基于数值模拟的城市街区详细规划通风评估研究

高密度城市建筑会导致城市街区内部风速降低并加剧空气污染,因此对城市详细规划进行通风评估十分必要.由于数值模拟具有经济简便的优势,因此以USSM模式为工具,对城市街区详细规划通风评估方法进行了研究.利用汉堡大学CEDVAL风洞实验数据集对USSM模式的准确性进行了验证,表明USSM模式可以较准确地描述建筑对近地层风场的影响.通过36组敏感性数值试验,研究了建筑密度、排列方式和楼高高低错落对街区通风条件的影响,在此基础上得到了一系列关于通风条件优化的详细规划策略,包括:①对于建筑密度较高的街区,应该依主导风向预留通风道;②相同容积率条件下,分散的建筑布局比集中连片的建筑布局更有利于获得通风条件;③略有错落的建筑布局对于获取更好的通风条件有较大帮助;④较矮的建筑物应布设在上风向,而较高的建筑应布设在下风向.最后,以深圳后海地区详细规划方案为例进行了实际案例评价分析,证明即使街区内的容积率不变,按照一定原则对方案进行调整,仍可在一定程度上改善街区内的通风条件.上述研究结果表明,以数值模式为工具进行城市街区详细规划的通风评估,是提高城市街区通风能力的一种经济简便易行的方法,适合在我国内地各城市推广.     

地下水中污染物运移过程数值模拟算法的比较

数值模拟已成为目前地下水有机污染现场中,预测和评价溶解相有机污染物运移的主要手段。自从MT3D问世以来,它在地下水溶质运移的模拟中得到了广泛的应用。MT3D中包含有4种不同的数值算法——MOC,MMOC,HMOC和UFDM。利用Processing MODFLOW Pro.7．0.5建立了均质一维流动的地下水数学模型,考虑溶解相有机污染物在地下水中运移时的4个主要影响因素——对流、弥散、吸附和降解,设定了14种代表性的情形,模拟了等浓度污染源条件下污染物的运移,并将不同数值算法的计算结果与理论解进行比较,从而研究不同数值算法的优缺点,为实际数值模拟时算法的选择提供依据。     

新型旋流沉砂池砂粒去除效果的数值模拟

采用MRF模型和DPM模型对新型旋流沉砂池的小试模型进行数值模拟,分析沉砂池内部流场和砂粒运行轨迹、搅拌桨旋转方向以及搅拌桨运动和进水流速关系对砂粒去除效果的影响。结果表明：当搅拌桨旋转运动方向不同时,形成的轴向环流流场有较大差异,其中顺时针旋转有助于砂粒的沉降与去除。当搅拌桨静止时,进水流速对砂粒的沉降有一定影响,其中进水流速较小时池体内会累积较多的砂粒;流速较大时砂粒的逃逸率也随之增大。在进水流速一定时,搅拌桨转速的变化对砂粒的去除有一定的影响,其中转速较小时,形成的涡旋强度不足以将砂粒移向池心;而当转速逐渐增大时,形成的径向流和较强的轴向流将不利于砂粒的沉降与去除。     

基于GIS和大气数值模拟技术评估兰州市PM10的人群暴露水平

利用2001年1月1日~31日兰州市城区PM10月均观测浓度和CMAQ空气质量模式模拟出的PM10月均浓度,基于GIS平台,将污染物浓度与人口的空间分布图层相叠加,并采用PM10人口加权算法,定量评估了兰州市居民的颗粒物暴露水平,并对应用这2套数据的评估结果进行了对比.结果表明,与使用观测数据相比,模拟的PM10浓度空间梯度较大,模拟结果更加细致地展示了PM10浓度在兰州城区的分布,同时PM10浓度的最小值和最大值跨度也较大.对比人口加权前后PM10浓度发现:人口加权后,从城区人口的空间分布来讲,兰州市有较多的人口分布在污染较重的地区.     

