Safety assessment of the film boiling chemical vapor infiltration (FB-CVI) process through a system-theoretic accident model and process (STAMP)

Film boiling chemical vapor infiltration (FB-CVI) is considered as one of the fastest process methodologies for manufacturing carbon-carbon (C–C) composite products and possesses various advantages compared to conventional methodologies. However, there are safety concerns associated with this process for large-scale manufacturing, mainly owing to the intrinsic nature of the precursor and the process conditions. Considering the multifunctional interactions of the various systems during the process, a system-theoretic process analysis (STPA)/system theoretic accident model and process (STAMP) model is used to perform a safety analysis of the hazardous states of the FB-CVI process at the system level. As a case study, the FB-CVI process equipment employed for the manufacturing of C–C composites is considered. The safety constraints present in the system are assessed for adequacy through a hazard analysis by STPA/STAMP. The analysis through STPA/STAMP demonstrated the capability to create proactive strategies for the design and realization of process equipment that can be employed to manufacture C–C composite products through the FB-CVI process.     

Rainfall Interception Based on Indirect Methods: A Case Study in Temperate Forests in Oaxaca,Mexico

Rainfall interception represents the amount of water trapped in natural cover that is not drained directly to the ground. Intercepted rainfall may evaporate after a rain event, making it one of the main drivers of water balance and hydrologic regionalization. This process can be affected by factors such as climate, altitude, vegetation type, and topography. Here is a simple method of calculating rainfall interception in temperate forests using in Santa Maria Yavesia, Oaxaca, and Mexico as an illustrative study area. We used two rain gauges to measure net precipitation (N_p) under the canopy at each study site and one gauge outside the canopy to obtain gross precipitation (G_p). Throughfall (T_h) was indirectly measured using hemispherical photographs. Rainfall interception was obtained through a combination T_h and G_p and N_p. The mean rainfall interception was 50.6% in the Abies forests, 23%–40% in the coniferous‐mixed forests, and 27.4% in the broad‐leaved forests. We classified rainfall events by intensity to determine the effect of canopy structure and precipitation and found that 75% of the events were weak events, 24% were moderate events, and 1% were strong events. In addition, we found that rainfall interception was lower when the intensity of precipitation was higher. Our method can be replicated in different ecosystems worldwide as a tool for assessing the influence of rainfall interception in terms of ecological services.     

湖北省2008年初低温雨雪冰冻过程气候特征分析

2008年初，湖北省出现了严重的低温雨雪冰冻灾害，直接经济损失高达110亿元以上，有必要对灾害期间的气候特征进行系统、科学的分析和总结。对湖北省76个气象站2008年1月12日～2月3日气温、降水（雪）、日照以及低温持续日数等要素进行时空间差异分析及历史与同期比较，并选取10个代表站历史上所有低温雨雪天气过程，对其过程持续低温日数、最长连续雨雪日数、过程极端低温进行比较分析。结果表明：（1）此次过程的平均气温异常偏低，该省大部为-1～-2℃，比常年同期偏低4～6℃，为各站历史同期最低，其中主要是最高气温异常偏低所致，但极端低温并不低；（2）降雪过程频繁，雨雪量异常偏多；（3）低温冰冻持续时间长，该省大部在16～22 d，位于历史第一；（4）日照异常偏少。持续而稳定的大气环流异常形势是湖北省大范围低温雨雪天气的直接原因。     

生态土壤渗滤系统启动周期研究

利用室内模拟试验装置,考察了4种生态土壤渗滤系统在0.1 m3/(m2·d)的水力负荷条件下对生活污水中TP、COD和NH3-N的去除效果及启动周期; 同时对整个系统及同类生态工艺启动周期的判断方法做了探讨.研究结果表明,生态土壤渗滤系统对TP、COD和NH3-N的启动周期分别为15～27 d、24～40 d和24～26 d; 土壤渗滤系统对TP的启动周期最短,对COD的启动周期最长; 处理系统启动周期的判断原则是综合考察系统对主要污染物各自的启动周期,以最长的作为系统启动周期.4组试验中,1#和2#系统的启动周期为40 d; 3#和4#的为24 d.     

海绵城市地块汇水区颗粒污染物的传输

目前我国海绵工程建设多集中在地块汇水区单元内开展,通过多个低影响开发(LID)设施协同完成地表径流水质水量的调控,但基于地块汇水区尺度下城市面源污染的产生和控制效果鲜有报道.本研究比较分析了不同硬化率地块汇水单元内的面源颗粒污染物晴天累积、降雨冲刷、地表径流及径流输出负荷状况.结果表明,地块汇水单元内硬质路面是面源颗粒污染物贡献的最主要的下垫面类型,中硬化率(61.1%)地块和高硬化率(73.6%)地块路面街尘累积量分别约占汇水区单元的88.4%(2.22～12.51 g·m~(-2))和90.1%(4.99～33.43 g·m~(-2)),对径流SS的输出贡献比率分别约为91.7%(0.97～7.34 g·m~(-2))和90.5%(0.92～18.77 g·m~(-2)),降雨径流SS污染负荷占比分别约为95.2%和83.1%,经LID设施处理后输出径流污染负荷约为地表径流的24.0%和40.2%.硬质路面的街尘晴天累积及降雨冲刷以150μm为主,地表径流及输出径流则以50μm粒径段为主,同时地块不透水比例的增加,细粒径(105μm)颗粒物的累积及冲刷分布增大(24.4%和106.4%),而粒径50μm的颗粒物在路面径流中的分布减小(12.4%).屋面的街尘累积、冲刷及降雨径流的粒径分布状况与硬质路面大致相似,但中硬化率地块(1 000μm)和高硬化率地块(250～450μm、45μm)在3个粒径段范围的颗粒物累积和冲刷相较于路面街尘粒径分布明显增加(1 000μm:58.1%和108.5%; 250～450μm:72.9%和41.8%;45μm:59.2%和64.8%).以上结果揭示了颗粒污染物在地块汇水区尺度下的污染全过程(累积-冲刷-输出)分布及LID设施对地块整体SS污染负荷的控制效果,可为地块汇水单元内LID设施工程绩效的科学评估提供重要参考.     

