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《安全与环境工程》编辑部
2025年11月27日
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2026年02期
安全工程
考虑非线性流动特性的裂隙岩体传热模拟
刘加丽;王书钰;陈浩;熊峰;朱淳;张国华;为解决现有模型对非线性流动考虑不足的问题，提出了一种基于有限体积方法的、考虑裂隙非线性流动特性的裂隙岩体热-水耦合数值模拟方法。首先，推导了Forchheimer流动和热传递方程的有限体积离散形式；随后，通过岩石基质与裂隙介质之间的流体质量/热量传递函数，将二者组装成一个非线性方程组，并采用直接迭代法求解；接着，通过相交裂隙模型检验了该方法模拟非线性流动的可靠性；最后，以澳大利亚Habanero地热储层为例，模拟了不同注入压力下的地热开采过程，研究了储层的采热效率。结果表明：高注入压力导致储层的生产寿命缩短，但随着注入压力的进一步增加，生产寿命会缩短至恒定值；Forchheimer流通过非线性惯性效应显著增加了流动阻力，导致高注入压力下实际流量低于线性流预测值，并强化了流体在主要裂隙中的优势通道效应。该研究结果可为干热岩储层注采设计提供参考。
基于MPSO-KMeans++的长输油气管道泄漏风险分级模型
孙黎;王磊;陈栋梁;聂光涛;王妍妍;胡瑾秋;陆宇航;长输油气管道泄漏事故的致因具有多样性和复杂性。为更加高效和有针对性地管控长输油气管道泄漏风险，基于改进粒子群优化（modified particle swarm optimization,MPSO）算法与K均值聚类（K-means clustering）的改进初始化算法（KMeans++），构建了长输油气管道泄漏风险分级模型。首先，建立了长输油气管道泄漏风险评价指标体系，该体系包含4个一级指标和17个二级指标；随后，基于风险矩阵，结合主观权重与客观权重，对每项指标的事故发生可能性和事故后果严重程度进行了评分，以为风险分级聚类提供数据基础；在此基础上，为避免KMeans++聚类算法陷入局部最优解，通过优化动态惯性权重与同步学习因子，改进了粒子群优化（particle swarm optimization,PSO）算法，进而优化了长输油气管道泄漏风险分级模型；最后，在理论基础上，利用穿跨越管道、冻土层管道和城市密集区管道3个典型案例，对模型进行了实例验证。结果表明：与单一的KMeans++风险分级模型相比，所构建模型的分级精度平均提升了5.9%，稳定性平均提升了17.61%；与PSO-KMeans++风险分级模型相比，所构建模型的分级精度平均提升了3.68%，稳定性平均提升了13.23%。MPSO-KMeans++模型在长输油气管道泄漏风险分级中具有较好的适用性与工程实用价值，能够为管道完整性管理和风险防控决策提供科学依据。
环境保护与生态修复
新能源体系中锂资源吸附回收研究进展:锂离子筛的设计与改性
杨丰铭;韦嘉鋆;刘超;李悦铭;杜宇轩;吴继贤;曲展;在全球能源结构转型加速，光伏、风电、锂电等新能源产业快速扩张的背景下，锂的战略资源地位日益凸显。然而，锂资源的传统供给已难以满足日益增长的需求。我国盐湖卤水中的锂资源储量丰富，其高效开发对保障新能源产业链安全至关重要。针对我国盐湖普遍存在的高镁锂比特征，传统提锂方法面临选择性差、效率低等挑战。锂离子筛吸附法因其对锂离子特有的“记忆效应”和高选择性，成为解决高镁锂比盐湖提锂难题的有效方法。立足于光伏储能发展对锂资源的战略需求，系统综述了锂离子筛吸附法的原理、脱嵌机理、掺杂和成型改性策略等，并对锂离子筛的未来发展进行总结和展望，旨在为盐湖锂资源的绿色高效提取提供参考。
