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期刊信息/Journal information
安全与环境学报
安全与环境学报

冯长根

双月刊

1009-6094

aqyhjxb@263.net；aqyhjxb@bit.edu.cn

010-68913997

100081

北京市海淀区中关村南大街5号

安全与环境学报/Journal Journal of Safety and EnvironmentCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊是安全与环境学科的学术性双月刊，主要刊载石油、化工、生态、环境、矿业、信息、网络、冶金、建筑、交通、勘探、国防等领域的相关论文。本刊的办刊宗旨：交流安全与环境方面研究的最新成果，发展安全与环境科学技术，培育安全与环境科研队伍，为中国和全球的工业安全和环境保护服务。本刊主要读者对象：相关科研院所科技工作者，大中专院校相关师生，政府部门管理及决策者，厂矿企业技术人员及管理人员。本刊特别注重为博士生、硕士生科研服务。
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    封闭舱室动态泄放氢喷射火焰行为及关键参数的试验研究

    王昌建黄智伟姚传号靳浩...
    3389-3397页
    查看更多>>摘要：为了研究封闭舱室内动态泄放氢喷射火焰形态、火焰高度、氧气体积分数、火焰上方中心线温度和侧壁气体温度的变化规律，开展了一系列封闭舱室氢喷射火试验。试验采用相机拍摄火焰形态，采用氧浓度传感器、热电偶测量舱室内指定点氧气体积分数和温度。试验结果表明，封闭舱室动态泄放氢喷射火焰形态演变过程分为氢气控制的喷射火和氧气控制的喷射火两种类型。前者的火焰演变过程分为四个阶段，即增长阶段、衰减阶段、升高阶段和熄灭阶段;后者的火焰演变过程分为三个阶段，即增长阶段、衰减阶段和自熄灭阶段。两种类型氢喷射火的氧气体积分数下降趋势明显不同。氢气控制的喷射火的氧气体积分数变化呈先近似线性下降再缓慢下降趋势，而氧气控制的喷射火的氧气体积分数呈近似线性下降趋势。同时，两者最小平均氧气体积分数与喷射压力呈线性下降趋势。舱内火焰上方中心线温度和侧壁气体温度变化的总体趋势大致相同，但氧气控制的喷射火温度下降过程中会出现明显的中断现象。喷射压力对封闭舱内氢喷射火作用下最大温升有显著的影响。基于本试验条件，建立了封闭舱室火焰上方中心线最大温升预测模型。

    安全工程氢安全氢喷射火火焰形态氧气体积分数温度

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    不同形状障碍物对综合管廊燃气舱燃气爆炸影响研究

    高魁詹梦婷李梦娣
    3397-3404页
    查看更多>>摘要：为深入了解城市地下综合管廊燃气舱内障碍物对燃气爆炸的影响规律，利用FLACS模拟软件，研究了不同形状障碍物对燃气爆炸超压变化的影响。结果表明:燃气管廊发生爆炸后，在管廊分区前段，三种形状障碍物对燃气爆炸的影响结果相差较小;在管廊分区中段，圆柱体障碍物所在位置超压峰值最大，最大超压峰值达到1 234。716 kPa;在管廊分区末段，球体障碍物所在位置超压峰值最大，最大超压峰值达到2 673。528 kPa。根据研究结论，在城市地下综合管廊燃气舱设计时通过改变燃气管廊分区前段、中段和末段的障碍物形状，降低障碍物对爆炸的影响，可以更准确地评估燃气入廊风险，完善燃气舱安全防护措施，降低燃气爆炸事故造成的影响。

    安全工程燃气舱不同形状障碍物燃气爆炸超压

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    加氢站泄漏燃爆事故的动态贝叶斯风险分析

    程方明蒋萌苏畅屈姣...
    3405-3417页
    查看更多>>摘要：针对加氢站氢泄漏燃爆事故风险分析中不确定性、复杂性和时间序列动态性的问题，提出了一种新的加氢站氢泄漏燃爆事故动态风险分析方法。该方法基于动态贝叶斯网络建立，利用GM(1，1)灰色预测和模糊集理论构建先验概率模型，能够在概率数据缺失的条件下，依据加氢站风险规避能力的时序变化规律，实现风险因素先验概率的预测。引入Leaky Noisy-or gate模型、Markov假设处理动态贝叶斯网络条件概率的不确定性，使模型更加客观。该方法适用于实际工况下事故后果概率的短期预测。以某加氢站为应用对象，验证了方法的合理性，通过定量分析、诊断分析、敏感性分析和影响强度分析分别得到了"喷射火"等事故后果概率及其时序变化曲线、"管线防腐失效"等关键风险因素、"高压氢气管路失效"等高敏感性风险因素、泄漏燃爆事故关键致因链，并依据风险因素影响模式提出了针对性管理对策。

