多介质潜流人工湿地的水动力过程模拟

水动力过程是湿地净化功能发挥的重要机制之一.根据脉冲示踪试验,获得潜流人工湿地的水力停留时间分布曲线.针对其"多峰"现象,利用数学软件MATLAB7.0分别将对数正态分布、对流扩散模型以及考虑延迟的连续完全混合反应器模型时脉冲示踪试验数据进行叠加模拟,同时利用多流弥散模型拟合分析,结果表明:叠加模型和多流弥散模型均能较...     

稳定流场饱和均质土壤中农药淋溶动态预报模式的探讨

基于对流-弥散方程(CDE)的解和传递函数模型(TFM)中呈对数正态分布的溶质迁移时间的概率密度函数，构造了稳定流场饱和砂质壤土中仅考虑吸附作用时农药淋溶动态的预报模式。建立该模式的思路首先是利用示踪剂的穿透曲线，由CDE的解析解反求水动力弥散系数；再针对不同的阻滞因子通过求解CDE正问题的数学实验，生成农药穿透曲线的模拟值，接着应用对数正态概率密度函数拟合得到相应于不同阻滞因子的农药迁移时间的均值和方差，结果表明：均值与阻滞因子为乘幂函数的关系，而方差随阻滞因子的变化甚小，且不同流速下农药迁移时间的均值与方差随阻滞因子的变化亦呈现相同的规律，通过农药阿特拉津的淋溶实验对该模式的预报精度进行了检验。     

地下水溶质运移方程有限差分格式的实证研究

在求解对流占优的地下水溶质运移方程时,为克服有限差分法和有限单元法产生的过量和值弥散等虚假数值现象,出现了许多数值方法,其中包括Crank-Nicholson格式、上游加权法和人工扩散量法等。以一维地下水溶质运移方程为例,分析三种差分格式的截断误差、稳定性和收敛性,并通过数值试验,在不同的对流强度下,将不同算法的数值解与解析解进行对比,研究不同算法的优缺点和适用条件。结果表明:在对流占优较弱时,三种方法都适用,但Crank-Nicholson差分格式误差最小;当对流强度增大时,适用时间步长较小的人工扩散量法;当对流强度较大时,适用时间步长较大的人工扩散量法,或者空间步长较小的上游加权法。该研究可为解决实际问题时算法的选择提供依据。     

天然和人工叠加流场下弥散试验研究

在污灌区浅层含水层进行了现场弥散试验,采用氚做为示踪剂,瞬时投放.因为天然流速较弱,通过注水形成天然的和人工的叠加流场.根据流场特性。建立以Φ-Ψ坐标表示的移流弥散数学模型.采用有限差数值方法求解,其中二维模型应用分裂格式.通过计算的浓度曲线与实验曲线拟合,求得纵、横向弥散率.     

初始浓度分布对一维含水层中溶质运移的影响

为了研究含水层中任意初始浓度分布条件下一维含水层介质中的溶质运移规律,采用对流-弥散方程构建考虑任意初始浓度分布条件下一维含水层介质中溶质运移动力学数学模型,模型采用持续注入示踪剂、瞬时注入示踪剂和脉冲注入示踪剂3种不同的边界条件,数学模型的求解采用格林函数法.并通过开展室内一维砂柱实验进一步验证模型的科学性和适用性....     

低渗透性多孔介质室内弥散实验及弥散度求解研究

低渗透多孔介质在浅部含隔水层中分布广泛,是地下水污染物迁移的重要载体,然而其弥散度的取值目前研究还不足。针对此问题,以溴化钠为示踪剂开展了低渗透多孔介质的室内弥散实验研究,介质渗透系数为0．048 m/d,通过离子选择电极法测定溴离子浓度,并分别采用解析法和数值法进行了弥散度的求解,解析法和数值法求得的弥散度分别为0．0048 m 与0．0065 m,研究成果可以为低渗透多孔介质中污染物迁移预测提供弥散度值参考。     

示踪试验确定河流纵向弥散系数的直线图解法

本文对描述一维水团示踪试验的解析表达式经过适当的数学推导,得出一直线方程,使该方程中的因变量和自变量仅含有原始数据(c_i,τ_i),直线的斜率和纵截距含有D,u和x,因此就可以采用作图法或线性回归法从已知观测数据求出直线的斜率和纵截距,最后求出河流纵向弥散系数和河流主流流速。     

垃圾气弥散的文献综述

本文综述了一些国内外学者对垃圾气运动形式和特点以及影响气体迁移因素的观点。垃圾气的主要成份为ＣＨ４和ＣＯ２，它在垃圾体内以对流和扩散的形式弥散，离开填埋体则作竖向和横向迁移。影响气体迁移有４个因素：填埋场的具体情况，场周围土壤的水文地质学特性、场周围土壤的地质学特性和场周围天气季节的变化。     

