污水处理工艺流量数学模型及流量校核方法

在实际污水处理中存在着污水处理单上报流量与环保部门监测流量不符的问题。本文以此为出发点,通过数学方法建立一套污水处理流程流量数学模型,从数学的角度分析整个污水处理过程流量变化特点,达到根据进口处的流量,从理论上计算得到各个污水处理环节流量,再与实测流量进行比较,进而实现对各个环节污水流量数学上的校核,以提高污水流量监测的准确度。     

土地利用及不透水地表对河流流量的影响

利用美国地质调查局的逐日连续流量数据计算了美国切斯比克湾地区150个小流域的34个河流流量指标,并在整个区域和划分的3个自然地理区对选择的17个指标与4种土地利用类型和不透水地表做了相关分析。结果表明,森林在降水较少的冬春两季增加流量,雨量较高的秋季减少流量,森林面积比例的增加可以削减洪峰、延长洪峰历时、稳定流量变化。农业用地比例的增加表现为稳定流量变化,延长洪峰历时,在高原地区还可以削减洪峰流量。草地比例的提高均表现为削减洪峰流量,稳定流量变化,延长洪峰历时。随着不透水地表面积增加,洪峰流量、雨季、汛期和年流量增加,流量变化加剧,洪峰历时减少,不同地理区对不透水地表的水文响应也有所不同。     

雨水口径流流量计量方法的研究及应用

针对雨水口及其他跌落水流的流量测量问题,提出一种基于动量变化率而测定来流冲击力的计量流量的方法。具体步骤是通过力传感装置和称重变送器将下落水流冲击力转化为电压信号,依据率定实验过程中电压值的变化,最终换算成雨水口径流流量。结果表明,应用该计量方法进行雨水口流量测量,其获得的流量精度较高,适应雨水口的流量变化,是一种计量雨水口流量的有效方法。     

1956—2012年三江源区河流流量变化及成因

为研究三江源区河流流量变化及其可能成因,在1956—2012年水文气象资料基础上,借助Mann-Kendall趋势检验、流量历时曲线等数理统计方法,分析了该区域流量的年际和年内变化,并通过双累积曲线、相关分析和贡献率分析等方法对影响流量变化的因素进行了探讨.结果表明:①近57 a来澜沧江源区和长江源区的年均流量均呈增加趋势,变率分别为0.47和2.12 m³/(s·a),黄河干流流量轻微减少〔-0.60 m³/(s·a)〕,部分支流流量有所增加;河流流量的年内分布有从双峰型向单峰型过渡的趋势.黄河源区高流量和低流量都减少,长江源区高流量和低流量均增加,而澜沧江源区高流量减小、低流量增加.②气温和降水的共同作用导致河流流量的年内分布呈双峰型或单峰型的特点,降水为主导因素,秋季降水量减少导致部分河段流量分布从双峰型向单峰型过渡.③河流流量和降水量的变化基本保持一致.黄河源区和澜沧江源区流量主要受东亚季风和西风控制,而长江源区流量主要受到青藏高原季风和东亚季风的影响.20世纪80年代以来,三江源区0 ℃等温层高度(16.28 m/a,P<0.001)和>0 ℃年积温(7.30 ℃/a,P<0.01)均呈显著增加趋势.在区域快速增温背景下,冰川和积雪消融给河流流量造成的短期增加效应不可持续,由此对水源涵养功能构成严重威胁.     

基于水域面积法的山区河流水电站下游生态流量定值研究

水电站的大量兴建导致下游河道萎缩退化甚至断流,如何改变水电站运行调度方式,维持下游河道一定的生态流量、保障河流健康成为国内外普遍关注的问题.本文在传统水文学方法的基础上融入生物栖息地法思想,以河流生态系统的生物多样性为功能目标,用河道流量反映河流的水文过程,河道水域面积反映河流生态系统的生物多样性,创新性地提出考虑河道水文生态特性的生态流量定值方法——水域面积法.以北江上游浈江二级支流罗坝水为例进行分析计算.计算结果表明:枯水年罗坝水生态流量为2.26 m3·s-1,占多年平均流量的25.97%;平水年生态流量分月控制,生态流量过程与建站前流量过程基本一致.根据枯水年的生态流量值和平水年各月份的生态流量值,结合水电站的运行调度规则,换算成一定时期内的径流量来确定该时期内水电站需释放的水量,进而对水电站下游河道的生态功能进行保护和修复.     

