水文地质条件对地下水封洞库选址的影响研究

地下水封洞库因其安全、环保、建造成本低等优势,已成为石油储备的重要形式,但场地的水文地质条件决定着洞库建设的成败.本文从地下水封洞库建库的适宜性条件分析入手,明确了对洞库选址具有重要影响的水文地质条件,即洞库所处的水文地质单元位置、地下水水位、岩体渗透性、地下水水质,在此基础上建立了地下水封洞库选址适宜性评价指标体系,通过层次分析法确定了各评价指标的权重,并通过黄岛地下水封洞库实例验证了该评价指标体系的可靠性.     

某地下车库污染物浓度分布的数值模拟分析

为了分析北京某一大型地下车库的污染物浓度分布,根据地下车库室内环境以及现有情况建立数学模型,采用计算流体力学软件Fluent对地下车库通风时的气流组织进行了数值模拟,对污染物稀释效果主要以垂直地面方向断面的一氧化碳浓度场来直观展现,分析和判断。数值模拟结果与该地下车库环境空气的实际状况较为吻合,从而说明本文建立的地下车库空间内污染物浓度数值模拟模型的正确性。为预测地下空间的污染物浓度分布提供了一种可行、直观的方法,同时也为地下车库通风系统的设计优化提供了参考依据。     

施工隧道通风位置与污染物浓度场演化特征关系分析

以东木岭三级水电站新建III号引水隧道为研究背景,在通风管出风口不同位置,采用相关监测仪器对施工作业区内风速风向、粉尘、CH_4、CO、SO_2及H_2S气体浓度值进行采集,并对气固两相污染物浓度场的演化特征进行分析。研究表明:通风管出口位于隧道壁面一侧时,施工作业区内气流流场紊乱,通风2 400 s后粉尘浓度峰值降低至20.59 mg/m~3;通风管出口位于隧道拱顶中央时,施工作业区内气流流场相对稳定,通风2 400 s后粉尘浓度峰值降低至9.97 mg/m~3;台车上部高浓度CO、SO_2分布较集中,台车对有害气体的阻碍效应小于粉尘;相同通风时段内,通风管出口位于隧道拱顶中央时粉尘和气体浓度值降低速率较高,尤其在通风1 800～2 400 s时段内,浓度值降低速率十分明显。     

封洞库低渗介质地下水渗流场数值模型的参数反演

在地下水数值模拟工作中,模型参数是影响数值模型计算准确度的关键因素。对于低渗裂隙介质场,传统的参数分区方法很难准确地刻画低渗裂隙介质场的非均质性,因此需要利用有效的方法优化数值模型参数,使其计算结果更加准确、可靠。建立了烟台某地下水封洞库的低渗介质地下水渗流场数值模型,并对模型中的关键参数——岩体渗透系数进行了参数反演,得到了模型中两个关键层位的岩体渗透系数场。结果表明:研究区岩体渗透系数表现出强烈的非均质性,丁烷洞库在-94～-100m深度上形成了强渗透带,造成丁烷洞库地下水涌水量偏大。参数优化后的数值模型的计算精度进一步提高,能够准确地刻画地下水封洞库的运行状态。     

强烈非均质裂隙介质优先流及其工程意义——以HN地下水封洞库为例北大核心CSCD

在地下洞库工程建设中,低渗岩体内发育的节理密集带、断层等空隙中通常形成优先流,从而对洞库涌水量与储品水封安全性造成严重影响,因此裂隙介质优先流的识别、工程风险评估以及防渗控制研究具有重要意义。以HN地下水封石油洞库为例,使用FEFLOW地下水模拟工具的非结构化剖分技术对优先流潜在通道进行了精细的几何刻画,建立了工程场区尺度的地下水水流模型,并对施工期中优先流防渗处置不同工况下洞库涌水量与储品水封安全性进行了模拟分析。结果表明：优先流是影响洞库围岩中地下水的流场形态以及洞库涌水量的重要因素,断层、节理密集带等不连续面是主洞室涌水主要的充水途径,优先流形成的涌水量占据主洞室总涌水量的60%以上。在地下工程施工期间做好优先流通道的防渗处理是必不可少的工作。     