    安全工程加氢站泄漏燃爆事故风险分析动态贝叶斯网络(DBN)

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    改性干水材料配比对水合物法分离回收瓦斯动力学影响

    张强陈敏杰薛广鑫李元吉...
    3418-3428页
    查看更多>>摘要：为增大水合物法分离回收低浓度煤矿瓦斯速率、提高瓦斯水合物含气量，采用四种质量分数的碳纳米管和铜粉分别与摩尔分数5。56％的四氢呋喃(Tetrahydrofuran，THF)复配对干水进行改性。以干水作为液相开展了 5轮次瓦斯水合分离回收循环试验，探究改性干水对摩尔分数25％CH4/67％N2/8％O2混合气分离回收动力学的影响，并考察改性干水的可重复利用性。结果表明，质量分数0。5％碳纳米管改性干水体系中瓦斯水合分离回收初始阶段反应速率最快[为1。007 mmol/(mol·h)]，气体消耗量最大(为4。992 mmol/mol)。改性材料质量分数为1％时，改性干水可重复利用性最好。对比发现，质量分数10％结冷胶改性干水体系中瓦斯水合分离回收速度最快，可达1。264 mmol/(mol·h)，在该体系中开展了压力驱动力优选试验，瓦斯水合分离回收动力学最优结果为6 MPa体系。

    安全工程改性干水可重复利用性瓦斯水合物气体消耗量

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    SBAS-InSAR技术融合CNN-LSTM模型的矿区开采沉陷监测与预测

    师芸折夏雨张雨欣王凯...
    3429-3438页
    查看更多>>摘要：针对传统矿区开采沉陷监测方法耗费人力财力和预测预警模型较少的问题，研究提出一种基于短基线集合成孔径雷达干 涉测量(Small Baseline Subset-Interferometry Synthetic Aperture Radar，SBAS-InSAR)技术和卷积神经网络(Convolutional Neural Networks，CNN)与长短期记忆网络(Long Short-Term Memory，LSTM)相结合的矿区开采沉陷监测预测方法。首先，利用SBAS-InSAR技术对建新煤矿进行矿区开采沉陷监测，获取了该矿区的年平均沉降速率和累计沉降值。用GNSS监测数据与SBAS-InSAR结果进行对比验证，其拟合效果较好。其次，在此基础上利用CNN-LSTM模型预测后6期沉降数据，其结果与CNN和LSTM预测结果进行对比。研究显示，CNN-LSTM模型的平均绝对误差(SMAE)和均方根误差(SRMSE)比单一的CNN和LSTM分别至少降低了 44。8％和40。6％，其决定系数均高于98％。最后，进一步预测前6期和中6期沉降数据，验证了 CNN-LSTM预测模型在时间上的一致性。因此，SBAS-InSAR融合CNN-LSTM模型在类似矿山开采沉陷监测和预测中有较好的应用前景。

    安全工程短基线集合成孔径雷达干涉测量(SBAS-InSAR)开采沉陷卷积神经网络-长短期记忆(CNN-LSTM)模型沉降预测

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    大型冒落体冲击垫层多参量影响修正的Hertz接触力学模型

    董川龙祝洪刚张飞宁掌玄...
    3439-3448页
    查看更多>>摘要：以铜矿采空区大型冒落体冲击隐患为研究背景，基于Hertz接触力学理论，建立了考虑垫层弹塑性效应、垫层厚度、垫层孔隙率的冲击力理论修正计算模型。依据该理论公式，分析了各影响因素的敏感性，进一步以案例形式分析了采空区大型冒落体冲击载荷下有效合理的垫层厚度。结果表明:(1)垫层厚度缓冲效应较弱，垫层孔隙率缓冲效应、垫层强度缓冲效应较强，即增大垫层厚度，冲击力降幅较低，而增大垫层孔隙率和减小垫层弹性模量可有效降低冲击载荷;(2)垫层厚度缓冲效应在较小冒落体质量、较低垫层材料强度、较大落体冲击速度、较大垫层孔隙率情况下表现较强，反之，则较弱;(3)冲击力随冒落体冲击质量、冲击速度增大增幅显著，冲击速度对冲击力大小的影响有一定限值，一旦超过该极限，冲击力不再增大;(4)考虑矿柱简化为固支梁和简支梁两种情形，得出垫层有效厚度分别为8。5 m和17。5 m，综合考虑两种简化模式，确定碎石垫层厚度不应小于17。5 m。研究成果可以为大型采空区设置合理结构垫层防治动力冲击灾害提供理论依据。

