基于水动力水质模型的浅水型湖泊水环境治理目标可达性评估

当前湖泊水环境治理仍然面临着湖泊水质的实际改善效果与工程方案预期不相符的难题,特别是城市浅水型湖泊,其受外源污染、底泥释放、降雨冲击等因素,对治理成效扰动响应更为剧烈,因此,进行多因素成效评估对城市浅水型湖泊水环境治理尤为重要。采用InfoWorks ICM模型,以武汉市墨水湖为例,搭建浅水型湖泊水质水动力模型,依据气象水文、城市开发建设、湖泊污染情况等现状数据,基于模型计算原理,研究COD、NH_(3)-N、TP等污染物的变化趋势,定量分析不同工况情景下湖泊水质的可达性,评估规划拟建工程的实施效果,可为同类湖泊水环境治理工程方案优化提供参考。

江苏省水环境容量计算及总量控制目标可达性研究

改革开放三十多年来,江苏省在经济高速发展的同时,环境污染和生态破坏问题较为突出,江河湖海水环境污染尚未得到有效遏制。污染物总量控制可以弥补由排放浓度控制所带来的缺陷,在水环境治理过程中具有举足轻重的地位,水环境容量的计算为总量控制目标的确定提供了理论基础。本研究通过对江苏省全省生活污染源、工业污染源和农业面源污染源排污的分布情况进行调查,并计算现状污染物入河量,利用构建的江苏区域水量水质数学模型,依据水环境功能区的水质目标与水域面积,估算了各地区水环境容量,量化出各地区污染物入河总量,对各地区水质目标可达性进行分析。计算结果表明,全省水环境容量COD为90.79万吨,氨氮为11.76万吨,2015年各地市污染物入河量均超过了水环境容量,水体功能严重受损。在采取一系列环境保护政策和水污染控制工程后,到2020年全省COD入河量下降到77.31万吨,氨氮入河量下降到10.42万吨,均达到规划总量控制要求,但南京市、无锡市、扬州市、镇江市和泰州市仍未达标,这些地区需进一步采取措施削减污染负荷。

福州市东郊河综合整治方案及目标可达性分析

东郊河水体是福州市典型城区黑臭水体,为解决城区水环境问题,制定了"控源截污-内源治理+活水提质+生态修复及软化驳岸+水景观提升+信息化统筹"为主的系统化整治方案。工程实施前,利用Infoworks模型对方案的目标可达性进行评估,模拟结果显示,东郊河排口溢流水量消减39%,入河污染COD消减76%,氨氮消减90%;典型断面COD≤40mg/L达标率为91.2%,氨氮≤4mg/L的达标率为93%。依据实际运营情况,河道COD、氨氮长期分别稳定在40 mg/L、4mg/L以内,该系统化方案应用在东郊河整治中效果较好,可为其他城市城区黑臭水体整治提供实践参考。

甘肃省乡村振兴的方位判断与目标可达性分析

进行乡村振兴的目标可达性分析,既是当前乡村振兴领域研究的薄弱环节,也是中长期乡村振兴实践推进的现实需要。文章以乡村发展不充分、城乡发展不平衡特征明显的甘肃省为例,分类分项进行了乡村振兴的目标可达性分析。研究结果表明:通过政府重视、加大投入、技术改进等短期努力,单项性的指标预期可以实现;但对于与市场机制发挥、省域经济总体水平和发展阶段、农民习惯改变等因素相关,且需要长期努力的综合性指标,基期和目标期的差距大,目标实现的难度也较大。作者认为乡村振兴全面目标的实现,既要着眼于短期的政策支持,更需长期性的机制建设。

浅谈开发区规划环评中评价指标体系的环境目标可达性分析

根据环境目标与评价指标的关系,同时结合评价案例,对规划环评中评价体系的环境目标可达性分析进行了探讨,并对拟议的规划方案提出合理的调整建议,以实现开发区建设与环境保护的协调发展。

基于1D、2D耦合数值模型的河、湖水质目标可达性分析

近年来,城市黑臭水体整治已进入巩固完善阶段,消除丧失使用功能的(劣于Ⅴ类)水体已成为城市水环境治理的根本目标,治理切入点也从截“点源”转为控“面源”。为了做好平衡控“面源”措施的环境效益、经济效益和社会效益,水环境容量核算、面源污染负荷削减率制订及水质目标可达性分析就极为必要。以南昌艾溪湖流域水环境综合治理项目为案例,通过水环境容量和面源污染负荷削减率的数学理论计算,并借助1D、2D耦合数值模型的模拟成果和动态展示功能为项目决策提供有效的技术支撑。

基于固定目标可达区域的滑翔轨迹优化研究

目标点固定情况下机动能力评估是滑翔飞行器研究的关键技术之一,基于传统可达区域的概念给出了固定目标可达区域的定义及求解方法,在此基础上给出了合理的航路点和绕飞区约束,对满足航路点和绕飞区约束的最短时间轨迹优化问题进行了研究,结果表明飞行器可有效实施S型机动飞行,充分体现了滑翔式飞行器的优势;对于10 000km以外的目标,整个飞行时间小于2 500s,可实现多个航路点的载荷投递及侦察任务,并能对多个绕飞区实施有效规避。