试井理论在洞库水幕效率试验中的应用

在低渗透性岩体中建造地下水封洞库需要水幕系统保证密封性,而单水幕孔及整个水幕系统的效率高低是判断地下水封洞库密封性的重要标准.通过水幕效率试验,可以获取洞库岩体的渗透性参数,预测水幕孔效率,并设计提高水幕系统效率的方案.运用试井理论以实测压力恢复曲线和压力导数曲线来识别和选择模型,用标准曲线进行拟合,能够将非常微小的地下水流动状态敏锐地捕捉,并进行准确地解释.将该理论应用到洞库水幕效率试验中,结果表明:其解释资料可准确获取低渗透性岩体的渗透性参数,有效预测水幕孔效率,提高低效率孔水幕效率,为地下水封洞库水幕系统方案设计提供技术支持.     

基于离散裂隙网络的烟台水封洞库渗水点分析

建立在致密结晶岩地区的地下水封洞库开挖过程中洞室及水幕巷道的渗水具有不均匀性,而现阶段主要在开挖后根据实际渗水量组织施工排水,若排水不及时容易造成洞室或巷道大面积浸水而形成安全风险。为在洞室开挖前对渗水点分布及渗水量进行一定预测,从而提前且合理安排排水工作,降低施工风险,以烟台地下水封洞库丁烷库区为例,在对该库区裂隙调查结果进行一定的统计分区后,采用Monte-Carlo随机模拟方法建立离散裂隙网络模型,通过多次迭代确定裂隙模拟置信区间,并选取在置信区间范围内的裂隙模拟结果按照立方定律求取渗透系数,按区间进行水封洞库渗水点分布区划分,同时与实测大流量渗水区域进行比对,结果发现两者具有较好的一致性,表明该方法能借助前期裂隙统计结果预测洞室开挖后渗水情况,协助组织施工期洞室排水。     

加油站水封隔油装置数值模拟研究

为进一步探究加油站水封隔油装置的隔油能力,利用FLUENT软件对水封隔油装置中油水两相流进行数值模拟研究,采用VOF模型和Standard k-epsilon模型,研究了0.75 m/s流速工况下不同入口含油浓度对水封隔油装置速度场、隔油效果的影响,也由此得到了含油污水的临界浓度。结果表明:水封井内流体流动有着固定的流道,不会随初始浓度的增大而改变;三级隔油池内流体主流道位置则随着初始浓度的增大而改变,并形成新的流道;水封井的临界浓度为0.1%,三级隔油池在0～10%初始浓度下尚无临界浓度;三级隔油池中油液逃逸有3个时间段,初始浓度大于3%时,油液逃逸量随着初始浓度的增大反而降低。     

污染源位置对气体污染物影响的数值模拟

在自然通风、置换通风和单侧送侧回式通风3种方式下,通过改变污染源位置,运用CFD软件模拟研究了办公室内苯污染物的浓度分布规律,比较得出最佳通风方式下的最合理污染源位置。结果表明,3种通风方式下污染源放置的最合理位置是点3;苯污染源处于位置3时,3种通风方式中自然通风各平面苯污染物平均浓度普遍相对最高,而单侧送侧回方式的相对最低,置换通风居于二者之间。最终确定单侧送侧回通风方式下污染源处于位置3时为最佳物理模型,在该模型下办公室内通风效果最好,能够有效地排出室内气体污染物。因此,不同污染源位置对办公室内空气品质的影响不同。     

某气田石油类污染物运移数值模拟研究

为研究气田建设项目对地下水产生的石油类污染,以西北某气田开发区地下水为研究对象,在水文地质条件调查和地下水污染源与污染途径分析的基础上,采用GMS软件建立研究区地下水流模型和溶质运移模型,模拟预测了凝析油储罐破裂泄漏情景下石油类污染物在地下水中的迁移规律及自然净化过程。结果表明:模拟期内地下水中的石油类浓度小于标准值,地下水未超标但受到轻微污染;污染晕中心浓度随时间减小,污染场地及下游位置污染物浓度先增大后减小,距离污染源越远的位置峰值浓度越小。     

