Application of CFD Methods for Modelling in Air Pollution Problems: Possibilities and Gaps

Different urban air pollution problems deal with complex structure of air flows and turbulence. For such problems the Computer Fluid Dynamics (CFD) methods become widely used. However, this approach despite a number of advantages has some problems. Experience of use of CFD tools for development of models and suggestions of their applications for a local scale air pollution over a complex terrain and stable stratification are discussed in this paper, including: Topography and complex geometry: choose of the co-ordinate system and computer grid; Turbulence closure for air pollution modelling: modified k- model for stable stratified ABL; Boundary conditions for vertical profiles of velocity for stable-stratified atmosphere; Effects of the radiation and thermal budget of inclined surfaces to dispersion of pollutants; Artificial sources of air dynamics and circulation.Some examples of CFD applications for air pollution modelling for a flat terrain, mountainous area, mining open cast and indoor ventilation are discussed. Modified k- model for stably-stratified ABL is suggested. Due to the isotropic character of the k- model a combination of it in vertical with the sub-grid turbulence closure in horizontal can be more suitable for ABL. An effective scheme of boundary conditions for velocity profiles, based on the developed similarity theory for stable-stratified ABL, is suggested. Alongside with the common studies of atmospheric dispersion, the CFD methods have also demonstrated a good potential for studying anthropogenic and artificial-ventilation sources of air dynamic and circulation in local-scale processes of air pollution.     

退化湿地生态系统的生态恢复与管理——以美国Hackensack湿地保护区为例

受城市化、工业化和地球温室效应等人类活动与自然因素的影响,美国Hackensack湿地保护区正面临着面积不断减少、景观破碎化、外来物种入侵、河水污染增加、盐碱化程度增加和范围扩大等生态胁迫。稳定湿地面积,重建湿地的复合景观,丰富生物多样性,恢复潮水的正常规律,减少水体污染,控制外来种的入侵与扩张,促进湿地原有植物的定居与扩增及原有植被的恢复是Hackensack湿地恢复的关键,也是恢复工程设计与实施的核心。退化湿地生态恢复的管理则以植被的生长、芦苇的扩散方式及动态、鱼类和蟹类的种群动态、鸟类的种类及其对生境地的利用情况对生态系统功能恢复状况进行生物检验,有效监控退化湿地生态系统的恢复动态,研究其恢复规律,进而采取相应的管理措施,科学调控生态恢复进程。     

基于安徽省土地利用变化的地形梯度效应分析

为揭示地形因素与土地利用空间格局演变的关系,以安徽省2000年、2005年以及2010年Landsat TM影像和DEM数据为数据源,利用坡向、地形起伏度、坡度变率和地形位指数多种地形因子,并结合地学信息图谱分析理论从综合角度系统研究土地利用结构时空分异格局在地形梯度上的变化特点及其规律。结果表明:1)研究区主要的土地利用类型是耕地和林地,其次是建设用地和未利用土地,且建设用地面积逐期增加趋势显著。2)2000~2010年研究区不同土地利用类型在不同地形梯度区间的分异规律存在明显差异。低地形梯度范围是耕地、水域和建设用地的优势分布区;中地形梯度范围是草地的集中分布区;林地的优势分布区集中在高地形梯度范围。3)2000~2010年研究区土地利用图谱以稳定型和后期变化型为主,低地形梯度和高地形梯度是稳定型图谱的集中分布区,中低、中高和高地形梯度范围是后期变化型图谱的优势分布区。2000~2005年林地的优势分布区有向较低地形位梯度扩张的趋势,其中,耕地是主要的转入来源。2005~2010年耕地的优势分布区有向较高地形位梯度扩张的趋势,变化模式主要为:"林地–耕地"、"未利用地–耕地"和"草地–耕地"。     

地震滑坡地形剖面线多重分形特征及其在稳定性判别中的应用

"5.12"汶川地震诱发了大量的滑坡和不稳定斜坡体,这些滑坡和不稳定斜坡体的稳定性影响到灾区社会经济发展和灾后重建。地震滑坡的不同稳定性状态孕育了滑坡地形剖面线的演化特征,并且地震滑坡地形剖面线直接地反映了在地震力作用下坡体的演变过程和演化机制。根据实测的汶川地震诱发的滑坡地形剖面线特征,研究了相对稳定滑坡、蠕滑阶段滑坡和不稳定斜坡的地形剖面线的分布特征,以及地震滑坡不同稳定状态下的地形剖面线的多重分形维数演化特征。研究结果表明相对稳定滑坡的多重分形维数演化特征的具有明显的有序性,处于蠕滑状态的滑坡和不稳定斜坡的多重分形维数演化出现明显的特征性拐点。     

炸药废水中TNR含量直接光度法测定的研究

以三硝基间苯二酚 ( TNR)溶于水后 ,溶液呈现出明显的亮黄色 ,据此直接用光度法对炸药废水中 TNR的含量进行了测定 ,并论证了光度法的测试条件。同时以消解测氮法进行印证 ,结果表明方法具有可行性     

Preparation and Characterization of Cellulose/Polypropylene Composite Using an Oxidatively Degraded Polypropylene

In this work, an oxidatively degraded polypropylene (DgPP) was studied as a novel coupling agent for fibrous cellulose (FC)/polypropylene (PP) composite. An optimal preparation time of PP thermal oxidative degradation was 18 h at 130 °C, and the DgPP had functional groups such as γ-lactone and acid groups. The spherulite observation of the DgPP suggested miscibility for the undegraded PP. The addition of the DgPP presented the transparency improvement of FC/PP composite, and this behavior was found to be originated from the grafted DgPP, which was produced by the esterification reaction between the of FC and the DgPP. The scanning electron microscope (SEM) observation showed that the grafted DgPP coated the FC surface, and the tensile strength of the FC/PP composite increased by an appropriate amount of the DgPP addition. These results suggested that the DgPP was suitable for the coupling agent of FC/PP composite.     

