深度平均的应力-通量代数全场模型及其验证

提出了深度平均的应力—通量代数全场模型，用来模拟热水侧向排入大水体的各向异性的输移扩散规律。应用有限体积法对控制方程进行离散，利用ＳＩＭＰＬＥ法进行数值模拟。通过该模式的模拟计算给出了速度场、温度场的分布。所得的回流区形状及温度场分布与深度平均的ｋ－ε模型及实验资料对比，本文的计算结果与实测值符合得较好     

基于温度-压力双应力加速试验的NEPE推进剂寿命预估研究

目的 探索实际贮存状态NEPE推进剂自重产生的诱发压力对其贮存寿命的影响,开展温度-压力双应力作用下NEPE推进剂的寿命预估研究.方法 对比分析NEPE推进剂在加速老化试验过程中的失效机理,确定其老化失效模式以及老化失效参量,采用加速老化试验及力学性能测试,分析NEPE推进剂加速老化过程中力学性能的变化规律.基于不同温...     

基于质量守恒的二沉池一维通量模型

基于质量守恒定律,导出了二沉池的一维通量模型.模型考虑了二沉池表面积的变化,低浓度污泥沉降和区域沉降采用了Takács速率公式,压缩沉降采用了压缩沉降速率公式.结果表明,单元层的污泥质量守恒,模型在进水污泥浓度、进水流量、回流比及其组合的脉冲扰动下仍有较强的稳定性;二沉池出水悬浮物浓度与回流污泥浓度的模拟值分别为16.40mg/L与7.01g/L,和实测值范围15～19mg/L与646～8.32g/L较为吻合;污泥层高度的预测值为0.55m,与实测值0.45m较为一致同时,恰当地选取二沉池分层数和模拟迭代时间可以从根本上避免模拟失真,将二沉池分为30层及其以上可得到理想的模拟结果.     

温度和盐度对锥状斯氏藻生长的影响

采用正交试验和单因子试验研究了温度和盐度对锥状斯氏藻(Scrippsiella trochoidea)生长的影响。结果表明,温度为25℃、盐度为25是锥状斯氏藻的最佳生长条件,此时最大比生长率和种群细胞数达到最高。而过低或过高的温度或盐度均会抑制其生长。     

温度、pH和盐度对珊瑚小穗生长的影响

2012年7月在广东徐闻海域采集澄黄滨珊瑚、大管孔珊瑚和丛生盔形珊瑚,分解获得珊瑚小穗,在实验室条件下进行温度、pH、盐度渐变单因子对照试验,观察其在环境因子渐变条件下的生长特性。结果表明:三种珊瑚的骨骼密度平均值变化在(1.563~2.137)g/㎝3之间,差异显著(P0.05)。温度和pH梯度的变化对同一规格珊瑚小穗生长率和组织延伸度影响差异显著(P0.05);盐度梯度的变化对同一规格珊瑚小穗生长率影响差异显著(P0.05),对组织延伸度影响差异不显著。三种环境因子对不同规格珊瑚小穗间生长率和组织延伸度影响差异不显著。澄黄滨珊瑚、大管孔珊瑚和丛生盔形珊瑚获得最大生长率和组织延伸度因子梯度有一定的差异,其中pH和盐度比较一致,均为7.8和32.5;而温度差异较大,澄黄滨珊瑚和丛生盔形珊瑚为29.5℃,大管孔珊瑚最大的生长率为25℃,最大的组织延伸度为28~29.5℃。     

温度、盐度和光照对球形棕囊藻生长和产毒的影响研究

为阐明溶血毒素的生物合成机制、正确认识和评价球形棕囊藻赤潮的危害,设计了盐度、温度、光照三因素三水平正交实验,考查了不同盐度、温度、光照条件下球形棕囊藻的生长和产毒的变化,分析了盐度、温度、光照强度对球形棕囊藻生长和产毒的影响.结果显示,温度是影响球形棕囊藻生长和产毒的显著因子,盐度和光照的影响不显著.30℃时球形棕囊藻比生长速率最大,藻细胞产毒能力最强,但所能到达的藻密度最小.在盐度为22、33、40,温度为20、25、30 ℃,光照为2000、4000、5000 lx的所有实验组合中,盐度为40、温度为30℃、光照为4000 lx时球形棕囊藻细胞产毒能力最强,盐度为40、温度为30℃、光照为5000 lx时球形棕囊藻的比生长速率最大.     

