流动影响铜绿微囊藻生长的实验研究

研制了稳定运行的环形旋转水槽,模拟天然河道流动。通过该实验装置研究了不同流速条件对铜绿微囊藻生长的影响。结果表明:在温度为25℃、照度为3 000 lx、光暗比为14 h∶10 h的条件下,流速在0~0.50 m/s范围内,适合藻类生长的最佳流速条件为0.30m/s,流速过大或过小都不同程度的影响藻类的生长。对于实验室的铜绿微囊藻而言,较为优势的流速范围为0.25~0.30 m/s;而太湖藻的相对优势流速范围为0.30~0.35 m/s。     

基于TASCC的典型农田溪流氨氮滞留及吸收动力学模拟

为揭示农田溪流氨氮滞留的动态变化性,选择NaCl为保守示踪剂、NH4Cl为添加营养盐开展野外瞬时投加示踪实验.在此基础上,采用TASCC方法和养分螺旋指标定量刻画 滞留动态,并以Michaelis-Menten模型(M-M方程)模拟 吸收动力学特性.结果表明:背景浓度的 吸收长度Sw-amb变化范围为93.94~295.54m,平均值为177.41m;质量传输系数Vf-amb变化范围为0.16~0.38mm/s,平均值为0.26mm/s;吸收速率Uamb变化范围为0.16~0.38mg/(m2×s),平均值为0.26mg/(m2×s).由M-M方程模拟得到的 最大吸收速率Umax为0.59~1.38mg/(m2×s),半饱和常数Km为1.10~5.03mg/L. 在从背景浓度到饱和浓度区间范围内展现出的Sw-add-dyn、Utot-dyn和Vf-tot-dyn动态变化性,验证了TASCC解析 滞留动态和吸收动力学特征的可行性和有效性.     

普兰店湾潮流场数值模拟

针对近年来我国近海海洋环境影响评价的需要，运用具有移动边界的潮波动力学有限 差分模型，模拟了普兰店湾 潮 流场，复演了该湾的潮流结构和时空变化过程。验证结果表明，模拟计算的流速平均差为－1.52cm/s，流向平无差为-2.5 度，完全符合潮流预报的精度要求。     

洋河-戴河河口海域COD时空分布特征研究

首先应用MIKE 21软件建立了洋河-戴河河口海岸水域水动力与污染物输运数学模型,然后采用实测潮流和化学需氧量(COD)浓度对数学模型进行了验证,最后模拟分析了河口海岸水域COD的输运过程.结果表明,洋河-戴河近岸海域潮波为驻波;潮流为顺岸往复流,涨潮流方向为NE向SW,落潮流方向为SW向NE.涨、落急时刻,河口至外海水域潮流流速递增.COD输运方向与涨落潮潮流方向一致.涨憩时刻,COD高浓度区向河道推进,其面积最小;落憩时刻,COD高浓度区向外海推进,其面积最大;葡萄岛周围潮流流速低,在潮周期内小于0.14m/s,对COD的稀释作用较弱.     

基于Micro-PIV和LBM的土壤孔隙网络中流体速度分布表征

土壤孔隙结构复杂多变,揭示其内部流场特性对于描述和预测土壤中水分传输、溶质迁移等现象至关重要.基于规则性的土壤孔隙网络模型,采用Micro-PIV(Micro-scale Particle Image Velocimetry,显微粒子成像测速系统)技术分析不同雷诺数下孔隙结构中流体运动的特征,通过LBM方法(Lattice Boltzmann Method,晶格玻尔兹曼方法)对孔隙结构中流场分布进行数值模拟研究.结果表明:微观尺度下孔隙网络模型中不同孔隙区域流速分布差异明显,中线区域流场呈规律性分布,孔喉处为高速区,流速达到0.001 4 m/s,水平方向相邻两圆柱靠近边界处存在低速区,速度不高于0.000 2 m/s,在垂直于流向方向上速度场具有良好的对称性;靠近上下边界的大孔隙区域流体优先通过,流体的速度可达到0.003 0 m/s. LBM方法模拟的孔隙网络模型中流场分布结果与试验获得的流场分布吻合,其平均均方根误差为0.009 4 m/s,表明土壤孔隙网络模型能有效模拟土壤孔隙,捕捉微观尺度上的流体运动特征,为应用孔隙网络模型研究土壤孔隙中溶质运移和反应等问题提供了微观尺度的度量工具.      

