渤海湾入海溶解无机氮总量控制研究

基于渤海湾近岸海域的实际调查结果,采取生态物理耦合模型,对渤海湾的主要污染物-溶解无机氮(DIN)的基准环境容量和极小剩余海洋环境容量进行了计算。结果表明,渤海湾DIN的极小剩余海洋环境容量在Ⅰ类和Ⅱ类水质标准下均为负值,渤海湾的DIN已经超标。结合实际的海水功能区水质管理目标,应重点控制非点源的排放,加强上游携带入境污染物的处理,从总量上控制DIN入海污染通量,改善渤海湾水质。     

Validation of a booted finite element model of the WIAMan ATD lower limb in component and whole-body vertical loading impacts with an assessment of the boot influence model on response

Objective: A novel anthropomorphic test device (ATD) representative of the 50th percentile male soldier is being developed to predict injuries to a vehicle occupant during an underbody blast (UBB). The main objective of this study was to develop and validate a finite element (FE) model of the ATD lower limb outfitted with a military combat boot and to insert the validated lower limb into a model of the full ATD and simulate vertical loading experiments.

Methods: A Belleville desert combat boot model was assigned contacts and material properties based on previous experiments. The boot model was fit to a previously developed model of the barefoot ATD. Validation was performed through 6 matched pair component tests conducted on the Vertically Accelerated Loads Transfer System (VALTS). The load transfer capabilities of the FE model were assessed along with the force-mitigating properties of the boot. The booted lower limb subassembly was then incorporated into a whole-body model of the ATD. Two whole-body VALTS experiments were simulated to evaluate lower limb performance in the whole body.

Results: The lower limb model accurately predicted axial loads measured at heel, tibia, and knee load cells during matched pair component tests. Forces in booted simulations were compared to unbooted simulations and an amount of mitigation similar to that of experiments was observed. In a whole-body loading environment, the model kinematics match those recorded in experiments. The shape and magnitude of experimental force–time curves were accurately predicted by the model. Correlation between the experiments and simulations was backed up by high objective rating scores for all experiments.

Conclusion: The booted lower limb model is accurate in its ability to articulate and transfer loads similar to the physical dummy in simulated underbody loading experiments. The performance of the model leads to the recommendation to use it appropriately as an alternative to costly ATD experiments.     

走滑断层作用下X80管道设计应变规律和神经网络预测

走滑断层是埋地管道常见的地质灾害威胁，断层作用下管道会发生较大的拉压应变而失效。为得到X80管道的设计应变，基于有限元方法建立了走滑断层作用下管道的应变响应数值计算模型，模型使用壳单元模拟管道，非线性弹簧单元模拟土壤约束，采用西二线实际工程的管道应变影响参数范围，计算了管道的设计应变；为预测管道的设计应变值，基于以上参数化分析得到的4 817组设计应变结果，采用人工神经网络建立了管道设计应变预测模型。结果表明:该神经网络模型预测结果的最大相对误差小于10%，预测准确性良好，且该方法具有较高的计算效率，可以为断层作用下埋地管道的应变设计与评估提供参考。     

非柔性连接石化储罐配管温差应力分析与对策

储罐配管在温差作用下产生热位移会导致管壁产生热应力，未采用柔性连接的配管由于热应力集中作用可能发生破漏。针对与石油化工储罐非柔性连接的配管的安全问题，应用ANSYS有限元分析软件模拟计算石化企业典型配管的热应力分布；根据不同类型配管的分析结果，提出了工程技术与管理方面的针对性安全措施。研究结果表明:温差效应对石化储罐配管热应力影响显著，随内外温差的增加，配管应力集中的区域增大，最大热应力值增大；补偿措施能够改善配管的柔性，降低配管应力；约束载荷限制配管热膨胀从而增大配管应力；三通管是多根配管接合的区域，这种复杂管道交汇处会形成明显应力集中。研究结果对于提高石油化工非柔性连接配管安全性有一定的指导意义。     

分层开采工艺对地表沉降的影响研究

分层开采是厚煤开采的经典工艺,这种工艺对地表沉降的影响比较复杂。通过测试原岩物理力学参数,利用有限元软件flac3D对分层和一次采全高时地表沉降进行了数值模拟。结果表明,如果采高较小,砌体梁距煤层较近,且采完上分层后长时间停采,给顶板再生留足时间,分层开采较一次采全高对地表沉降影响要小。     

高效复合菌在木薯酒精废液处理中的应用研究

对酒精废液生物处理反应器内颗粒污泥中的微生物进行分离纯化.分离出的8株高效优势菌,初步鉴定结果:1号为皮杆菌属;2号为棒杆菌属;3号、4号为微小杆菌属;5号为乳杆菌属;6号为纤维单胞菌属;7号为丙酸杆菌属;8号为红长命菌属.对8种纯化后的菌株进行混合培养,确定了复合菌群生长最佳培养温度为37℃,最适pH值为6.8.在处理过程中投加适量葡萄糖、硝酸铵和微量元素能够提高复合菌群的处理效果.最佳添加量为:葡萄糖0.5g/L,硝酸铵1g/L,Fe2 5mg/L和Ca2 25mg/L.在日处理量100 m3的UASB生物反应器中投加该复合菌群后,木薯酒精废液的COD去除率明显提高,达到90%以上.处理系统运行稳定.     