气力输送化工粉体静电带电影响因素试验研究

采用自建全尺寸粉体静电试验系统,以聚丙烯颗粒为试验介质物料,测试了气力输送过程中物料质量流量、输送气体流量以及离子风消电器对聚丙烯颗粒静电带电量的影响规律。结果表明:气力输送粉体物料时,粉体颗粒与管壁碰撞是影响颗粒带电的主要因素之一,导致颗粒带电量随颗粒质量流量降低和气体输送流量增加(风速增大)而增大。提高质量流量、降低输送气体流量并使用离子风静电消除器,是降低气力输送物料静电危害风险的重要措施。     

薄壁堰式智能流量监测装置的设计及其应用

在海绵城市建设中,雨水径流流量是一项重要的基本参数。但由于径流雨水的水头低、流量不稳定等特点,使得雨水径流流量测量难度很高。针对雨水径流流量测量难的问题,设计出1种薄壁堰式智能流量监测装置。该装置基于三角形薄壁堰测流原理,结合1种水位实时监测模块,实现雨水径流流量的在线实时监测。水位测量是利用阿基米德原理,通过力传感器将内置的圆柱体浮筒所受浮力转化为薄壁堰的堰上水头高度,再通过三角堰流量率定公式,计算得到被测流量。通过物联网技术,将数据实时发送到网站,实现在线监测。对设计的三角堰进行率定,流量为0. 5871～6. 4741 L/s,率定实验结果表明,所建立的拟合公式R~2=0. 9983,相对误差<4. 7%,具有良好的测量效果。将装置应用于某海绵城市建设园区内进行测试,能很好地记录降雨过程中径流流量以及流量的变化、峰值时间等参数,并且满足精准度的要求,在海绵城市建设和信息化建设中具有广阔的应用和推广前景。     

基于SWAT模型的瀼渡河生态流量计算方法

保障和管理河湖生态流量是加强水资源开发利用管控的基本要求,是实施长江大保护和高质量发展的重要内容.以瀼渡河为例,提出了针对无实测流量的河流推算生态流量的方法.首先,利用SWAT水文模型模拟得到1990—2019年30年逐月流量过程,表明该河流流量由上游至下游逐渐增大,且具有明显的汛期和非汛期特征;其次,采用蒙大拿法、最...     

汉江中下游藻华暴发特征及生态流量阈值

基于2015～2019年汉江中下游水文,水环境和水生态数据,采用主成分分析与冗余分析识别了河流藻华暴发防控的关键因子,拟合得到其调控阈值,然后,使用断面通量法和流速抑制法推求了抑制河流藻类水华暴发的生态流量.结果表明:汉江中下游藻类水华主要发生在枯水期,枯水期藻类优势种群为硅藻,小环藻为优势种,丰水期绿藻门和硅藻门是优势种群,小球藻为优势种.流速是影响汉江藻类生长的主控因子,当流速超过0.462m/s时,流速继续增大将抑制藻类生长.汉江中下游枯水期控制藻类水华的生态流量:沙洋断面流量为890m³/s,潜江断面流量为918m³/s,仙桃断面流量为953m³/s,汉川断面流量为1075m³/s.     

油田含油污水空化破乳实验研究

以系统有、无孔板破乳元件在每个相同流量下除油率的比较来表征孔板空化破乳效果,并通过比较装有孔板破乳元件的系统在各孔径和流量下的除油率,确定实验最佳孔径和流量。结果表明:孔板空化破乳法对于乳化液的破坏是有效的,且效果显著;在孔径为8 mm,流量为3.85 m3/h时,系统破乳效果最好,除油率可达97%,孔径偏大或偏小及流量偏高或偏低均会影响空化破乳效果。     

土壤环境承载力评价体系构建与应用

为了解土壤环境对污染物的容纳能力和对人类活动的承载能力,达到有效遏制土壤污染的加重趋势和实现土壤环境风险全面管控的目的,基于土壤环境质量评价,通过区域土壤污染物输入-输出通量分析和污染风险特征分析,以土壤净化缓冲功能为核心构建全面反映土壤性质、污染演变趋势和风险特征的土壤环境承载力综合评价指标体系,并提出基于评价指标的安全系数核算方法.以北京市建设用地为研究对象开展区域尺度的土壤重金属环境承载力定量评价,验证评价指标体系与方法的科学可行性.结果表明,北京市Cu、Zn、Pb和Cd的土壤环境承载力差异明显,Cd元素土壤环境承载力较其他元素低.明确土壤环境承载力概念与内涵、完善土壤环境承载力评价框架、构建土壤环境承载力信息数据库和开展土壤环境承载力核算试点等4个方面对土壤污染的有效防治具有重要意义.     