一维流三维水动力弥散测定仪的研制

针对目前传统的室内一维、二维测定装置不能完全反映污染物运移过程中的空间特征,设计了一种能测定三维水动力弥散的试验装置。该装置结合平面二维和剖面二维的测定,可以综合反映水动力弥散系数在三维空间的变化规律。通过试验数据显示:平面和剖面上的纵向水动力弥散系数都在0.02左右,平面上的横向水动力弥散系数小于纵向水动力弥散系数3倍左右,而剖面上的横向水动力弥散系数小于纵向水动力弥散系数数十倍;另外,通过分析一维流三维水动力弥散的特征,对试验的效果进行了评价,结果表明该试验装置具有较高的准确性和精度。     

一维分层弥散模型在二沉池模拟中的应斥

通过在二沉池一维分层模型中加入弥散作用建立了二沉池一维分层弥散模型,并采用数值求解的方法开发了二沉池模拟程序。利用竖流式沉淀池中试试验实测数据验证了模型的可靠性,以COST（欧洲科技领域研究合作组织）624/682文件中基准污水处理厂沉池晴天时的稳态和动态进水数据为模型输入值,分析比较了一维分层弥散模型模拟程序与国外成熟软件的模拟结果。结果表明,纳入了弥散作用的一维分层模型能较好地描述实际二沉池中的悬浮固体浓度分布,模拟结果具有较好的精度,有待于在二沉池模拟和控制领域进一步深入研究。     

饱和多孔介质中胶体运移模拟方法研究进展

阐述了国内外针对胶体在饱和多孔介质中运移模拟方法的研究进展：胶体在多孔介质中由于对流和弥散作用发生运移,而由于表面沉积和筛滤作用滞留在多孔介质中,通常采用含有滞留项的对流弥散方程对胶体的运移行为进行宏观描述,并通过拟合得到胶体运移和滞留的宏观参数,但是对流弥散方程是对试验曲线的宏观描述,无法解释其背后的微观机理;胶体的运移和滞留作用由胶体的微观受力决定,包括胶体在水中的布朗运动和有效重力,胶体-胶体/胶体-固相表面之间的相互作用以及流场作用在胶体上的力3个部分;为了实现从微观受力到宏观参数的升尺度计算,研究者们提出了胶体过滤理论及其后续的修正方法对沉积速率等宏观参数进行预测,然而现有方法通常基于简化的流场,忽略了多孔介质复杂孔隙结构和表面特性的影响;孔隙结构模型是多孔介质孔隙结构的简化模型,基于该模型能够从胶体在多孔介质中的微观力学分析出发,预测胶体的宏观运移行为,然而已有研究中尚未全面的考虑胶体在多孔介质中运移和滞留的多种作用.本文总结了该领域待解决的问题,包括建立考虑微观机理的对流弥散方程,发展考虑多孔介质孔隙结构的胶体过滤理论以及完善基于孔隙结构模型的胶体运移模拟方法.     

A large-eddy simulation of a line source in a convective atmospheric boundary layer—I. Dispersion characteristics

The dispersion of a passive line source in the convective atmospheric boundary layer is calculated with a large-eddy simulation. The results of the calculation are presented in the form of dispersion parameters. The total dispersion parameter is made up of two contributions: meandering and relative diffusion. Both contributions are calculated as a function of diffusion time and of source height. The results for vertical dispersion show that initially the contribution by meandering is large. Furthermore, the meandering component becomes larger as source height increases. These results can be interpreted in terms of the well-known looping plume in the convective boundary layer. The horizontal dispersion parameter is also influenced by meandering. However, in this case the lowest source has the largest meandering component. Finally, we consider the velocity statistics and demonstrate that they are consistent with the dispersion parameters.     

基于QUAL-Ⅱ模型的地热尾水溶质污染数值模拟

在东营地区广利河某段开展了地热尾水溶质弥散试验,获得监测断面的相关数值,采用河流水质综合模型(QUAL-Ⅱ)对尾水在河流中的弥散过程进行数值模拟和预测。求取弥散参数D为12 m2/s,模拟结果显示:单一点地热尾水排往河流中,对河流水质贡献不大,除排放口有影响外,尾水对整个河流的生态环境没有大的污染和破坏;预测多个尾水排放源排往同一河流时,尾水溶质的累积作用是明显的,相对影响较大区域在排放源0～40 m范围,距排放源大于200 m时,尾水的排入对河流水质影响已较轻微。建议在地热尾水排放点分散布设,降低尾水对河流水质的影响。     

放射性核素在多孔岩层裂缝中传输的数值模拟

本文采用三次样条方法计算了放射性核素从注入井中向多孔岩层裂缝中传输的数值解,并与有限差分解、解析解作了比较。结果表明,三次样条方法在带有放射性衰变的水动力弥散方程的数值计算中,对抑制数值耗散是一种有效的方法。     

MATLAB在大气扩散模拟中的应用研究

采用MATLAB语言 ,将常用大气扩散模式编制成大气扩散函数 ,组成大气扩散专业工具箱 ,及通用条件下的大气扩散模式DEMOS图形 ;可实现快速求取扩散浓度值 ,并将其可视化的功能。不但提高了计算速度及计算精度 ,而且也为大气环境评价工作提供了便利的工具。     