“2+26”城市秋冬季大气污染治理措施效果评估

针对京津冀及周边\"2+26\"城市秋冬季不同大气污染治理措施的减排量进行核算,结果表明,2017~2018年秋冬季\"2+26\"城市SO₂,NO_x,VOCs,PM_2.5和PM₁₀的总减排量分别为43.26,20.63,18.36,28.00和47.31万t,2018~2019年秋冬季\"2+26\"城市SO₂,NO_x,VOCs,PM_2.5和PM₁₀的总减排量分别为16.68,18.11,11.03,17.04和25.33万t.基于此,采用CAMx模型对各项措施的减排效果进行模拟评估,采取措施后,2017~2018年秋冬季\"2+26\"城市SO₂,NO_x,PM_2.5和PM₁₀浓度的平均下降量（下降率）分别为22.69μg/m³（42.67%）,33.22μg/m³（37.81%）,24.28μg/m³（22.58%）和31.26μg/m³（18.67%）,2018~2019年秋冬季\"2+26\"城市SO₂,NO_x,PM_2.5和PM₁₀浓度的平均下降量（下降率）分别为9.36μg/m³（26.86%）,25.73μg/m³（30.62%）,16.38μg/m³（16.09%）和20.43μg/m³（12.33%）.2017~2018年秋冬季各项措施对PM_2.5浓度的平均减排效率排序依次为：\"散乱污\"企业治理 > 交通运输结构调整 > 企业错峰生产 > 民用散煤替代 > 燃煤锅炉综合整治,2018~2019年秋冬季各项措施对PM_2.5浓度的平均减排效率排序依次为：重点行业升级改造 > 企业错峰生产 > \"散乱污\"企业治理 > 交通运输结构调整 > 民用散煤替代 > 燃煤锅炉综合整治.     

折板絮凝池内流场数值模拟和絮凝效果分析

通过流体软件FLUENT对不同角度的折板絮凝池内流场进行数值模拟,比较不同折板絮凝池内液体流态,结合设计要求分析其絮凝效果,提出提高和改善絮凝效果的一些措施,以指导实际工程。     

珠三角典型城市大气污染减排措施的PM2.5改善评估研究

评估大气污染减排措施的成效能为空气质量改善政策制定和优化提供科学指导,但大多减排措施评估研究采用敏感性分析方法进行量化,计算效率低且无法考虑不同减排措施之间的相互影响.另外,现有研究大多关注区域减排措施评估,很少针对城市尺度进行评估.基于此,本研究结合基于模式的PSAT源解析技术提出了一种相对较为高效的城市大气污染减排措施的PM_2.5改善评估方法,并以珠三角典型城市为例,定量评估了肇庆市2014—2016年期间实施的16项减排措施对PM_2.5污染的影响.结果发现,肇庆市近年来的本地减排措施有效降低了SO₂、PM_2.5、PM₁₀、NO_x、NH₃和VOCs排放,降幅分别达到25%、14%、13%、11%、9%和4%.根据模型评估,在2016年气象条件下,2014—2016年期间减排措施使肇庆市本地生成PM_2.5浓度下降了16.0%,其中,对浓度下降贡献最为明显的污染源为工业源和生物质燃烧源,关键措施是以煤炭品质提升为...     

温度场数值模拟后置处理中等温线的算法研究

应用场论和映射法对温度场等温线的算法进行了分析研究。通过数量场方向导数、梯度等理论 ,建立了求取等温线的算法 ,通过母单元与子单元之间一一对应关系 ,建立了间接绘制等温线的算法。     

