松嫩平原百年(1901—2009)生长季干旱趋势分析

长序列干旱时空变化能准确地反映区域气候干湿变化趋势基于1901—2009年松嫩平原气温、降水等气象要素,采用干燥度数、气候倾向率、M-K突变检验、空间分析等方法分析松嫩平原生季百年序列干湿变化的时空特征及原因。结果表明:1)松嫩平原长季干燥度呈现全区减小趋势,地表趋向湿润,且具有自西向东递的空间特性;2)干燥度气候倾向率空间分布为-0.019×10-10.004×10-1 a-1,松嫩平原西部干燥度下降趋势显著;3)干燥度代变化较明显,且1926年为由干旱向较湿润转化的突变点;4)降水量决定地表干燥度变化的主要因素。     

2001-2013年乌鲁木齐市空气质量指数特征分析

利用2001-2013年乌鲁木齐市空气质量指数(air quality index,AQI)数据和气象资料数据,研究了13a来该市空气质量特征与气象要素之间的关系。结果显示,乌鲁木齐市年平均AQI指数在2001-2010年之间从139降到了95,而在2010-2013年之间从95上升到了150;另外,空气质量优良天数(AQI≤100)从2001年的149d上升到了2013年的304d,而污染天气(100AQI≤500)数量从216d下降到了61d,说明污染日的污染程度有加重趋势。在高气压、高相对湿度、低风速和低水汽压条件下易出现严重污染天气,冬季尤为明显。该市13a来主要盛行西北风、北风、东北风和西南风;其中,春季、夏季和秋季气流整体上是由北往南移动,而冬季从东北、西南和北方向往市区内流动,造成冬季污染严重;东南风带来沙尘天气使得春季空气质量变差;冬季盛行西北偏西风时空气质量较好。     

松嫩平原土地利用格局时空变化特征及其与气候因子的关系

该文采用人机交互式方式及Matlab编程获取1985—2015年间松嫩平原土地利用信息、土地利用时空格局变化特征及区域气候因子的变化规律,重点探讨土地利用格局与气候因子的关系。研究表明：松嫩平原综合土地利用动态度及多样性均呈现出先增加后降低的趋势,而其土地利用强度则随着时间推进不断地加强;1980—2018年间松嫩平原平均年降水量呈现下降的趋势,其下降的变化率为-9.89 mm/10a,年平均温度变化呈现上升的趋势,其上升的变化率为0.256℃/10a;土地利用格局与降水呈显著的负相关,而与年平均温度则为正相关性;经偏相关负相关分析得出,土地利用强度对温度的影响程度明显高于其对降水的影响,且强度与降水、温度之间具有明显的负相关性(复相关系数平均值达0.87)。     

兰州中心城区热环境季节动态遥感分析

根据2009年1月、3月、6月、9月的Landsat TM热红外遥感影像反演兰州市中心城区地表真实温度,采用面向对象的分形网络演化算法对地温图进行分割,获取热场基元,通过G*i指数的空间聚集分析提取热岛范围;选取破碎度、优势度、多样性指数、斑块数目等表征城市热岛空间格局变化的景观指数,分析了不同季节城市热岛的空间变化特征。结果表明,兰州中心城区热岛效应具有明显的季节变化特征,以春季(3月)最强,其次是夏季和秋季,冬季(1月)的热岛效应最弱。景观级别上,城区热场景观破碎度指数呈现春季、夏季、秋季、冬季依次减小的趋势;优势度指数从春季到冬季持续增加;冬季的Shannon多样性指数最小,热力景观趋于多样化。类型级别上,夏季的热岛破碎程度最大,而冬、春季破碎度较小。     

气候变化背景下的雾霾变化趋势与对策

雾霾对气候、自然环境、人类健康、社会经济发展都有不利的影响。本文以1961—2013年全国2500个气象站的逐日雾霾、降水和风速观测数据为基础,分析了中国雾霾灾害的变化趋势。根据1961—2013年逐年1—11月的雾霾日数统计可以看出,中国雾霾日数总体呈现上升趋势,2013年达到历史最大值;受影响最为严重的区域为京津冀、长三角、两广和西南地区。50余年来,中国雾日天数呈现减少趋势,而霾日天数却呈现明显增加的趋势。雾霾的形成,除人为影响因素外,年降水日数的减少、年平均风速的减小和稳定类天气天数的增加是使得中国雾霾灾害愈加严重的三个重要气候背景因素。     