    安全工程Hertz理论缓冲垫层冲击载荷修正算法

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    露天矿无人机遥感边坡地表形变提取方法研究

    刘光伟袁杰柴森霖李渊博...
    3449-3457页
    查看更多>>摘要：针对当前露天矿边坡监测过程中存在的设备留有监测死角、点位布控缺乏依据、地质隐患解译困难、无人机(Unmanned Aerial Vehicle，UAV)影像点云重构复杂度高等问题，提出了一种基于无人机遥感的边坡地表形变提取方法。首先，通过分析UAV激光点云与影像特点构建点云序列;其次，利用融合尺度不变特征变换(Scale Invariant Feature Transform，SIFT)与圆柱形邻域搜索的改进迭代最近点(Iterative Closest Point，ICP)算法，实现点云序列的精准高效配准，提高边坡形变提取精度;最终，借助数字高程模型(Digital Elevation Model，DEM)叠加分析与可视化，精准定位边坡重点形变区域，直观提取边坡形变位置和大小，并结合正射影像图像特征进行形变区域分析与解译。以南芬露天矿为工程应用实例，研究表明:边坡形变模型标准偏差为0。032 m，对比全球定位系统-实时动态差分(Global Positioning System-Real Time Kinematic，GPS-RTK)实测形变值，形变中误差为0。012 m，能够快速实现大尺度复杂边坡地表扫描与形变提取，从而为地质灾害隐患分析、盲区边坡形变监测与地面监测设备科学布控提供技术支撑。

    安全工程露天矿边坡无人机(UAV)遥感点云序列点云配准地表形变提取

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    考虑日周期波动的寒区隧道温度场分布规律研究

    许鹏刘平飞伍毅敏张涛...
    3458-3466页
    查看更多>>摘要：寒区隧道常受到冻害问题困扰，隧道温度场分布规律是研究冻害产生机制及抗冻设防的基础。基于乌鞘岭1号隧道温度场监测结果发现的日周期波动特征，建立了考虑该特征的隧道纵向温度场解析计算模型和横断面数值模拟模型，分析了洞内风速对隧道纵向温度场分布规律的影响，探究了日周期波动特征在横断面的分布规律。研究结果表明:隧道纵向温度包络线呈喇叭状，开口尺寸为洞口日温度波动幅度，随着距隧道进口距离的增加，温度波动的幅度逐渐减小;随隧道内风速越小，隧道内温度波动幅度衰减速率越快，隧道纵向温度场解析结果与相同条件下的实测结果差异不大;沿隧道径向，温度的日周波动幅度随距衬砌表面距离的增加而减小，隧道二次衬砌不同径向深度处经历的冻融循环次数不同呈现同样规律。

    安全工程温度场冻害日周期波动

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    空中航路网络级联失效缓解方法研究

    陈丹钟玉刚汤程羊玢...
    3467-3475页
    查看更多>>摘要：航路级联失效对空中航路网络的承载能力、运输安全及运行效率具有严重负面影响，可能造成巨大的经济损失并引发一系列社会问题。构建了空中航路级联失效传播网络结构，根据航段流量与容量的时变关系定义航段状态，在此基础上，提出了基于辐射距离的流量分配方法，研究不同分配方法下的网络结构、空域容量、交通需求和运行效率等网络性能指标，以确定航路网络级联失效的最佳缓解方法。以华东空管局所辖区域的部分空域为例，对所提方法进行了验证，结果表明，所提基于辐射距离的度分配法和剩余容量分配法相较于传统度分配法和剩余容量分配法，对网络正常航段数量、可用容量比率、交通需求比率和网络效率产生的影响更小，可以有效缓解级联失效对华东地区航路网络的影响。

    安全工程级联失效流量分配航路网络缓解方法网络效率

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    多特征融合及聚类分析的道岔转辙机退化状态识别

    张友鹏李彦文杨妮赵斌...
    3476-3487页
    查看更多>>摘要：针对转辙机退化阶段难以划分的问题，提出一种基于多维特征融合的道岔转辙机退化状态识别方法。首先，提取了 S700K转辙机退化功率数据的时域、频域、时频域多域特征;其次，通过核主成分分析(Kernel Principal Components Analysis，KPCA)进行特征融合，获得表征道岔转辙机运行状态的特征向量，构建转辙机退化性能指标;再次，采用K-medoids聚类算法对道岔转辙机性能退化状态进行阶段划分，识别不同的退化状态;最后，选用轮廓系数、分类系数、平均模糊熵对聚类效果进行综合评价，并与模糊C均值聚类(Fuzzy C-Means Clustering，FCM)和古斯塔夫森-凯塞尔(Gustafson Kessel，GK)聚类算法进行比较。研究结果表明，融合特征聚类后的综合评价指标高于单一特征，更能够体现道岔转辙机退化过程中的细节，K-medoids聚类效果明显，模型的准确率达到96。3％，能够对道岔转辙机性能退化阶段进行准确的划分，为铁路现场道岔智能运维提供理论支持。

    安全工程电动转辙机退化状态特征融合功率曲线图聚类分析

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