基于物理过程的矿区地下水污染风险评价

目前国内外所做的地下水污染风险评价的实例研究一般都是从地下水的脆弱性研究出发,并未过多地考虑特征污染物对污染后果的影响.脆弱性是环境对污染物的自然敏感性,而地下水污染评价中更应当体现出污染物在地下水中的迁移分布特性.为了完善地下水污染风险评价的理论和方法,以某尾矿区为例提出了基于物理过程的地下水污染风险评价方法,在污染发生之前,根据经济社会的敏感性条件和污染物将来可能的分布范围,事先划分各个污染风险等级在含水层空间上的分布范围,然后据此反推各个风险等级所对应的污染物源强,以此作为地下水污染风险评价等级的划分标准,通过对污染物在包气带和含水层中的运移进行数值模拟来评价尾矿区地下水的污染风险.结果表明,这种基于物理过程的地下水污染风险评价方法可以给出污染物浓度和风险水平在空间和时间上的分布规律,对于单个点状的污染场地来说,具有详尽的风险表征方式,优于以往基于含水层固有脆弱性指数法的风险评价方法,该方法适用于现有污染场地的风险评价、场地优化选址和为场地建设提供设计参数.     

基于AIS数据的中国沿海集装箱港口碳排放

为了精确有效地测量船舶在港碳排放,提出了一种基于海量船舶AIS (Automatic identification System)航行轨迹数据的港口碳排放计算框架,并结合上市港务公司经营数据,估算港口碳排放承担能力.以中国11个沿海主要集装箱港口为例,采用2018年全球4280艘集装箱船的AIS轨迹全年数据计算碳排放社会成本.结果显示:中国沿海集装箱港口碳排放量与船舶抵港艘次整体呈正相关,上海港是全球第一大集装箱港口,2018年其港口CO₂排放量最高,为69.3万t;船舶靠港作业时,在泊和锚泊状态CO₂的排放比例较高,占碳排放比例的65.8%;从CO₂排放社会成本来看,上海港域内的船舶碳排放社会成本最高,2018年需要支付2459.6万元,从承担碳排放社会成本的能力来看,连云港压力较大,每亿营业收入需要承担碳排放社会成本24.46万元.     

数值模拟在土壤环境影响评价中的应用

根据土壤中溶质迁移转化模型,建立土壤中引油类污染物质迁移转化数值模拟模型,以预测在油井井场附近,石油类污染物质在土壤剖面的分布、迁移和转化,在大地龙北油田开发建设工程环境影响评价中,应用此模型预测石油对土壤的污染,为环境影响评价提供依据预测结果与实验结果相近,认为在通常情况卜地表的石油主要积累在30cm以上的土壤中,下渗的最大深度为80cm,不会对地下水造成污染     

火山泥石流研究回顾

本文简要回顾了火山泥石流的研究历史,介绍了近年来这一领域的相关研究情况.主要内容包括火山泥石流的概念,形成机制及特征研究,火山泥石流的评估,火山泥石流的数学模型及数值模拟等.在论述这一领域相关研究进展的同时,对有关研究内容进行了评述和讨论,并对今后的研究工作提出了一些建议.     

基于数值模拟的地下水环境影响预测评价体系初探:以黔西南岩溶某场区为例

目前地下水环境影响预测评价工作缺少完整的体系,污染评价不全面,无法及时捕捉污染事件或防控方案可执行性差的现象时有发生。总结了地下水环境影响预测中的主要问题,利用已有数值模型进行地下水受污过程评价,设计跟踪监测和防控方案、协同污染防控,提出\"污染过程预测评价\",\"跟踪监测方案设计\"及\"污染防控方案设计\"的三层金字塔预测评价体系,同时以贵州西南岩溶区某场区为例,评价潜在的地下水环境并设计监测防控协同系统,以期在一定程度上为同类工作开展提供参考。     

公交车基于不同燃油的实际道路排放性与燃油经济性

使用便携式车载排放测试系统测试了2辆国VI公交车和2辆国III公交车燃用不同燃料的实际道路排放特性和经济性.结果表明,相比于燃用京VI车用柴油,国VI公交车燃用B5生物柴油(柴油中掺混5%生物柴油)的CO比排放降低了33.1%,NO_x比排放增加了15.6%,颗粒物数量(PN)比排放降低了13.1%.4辆公交车燃用B5生物柴油的CO排放因子较京VI车用柴油平均降低了29.5%,NO_x排放因子增加了12.7%,PN排放因子降低了9.1%.通过对CO_2的分析发现,燃用B5生物柴油的排放因子较燃用京VI车用柴油增加了11.3%,运用碳平衡计算方法计算油耗,并考虑燃油密度的影响,结果发现,燃用B5生物柴油的百公里油耗较燃用京VI车用柴油增加了11.51%,相差较大,后续需深入研究油品热值等其他理化指标对燃油经济性的影响.     