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基于改进生成对抗网络的矿山占地遥感样本生成
孔攀;王江源;李显巨;陈伟涛;矿山遥感智能解译可为矿山地质环境监测和可持续发展提供数据支撑，具有重要的理论和实际意义。针对矿山占地遥感样本不足导致的特征学习不充分、智能解译精度难以提升的问题，提出了一种基于高低频特征分解和密集连接的改进生成对抗网络（generative adversarial network based on high-low frequency feature decomposition and dense connections，HLDD-GAN），以生成高质量和多样化的矿山占地遥感样本，并通过下游智能解译实验（修改为下游场景分类与语义分割实验）验证了所生成样本的可用性。结果表明：所提出的HLDD-GAN模型可以生成高质量的矿山占地遥感样本，其峰值信噪比、结构相似性、IS分数和 FID 距离等评价指标分别达 12.62、0.18、3.42 和 123.02；将生成的样本应用于下游场景分类和语义分割任务中，均取得了可接受的分类精度。该模型为缓解矿山遥感样本稀缺问题提供了一种有效的数据增强方案，有助于推动矿山地质环境的智能化监测与管理。
含硅藻土软弱夹层滑坡形成机制分析——以甘竹村滑坡为例
丁嘉林;吴和秋;刘福星;张明;浙江地区分布的硅藻土具有吸水膨胀后力学强度降低的特点，易发育含硅藻土软弱夹层滑坡，对生命财产造成严重威胁，亟需研究其形成机制。以甘竹村滑坡为例，通过野外调查、现场监测、钻探及物探、室内试验和数值模拟等方法，分析得出软弱夹层性质、地下水渗流特征和滑坡稳定性，以此开展含硅藻土软弱夹层滑坡形成机制研究。结果表明，甘竹村滑坡沿软弱夹层顶底面发生局部和整体滑动；硅藻土软弱夹层具高孔隙性、膨胀性、隔水性，遇水易软化，其顶底部含水率较高，力学性质较差。水库、地表裂隙和降雨会增强地下水渗流活动，地下水经软弱夹层和断层双重作用，其运动方向由竖向变为水平向。甘竹村滑坡在天然、强降雨工况下稳定性系数分别为1.362、1.042，分别处于稳定、欠稳定状态，其结果与监测数据较吻合。地下水劣化硅藻土软弱夹层顶底面后强度急剧降低，是滑坡发生滑动的主要原因。该研究结果可为硅藻土较发育地区的滑坡预警和防治提供技术支持和理论依据。
酒厂储罐蒸气云爆炸数值模拟及危害性分析
张颖;黄国洪;龙雨娇;为评估酒厂储罐爆炸的危害性，基于FLACS软件建立了某酒厂储罐乙醇蒸气云爆炸有限元模型，分析了开放空间乙醇浓度变化及受限空间泄漏直径差异对爆炸压力、温度的影响，并结合数值模拟与伤害判定标准，量化储罐爆炸的威胁范围。结果表明：对于容积为60 m3的白酒储罐，在开放空间中，乙醇蒸气浓度升高会导致爆炸最大压力和最高温度呈现先增后减的趋势，当浓度接近7%～8%时，罐外爆炸温度的最大影响范围达4.5 m，罐外爆炸热强度的最大危害距离为3.0 m；受限空间下随着白酒储罐泄漏直径的增大，爆炸所产生的最高温度表现为先减小后趋于稳定，而罐外火焰区域的高温区域面积整体呈现增大趋势，当泄漏直径达到1.0 m时，罐外爆炸热强度的最大危害距离为19.5 m。
微生物适应高静水压环境的机制、地球化学效应及其应用
