HSPF水文水质模型应用研究综述

HSPF(Hydrological Simulation Program-Fortran)模型采用FORTRAN语言编写,以Stanford水文模型为基础,能够综合模拟径流、土壤流失、污染物传输、河道水力等过程,并大量应用于气候变化与土地利用变化的流域水环境效应情景模拟.该模型是半分布式水文水质模型的优秀代表,在国外得到广泛的应用.HSPF模型包括PERLND、IMPLND与RCHRES等3个主要模块,分别实现对透水地段、不透水地段与地表水体的水文水质模拟.总体来看,HSPF模型在国外水文、水质过程模拟,以及涉及气候变化和土地利用影响的情景分析中发挥重要作用,但是国内该模型的应用非常有限.HSPF模型存在的主要问题包括:①模型中某些方案和算法还有改进和完善的空间;②模型对数据输入要求较高,模拟的精度受到空间和属性等数据的限制;③模型只限于均匀混合的河流、水库和一维水体模拟,对于复杂流域或水体的模拟研究,需要与其它模型整合以解决更加综合的问题.目前,针对发展与完善HSPF模型的研究仍在继续,包括模型平台开发、模型功能扩展、模型校正方法研究、参数敏感性研究等方面.随着我国基础数据的积累及共享程度的提高,HSPF模型在我国的应用也将更加广泛.     

基于实时交通信息的道路机动车动态排放清单模拟研究

以上海市为例开展了实际道路车流分布、行驶工况和车辆技术的实地调查,建立了道路车流、VSP分布和车辆技术数据库.在此基础上,基于实时的车流、车速等交通信息,构建了动态化的道路机动车污染物排放清单模拟方法,并开展了城区典型道路的机动车小时排放模拟案例研究.调查结果表明,上海市城区道路车流以轻型客车和出租车为主,分别占各时段车流总量的48%～72%和15%～43%;VSP分布与平均车速存在较好的规律,各车型VSP峰值随平均车速的上升向高负荷去移动,且峰值逐渐降低;当前上海市车辆以国2和国3车型为主,经过年检站调查结果的校正,国2和国3车型分别占各车型的11%～70%和17%～51%.模拟案例结果显示,道路机动车CO、VOC、NOx和PM日排放峰谷比可达3.7、4.6、9.6和19.8左右,CO和VOC排放主要来自轻型客车和出租车,与车流变化的相关性较好,而NOx和PM排放主要来自重型客车和公交车,且主要集中在早晚高峰时段.采用建立的动态排放模拟方法可实时反映实际道路的机动车排放变化,获取高排放路段和时段,为交通环境管理提供重要的技术手段和决策依据.     

污水土地处理系统中管网铺设率对流态的影响与CFD模拟

污水土地净化系统的水力特性直接影响污染物的处理效果,研究不同管网铺设率对水流流态的影响,可为设计参数的选择及反应器结构优化提供依据.因此,运用示踪-应答技术,以停留时间分布(RTD)理论为基础,对反应器中水流的状态进行分析.同时,借助计算流体力学(CFD)软件Fluent进行数值模拟.RTD分析和CFD模拟结果互补分析发现,底部的碎石层具有布水功能,而表面的水层具有集水的作用:水流在承托层中水平流动,竖直流经填料层,最后在水层中水平流入集水管网.在有承托层和水层的情况下,系统采用不同管网铺设程度的布水和集水方式对填料中水流的流态影响不大,然而管网孔口布水效果不均.各管网铺设率反应器的体积效率均在90％以上,但都有一定的无效体积或滞留区.半网布水、集水的反应器体积效率最高,流态接近推流形式.无因次平均停留时间为1.09,轴向扩散系数为0.037.     

发酵液作为EBPR碳源的动力学模拟

发酵液是一种优质的碳源,能够提高生物除磷系统(EBPR)的除磷效果.采用基于碳源代谢的修正ASM2模型,能够较好地模拟发酵液作为EBPR碳源的动力学变化规律.发酵液作为EBPR唯一碳源时,系统中的异养菌不仅不对聚磷菌(PAO)的生长构成竞争关系,反而促进PAO的生长.发酵液作为实际污水的补充碳源时,优化了污水中的碳源组成,创造了有利于聚磷菌生长的环境,使EBPR中聚磷菌达到微生物总量的40%以上,比实际污水作为碳源的EBPR中的PAO含量提高了3.3倍.     