北京沙尘天气与源地气象条件的关系

本介绍了影响北京地区沙尘天气的沙尘源地,沙尘暴发生的条件和传输路径,分析了沙尘暴源地的气候要素特征及其对北京地区沙尘天气的影响,说明了北京沙尘天气发生和加剧的原因,影响北京地区沙尘天气的境外源地主要位于哈萨克斯坦,俄罗斯以及蒙古国境内,境内源地主要位于内蒙古和新疆,以及甘肃和青海的部分地区,沙尘天气发生必须具备三个条件：沙源,大风,气流辐合（垂直对流）,有沙源不一定起沙,但无沙源一定不起沙,沙尘暴源地的气候特征主要表现为冬季寒冷,夏季炎热,全年降水稀水,影响北京的沙尘传输路径,最主要的有两条,即西路传输和北路传输,北京沙尘天气与沙尘暴源地的春季降水比较结果表明,北京地区沙尘暴和浮尘天气发生次数与沙尘源区春季大气降水量有比较显的负相关关系,北京扬沙天气的发生与沙源区冬春季降水量相关关系不显,说明北京扬沙天气起因与源区降水没有明显的关系,北京扬沙天气主要受本地的自然条件和人为活动的影响。     

西藏东南部森林可燃物特点及气候变化对森林火灾的影响

根据西藏林芝地区的DEM数据和植被分布数据分析了该地区可燃物的水平分布和垂直分布规律,并根据火发生纪录分别计算了火发生周期和发生概率,根据火灾高发期的降水和气温数据分析降水和气温的变化趋势,本地区易发生火灾的可燃物主要有高山松云南松林,草甸灌丛,云冷杉林等.该地区的火灾轮回期为17178 a,火发生概率为0.00006,远远低于东北林区,但由于该地区处于高海拔地区,生态系统脆弱,林木蓄积量大,积累能量高,潜在的火强度高.林芝地区夏季降水减少,火灾高发期(2～5月)降水有所增加,但增温明显,气温升高对高海拔地区的影响比低海拔地区更大,对于森林可燃物而言,气温增高使高海拔地区的森林火险增大,森林防火面临的形势更加严峻.     

2010年中国东部PM2.5空间分布及沉降模拟研究

结合我国目前面临的PM2.5污染严重问题,采用CMAQ 4.7.1模式模拟我国东部各省PM2.5浓度分布,并探索了其输送、沉降规律.结果表明:综合空气质量模式CMAQ模拟结果与观测结果较为一致,可以较好地模拟PM2.5质量浓度变化特征;我国东部PM2.5呈现明显的季节分布特征,且PM2.5质量浓度分布与污染源的位置分布有较好的对应,呈现由城市边缘向城市中心推移递增的趋势,区域性PM25高值中心可达120 μg/m3以上;湿沉降是细颗粒物的主要去除方式,且湿沉降量至少为干沉降量5倍以上;PM2.5夏季沉降通量最大,冬季最小,我国东部地区沉降通量高值中心可达30 mg/(m2·d)以上;模拟区域湿沉降量占总沉降量的91％以上,模拟计算区域的总沉降量为4.67×106 t/a,其中京津冀地区细颗粒物总沉降量为1.65 × 106 t/a.     

煤炭地下气化燃空区覆岩移动规律研究

为研究煤炭地下气化过程中覆岩的运移规律,以乌兰察布煤炭地下气化试验区工程地质条件为研究背景,首先进行了高温下煤层顶板的物理力学特性测试,获得了不同温度下岩体(粉砂岩、泥岩、细砂岩、粗砂岩、砂质泥岩)的比热容、导热系数、单轴抗压强度及弹性模量;其次建立了相似材料物理模型,分析了燃空区覆岩运移规律。结果表明:在100~1 000℃内,随温度升高比热容及导热系数呈现下降趋势,而在100~750℃内,随温度升高单轴抗压强度呈现增大趋势;乌兰察布煤层气化时,覆岩运移规律与井工开采类似,具有初次来压及周期来压特征,初次来压步距为42 m;亦存在明显的三带分布,即冒落带、垮落带和弯曲下沉带,导水裂隙带高度为28 m;覆岩运移过程中对燃气管亦产生较大的影响,其中1#燃气管在煤层顶板上方26~28 m处受到的水平应力最大,为最易变形断裂位置;在现场用钻孔探测法进行验证,得出导水裂隙带的高度为31.21 m,与相似模拟试验得出的数据吻合,证明了相似材料物理模型的合理性。     