油库池火灾模型的数值模拟

考虑到池火模型在有风状态下视角系数计算的复杂性,运用MATLAB强大的计算和绘图功能,以及可视化GUIDE工具箱,进行了池火灾模型的数值模拟界面化,实现了计算模型的参数和绘制热通量分布图等功能.操作界面简单方便,计算和绘图效率和准确率高.同时避免了命令流方式带来的改变一个参数要重新执行命令和输入的弊端.     

金龙顶子火山喷发柱动力学参数的估算及其灾害评价

用厚度对数-面积平方根法求得金龙顶子火山四海期喷发物体积为0.2155km3。根据最大浮岩碎屑粒度等值线分布特征,估算四海期喷发柱气冲区高度2.5km、对流区高度10.0km、伞状区高度13.86km;风速25-30m/s;初始喷发温度800℃;喷火口半径50m;初始速度250m/s;质量喷发率106.54kg/s;体积喷发率103.26m3/s;喷发高峰时上升速度100m/s;喷发柱中央线温度210k;喷发柱宽度半径为2km;伞状区向外辐射速度20～7m/s;喷发持续时间约为32.91小时;释放能量为1.62×1019J。在火山喷发数值模拟软件模拟验证的基础上,对金龙顶子火山灾害进行了评价预测。     

农田生态系统N2O排放的数值模拟研究

综合大气化学等多学科最新研究进展,建立了农田N₂O排放数值模式,模式较好地模拟了农田生态系统中N₂O排放过程.利用模式分析了气象因子对N₂O排放影响.结果表明:苏州稻田N₂O排放量与生长期平均气温存在显著正相关,与总辐射和降水量相关不明显;功率谱分析表明N₂O排放量存在7～9年的变化周期,与平均温度变化周期比较接近.模拟气候变化对N₂O排放的可能影响表明:气温比目前升高1℃,苏州稻田N2O排放量将平均增加4.5%.     

2000~2020年京津冀BVOCs排放量估算及时空分布特征

为研究京津冀地区天然源挥发性有机化合物(BVOCs)近20a排放量及时空分布特征,本文基于卫星遥感解译获得的2000年、2005年、2010年、2015年、2020年共5期中国土地利用数据,计算获得了京津冀地区各市县BVOCs排放量及排放组成,同时对京津冀地区近20a的BVOCs排放的时空分布进行了特征分析.结果表明,近20a京津冀地区BVOCs平均排放总量为76.40万t/a,其中河北省、北京市、天津市的平均排放总量分别为59.11万t/a,15.29万t/a,2.00万t/a;按照排放组成分析,ISOP平均排放总量为16.80万t/a,占总排放量的21.99%,TMT平均排放总量为29.62万t/a,占总排放量的38.77%,OVOCs平均排放总量为29.97万t/a,占总排放量的39.23%.根据排放时间特征分析,京津冀地区冬季BVOCs排放量最低、夏季BVOCs排放量最高.BVOCs排放的空间分布与土地利用类型和植被分布密切相关,不同土地利用类型的BVOCs排放贡献具有显著差异,近20a京津冀地区林地、耕地、草地的BVOCs平均排放量分别为60.33万t/a,12.78万t/a,2.31万t/a,分别占总排放量的78.90%,16.79%,3.04%.京津冀地区BVOCs空间排放分布差异比较明显,北部、东北部的整体排放量明显高于南部、东南部.本研究可为BVOCs的计算提供研究思路,同时可为京津冀地区空气污染治理提供有关基础数据.