徐明夏;李术艺;赵璐;胡娜;王敏;方冰清;郭天赐;董依然;石良;深地生物圈是全球元素循环与生态系统的关键组成部分，高静水压作为主要的胁迫因子，深刻影响微生物细胞膜、蛋白质及遗传物质的稳定性。系统阐述了微生物对高静水压的适应机制及其驱动的地球化学效应与潜在应用。为应对压力，微生物进化出包括调整细胞膜脂质组成、稳定蛋白质结构、重塑代谢网络及重编程基因表达等多层次适应性策略。这些机制不仅使微生物成为驱动深地碳、硫、铁等元素循环的关键因素，还影响着全球生物地球化学过程，同时也为其在食品非热加工、工业酶开发、生物材料及环境修复等领域的应用提供了理论依据与技术潜力。综述梳理了近年来微生物高静水压适应机制的研究进展，并对未来研究方向与应用前景进行了展望，可为相关研究提供参考。
不确定条件下医疗废弃物逆向物流网络的可持续优化研究
珠兰;郝婧;王婷;随着医疗行业的快速发展，医疗废弃物的产生量不断增加，其不当处理已成为环境污染和危害公共健康的重大隐患。医疗废弃物逆向物流系统的前瞻性布局和系统性建设已成为当前服务国家战略需求的重要理论和现实问题。此文从可持续供应链管理的角度出发，为医疗废弃物逆向物流网络的优化提供新思路。首先，依据《医疗废物分类目录》构建多层级逆向物流网络；其次，建立以经济、环境和社会可持续性为目标的多目标选址优化模型，并设计非支配遗传算法（NSGA-Ⅲ）进行求解。最后，以西安市为例进行实证研究。研究结果表明：①多目标优化模型较单目标优化模型能为医疗废物逆向物流系统中处置设施选址提供更科学全面的决策依据；②在可持续发展视角下，考虑医疗废弃物分类处置需求能够提升系统的可持续性；③现有的贮存中心在应对公共卫生事件时，其处理能力是不足以满足实际需求的。因此，上述研究可为公共卫生危机下的医疗应急管理以及区域医疗废弃物逆向物流网络的可持续优化提供理论支持与实践参考。
地质灾害风险区划与综合防治对策
殷坤龙,张桂荣地质灾害不仅给人类生命带来威胁 ,而且对环境、资源、财产等均具有破坏性。由于地质灾害的发生具有区域性、突发性、分布广、频率高等主要特点 ,地质灾害所造成的损失十分严重。我国是世界上地质灾害损失最严重的国家之一 ,现有 4 0 0多个县级城镇、1万多个村庄受到滑坡、崩塌、泥石流等灾害的威胁。虽然 ,我国在地质灾害领域的理论研究和防治水平有了很大提高 ,但灾害威胁依然存在 ,而且越来越严重 ,归纳起来可以概括为三个主要原因 :(1)预防性、区域性研究远远跟不上治理工程需要 ;(2 )治理工程偏重工程技术方面忽略地质灾害发生的地质机理研究 ;(3)人类因素的参与 ,造成自然地质体平衡状态的恶化、自然生态环境的破坏等加速了大区域范围内地质灾害的发生频率和规模。因此 ,作为我国地质灾害综合防治的一条有效道路 ,就是要加强开展地质灾害危险性和风险区划 ,开展预防性研究 ,圈定地质灾害危险性区域和灾害高风险区域 ,为国土规划、减灾防灾、灾害管理与决策提供可靠依据 ,从而达到综合防灾与减灾的目的
环境中抗生素污染物的研究进展
吴青峰;洪汉烈;最近的研究显示,在城市污水、表面水、土壤甚至食物中都检测到了不同种类抗生素的存在,抗生素在环境中的残留问题已经引起了研究者的关注。本文主要介绍了当前国内外抗生素的使用情况、来源,在环境中暴露途径、归趋和对生态的影响等方面的最新研究进展及存在问题,并提出了今后抗生素环境污染研究的主要方向。
海因里希事故致因理论与安全思想因素分析