不同通风方式下地下环形受限空间火羽流卷吸特性研究

地下环形受限空间作为一种新型的地下公共交通系统,火灾已成为其安全使用的最大威胁。火羽流卷吸运动机理研究是进行火灾风险评估、防排烟设计的重要基础。采用数值模拟、理论分析方法,研究了不同通风方式、火源位置共同耦合作用下地下环形受限空间火羽流卷吸特性的机理;定量分析了9个火灾场景,即主干隧道、出入口支路隧道、交叉路口隧道三种火源位置在横向、半横向、纵向不同通风方式下的火羽流在受限空间顶棚的温度、烟羽流高度和火羽流CO浓度的变化规律;最终提出了当火源位置位于主干隧道时,半横向通风方式最佳,火源位于出入口支路隧道时,横向通风方式最佳,火源位于交叉路口隧道时,纵向通风方式最佳;为提升地下环形受限空间整体的消防安全性能,其排烟方式应采取多种排烟方式的组合。本研究可补充现有受限空间火灾动力学理论,为地下受限空间火灾烟气控制、人员疏散以及火灾综合防治提供理论依据。     

室外空气污染对室内空气质量的影响研究

利用数值模拟方法,研究了单个建筑物外存在点污染源时室外空气污染对室内空气质量的影响.首先利用点污染源时单个建筑物周围污染物扩散的风洞实验验证了计算模型和方法的正确性,再利用自然通风的风洞实验,计算了不同污染源位置和建筑物进风口时的室内外速度场和污染物浓度场.结果表明:速度场的计算结果与风洞实验结果基本吻合,无量纲通风量的计算值略小于实验值;建筑物迎风面回流区上方的气流进入室内;当点污染源位于建筑物前的距离和建筑物高度之比约等于1时,污染源在地面处的室内污染物浓度要小于源在建筑物高度一半处的;建筑物进风口的挡风板对室内污染物浓度的影响不大;根据壁面上污染物浓度的分布来改变进风口位置,是减少室内空气受室外污染影响的有效方法.      

复杂地下硐室群核事故钚气溶胶扩散行为研究

涉核地下硐室群核事故产生的钚气溶胶威胁核设施的长期运营安全,现有关于封闭空间内的钚气溶胶扩散行为研究主要涉及简单硐室,而未涉及复杂地下硐室群,复杂地下硐室群核事故钚气溶胶扩散行为尚未得到充分揭示。首先对核事故钚气溶胶源项进行分析,讨论了钚气溶胶颗粒产生的方式和粒径分布特征,给出了硐室内钚气溶胶初始浓度的估算方法;然后通过分析钚气溶胶颗粒的空气动力学行为,给出了适合于描述钚气溶胶颗粒在硐室内传输的本构模型,建立了地下硐室群内钚气溶胶扩散行为模拟方法;最后以某复杂地下硐室群为例,采用Ventsim软件对两种释放场景(缓慢释放和剧烈释放)、不同释放位置条件下钚气溶胶的扩散行为进行了数值模拟,并对硐室群核事故应对措施展开了讨论。结果表明：钚气溶胶在硐室群内的扩散行为主要受核泄漏方式、核泄漏位置、钚气溶胶颗粒粒径以及通风系统的影响,通过合理规划硐室群布局、通风风路、防核泄漏措施等,可有效降低核污染扩散的风险。该研究结果对于地下硐室群核安全设计、核应急处理与核扩散风险管控等措施的制定具有一定的参考价值。     

地下车库氡迁移的数值模拟研究

目的 研究地下车库氡浓度分布,提出改善地下车库氡控制的建议.方法 计算地下车库壁面的氡析出率,建立地下车库的几何模型,采用CFD数值模拟的方法研究室内温度、换气次数以及气流组织形式对室内氡浓度分布的影响.结果 平均氡浓度水平在室内温度为5℃时均处于最低值,在温度为35℃时均处在最高值,反映出温度的升高将削弱通风排氡的效果.当换气次数为1 AC/h时,室内氡浓度已经符合规范上的要求,因此对于采用机械通风的情形,当室内换气次数超过1 AC/h时,基本可以认为已经具备足够的排氡的能力.结论 提高换气次数可以显著降低室内氡的浓度,除此之外,采用合理的气流组织形式,让气流充分穿越工作区也是提高排氡效率的可行方法.     