人工势场法目标不可达的研究

针对传统人工势场法的缺陷,提出了一种新的改进方法来实现路径规划,更快的规划出一条平滑可行的路径,通过把人工势场法的斥力场函数作用域大小进行动态修改,成功抵达目标点,在目标点附近有障碍物时也能规划出可行路径,通过增加子目标点的方式来解决局部极小点问题,利用增加的子目标点的牵引力使移动机器人成功逃脱局部极小点,抵达目标点。最后仿真验证了改进的人工势场法可以更快的规划出路径,而且路径更加平滑。所提出的改进算法,在移动机器人自主路径规划中,能有效缩短路径长度,提高到达目标点的效率,高效完成路径规划。

人文社科研究投入绩效提升路径:可达目标研究

现有关于人文社科研发投入绩效改进方向的研究并不多见。基于教育部人文社科研究省际面板数据,在所提出的新的投入要素绩效分析与改进框架下,通过SBM-Super效率模型测度绩效,将完全有效率的最佳投入作为改进方向,并基于联立方程模型分析投入要素绩效,最后采用BP人工神经网络进行稳健性检验与辅助分析。结果表明:人文社科研究纯技术效率较低,规模效率较高,近年来效率呈下降趋势;人文社科研发经费绩效较低,低于研发劳动力;可达目标情况下研发经费的贡献提升较快,但仍然低于研发劳动力;人文社科现状与可达目标下人文社科投入绩效仍然有较大差距。

太湖流域水生态环境功能分区管理指标达成效率评估和预警研究

太湖流域严峻的水生态环境形势备受关注,而水生态环境功能分区管理体系实施现状和效果无法被准确把握。以太湖流域水生态环境功能分区为研究对象,基于四象限法则和二维向量结构指标体系等方法论,综合障碍因子分析与目标可达性分析,对太湖流域水生态环境功能分区管理绩效评估目标达成效率进行评估和预警,为水生态环境功能分区管控提供技术指导。结果表明,江苏省太湖流域目标达成效率情况较好,“高效”、“一般”、“低效”的比例依次下降,高预警级别的区域较少;环境效率指标中单位面积污染物减排管控效率较高,环境质量指标整体表现良好,须谨防向“低效”转变。

水阳江流域生态流量目标分析及保障措施研究

水阳江作为区域内城乡供水及大中型灌区的重要水源,近年来用水需求不断增加,因此厘清现状,平衡不断增加的用水需求与生态健康十分必要。通过对流域生态流量管理现状的分析,结合生态流量目标,提出有针对性的工程和非工程保障措施,系统保障水阳江生态需水要求,推动生态流量保障体系建立,为水阳江流域生态流量管理提供依据和支撑。

基于改进人工势场算法的煤矿井下机器人路径规划

路径规划是煤矿机器人在煤矿井下狭小巷道空间中应用亟待解决的关键技术之一。针对传统人工势场(APF)算法在狭小巷道环境中规划出的路径可能离巷道边界过近,以及在障碍物附近易出现目标不可达和路径振荡等问题,提出了一种基于改进APF算法的煤矿机器人路径规划方法。参考《煤矿安全规程》有关规定建立了巷道两帮边界势场,将机器人行驶路径尽量规划在巷道中间,以提高机器人行驶安全性;在障碍物斥力势场中引入调节因子,以解决目标不可达问题;引入转角限制系数以平滑规划出的路径,减少振荡,提高规划效率,保证规划路径的安全性。仿真结果表明:当目标点离障碍物很近时,改进APF算法可成功规划出能够抵达目标点的路径;改进APF算法规划周期数较传统算法平均减少了14.48%,转向角度变化累计值平均减少了87.41%,曲率绝对值之和平均减少了78.09%,表明改进APF算法规划的路径更加平滑,路径长度更短,规划效率和安全性更高。

基于改进人工势场法的通用航空路径规划

通用航空飞机在飞行过程除了要面对障碍物和天气系统的威胁,同时也受到飞行空域的限制,往往飞机只能在一块固定的空域或狭小的飞行走廊内飞行,一旦飞出限制空域,则有可能引发飞行冲突,甚至发生严重的安全事故。针对这些问题,在人工势场法斥力势场函数中添加航空器和目标点之间的相对距离函数,首先解决传统人工势场法存在的目标不可达问题和局部极小点问题,然后在算法中加入航路边界斥力影响因子,使飞机避障后在边界斥力的作用下重回航路中心。经过MATLAB仿真验证,试验结果表明,改进后的人工势场法能够实现主动避障和飞机航迹的规划。