水土流失风险扰动下区域人地系统适应性研究——以榆林市为例

适应性概念为可持续性科学领域提供了新的研究思维。论文在总结、梳理适应性内涵,整合相关适应性理论与方法的基础上,提出了基于风险扰动的适应性分析框架,采用风险-适应能力指数评估区域人地系统适应性,将系统适应性分解为风险干扰和适应能力（包括生态、经济、社会能力3个参数）两个维度,从研究区水土流失风险出发,构建系统适应性评价指标体系。通过美国通用土壤流失方程（USLE）与适应性函数模型,分析榆林市水土流失风险以及人地系统适应能力时空演化特征,在系统适应性水平评估基础上,揭示榆林市不同时期人地系统适应性演化的驱动因素。研究结果表明：1）2000—2011年榆林市水土流失风险显著下降,但时空演化明显,到2011年高流失区转移分布于西南部、长城沿线等县域;2）12 a间榆林市系统适应性水平整体呈增高趋势,但空间上出现两极分化,呈现“西北高、东南低”的格局,其中北部县区（根据榆林市当地分区,北部县区包括府谷、神木、榆阳、横山、靖边、定边6县区;南部县域包括佳县、米脂、吴堡、子洲、绥德、清涧6县。）在生态、经济和社会子系统能力上明显高于南部,但南部县域适应性水平提升较北部更为明显;3）人地系统适应性演化驱动力由社会经济发展转化为生态环境修复、经济能力增强和社会保障提升的共同作用。     

浙江西苕溪水环境容量模型与参数灵敏度分析

针对浙江西苕溪河月流量丰枯悬殊较大、流速小、存在倒流的特点,建立了零维反复流水环境容量模型.以水功能区为基础划分计算单元,选取频率P=50%、75%、90%和近10年最枯月流量为设计水文条件,分别计算了西苕溪CODCr、氨氮、总氮、总磷的水环境容量值;对模型参数进行了蒙特卡罗模拟分析,95%置信水平下,CODcr环境容量置信区间为[17982 t/a,45489 t/a],氨氮为[493t/a,1624t/a],总氮为[435 t/a,1332t/a],总磷为[20t/a,147t/a];模拟结果给了流量、降解系数不确定条件下水环境容量的所有可能值,为决策者提供了更全面的信息.参数灵敏度分析结果表明,各站流量对各污染物环境容量均最敏感,方差贡献占73.3%~99.1%,而降解系数中除k2对CODCr具有一定影响外,其余影响最小,说明计算水环境容量时,选择合适的设计流量极为重要.     

基于贝叶斯公式的不确定性水环境容量研究——以北运河为例

针对水环境的随机不确定性,构建了基于贝叶斯公式的不确定性水环境容量核算方法,并以北运河为实证案例对所建立的核算方法进行验证：利用贝叶斯公式,通过对水环境容量核算涉及的流量、流速、背景浓度、污染物综合衰减系数这4个参数和水环境容量本身5个随机变量的分布特征进行分析,最后得到水环境容量的概率分布.结果表明：北运河流域10个河段的水环境容量都服从瘦尾偏态分布,并且河段流量与长度对其分布影响最大;与传统设计条件下的确定性水环境容量相比较,不确定性水环境容量分布不仅能够体现前者的信息,并且利用各参数的随机性以及实际监测数据进一步对前者进行了“修正”,能够更为全面准确的描述水环境.     