Numerical simulation of alga growth and control in Dalian Bay

WAHMO model was used to simulate the distribution of pollutants in Dalian Bay, China as to predict well as the growth and control of alga. The observed and predicted values of main pollutants showed a good trend at all study locations and the different between them can be ignored. Simulation results illustrated that phosphate was one of limited factors to control algal growth at the location near the sewage outfall, meanwhile, away from the sewage outfall, the synergy of ammonium nitrogen and phosphate was the limited factor.     

防沙堤风场特征数值模拟

基于FLUENT软件,采用标准湍流模型对防沙堤风场特征进行了数值模拟,研究了防沙堤迎风面和背风面设计方式对风场的影响。结果表明,防沙堤风场主要受迎风面坡度控制,坡度越陡对风速的衰减效果越好;对于固定形式的防沙堤,风场结构特征与风速无关,对不同风速的衰减比率是一定的。     

辽河流域畜禽养殖污染源仿真研究

随着国家对流域水质改善要求的逐渐提高,流域污染源管理变得日益重要。提出了一种基于CPNTOOLS的辽河流域畜禽养殖行业污染源仿真技术,并采用CPNTOOLS软件对辽河流域内一家典型畜禽养殖基地进行了仿真研究,经过多次仿真与数据统计分析,分别得出了该畜禽养殖基地的CODCr,BOD5,NH3-N,TP,TN日排放量的正态分布均值在90%,95%,99%置信水平下的置信区间,并结合排水量分别计算出各污染物指标排放浓度的区间。结合BAT处理技术对污染物浓度削减进行了计算仿真,并得出了处理后CODCr,BOD5,NH3-N,TP,TN排放浓度的正态分布均值在90%,95%,99%置信水平下的置信区间以及排放浓度的极大值和极小值。     

3D numerical investigation of thermally assisted high efficiency ductile machining of nanocrystalline hydroxyapatite

This study investigates the effects of four different variables (initial workpiece temperature, side rake angle, edge radius/feed rate, and nose radius/depth of cut) on ductile regime machining of a bioceramic material known as nanohydroxyapatite (nano-HAP) using 3D numerical simulation. AdvantEdge FEM Version 5.9 is used to conduct turning simulations of the nano-HAP workpiece. Tecplot 360 is used to analyze the results of the simulations. Because the workpiece is thin, the entire workpiece is set to a uniform initial temperature to simulate laser preheating of the material. Initial workpiece temperature, rake angle (side rake angle), edge radius, and nose radius are varied, and the effects of these operating conditions on critical feed are investigated. It is found that critical feed increases as initial workpiece temperature increases, and also as negativity of rake angle increases. For the edge radius, it is concluded that an initial increase causes an increase in critical feed – however, at some value of edge radius, critical feed shows no further increase; for the nose radius, critical feed appears to show no significant dependence.     

燃煤电厂电-袋复合式除尘器优化控制的仿真运行研究

以电-袋复合式除尘器为仿真研究对象,在Windows界面下利用Visual Basic6．0编程语言开发出燃煤电厂电-袋复合式除尘器优化控制的仿真运行软件。该软件通过建立数学模型,进行仿真实验,模拟工况变化、优化运行参数等对电-袋复合除尘系统进行整体的优化控制,并综合分析电-袋复合除尘器运行过程中的能耗以及运行费用,对运行电压、电流、运行阻力、喷吹周期等参数进行了优化。该仿真软件达到了电一袋除尘系统的节能降耗的目的,同时也降低了电～袋复合除尘器的运行成本。     

机械式模拟运输台仿真研究

模拟运输振动试验台作为一种机械式随机振动模拟器,能够较好地再现汽车运输振动环境。针对模拟运输台在调试、使用时具有一定盲目性的问题,进行了运动学仿真。仿真结果与实测数据吻合良好,验证了模型建立的正确性,调整模拟运输台上可变参数进行一系列的仿真,总结这些参数对于最终结果影响的规律。仿真结果表明,模拟运输台的台面振动由系统自激振动和凸轮带动台面强迫振动复合而成;台面上功率谱密度的第一主峰主要和系统的自激振动有关,第二主峰主要和凸轮带动台面的强迫振动有关。