河北坝上与坝下不同土地利用类型土壤入渗特征及其影响因素

为查明河北省坝上与坝下不同土地利用类型土壤入渗能力,选择张北县（坝上风蚀区）和阳原县（坝下水蚀区）作为典型研究区,采用微型圆盘入渗仪测量土壤入渗特性,并分析其主要影响因素。研究结果表明：（1）阳原县不同土地利用类型土壤渗透性能表现为：高盖度草地>低盖度草地>耕地>林地,张北县表现为：草地>耕地>灌木林地>防护林地;（2）不同入渗模型拟合度之间存在显著差异,其中Philip模型拟合效果最佳;（3）土壤初始入渗速率、稳定入渗速率、稳定入渗时间与容重呈极显著负相关关系,而与总孔隙度均呈极显著正相关关系。结果表明,该区草地土壤入渗能力最强,后期开展生态工程建设时应更加重视草地涵养水源的作用。     

气候变化和人类活动对伊逊河流域径流变化的影响

借助Mann-Kendall趋势检验和突变检验对气象水文序列进行一致性分析,划分基准期（1961—1979年）和影响期（① 1980—1989年、② 1990—1999年、③ 2000—2016年）,利用基准期校准的可变下渗容量（VIC）模型,采用步进式方法,探究气候变化和人类活动对伊逊河流域径流变化的波动影响过程。结果表明:研究区近56年年均气温显著升高,年降水量无明显变化趋势,流域年径流量下降趋势明显,季节尺度上流域非汛期降水量增加显著。气候变化和人类活动均会对径流产生显著影响且作用机理复杂,步进式方法对影响机理的研究较传统方法更能体现其变化过程;在降水丰沛的影响 ② 期,冬季降水量增加会显著增加流域径流量,而在降水略少的影响 ① 期和 ③ 期,蒸发量增加以及土壤含水量降低使得流域径流减少;人类活动耗水在影响 ① 期和 ③ 期引起流域径流减少并且影响作用逐渐增强,影响 ② 期由于城镇化和耕地扩张使得流域产流能力增强导致径流增加。深入研究气候变化和人类活动对径流的影响机制,可为流域水资源管理和规划提供理论依据。     

降水和风对大气PM2.5、PM10的清除作用分析

对合肥2015—2017年的降水、风和PM_(2.5)、PM_(10)浓度观测数据统计研究发现,降水对PM_(2.5)、PM_(10)有一定的清除作用,尤其在秋冬季节.秋冬季节小雨、中雨分别导致PM_(2.5)和PM_(10)浓度降低23.1%、40.4%和32.0%、63.7%.雨日PM_(2.5)/PM_(10)比例上升8.4%,表明降水对PM_(10)清除作用更显著.降水前后PM_(2.5)浓度变化与降水前PM_(2.5)浓度、降水强度、降水时长密切相关.当降水强度大于4 mm·h~(-1)或PM_(2.5)初始浓度高于115μg·m~(-3)时,降水对PM_(2.5)产生明显清除作用;而降水强度小于1 mm·h~(-1)或PM_(2.5)初始浓度低于115μg·m~(-3)时由于吸湿增长作用极易造成PM_(2.5)浓度反弹升高;且持续3 h以上雨强介于1～4 mm·h~(-1)的降水也对PM_(2.5)产生清除作用.降水前后PM_(10)浓度变化与初始浓度密切相关,而与雨强相关性较弱.当PM_(10)初始浓度大于50μg·m~(-3),降水就对PM_(10)产生明显清除作用,且PM_(10)初始浓度越高,降水后PM_(10)浓度下降越多.风速大于2 m·s~(-1)可显著降低PM_(2.5)浓度,因此,当风速大于4 m·s~(-1)时合肥较少出现中度及以上污染,但易造成地面起尘,使PM_(10)浓度不降反升.合肥冬季严重污染主要出现在西北风向,夏季中度以上污染天气较少,主要出现在风速低于3 m·s~(-1)的东南风向.     

南昌市一次降水自动监测结果的综合分析

利用降水自动监测仪和空气自动监测系统的同步监测结果,分析了一次34 5mm连续降水中全过程的pH、EC和同期SO2、PM10、NO2的变化情况。降水中pH值为7 23～4 08、EC为488 8～7 6μS cm,pH、EC在降水初期变化较大。pH与EC、SO2呈现负相关趋势,降水过程中PM10、NO2基本保持较低水平,SO2变化较大。     

我国城市降雨径流污染控制模式探讨

随着城市的发展与点源污染控制的不断完善,城市降雨径流污染日益突出,对城市水体构成严重威胁,必须得到有效的控制。对国内外城市降雨径流污染控制模式进行了比较,并结合我国的实际情况,首次提出了双重控制模式,以期为我国城市降雨径流污染的控制与决策提供参考和借鉴。