水库出流对水库环境容量的影响研究

水库的出流是影响水库流场的重要因素,也是影响水库水环境容量的重要因素。文章以某水库为例,利用计算流体力学及水质计算软件计算了水库在不同泄流宽度下出流的流量,并根据不同泄流宽度下水库的流场和浓度场计算了对应的水库环境容量值,分析了出流宽度、出流流量和水环境容量三者之间的关系。     

基于AGA-PP的农村公共安全综合风险评价方法

为了构建一套有效评价农村公共安全风险的指标体系和评价方法,考虑农村环境承载力影响因素对农村公共安全的制约,围绕农村生态承载力、基础设施承载力、社会承载力和人口承载力4个维度,提出能够全面评价农村公共安全风险的指标体系和基于PP（projection pursuit,投影寻踪）模型的风险评价方法.在风险评价方法构建上,采用AGA（accelerated genetic algorithm,加速遗传算法）对PP模型进行改进,实现投影指标函数的快速优化,在此基础上,采用回归分析方法,将时间序列与一维投影值进行拟合,求得一维投影值的预测曲线,通过对一维投影值的预测,利用信息扩散理论将投影值所携带的风险信息扩散至设定的4个风险等级上,用风险熵计算农村环境承载力发展趋势,并借以评价农村公共安全的风险大小.结果表明:基于AGA-PP的评价方法能够最大限度暴露多维指标数据的结构特征.依据最佳投影方向获得的一维投影值与时间序列拟合后,其拟合精度达到0.027 1,较高的拟合精度保证了后续农村环境承载力风险熵值的可信度,这在一定程度上保证了农村公共安全风险评价的可靠性.研究显示,从农村环境承载力的视角评价农村公共安全风险能够很好地反映农村公共安全风险的现实状况和发展趋势.基于AGA-PP的农村公共安全评价方法简单有效,具有评价精度高且与实际吻合度高的特征,能够为公共安全管理部门提供决策依据和方法参考.      

基于PM2.5的中国雾霾灾害风险评价

基于雾霾胁迫、人口暴露和适应能力,结合遥感数据与统计数据,对2014年中国286个地级及以上城市的雾霾灾害风险进行评价,在此基础上,识别雾霾灾害风险热点区的风险主导因子.结果表明:中国城市雾霾灾害风险整体水平不高且内部差异显著,雾霾灾害风险大体呈"东高西低、北高南低"的空间布局特征.雾霾灾害风险热点区范围涵盖96个城市,占据国土面积92.4万km~2,波及人群数量5.9亿.风险主导因子分区方面,适应能力主导区分布在汕头、揭阳、邵阳、娄底、玉林、汕尾、达州、巴中、天水、昭通、潮州和贵港等12个城市;雾霾胁迫主导区分布在郑州、上海、成都、泰州、济南、西安、武汉、鄂州、南京、扬州、天津、无锡、嘉兴、南昌、常州、芜湖、淄博、合肥、镇江、黄石、马鞍山、南通和日照等23个城市,其余61个城市则属于雾霾胁迫-适应能力综合主导区.     

跨流域引水工程对晋江水环境容量的贡献

采用概率稀释模型（PDM-PS）计算方法,在设计条件为流量7Q10、达标率100%的情况下,计算该工程建设前后东溪和晋江干流水环境容量,并进行比较,结果表明,该引水工程年平均引水3.5亿m^3,分别为东溪及晋江干流增加水环境容量（以CODCr计）5446.1kg/d和4293.4kg/d。     

感潮河网水环境容量数值计算

对感潮河网水环境容量和污染物允许排放量的概念进行了分析，考虑了感潮河网水环境容量的时空动态变化及其影响因素，提出了基于感潮河网水质模型的水环境容量数值计算方法。该方法不公反映了感潮河网地区水流运动复杂、流态不稳定、流向多变的特点，而且反映了感８潮河网水环境容量受边界水质变化、河段水质目标不一致、水利工程运行等多种因素影响下的时空变化规律，该方法经过实例计算验证，效果良好。     

西安市第五污水处理厂设计进水水质水量的分析与确定

对拟建污水处理厂服务区域内的水质、水量进行调查分析,结合区域内的人口密度、工业企业现状及发展前景,提出按实测水质浓度90%保证率确定污水处理厂设计进水水质,同时依据实测水量对可行性研究报告提出的处理规模进行核算,并按修正后的水质和水量进行工程设计,此方法可作为工程技术人员设计城市污水处理厂时参考。