重金属元素在樟树人工林中的累积与迁移

结合樟树人工林生态系统生物产量研究,采用Hp3510原子吸收分光光度法测定樟树人工林生态系统不同组分中Cu、Zn、Mn、Pd、Ni、Cd的含量,探讨了重金属元素Cu、Zn、Mn、Pb、Ni、Cd在湖南株洲市樟树人工林中的累积与迁移.结果表明,樟树人工林地土壤层(0～100 cm)中,6种重金属元素的平均含量以Pb为最高,为67.929 mg/kg,Cd最低,仅为0.699 mg/kg,排序为Pb＞Zn＞Mn＞Ni＞Cu＞Cd,总储量为2 737 174 kg/hm2.在樟树不同器官中,Cu、Zn、Mn、Pd、Ni、Cd的含量范围分别为6.849～13.178 mg/kg,3.776～37.443 mg/kg,32.214～659.130 mg/kg,1.626～15.544 mg/kg,0.218～3.719 mg/kg,1.033～9.506 mg/kg.樟树对土壤中6种重金属元素富集能力排序为Cd＞Mn＞Zn＞Cu＞Pb＞Ni.在樟树林中,6种重金属元素的总积累量为11.124 kg/hm2,且排序为Mn(8.097 kg/hm2)＞Zn(1.429 kg/hm2)＞Cu(0.763 kg/hm2)＞Pb(0.491 kg/hm2)＞ Cd(0.272 kg/hm2)＞Ni(0.072 kg/hm2),重金属元素积累量空间分布为叶(3.447 kg/hm2)＞枝(2.863 kg/hm2)＞皮(1.685 kg/hm2)＞干(1.635 kg/hm2)＞根(1.307 kg/hm2).樟树林与环境之间,Mn的交换能力最强,其次是Cd、Zn、Cu,再次为Ni、Pb.     

FRP加固震损RC柱建模方法及骨架模型研究

为研究震损RC柱采用FRP(Fiber Reinforced Polymer,FRP)加固修复后的抗震性能,本文基于OpenSees仿真平台,根据震后RC柱的表观损伤状态提出FRP加固震损RC柱的有限元模型建立方法。对FRP加固震损RC柱进行5120种工况的Pushover分析,采用三折线荷载-位移骨架曲线,研究损伤状态对骨架曲线特征点参数的影响规律,并通过数据回归分析提出FRP加固震损RC柱的骨架曲线计算模型。分析结果表明:损伤会降低FRP加固RC柱的承载力及刚度,且降低程度随损伤指数的增大而增加,两者近似成抛物线关系;在DS-5损伤状态下,相比于FRP加固完好RC柱,FRP加固震损RC柱的屈服承载力P y、峰值承载力P c、弹性刚度K 1、弹塑性刚度K 2及下降段刚度K 3的均值下降17.9%、14.5%、41.8%、43.1%和19.9%;损伤对FRP加固RC柱弹性刚度和弹塑性刚度的降低程度明显高于屈服承载力和峰值承载力;文中提出的FRP加固震损RC柱骨架曲线计算模型具有较高精度。     

青藏高原淡水湖泊水化学组成特征及其演化

青藏高原淡水湖具有高生态价值和高脆弱性并存的特点.以海拔5 080 m±10 m的打加芒错湖水为研究对象,测试及分析了湖水化学组分,探讨了其主要离子来源、控制因子和湖泊水化学演化趋势.结果表明,湖水阳离子以Ca2+和Na+为主,阴离子以HCO3-为主,为HCO3-Ca型水;TDS为71.2～199.8 mg·L-1,矿化度低;受地表径流的稀释作用和富铝贫钙的地质背景约束湖区东南部水体的EC、Ca2+和HCO3-浓度均较低.湖水的Na+/(Na++Ca2+)为0.08～0.75,Cl-/(Cl-+HCO3-)为0.11～0.35,Ca/Na值为0.58,Mg/Ca值为0.12,HCO3/Na值为1.46,据Gibbs模型和元素化学计量分析表明,其化学组成主要受硅酸盐岩风化控制.湖区流域参与风化的矿物岩石包括斜长石(钙长石、钠长石)、钾长石、云母、石膏、盐岩等,但以斜长石风化为主,湖水的K/Na值平均为0.059,表明流域钾长石风化程度较低.湖水中方解石、白云石、石英、石膏等矿物饱和指数(SI)大于0,石盐的SI则小于0,揭示了青藏高原上淡水湖泊演变成咸水湖的变化趋势.     

深埋水平岩层隧道开挖稳定性分析及控制*

针对深埋高地应力水平岩层掌子面开挖稳定性及支护结构失效问题,以大峡谷隧道为工程背景,通过现场测试、室内试验、数值模拟等方法,探究深埋高地应力水平岩层失稳机理及控制措施。研究结果表明:坚硬岩体被节理面切割后,在高地应力作用下容易发生挤压破碎,破碎岩体遇水发生软化,导致掌子面发生大范围塌方,初支和超前支护失效;隧道开挖后岩层发生不均匀沉降,浅部岩层最先发生弯折破坏,层内块体错动滑移,继而向上方岩层发展,并伴随层间分离和层内裂隙发育,最终形成宏观破裂面;提出的台阶法、2 m开挖进尺、砼喷层、双层小导管、提高初支强度的整体优化控制措施,可有效提高现场支护效果。