城市多排污口对河流水质影响的模拟研究

通过实测阜新新邱长营子桥段5个连续排污口处污染物浓度,采用水平二维水质迁移模型对细河城市段排污口排出的生活废水及1 500 m长的细河河段进行模拟分析,计算出多排污口在耦合叠加作用下,河段内污染物的迁移扩散和污染物浓度的分布特征。模拟分析得出:第1、2、3年污染物在3个监测断面处的横向迁移距离和纵向迁移距离,污染物最大浓度所在的位置以及岸边处污染物浓度的分布规律曲线,为城市污水治理和城市规划提供一定的科学依据和指导。     

污水管道沉积物分层冲刷的起动规律及其污染贡献特性

为探明管道沉积物的断面污染物分布特征,揭示梯度冲刷强度下沉积物的分层冲刷起动规律及其污染贡献特性,通过建立一套污水管道沉积物冲刷模拟装置,基于管道沉积物分层分布理论,揭示了沉积物不同断面颗粒粒径以及碳、氮、磷等污染物的含量变化规律.此外,根据无黏性沉积物初始运动的临界剪应力公式进行计算,结果表明,随粒径的增大,不同分层颗粒下理论临界剪切应力从0.038N/m²增加0.261N/m²;随设计水流剪切力从0.1N/m²增加到0.3N/m²时,沉积物对污水的TCOD贡献率从6.4%增加到46.3%,TN贡献率从25.3%增加到40.6%,而TP从42.9%降低到25.1%,且在各类污染物的附着含量对比下,随水流强度增大,冲刷起动的悬浮物为有机类污染物的占比最高.据此可知,粒径大小对污染物的污染负荷分布具有较大影响,且污染负荷分布对水流冲刷的溢流污染物浓度变化具有相关性.因此,明确管道沉积物分层冲刷水流强度及溢流污染物浓度变化有助于有效控制水体污染情况.     

巷道通风气流对氡浓度测量的影响

为了提高花岗岩山体水平巷道内的氡浓度测量数据的可靠性,对氡浓度测量方法进行了研究。通过对不同通风状态下,测氡仪在不同放置位置的测量数据进行分析,研究巷道形状对测量数据的影响程度。测量结果表明:(1)自然通风状态下,坑道内氡浓度基本均匀一致。在测量区域无其他因素影响的情况下,测量仪器可以放置在任意位置。(2)机械通风状态下,空气流通断面内氡浓度存在差异;而涡流区氡浓度与空气流通断面内氡浓度差异更为明显,浓度分布情况比较复杂。在进行巷道内氡浓度测量时,应将仪器放置在流通断面的中心位置,尽可能避开涡流区。     

风速及泄漏量对无组织排放的苯污染物浓度影响的CFD模拟研究

利用Fluent软件对某化工厂苯污染物的无组织排放在居民区的扩散规律进行了模拟,研究并比较了风速及无组织泄漏量对污染物浓度的影响。研究结果表明：存在伙,当实际泄漏量大于QC时,敏感点的苯污染物浓度随风速增大而减小;当泄漏量小于伙时,敏感点的苯污染物浓度随风速增大而增大。风速较小时,随着敏感点到泄漏源距离的增大,敏感点的污染物浓度有减小趋势;风速较大时。敏感点的苯污染物浓度不仅与敏感点到泄漏源的距离有关,还与污染物的泄漏量有关。在污染物扩散方向的下风向街区内,迎风一侧的污染物浓度高于背风一侧的污染物浓度。     

胶州湾冬季近岸海域大气扩散参数的测定试验

式中C为污染物浓度,Q为源强,u为风速,x为从源点出发到下风方向的水平距离,y、z分别为垂直烟轴的断面上距烟轴中心的水平及垂直距离,σy、σz分别为y方向和z方向上浓度分布的标准差。由于污染物质在随风传输扩散过程中不断稀释,故σy、σz也是随x的增大而不断增大,即σy、σz是x的递增函数。     

多热源分散程度的数学模拟及对置换通风影响

通过建立多污染热源置换通风的三维数学模型,根据数值解分析三热源位置变化对多污染源置换通风效果的影响,结果表明:热源的位置变化对多污染热源置换通风效果的影响是很大的,房间内热源应紧凑布置以利于提高通风效果和节能。