河口、陆架和海洋模式在胶州湾的应用

将河口、陆架和海洋模式应用于胶州湾,建立其三维潮流数植模型。计算结果与实测值相比,吻合良好,重现了胶州湾Ｍ２分潮的时空分布。模拟结果表明：水平流速从表层到底层逐渐衰减,临近海底时,衰减迅速;而垂向流速变化规律与之相反,底层最大。最大垂向流速位于水深梯度较大处,说明地形的强烈起伏,使潮流大幅度地爬坡或落降,是产生较大垂向速度的重要因素。     

MIKE21曼宁数对水域流速模拟影响研究

曼宁数作为MIKE21水域水动力模拟的一项重要参数,其取值的合理性直接影响模拟结果的精确性。掌握曼宁数对水域流速模拟结果的影响规律,可节约参数率定时间。以南粤狮子洋感潮水域作为模拟对象,并将不同曼宁数下水域内特定点位流速模拟值与实测值进行对比,得出曼宁数对水域流速模拟结果的影响规律。在实际应用中,可选取一个较为常用的曼宁数,并将特定点位流速模拟值与实测值随时间的变化幅度进行对比,有针对性地调整曼宁数的取值,从而更快地获得较为精确的模拟结果。     

大江大河污染示踪模拟与分析

本文总结了连续源和瞬时源的示踪模拟与分析方法,说明怎样利用示踪模拟为大江大河的事故污染和正常纳污的污染输移扩散时空分布计算预测提供一种简便实用的模式,并讨论了在大江大河中污染输移扩散的某些特性.认为离散系数主要应由摩阻流速U_※和湿周P决定。      

前海湾填海区的水龄特征及改善措施模拟

根据实际观测潮流与前海湾填海前后海域范围和海底地形条件,建立前海湾环境流体动力学模型(EFDC),以水龄作为水交换能力的评价指标,利用EFDC模型中示踪和水龄模块模拟计算前海湾水龄的时空分布,分析评价填海工程对水龄的影响和不同工程措施对水交换的改善效果。结果表明,填海后前海湾北部的西乡河口附近海域水交换最差,水龄可达到9~10.8 d,5-8月份前海湾平均水龄要小于全年平均水龄;前海湾水龄主要受潮汐影响区域占72.2%,河流入流只对西乡河、新圳河和双界河河口附近较小区域有明显影响;填海后海湾平均水龄增加了67.7%,填海工程对西乡河口附近海域影响最大,水龄增加了6.8 d,对湾口和湾中心影响不明显;前海湾水动力改善的优选工程方案依次是:大铲湾港根部开槽50 m、暗涵注水5 m3/s或暗涵抽水8 m3/s。     

基于示踪模拟的湖库水环境保护设计

在人工湖库的水环境保护规划设计过程中,特别是当水域面积较大时,为确保湖区水环境质量,减少工程投资,应尽可能精确确定各类处理措施。以郑州市北龙湖为例,基于MIKE 21水环境数学模型,分析了不同调水和风场条件下湖区示踪粒子追踪模拟情况,根据示踪粒子模拟结果,确定了湖区北部湾区的保障措施,优化了设计方案,为切实保障湖区水环境质量提供了重要技术参考。     