温度和盐度对条纹环沟藻(Gyrodinium instriatum)生长的影响

在实验室条件下,研究了温度和盐度对条纹环沟藻(Gyrodinium instriatum)生长的影响。在28个温度(15～30℃)和盐度(0～35)组合中,条纹环沟藻在20℃和盐度25下生长最好。适宜生长温度为20～25℃,盐度为20～25。在适宜的盐度下,藻细胞对高/低温度的忍耐能力增强,同样适宜温度也可促进藻细胞对高/低盐度的抵抗能力。条纹环沟藻不能在无盐环境生长,但在适温下(20～25℃),能在盐度为10的条件下生长。研究结果说明条纹环沟藻是一种广盐生物,能适应较低的盐度,这也是其赤潮多在低盐的河口海域发生的重要原因。     

稻田CO2通量对光强和温度变化的响应特征

采用涡度相关法对我国亚热带稻田生态系统CO2通量进行了连续监测,并对CO2通量随光强和温度变化的响应特征进行了分析.结果表明,白天稻田生态系统CO2通量对光强的响应过程可以用直角双曲线方程进行描述.随光强的增加,CO2通量(绝对值)呈增加趋势,当光强大于1 000μmol/(m2·s)时,CO2通量变化比较稳定.早、晚稻间以及不同生育期水稻的光量子利用效率和最大光合速率存在一定的差异.晚稻的光量子利用效率(0.046 5～0.099 9 μmol/μmol)高于早稻(0.0176～0.0541μmol/μmol),并以水稻生长旺盛期的光量子利用效率和最大光合速率最高.夜间稻田生态系统呼吸速率随土壤温度的升高呈指数增加,5 cm土层温度可以作为反映稻田呼吸速率变化的温度指标.早稻生长季生态系统呼吸对温度的变化明显较晚稻生长季更为敏感.     

温度, 光照和盐度对产麻痹性贝类毒素藻类生长及产毒的影响

为探究温度、光照和盐度对产麻痹性贝类毒素（PSP）藻类生长及产毒的影响,本文选取了4株产麻痹性贝毒的藻种（塔玛亚历山大藻（Alexandrium tamarense）香港株（ATHK）、微小亚历山大藻（A.minimum）台湾株（AMSY）、链状亚历山大藻（A.catenella）南海株（ACSY）和链状裸甲藻（Gymnodinium catenatum）防城巷株（GCFC））在不同光照（60、120和200 μmol/（m2·s））、温度（16、22和28℃）和盐度（25、30和35）条件下生长及产毒的变化。结果显示,22℃最适宜4株藻的生长。低温可促进PSP的产生,除GCFC外,其余3株藻的单位细胞产毒量均随温度的升高而降低。ATHK和AMSY的生长与光照正相关。AMSY和GCFC的单位藻细胞产毒量与光照强度正相关,光照为120 μmol/（m2·s）时ATHK和ACSY产毒量最高,弱光均不利于4种藻产毒。盐度30条件下ATHK,AMSY和GCFC长势较好,高盐度（盐度35）促进ACSY的生长。ATHK的单位细胞产毒量均随盐度的升高而增加,AMSY和ACSY在高盐和低盐条件下产毒量均较大,GCFC则在盐度为30条件下产毒量最高。     

春季和秋季东海挥发性卤代烃的时空分布与海-气通量研究

海洋中挥发性卤代烃(VHCs)的产生和释放在调节全球气候方面发挥着至关重要的作用。本研究分别于2021年4月1日至19日搭乘“向阳红18号”科考船和2021年10月9日至30日搭乘“东方红3号”科考船对东海海域进行了大面积调查,探讨了春季和秋季东海海水和大气中CFC-11(一氟三氯甲烷)、CH₃Br(溴甲烷)、CH₃I(碘甲烷)和CH₂Br₂ (二溴甲烷)4种VHCs的时空分布及其影响因素,并对海水和大气中VHCs的分布和海-气通量进行了季节对比。结果表明,受气团来源、海表温度、水团、生物释放和河流输入的影响,VHCs在大气和海水中的分布呈现显著的季节变化。表层海水中VHCs的浓度高值主要出现在闽浙沿岸和东部外海某些站位。CFC-11的分布主要受油气开采平台和陆源气团输送的影响。浮游植物释放是秋季表层海水CH₂Br₂的主要来源,而CH₃I主要受到河流输入和海表温度的影响。大气中CH3Br和CH3I在两个季节均呈现显著正相关性。春季CF...     