广州城市污泥燃烧性能综合评价及其燃烧动力学模型

采集了广州5种不同来源城市污泥(分别为KFQ、DTS、LJ、LD和ZZ)及肇庆市1种污水污泥(ZQ),利用热重法对6种干污泥的单一样及两种干污泥的混合样在不同条件下进行了热重实验研究,并通过TG-DTG曲线计算了污泥燃烧的4个综合燃烧指数.研究发现,广州当前城市污泥具有高挥发分、低固定碳和低热值的特点.整个污泥燃烧可以分为水分析出、挥发分析出、挥发分燃烧和焦炭燃烧4个阶段,并且不同来源污泥这4个燃烧阶段差别较大,其中,挥发分的析出和燃烧制约着污泥的整个燃烧过程.不同来源污泥的燃烧性能与污水处理厂水处理工艺、污泥种类及其理化性质有关.从挥发分释放特性指数D、可燃性指数C、综合燃烧特性指数S来看,6种污泥中,LJ污泥燃烧性能最好,而LD污泥的燃烧性能最差.KFQ与ZZ污泥混合后,除D指数外,其他指数都变小,而升温速率过快,并不能显著提高污泥的综合燃烧性能.采用积分法(Coats-Redfern方程)计算得到各燃烧阶段的反应的机理方程及相应的活化能参数,发现活化能大小与污泥的燃烧阶段是相对应的.     

建筑扰动条件下大气流动与扩散的CFD模拟

用FLUENT模式对中性大气、单个建筑的气流扰动情况进行模拟,并以风洞试验数据检验模拟效果;将模拟方法应用于类似城市建筑阵列条件的大气污染扩散问题,并且与现场示踪试验比较. 结果表明:FLUENT对建筑扰动条件的平均风场模拟效果良好,FAC2(模拟值与试验值之比在0.5~2之间的比例)在水平与垂直风速下分别达到77.9%与61.0%;对湍流特征量的模拟偏差稍大,K(湍流动能)虽总体偏小,但FAC2仍达到了54.6%. 选择湍流闭合的标准K-ε(ε为湍流动能耗散率)方案、重整化群K-ε方案和雷诺应力模型方案对结果的影响均不大. 采用FLUENT模拟了类似城市街区建筑阵列条件的大气扩散个例, 模拟结果反映了建筑扰动导致的扩散烟流轴线相对于平均风向的非常规偏移,并且扩散浓度与示踪试验结果相符较好,下风向32与63m处的侧向模拟浓度峰值的相对误差分别为72.5%与36.9%. 相比于高斯模式ISC3,FLUENT对复杂建筑阵列条件的扩散模拟结果更符合实际,如污染物向上风向扩散以及在建筑物周围堆积与绕流的现象. FLUENT扩散模拟还显示:近源处相邻建筑街道峡谷中的最大浓度沿下风向“阶跃”式减小,排放源所在街道峡谷中的最大浓度可比相邻街谷中的高几倍甚至1个数量级以上.      

沿岸熏烟扩散的中尺度模拟系统

建立了一个沿岸熏扩散的中尺度模拟系统，它由一个二维二阶矩闭合的ＰＢＬ模式和一个随机流动扩散模式组成。初步的模拟和一些数值试验结果表明，随机游动扩散模式与现行的基于高斯扩散公式的熏烟扩散模式比较，其物理模型更为合理；采用二阶矩湍流闭合方案的ＰＢＬ模式能模拟得到合理的热力内边界层（ＴＩＢＬ）结构特征，将二阶矩湍流闭合ＰＢＬ模式模拟所得气象场作为随机游动扩散模式的气象输入，可以较好地预测沿岸地区日间持续     

4-AAP光度法测定污水中挥发酚的干扰规律研究及其应用

矿物油(原油、机油、柴油等)、苯胺、部分金属离子及ClO^-等物质对4-AAP法测定污水中的挥发酚有干扰。本文采用标加干扰物的方法研究了各种干扰物质对挥发酚测定过程中的回收率的影响规律,得到总回收率Y方程。由Y值和4-AAP法测定值C_D可求得水样中挥发酚的实际含量C_T(C_D/Y)。混和干扰物加标拟合实验结果的相对误差<±5%。该方法测定实际水样的结果与4阶导数光谱法的结果基本吻合。本文是针对油矿区污水特点,提出的消除各种干扰挥发酚测定物质影响的研究方法。     

4－AAP光度法测定污水中挥发酚的干扰规律研究及其应用

矿物油（原油、机油、柴油等）、苯胺、部分金属离子及ＣＩＯ－等物质对４－ＡＡＰ法测定污水中的挥发酚有干扰。本文采用标加干扰物的方法研究了各种干扰物质对挥发酚测定过程中的回收率的影响规律，得到总回收率Ｙ方程。由Ｙ值和４－ＡＡＰ法测定值ＣＤ可求得水样中挥发酚的实际含量ＣＴ（ＣＤ／Ｙ）。混和干扰物加标拟合实验结果的相对误差＜±５％。该方法测定实际水样的结果与４阶导数光谱法的结果基本吻合。本文是针对油矿区污水特点，提出的消除各种干扰挥发酚测定物质影响的研究方法。