珠江三角洲秋季臭氧干沉降特征的数值模拟

利用区域化学传输模式WRF-Chem对2014年10月珠江三角洲臭氧干沉降特征进行模拟,结果表明：臭氧干沉降通量呈现明显的时空分布差异,日间平均沉降通量[0.68μg/（m²·s）]明显大于夜间[0.21μg/（m²·s）];同时,珠江三角洲城区的臭氧沉降通量及日较差均比周边植被覆盖区小.受NO_x和VOCs等前体物以及各气象要素场的综合影响,臭氧浓度日变化具有明显的单峰型分布特征,在14：00~15：00达到峰值,秋季臭氧浓度高值区位于珠江三角洲主要排放源下风向区域的广佛交界、江门及中山东部等地区;臭氧的干沉降速率也具有明显的时空变化特征：从07：00~08：00的0.27cm/s开始迅速增大,10：00~16：00基本保持在0.60cm/s左右,17：00开始平缓减小至午夜的0.21cm/s左右;干沉降速率的变化主要受空气动力学阻抗R_a、粘性副层阻抗R_b以及表面阻抗R_c影响,研究表明夜间的干沉降速率主要受R_a影响,而日间R_c起主要作用.这3种阻抗分别受大气稳定度、摩擦速度和下垫面土地利用类型影响,在珠江三角洲区域亦表现出明显的时空变化特征.     

横门围垦对邻近海域水环境影响的数值模拟

用二维水动力数值模型,模拟了横门围垦工程对邻近海域水环境的影响。计算结果表明,工程后流速的改变幅度在-10.15～ 10.03cm/s之间,平均为-3.39cm/s。水位的改变幅度在-5.24～ 8.85cm之间,平均为-0.16cm,大潮期间落潮最大流速时水位的变化幅度,稍大于涨潮最大流速时的变化幅度。围垦工程完成后,邻近海域浅滩处的流速进一步降低,有利于促进淤积,加快浅滩成围速度,而深槽处的流速则略有提高,对河道泄洪没有太大影响。邻近海区水位低潮时将略有下降,高潮时将略有上升,但变化不大,最大不超过10cm,平均不到1cm。     

北京城区2007~2012年细颗粒物数浓度时空演化

为反映近年来北京城区细颗粒物数浓度时空演化过程,利用MODEL 3886GEO-α手持式激光粒子计数仪连续采集了2007~2012年北京城区93个采样点 6月上旬~7月上旬(非采暖期)和12月上旬~次年的1月上旬(采暖期)细粒径颗粒物PM (0.3、0.3~0.5、0.5~1.0) 的粒子数浓度数据,然后在地统计和空间分析方法的基础上,探究了北京城区细颗粒物数浓度的时空演化特征.结果表明,PM0.3在采暖期的数值均高于其在非采暖期的浓度值,而PM0.3~0.5和PM0.5~1.0在两个不同的采样期浓度值有高有低;采暖期不同下垫面细颗粒浓度差异较明显,而非采暖期下垫面类型对细颗粒浓度的影响相对较弱;非采暖期,北京城区南部的丰台区和东部的朝阳区细颗粒物污染最严重,市中心次之,而北部的海淀区和西部的石景山区污染相对较轻;采暖期,北京城区细颗粒物污染主要集中在朝阳区的东部和东南部,以及市中心及其周边区域.     

2001~2015年中国城镇化与PM2.5浓度时空关联特征

综合运用时空统计、剪刀差、地理加权回归等手段分5个阶段从人口、土地、经济角度研究了2001~2015年中国大陆地区城镇化水平与PM_2.5浓度的时空分布以及相互关联特征.结果表明：2001~2015年,我国3a均人口、土地、经济城镇化水平平均值稳步提高,PM_2.5浓度波动上升（44.14~50.89 μg/m³）,不同经济区之间时序变化趋势相似但强度存在差异.不同阶段PM_2.5浓度空间分布趋势基本一致,京津冀、河南与山东北部、新疆西部等地区始终为高值区,3类城镇化水平高值区域逐步扩大.城镇化水平的时序变化趋势与PM_2.5浓度随时间变化的趋势存在差异（切线夹角：15.33°~62.92°）,难以解释PM_2.5浓度在时间上的突变.城镇化水平与PM_2.5浓度空间分布关联特征显著,土地城镇化水平与PM_2.5浓度在0.01水平上正相关,其相关系数依次为东北（0.609~0.723） > 中部（0.572~0.631） > 东部（0.218~0.323） > 西部（0.079~0.255）,除中、西部地区外,经济城镇化水平对PM_2.5浓度正效应明显,东北地区人口城镇化水平与PM_2.5浓度负相关,GWR模型调整R²在2001~2003年阶段最高（0.6~0.77）,2013~2015年阶段最低（0.08~0.64）.     