水环境两相分层流数值模拟

以研究水环境两相分层流精细预报模型为目标,广泛地涉及了两相湍流精细模拟的理论和方法。用Eulerian坐标系中多流体模型统一描述两相各自的运动,并分别对两相本分的湍流输运观作以及地相间互作规律进计模拟,建立了水环境两相分层流的双流体模型对包含有浮力和密度分层的两相湍流进行了数值模拟,计算结正确地反映了分层及紊动特征,与实测结果吻合较好     

Numerical simulation of stratified turbulent two phase flow in aquatic environment

Ｉｎｅｓｔｕａｒｙ,ｄｅｎｓｉｔｙｓｔｒａｔｉｆｉｅｄｆｌｏｗｅｘｉｔｓｗｉｄｅｌｙｂｅｃａｕｓｅｆｒｅｓｈｗａｔｅｒｊｏｉｎｓｉｎｔｏｓｅａｗａｔｅｒａｎｄｔｈｅｄｅｎｓｉｔｙｏｆｆｒｅｓｈｗａｔｅｒｉｓｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｒｏｍｔｈａｔｏｆｓｅａ?..     

A numerical method for spherical particle motion in turbulent flow with large Reynolds number

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｈｅｓｏｌｉｄ／ｆｌｕｉｄｔｗｏｐｈａｓｅｆｌｏｗｓａｒｅｏｆｔｅｎｅｎｃｏｕｎｔｅｒｅｄｉｎｍａｎｙｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ，ｃｈｅｍｉｃａｌａｎｄｈｙｄｒａｕｌｉｃｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ｓｕｃｈａｓｓｅｄｉｍｅｎｔｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎｉｎｒｉｖｅｒｓ，ｗａｓｔｅｗａｔｅｒｆｌｏｗｗｉｔｈｓｏｌｉｄｐａｒｔｉｃｌｅｓａｎｄｓｏｏｎ．Ｒｅｃｅｎｔｌｙ，ｃｏｎｓｉｄｅｒａｂｌｅｅｆｆｏｒｔｓｒｅｇａｒｄｉｎｇｎｕｍｅｒｉｃａｌｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｓｈａｖｅｂ…     

淡澳河口—大亚湾三维潮流及海水入侵模拟

淡澳河是大亚湾入海河流中流量最大且水质最差的河流,探究淡澳河口流域水动力水质变化对沿海环境风险管控和海岸带整治修复具有重要意义。基于环境流体动力学（EFDC）模型建立淡澳河感潮河段及整个河口区水动力水质模型,重点研究径潮流作用下淡澳河下游及河口区水动力过程,定量估算不同水期下盐水入侵及河流水质的响应关系。结果表明：1）大亚湾潮流以不规则半日混合潮型为主,每月约8~10 d为日潮,20~22 d为半日潮,日潮和半日潮下,表层水体不能到达虎爪断面（国控点位）,底层水体可入侵到虎爪断面上游约700~1 100 m处;2）不同水期下的盐水入侵表明,淡澳河水体枯水期含盐量最高,达16‰,研究基于2019年水文资料初步划分了河海水团交界线,可为河口海岸带淡水和海水分类整治提供依据;3）由咸淡水交互与水质响应关系可知,丰水期污染物浓度相较于平水期增加明显,约为10%,上游流量变化直接影响水质,小潮期间尤为明显,建议进行工程优化调度减小小潮期间的下泄流量。

     

内循环厌氧反应器流动模型及反应过程模拟

为揭示内循环厌氧反应器放大过程中所出现的规律,本文对反应器中流动模型和反应过程进行了模拟研究,通过对主反应区的停留时间分布的实验研究,确定了主反应区流型可用一平推流与两个并联的全混流进行串联的三参数组合模型进行模拟.在实验范围内,平推流区所占的体积分数约为36%,两个全混流区所占的体积分数分别为53%和11%.结合厌氧反应动力学方程,应用组合模型模拟了实际反应器的状态,并和实验值进行了对比,发现反应器出口处CH_4体积流量最大误差为9.67%,在可允许的范围内.同时,模拟了基质初始COD和温度变化对反应器出口状态的影响.研究表明,与其它模型相比,组合模型计算简洁,同时又有较好的精度,能够满足反应器的设计需要.     

