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为探究填埋场几何形状与地表热异质性关联,研究人员以 38 个封闭填埋场为对象,利用伸长率和紧凑度形状因子分析。发现形状越规则紧凑,热异质性越低,大填埋场中伸长率因子影响更显著,为填埋场热管理和设计提供依据。
随着城市化进程加快,固体废弃物产量激增,填埋作为主要处理方式虽经济便捷,却会因好氧和厌氧过程产生填埋气、渗滤液及热量,带来环境风险。地表温度(LST)能反映填埋场内部热状态,然而填埋场几何形状与地表热异质性的关系尚不明确,现有研究多聚焦遥感监测,却忽视填埋场平面几何形态的影响。在此背景下,加拿大研究人员开展相关研究,以明确填埋场几何形状对热异质性的作用,其成果发表在《Ecological Informatics》,为填埋场环境管理和设计提供了新视角。
研究人员选取加拿大萨斯喀彻温省 38 个高风险封闭填埋场作为研究对象,运用遥感(RS)和地理信息系统(GIS)技术,结合 Landsat 卫星影像获取地表温度数据,并通过 Python 和 ArcGIS Pro 计算填埋场的紧凑度(Polsby-Popper 形状因子)和伸长率(Reock 形状因子)两个几何形状因子,构建多元线性回归(MLR)模型分析形状因子与热异质性的关系。
3.1 封闭填埋场几何形状特征
通过分析填埋场的紧凑度和伸长率形状因子发现,所有填埋场的形状因子均超过 0.5,表明其形状趋向规则,平均伸长率和紧凑度因子分别为 0.819 和 0.724,呈现矩形化趋势,这可能受周边道路网络限制。按规模分类后,小型填埋场矩形化程度最高(伸长率 0.85),中型填埋场紧凑度最高(0.779),大型填埋场因地形和运营需求,紧凑度最低(0.683)。此外,改造为转运站的填埋场形状更规则,温度差异小的填埋场形状因子更高,说明规则形状有助于热均匀性。
3.2 地表温度标准差建模
多元线性回归模型显示,所有规模组的紧凑度和伸长率因子系数均为负,表明形状越规则紧凑,热异质性越低。其中,大型填埋场中伸长率因子系数(-0.46)大于紧凑度因子(-0.35),影响更显著;中、小型填埋场则是紧凑度因子影响更突出。模型预测值与实际值对比显示,小型填埋场模型准确性高,大型填埋场因卫星分辨率限制存在低估。
3.3 研究局限与未来方向
研究受限于填埋场边界数据精度、卫星影像分辨率及时相,未考虑填埋深度、废物成分等因素。未来可引入三维地形数据、高分辨率影像和机器学习模型,结合时间序列气象数据,进一步提升模型精度。
研究明确了填埋场几何形状与热异质性的量化关系,发现规则紧凑的形状可降低热异质性,大型填埋场设计需更关注伸长率因子。该方法为全球填埋场热监测提供了可推广的技术框架,有助于优化填埋场设计和关闭后管理,减少环境风险,对制定基于证据的填埋场设计指南和法规具有重要意义。