辽东湾东部秋季海流特征的同步观测研究

基于辽东湾东部秋季7个站点的同步实测海流资料,通过调和分析方法计算了该海域的潮流和余流,并对其进行了分析和比较。结果表明:（1）M₂分潮流是辽东湾东部的优势分潮流,其最大流速介于35.8~69.8 cm/s之间,M₂和K₁分潮流长轴方向基本与岸线走向一致。（2）研究海域北部潮流呈现显著的规则半日潮流性质,中部和南部主要呈现不规则半日潮流特征。研究海域北部和金普湾口南部属于强潮流区,金普湾口北部和中部潮流较弱,各站点最大可能潮流流向大致平行于岸线。（3）辽东湾东部海域余流整体较弱,且呈现沿海岸线向南运移的特征,因此对污染物的长期输运效应不可忽视。     

兴城市曹庄海域潮滩水动力数值模型的建立

本文以辽宁省兴城市曹庄海域潮滩为例,利用MIKE21建立该潮滩的二维水动力模型,在验证海域稳定深槽的潮位、潮流（流速、流向）基础上,对潮滩淹没过程的瞬时水边线和滩面潮流（流速、流向）进行验证,并分析潮汐特征及强风对潮滩水动力数值模型计算结果的影响。结果表明,该潮滩大、小潮均可实现淹没,每个周日滩面（0.5 m以上）淹没时间的平均值为5.8 h;滩面流场极为复杂,高潮时滩面流速达到最大值,普遍为30~40 cm/s且流向基本平行岸线;6~7强风条件对计算流场有较大的影响,1#、2#测站的计算流速较无风条件下增大43.8%和29.5%。     

贫铀合金球对Q235钢靶侵彻性能研究

目的 研究贫铀合金球对Q235钢靶的侵彻行为,为贫铀合金材料侵彻行为的深入研究以及在战斗部中广泛应用提供支撑。方法 采用Johnson-Cook强度模型和失效模型建立贫铀合金球撞击Q235钢靶的模型,利用Abaqus/explicit模块模拟研究贫铀合金球初速与尺寸对剩余速度、扩孔面积、侵彻深度的影响,并对结果进行分析。结果 通过试验与模拟得到了贫铀合金球的穿靶极限速度,两者结果基本吻合,验证了模型参数的准确性。相同尺寸下,贫铀合金球的剩余速度随初速的增大呈线性增大趋势,穿靶后速度衰减率为14.6%~33.2%。初速为900~1 300 m/s、直径为5~9 mm时,扩孔面积比为1.08~1.286。贫铀合金球的侵彻深度(H)随直径(d)和初速(v)的增大逐渐增大,三者的关系为 。结论 贫铀合金球初速和尺寸是影响侵彻深度的关键因素,但对扩孔直径没有显著影响。     

北京市大气重污染过程中AQI的时空扩散特征及其预测模型

通过对北京市大气重度污染时段AQI与气象因子分析,探讨AQI的时间和空间变化特征,并建立了AQI的空间预测模型。结果表明:1)风速>2.5 m/s,且持续时间长(超过5 h)时,AQI曲线特征呈现倒"V"型。若其在1.7 m/s中部>北部,4 d后则中部>南部>北部。3)各方向上中部和北部的AQI预测模型中幂函数模型精度最高,且两者受西南方向的影响最大。