刘国愈;雷玲;海因里希事故致因理论在安全生产事故研究方面起着重要的作用,该理论指出了事故发生的主要原因是人的不安全行为,并从因果发生的角度阐明了导致伤亡事故的各种因素之间以及这些因素与伤害之间的关系,但在人的不安全行为的思想因素方面没有进行深入的分析,而安全思想恰恰是事故发生不可忽视的层面,人的思想决定人的心理素质和行为表现。本文通过安全哲学的视野,从安全思想、安全意识及安全文化建构的层面探讨了企业员工的安全观,并通过量化分析构建了企业员工的安全思想模型,以期定量地把握企业员工的安全思想状态,提升企业的整体安全意识,从而实现企业对安全生产的科学管理。
基于Pyrosim和Pathfinder的高校学生宿舍火灾人员疏散安全性模拟分析
邹馨捷;萨木哈尔·波拉提;郝明;庞奇志;高校学生宿舍是人群密集的场所,存在较多的火灾安全隐患,因此对高校学生宿舍进行有针对性的火灾人员疏散安全性分析十分必要。以某高校学生宿舍楼为研究对象,运用Pyrosim软件建立火灾扩散模型,模拟分析了高校学生宿舍楼在自动喷淋灭火系统是否失效和着火房间窗户是否关闭等情况下发生火灾时,着火楼层安全出口处烟气能见度、顶棚温度和烟气层高度的变化规律,并结合Pathfinder软件模拟计算出人员疏散到安全地带的时间和整栋楼全部人员完全疏散所需安全疏散时间,综合利用人员疏散可用安全疏散时间和人员疏散所需安全疏散时间对人员疏散安全性进行分析。结果表明:高校学生宿舍楼消防设施是否有效和着火房间窗户是否关闭对人员疏散安全性的影响较大,并提出了消防安全管理措施,以为高校学生宿舍消防安全管理提供依据。
基于模糊综合评价和主成分分析法的岩溶流域水资源承载力评价
陈丽;周宏;水资源承载力评价是水资源合理开发利用和管理的重要基础。岩溶流域水循环过程复杂,水资源的禀赋存在空间异质性,因此基于水资源评价的基础开展水资源承载力评价十分有必要。基于径流模数法计算了长阳县的水资源量,在此基础上结合当地社会经济和生态环境状况,构建了长阳县水资源承载力评价指标体系和指标分级标准,采用模糊综合评价法和主成分分析法对长阳县县域和乡镇的水资源综合承载力进行了评价,并对两种评价方法的评价结果进行了对比。结果表明:2015—2019年长阳县城水资源承载力综合评分值都处于Ⅱ级,水资源综合承载力属于中等水平,且近五年水资源承载力变化趋势整体呈缓慢下降趋势;长阳县各乡镇水资源承载力也均处于Ⅱ级,但其中榔坪镇、资丘镇、大堰乡、都镇湾镇和磨市镇属于中等偏高水平;相较主成分分析法的评价结果,模糊综合评价法更适合岩溶地区水资源承载力评价。依据评价结果分析水资源承载力的提高途径,可为长阳县国土空间规划、"三区三线"的划定提供科学依据,也可为岩溶流域水资源承载力评价提供借鉴。
大学生电信网络安全状况调查分析及防控措施研究——以15所高校大学生为例
姜伟军;李蔚然;采用实证性调查研究方法,对15所高校2 264名大学生的电信网络安全状况进行问卷调查,分析了当代大学生遭遇电信网络诈骗的状况及其原因。调查结果表明:大多数大学生都遭遇过电信网络诈骗,女性大学生的受骗率高于男性大学生,电信网络诈骗在形式上渐趋多样化,大学生的电信网络安全意识不足,在受骗后主动维权的意识较差;大学生自身的价值观偏差与社会阅历浅、高校电信网络安全教育缺失、有关部门监管保障乏力是大学生遭受电信网络诈骗的主要原因。针对以上问题,有针对性地提出大学生电信网络安全教育引导和诈骗防范的对策与措施,即通过开设电信网络安全通识课程、创新电信网络安全教育形式、拓展电信网络安全教育载体、构建多方联动协作机制、加强相关法律法规制度建设等对策与措施,做好大学生的安全教育引导与诈骗防范工作,以助力大学生成长成才。