地下水DNAPLs污染修复多相流模拟的替代模型

应用克里格法、支持向量回归法、核极限学习机法建立多相流模拟模型的替代模型,并应用集对分析法建立组合替代模型,通过将多种替代模型进行对比,分析不同替代模型在地下水DNAPLs污染修复多相流模拟问题中的适用性.结果表明,3种单一替代模型中,克里格模型的精度最高,其次是核极限学习机模型,最后是支持向量回归模型;应用集对分析原理建立集对权组合替代模型,与单一替代模型相比,其模拟模型的逼近精度更高,且提升效果十分显著,平均残差和平均相对误差分别为0.4009%和0.5373%;集对权组合替代模型运行一次仅需1.5s,选择组合替代模型代替多相流模拟模型进行地下水DNAPLs污染的修复方案优选分析,能够大幅减小模拟-优化过程的计算负荷,并保持较高的计算精度.     

垂直潜流人工湿地低温净化效果及其与微生物作用关系

人工湿地净化过程受基质、微生物及植物的多重作用,但有关湿地系统水质净化效果与微生物之间的关联及响应机制的认识较为匮乏.本文针对垂直潜流人工湿地,分析了其低温条件下水质净化效果,通过16S rDNA扩增子测序技术,在OTU水平上利用微生物丰度聚类热图和基于Bray-Curtis距离的NMDS分析,揭示了湿地基质微生物群落结构的时空变化及其与主要水质指标之间的相互作用关系.结果表明,湿地对TN、COD的去除效果较好,但对TP的去除效果不佳.基质微生物群落时空变化显著,与湿地净化效果密切相关,革兰氏阴性菌门类众多和假单胞菌属相对丰度较低,分别是TN去除效果较好和TP去除效果不佳的重要原因.COD、DO是影响微生物群落的主要因子,而氮含量在一定程度上影响脱氮微生物的活跃度.基质微生物在湿地运行2周后,对污染物去除的介导作用稳定,建议设立这一关键时间点,并辅以菌群、碳源投入等措施,提升湿地的净化效果.     

厦门市氮素流动与水环境负荷演变特征

人类活动造成大量氮素在城市生态系统中聚集,从而对水环境质量造成不利影响.作为一个复合生态系统,城市各系统对水环境的影响呈现不同的变化特征及趋势.本研究以厦门市为例,构建了城市氮流动模型,计算了水环境氮负荷,并通过情景分析的方法探讨了减缓城市水环境氮污染的策略.结果表明,1995—2015年厦门市水环境总氮负荷呈现上升-下降-上升式波动变化,总量介于8800～11100 t之间,主要受地表水氮负荷影响显著,而地下水变化相对稳定.在城市化进程中,城市各系统对水环境产生了不同程度的影响,农作物生产系统、污水处理系统及大气氮沉降是水环境氮污染的主要排放源,年均贡献率达69.0%.农作物生产系统和污水处理系统变化较显著,前者对水环境氮负荷的贡献率从1995年的22.3%下降到2015年的7.0%,后者由1995年的9.7%逐渐上升到2015年的40.7%.情景分析可知,提高城市废物、废水的资源化和综合化利用效率是减少城市水环境氮污染的重要途径.     

藻类光竞争模型构建及水体紊动对竞争的影响

光是藻类进行光合作用的重要能量来源,决定藻类的初始生产力,当多种浮游藻类共同生存时,会一起竞争光强.光竞争能力强的浮游藻类浓度增加,光竞争能力较弱的则减少,从而完成水体中浮游藻类优势藻的替代.本文通过在以往建立的单藻模型的基础上,耦合入竞争模型,构建两种（多种）浮游藻类光竞争模型,尝试通过数值模拟,研究不同水体紊动中竞争藻属分别取得竞争优势的机理.模拟结果表明：稳态水体中,竞争藻属的自身垂向迁移决定藻浓度的垂向分布,具有浮力调节能力的微囊藻属占据上层水体优势地位,并取得竞争优势;动态水体中,竞争藻属垂向分布均较为均匀,生长速率决定藻的竞争优势,小球藻属生长速率快,最终易取得竞争优势.此外,考虑浮游藻属的动态自遮蔽,会加速稳态水体中微囊藻属取得竞争优势,并限制动态水体中小球藻属的无限制生长,使得模拟结果更加符合实际情况.