基于拉格朗日乘数法的边坡稳定性变分法

以简单均质土坡为研究对象,通过改进毕肖甫圆弧条分法,即基于拉格朗日乘数法的变分方法,并使得土条间传递的水平内力等于零,计算出每一土条的安全系数Fsi,再利用多滑块体系安全系数的重量加权平均原则,求解滑动土体的整体安全系数,以为边坡的稳定性评价提供依据。     

石家庄市大气污染物的季节性时空特征及潜在源区

为系统研究石家庄市季节性典型污染物的重污染传输特征,基于2018年12月~2019年11月46个环境监测站（PM_2.5、PM₁₀、O₃、NO₂、SO₂和CO）及17个气象站（温度、湿度和风速）的小时监测数据,利用插值（IDW）和相关方法,分析污染物的季节性时空特征;并结合GDAS数据,采用后向轨迹方法,研究污染物的季度传输格局和潜在源区.结果表明：①不同季节具有典型的污染物,季节性典型污染物和污染率依次为：春季（PM₁₀,48.91%）、夏季（O₃,81.97%）、秋季（PM₁₀和PM_2.5,47.54%和32.79%）和冬季（PM_2.5,74.44%）,其与气象条件变化有显著联系;②春季PM₁₀与风速呈负相关,呈西北高、东南低的空间格局,主要传输方向为南向（53.32%）,潜在源区（WPCWT_ij≥160 μg ·m^-3）为河北（冀）中南、河南（豫）中北及山西（晋）中部,且山东（鲁）西和陕西（陕）西北部的传输也会贡献（WPSCF_ij≥0.3）市域的PM₁₀浓度;③夏季O₃与温度呈正相关,与湿度呈负相关,传输通道方向为东南-南向（54.24%）,其潜在源区呈以石家庄市为中心,沧州和菏泽为两翼的新月形区域;④秋季和冬季PM_2.5与湿度呈正相关,冬季呈西低、东高态势分布,输送方向为：秋季（东北-东南,74.75%）,冬季（西北,55.47%）,主要污染源区（WPCWT_ij≥180 μg ·m^-3）集中在冀中南、豫北和晋中西部.     

广州市臭氧污染溯源:基于拉格朗日光化学轨迹模型的案例分析

分析了2018年10月初广州市一次为期6 d的臭氧污染事件,利用拉格朗日光化学轨迹模型对广州市的臭氧污染进行了溯源分析,量化了不同区域对臭氧污染的贡献,评估了重点排放区域不同行业和不同前体物减排对臭氧污染控制的效果.结果表明,本次污染事件期间,日最大8 h臭氧均值均超过160 μg·m^-3,最高达271 μg·m^-3,氮氧化物（NO_x）和挥发性有机物（VOCs）的平均浓度为（77.7±42.8）μg·m^-3和（71.9±56.2）μg·m^-3.芳香烃和烯烃是主要的VOCs反应活性物种,分别贡献了38%和30%的·OH反应活性以及51%和16%的臭氧生成潜势.本次臭氧污染事件主要受3类气团输送影响,3类气团中的高排放区域分别为广东省外、广东省内和广州市本地,在高排放区域中臭氧生成均受VOCs控制.途经区域前体物减排的敏感性分析表明,减排VOCs对于降低臭氧浓度的效果优于减排NO_x.在100%减排情况下控制高排放区域的交通源排放对广州市臭氧控制的效果（臭氧降低14.6%~21.0%）高于控制工业（8.4%~15.3%）、电厂（0.9%~6.2%）和民用源（2.3%~4.7%）的排放,但单独控制交通源在小于90%减排比例下对臭氧污染控制的效果并不显著（<10%）.此外,珠江三角洲地区的生物源排放也对臭氧生成有重要贡献,在模型中关闭生物源排放后,广州市臭氧浓度降低6%~19%.本研究证实了拉格朗日光化学轨迹模型在区域臭氧污染溯源的应用效果,并为广州市臭氧污染的区域协同控制提供了对策建议.     

