声物理特性和降噪设计,采用基于LES(Large Eddy Simulation)结合FW-H(Ffowcs Williams-Hawkings)积分方程的混合数值模拟方法,开展了典型发动机喷管构型的流动特征、近场声源和远场噪声辐射特性的精细化数值模拟,发展了内壁波纹以及出口波纹壁喷流噪声控制技术,为发动机喷管低噪声设计提供新思路。论文主要研究内容包括以下三个方面:1.开展了典型单、双涵道喷流的流动与噪声数值模拟,分析了其流场特征和噪声特性,揭示了噪声产生机制。根据典型喷管构型,建立了三维单、双涵道喷管模型,利用混合数值模拟方法针对其流场特征与远场辐射特性进行流动与噪声数值模拟,揭示了喷流噪声的物理机制,分析了单涵道喷流与双涵道喷流的不同。结果表明,单涵道喷流核心区末端的湍流强烈混合是喷流噪声的主要来源,双涵道喷流中内外涵道喷流存在强烈的流动混合作用,噪声机理更为复杂;单涵道喷流上游声源对高频噪声贡献更大,而低频噪声主要来自于喷流下游,噪声远场噪声辐射方向以下游低角度占主导,呈现从下游方向到上游方向逐渐降低的趋势;双涵道喷流近场声源中,外涵道声源贡献更大,远场噪声指向性具有明显的指向性,为从下游到上游方向逐渐衰减。因此,亚音速喷流噪声主要由剪切层失稳产生的湍流相干结构导致,主要辐射方向为下游低角度。2.发展了单涵道发动机内壁波纹噪声控制方法,分析了内壁波纹喷管的流动特征与噪声特性,揭示了噪声控制机制。基于喷流剪切层失稳发声理论,发展了内壁波纹噪声控制方法。开展了流动特征和噪声辐射特性的数值模拟,结合剪切层不稳定性、自相关函数、湍动能分布和TA声源项分析了内壁波纹喷管的噪声控制机制。结果表明,内壁波纹喷管使得远场总声压级降低了1.9d B,在40°～100°范围内的降噪效果明显。内壁波纹的噪声控制机理在于增强湍流结构掺混;内壁波纹能够影响湍动能的分布及其峰值大小,进而控制喷流噪声的产生和传播;内壁波纹能够控制小尺度湍流声源,从而降低远场的中高频噪声。此外,内壁波纹喷管对发动机的推力损失极小,具有潜在的应用价值。3.发展了双涵道发动机出口波纹壁噪声控制方法,分析了出口波纹壁喷管的流动特征与噪声特性,揭示了噪声控制机理。根据双涵道喷流噪声的发声机理和构型特征,发展了出口波纹壁噪声控制方法。开展了出口波纹壁喷管的数值模拟,对比分析了其降噪效果,结合剪切层不稳定性、湍动能分布分析了出口波纹壁喷管的噪声控制机制。结果表明,出口波纹壁喷管导致喷流核心区缩短,并提前了内外剪切层相互作用位置,导致内外涵道喷流之间的掺混增强;出口波纹壁减弱了靠近喷口位置处声源的低频噪声,远场总声压级降低了1.3d B,在上游110°以上的方位降噪效果更为明显;出口波纹壁的降噪机理在于增强内外涵道喷流相互作用,影响下游湍流相干结构,导致湍动能峰值减弱,从而降低喷流噪声。此外,出口波纹壁设置在涵道出口处,不会对发动机的推力产生影响。