基于改进人工势场法的医疗配送机器人路径规划

随着科技的高速发展和近几年新冠疫情的影响,医疗配送机器人开始逐步出现在各大医疗机构中,然而传统医疗配送机器人在使用人工势场算法进行路径规划时存在局部最优解和目标不可达问题。因此,针对局部最优解问题,提出了设计虚拟目标点的方法,将机器人从局部最优状态解救出来;针对目标不可达问题,在障碍物斥力势场函数中引入了目标距离函数对障碍物斥力进行限制,从而解决目标不可达问题。最后将该方法在多种复杂环境中与传统算法进行比较验证,实验结果表明,该改进算法能够解决传统算法存在的局部最优解和目标不可达问题,在算法效率上也提高了5%~9%,并且能够有效运用于实际场景。

基于改进人工势场法的路径规划研究

针对传统人工势场法存在的目标点不可达、易陷入局部极小值、产生路径振荡等问题,提出一种改进的人工势场法用于路径规划。将当前点与目标点之间的欧几里得距离、障碍物半径以及安全距离引入斥力函数中,避免与障碍物相撞的同时解决了目标点不可达问题;当陷入局部极小值陷阱时,构建虚拟目标点逃离局部极小值;提出平衡点的概念,解决路径振荡问题;在前进过程中对障碍物进行碰撞预测,避免无效避障。以无人设备在二维平面的运动为例,进行仿真实验,结果表明:改进人工势场法有效解决了传统人工势场法存在的问题,与同类算法相比,能够在复杂环境中成功到达目标点,且算法性能有所提升。

基于控制单元的流域水污染控制与管理——以京杭运河苏南段为例

综合考虑流域水系完整性、水体污染程度以及控制方案可实施性等因素,对苏南运河小流域控制单元进行了划分,并通过控制单元内、外的污染物入运河量贡献率比较,验证划分结果的合理性;根据确定的水质目标,分别计算了各控制单元90%水文保证率下的水环境容量和排污削减量;根据各项污染防治指标目标,计算各控制单元六类主要工程项目的污染物削减能力,并提出各河段水质目标实现的补充措施。结果表明:控制单元划分合理,各控制单元内污染源对运河各河段污染负荷的贡献率约占71%～91%,为运河水质主要影响源;各控制单元大部分水体的预测排污量超过了水环境容量,近期运河各段COD、氨氮、TP削减率分别为21.2%～54.5%,46.3%～60.2%,45.8%～71.5%;远期污染物削减率更高;6类主要工程项目的实施仅能保证运河镇江段水质目标实现,对运河常州段需从长江引水45万m3/d,对运河无锡段需从长江引水40万m3/d,再结合适量的排水和中水回用措施可实现控制单元内运河各段水质目标。

基于改进人工势场的无人机动态避障路径规划

对人工势场法进行改进,通过设置探测窗口判断是否存在狭窄通道,如存在则激活衰减函数,进而调整斥力场系数,消除狭窄通道处轨迹振荡现象;通过设置无人机与目标点距离因子调整斥力场系数,当靠近目标点时,减小斥力系数从而减小斥力,解决目标与障碍物距离很近时目标点不可达问题。仿真验证了算法改进后,在保证路径规划效果的基础上解决了轨迹振荡和目标不可达问题。

基于人工势场法的移动机器人最优路径规划

提出一种解决人工势场法目标不可达问题的方法。分析了传统人工势场法中的固有缺陷:目标不可达;在障碍物附近或通过狭小通道时的抖动问题。通过选取适当的增益系数解决了目标不可达问题,使机器人快速到达目标点。用拉紧法去除路径的冗余节点并用极坐标下对称多项式优化出圆滑的最优路径。仿真结果证实了所提方法的正确性和有效性。

改进人工势场法的路径规划算法研究

针对基于传统人工势场法的机器人路径规划存在局部极小点的问题,提出了一种修改斥力方向和自主建立虚拟目标牵引点相结合的路径规划算法。该算法在修改斥力方向算法中设置了一个临界值,在机器人行走的过程中,若机器人与障碍物的距离大于临界值,机器人路径规划就采用修改斥力方向的算法,当机器人与障碍物的距离小于临界值时,机器人路径规划算法就从修改斥力方向算法转入自主建立虚拟目标牵引点算法。改进后的算法很好地解决了传统人工势场法的局部极小点问题,仿真结果证明了改进后算法的有效性。

改进势场蚁群法的机器人避障及路径规划

针对传统蚁群算法机器人在路径规划过程中出现收敛速度缓慢和陷入局部最优的问题,将蚁群算法与加入虚拟牵引力和快速函数的人工势场法相结合,引入势场合力作为蚂蚁搜索路径点的部分启发信息,使结合后的算法具有较高的全局搜索能力,避免了传统蚁群算法由于启发信息误导所致的局部最优问题,同时提高了收敛速度。为了验证此方法的有效性,用Matlab软件进行仿真实验,结果表明机器人运动轨迹平滑,接近最优路径。