对应分析在CFIT事故致因研究中的应用

为揭示可控飞行撞地(CFIT)事故致因规律,根据Reason-SHEL模型得出的10个CFIT事故致因因子,分析从飞行安全基金会数据库中整理出的2006—2011年间40起CFIT事故。在此基础上建立CFIT事故年份-成因列联表,再利用SPSS软件对表格进行对应分析。将事故成因和年份同时反映在二维散点图中,实现数据可视化。最后对图形进行向量、圆心接近点以及区域化等3项分析。根据结果得出,CFIT事故的主成因是人因操作和外界环境;随着年份增加,飞行员状态(药物/疲劳、经验不足)对造成CFIT事故的重要性越来越明显;不同年份有不同的重要致因因子。     

氮添加对不同坡度退化高寒草甸土壤真菌多样性的影响

为明确不同坡度退化高寒草甸土壤真菌多样性对外源氮添加的响应规律,选取三江源区果洛州不同坡度退化程度相近的高寒草甸,进行外源氮添加试验,探讨不同氮添加水平：低等量氮添加（LN,2 g ·m^-2）、中等量氮添加（MN,5 g ·m^-2）和高等量氮添加（HN,10 g ·m^-2）对不同坡度退化草地土壤真菌多样性的影响.结果表明：①土壤中真菌分布类群集中于子囊菌门（Ascomycota）、担子菌门（Basidiomycota）、被孢霉门（Mortierellomycota）和球囊菌门（Glomeromycota）,其中优势菌门为子囊菌门和担子菌门.子囊菌门、根肿黑粉门和油壶菌门等相对丰度在不同坡度间差异显著（P<0.05）.而同一坡度不同氮添加处理下真菌各门丰度变化差异均不显著.②优势属为被孢霉属和Archaeorhizomyces,它们对不同坡度和不同氮添加水平的响应无差异性.③已鉴定95个菌属在不同坡度间存在显著差异（P<0.05）.④一些相对丰度<1%的属在同一坡度不同水平氮添加间存在显著差异（P<0.05）.5 α和β多样性分析整体表现为在不同坡度和不同氮添加水平下土壤真菌群落无差异性.表明退化高寒草甸土壤真菌对外源氮添加的响应不敏感.     

黄河源区斑块化退化高寒草甸土壤细菌群落多样性变化

为研究海拔变化和退化过程中高寒草甸土壤细菌群落多样性的变化规律,利用MiSeq高通量测序技术,分析不同海拔活动斑块、非活动斑块、恢复斑块和高寒草甸土壤细菌群落多样性,利用冗余分析对细菌多样性和环境因子进行分析.结果发现,3种类型斑块中主要的土壤细菌门均是变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteriota）和酸杆菌门（Acidobacteriota）.细菌优势属为RB 41 、鞘脂单胞菌属（Sphingomonas）和慢生根瘤菌属（Bradyrhizobium）.RB 41 和慢生根瘤菌属相对丰度随海拔升高而下降,随斑块演替而增加,但3种类型退化斑块相对丰度均显著低于高寒草甸（P<0.05）.退化斑块土壤碳固定功能的细菌丰度,大于健康高寒草甸.不同斑块的细菌Chao1指数和物种数显著高于高寒草甸（P<0.05）.冗余分析发现,生物结皮盖度和全氮是海拔4013 m处细菌优势门的主要影响因子;生物量、全氮和pH对高海拔4224 m细菌优势门影响较大.生物量和全钾显著影响海拔4013 m的细菌属分布,海拔4224 m地区莎草科盖度和速效氮为细菌优势属的主要影响因子.生物结皮和pH对细菌多样性影响较大.不同海拔地区细菌的影响因子发生着较大变化,在研究细菌多样性变化的过程中,不仅要关注高寒草地退化的影响,还应考虑海拔高度的作用.     

复杂电磁环境仿真软件中的大地形文件传输技术研究

为了提高仿真速度,仿真软件一般采用多台计算机进行协同工作,首先搭建一套电波传播仿真并行系统,该系统能够导入地理信息,并在导入的地图上进行电磁辐射源建模及电磁环境仿真工作。但是,对于一些很大的地形,其海量的三维地形数据的传输时间过长,这加大了总的仿真等待时间。所以为了综合利用多台计算机的资源优势,提出使用BitTorrent方式,使得服务端与客户端的计算机均可以为地形文件的传输做贡献,极大减少了地形文件传输时间,可以从侧面提高仿真工作的效率。