北黄海北部海域潮余流的模拟研究

基于二维水动力模型,在仅考虑潮流作用条件下,通过计算欧拉余流和拉格朗日余流并结合粒子追踪方法研究了辽宁大连—朝鲜龙渊郡连线北侧的北黄海北部海域的潮余流结构和粒子运移的趋势。结果表明:欧拉余流和拉格朗日余流流速整体较小,呈现由南向北的流向,但在獐子岛及长山群岛的附近岛屿和朝鲜半岛沿岸的海域欧拉余流和拉格朗日余流流速较大。对比粒子追踪计算的结果与欧拉余流和拉格朗日余流的结果表明,流向与粒子运移路径基本一致。该海湾的余流及粒子运动规律特点对辽东半岛东岸及朝鲜半岛西侧海域的排污及污染控制有重要的借鉴意义。     

基于拉格朗日方法的胶州湾物质输运特征研究

利用非结构网格有限体积海洋模型（FVCOM）,分析了胶州湾的拉格朗日余流、有限时间Lyapunov指数场（FTLEs）和拉格朗日相干结构（LCSs）的关系。结果表明:胶州湾西部的主要涡旋呈逆时针方向,中部从北向南分布着顺时针、逆时针、顺时针三个涡旋,东岸存在多个逆时针涡旋,大沽河河口、李村河河口和洋河河口存在小的余流涡。与余流结构相对应,在胶州湾内存在南北方向的拉格朗日相干结构的"脊","脊"与余流涡旋边界基本重合,是物质输运的通道,并对两侧物质输运起阻隔作用。本文从拉格朗日角度研究了胶州湾污染物输运特征,研究结果可解释污染物浓度局部高值现象,为胶州湾排污口的优化和海洋环境管理提供参考依据。     

基于拉格朗日插值法的新陈代谢模型在边坡位移监测中的应用

在边坡位移监测中,如何及时对监测数据进行修正和更新是提高预测精度的关键。以浙江某高速公路边坡位移监测数据为例,先采用拉格朗日插值法对误差较大的监测数据进行修正,再将修正后的数据作为原始数据建立新陈代谢模型,利用建立的新陈代谢模型对边坡位移进行预测,应用于实际工程后结果表明:经修正后的原始序列建立的新陈代谢模型能够更准确地预测高速公路边坡位移的变化趋势,模型的预测精度更高,可为边坡稳定性加固处置设计方案提供依据。     

高活性脱硫剂增湿脱硫过程的数值模拟

对增湿脱硫实验装置进行了数值模拟研究,详细了解反应器内的三相流动、碰撞和蒸发过程,依据流体动力学原理,将气相和脱硫剂颗粒作为连续介质和拟流体,以在欧拉坐标系中描述,将水滴作为离散相,以在拉格朗日坐标系中描述,建立质量、动量、能量和湍动能耗散的输运方程及液滴蒸发、碰撞、运动方程,分别计算气体和液滴轴向速度、反应器内温度的径向分布,其液滴轴向质量浓度、脱硫剂捕集效率,计算数据与试验值吻合较好。     

一个远距离输送-化学转化模式及其在酸雨研究中的应用

建立了一个将空气污染物远距离输送和大气边界层内气相化学反应模式相结合的拉格朗日模式,并应用于华南的酸雨研究.观测的SO_2浓度及硫酸盐浓度与计算结果比较,效果较好.     

青海高原一次沙尘重污染天气成因分析

利用常规观测的卫星云图资料、地面资料、探空资料、地面污染物监测数据,结合拉格朗日粒子扩散模型(LPDM)污染源溯源方法,对2018年2月青海高原一次沙尘重污染天气的主要成因以及沙尘传输特征进行了分析。结果表明:此次重污染天气受高空低槽东移影响,在300~700 hPa形成了强烈的辐散下沉,槽后的高空急流随之东移。在其东移过程中,受高空急流动量下传及偏北气流中的冷空气共同作用,青海东部出现了大风沙尘天气。边界层中逆温层的存在是此次污染天气持续的重要原因之一,加之未出现明显降水,不利于大气污染物的扩散。通过运用LPDM对此次污染天气的运动轨迹进行分析来看,气团影响的模拟高度层距离地面100 m,气团层趋势一致。研究区地处青藏高原,海拔较高,0~100 m高度的气团足迹可以反映出PM 10污染气团的输送路径。同时,0~100 m是主要的人为源排放空间,也是对人类活动影响较大的区域。气团足迹与PM 10浓度的变化趋势一致,即青海东部沙尘污染主要是由河西走廊沙尘倒灌进入青海东部导致,这与天气学分析结果一致。     

3种常见拉格朗日大气污染扩散模型的理论与应用研究

拉格朗日扩散模型是目前常用的空气质量模型之一,对拉格朗日扩散模型在大气环境质量中的应用与研究的总结有助于进一步提高空气质量模型的预报水平,改善环境空气质量。对当前应用较多的3种拉格朗日扩散模型CALPUFF、HYSPLIT-4和TAPM进行归纳总结,介绍了3种模型的发展历程以及理论基础,概括了不同模型的验证情况与在不同情况下的应用结果,并对3种模型的局限与发展提出了建议。对不同拉格朗日扩散模型的总结研究,可以为环境污染物的预测模拟提供进一步的研究参考方向,并为环境工作者提供一定的参考。