察汗淖尔流域径流演变及影响因素分析

采用趋势分析方法、累积距平曲线法和Mann-Kendall突变检验法分析了察汗淖尔流域径流演变规律和降水、气温和蒸发量等气候因素的年际变化特征和突变年份,利用像元二分法获取1990-2020年的植被覆盖度(FVC),揭示其演变规律和突变性,通过累积量斜率变化比较法得到气候因素和植被覆盖度(FVC)对径流演变的贡献率。结果：（1）1990-2020年察汗淖尔流域流域年径流量呈显著减少趋势,突变发生于2004年;（2）察汗淖尔流域自1990年后呈现降水量下降,气温上升,蒸发量下降,植被覆盖度(FVC)增长的趋势,且降水、气温、蒸发量和植被覆盖度(FVC)的突变年份为分别为2017年、1993年、2006年和2013年;（3）降水、蒸发和植被覆盖度(FVC)对径流演变的贡献率分别为为2.48%、-0.29%和97.81%。因此,人为因素—植被覆盖度的退化是造成流域径流消失的主要原因。     

基于改进TOPSIS模型的西部河谷型城市生态安全时空分异及障碍因子诊断

西部河谷型城市生态安全及障碍因子诊断对协调西部地区城市生态环境保护与社会经济产业持续发展具有重要意义。基于PSR模型集成改进TOPSIS和障碍度诊断模型,选取2005-2015年西部地区20个典型河谷型城市为评价单元,对生态安全系统时空演化规律及障碍因子进行实证分析。结果表明:1)西部河谷型城市生态安全水平整体呈上升趋势,但总体处于临界安全级(Ⅲ)水平;2)生态安全呈西高东低、北高南低的空间格局特征,生态安全空间差异性明显,但随着时间推移,各城市生态安全差异有缩小趋势,生态安全水平下降的城市数量在减少,生态安全水平上升的城市数量在增加;3)准则层中用地状态和经济响应是制约生态安全的主要障碍因子,指标层中环保投入占财政支出比重、人均公园绿地面积、人均水资源占有量、人均耕地面积、人均城市道路面积、科技投入占财政支出比重、城镇化水平7项因子成为主要的障碍因子。因城市规模不同,西部河谷型城市生态安全主要障碍因子变化特征不一。     

河北省水资源演化分析及预测

分析了自20世纪50年代以来河北省水资源环境的演变机制,并在此基础上,采用灰色系统方法预测了河北省水资源环境的发展趋势.分析表明,受全球气候变化影响,河北省年降水量整体呈下降趋势,且人为活动对水资源系统的扰动加剧,水资源开发利用程度极高;河北省地表水和地下水水质恶化,地下水类型发生变化,矿化度和硬度升高,重碳酸型和硫酸盐型地下水面积增加,河北平原浅层地下水水位呈下降趋势.灰色预测表明,未来河北省的降水将稍有减少,地下水开采量将持续增加,进一步破坏河北省脆弱的地下水系统;农业用水将持续下降,而生活用水将持续增加;河北省地表水和地下水水质继续恶化.地下水测井超标率居高不下,地表水超Ⅴ类河长所占比例持续增加,到2010年将达到63.62%,河北平原浅层地下水水位呈下降趋势,预计2010年浅层地下水平均埋深将达到19.92 m.     

Effect of initial temperature on the explosion pressure of various liquid fuels and their blends

In this work, the effect of initial temperature on the explosion pressure, P_ex, of various liquid fuels (isooctane, toluene and methanol) and their blends (isooctane-toluene and methanol-toluene, with three different fuel-fuel ratios) was investigated by performing experiments in a 20-l sphere at different concentrations of vaporized fuel in air. The initial temperature was varied from 333 K to 413 K.Results show that, as the fuel-air equivalence ratio, Φ, is increased, a transition occurs from a “thermodynamics-driven” explosion regime to a “radiant heat losses-driven” explosion regime. The maximum pressure, P_max, is found in the former regime (Φ < 3), which is characterized by a trend of decreasing P_ex with increasing initial temperature. This trend has been explained by thermodynamics. In the latter regime (Φ > 3), P_ex increases with increasing initial temperature. This trend has been addressed to the decrease in emissivity (and, thus, radiant heat losses) with the increase in temperature.     

水平管道内障碍物数量对瓦斯爆炸过程的影响研究

为了研究水平管道内障碍物数量对瓦斯爆炸的影响,利用自制的水平管道式气体爆炸试验装置,选用阻塞率为60%的圆环型障碍物,在常温常压下对管道内障碍物数量分别为1片、3片、5片和7片时瓦斯(试验气体为甲烷与空气的混合物,下同)爆炸过程进行试验研究。结果表明:瓦斯的爆炸压力及其上升速率均随障碍物数量的增加呈先增后减的变化规律,而火焰传播速度则随着障碍物数量的增加单调递增,但递增幅度逐渐减小。在密闭置障管道内瓦斯的爆炸压力及其上升速率随测试位置长径比的增大先减小后增大,而火焰传播速度则随测试位置长径比的增大单调递减。     

Mutual effects between dynamic leakage behavior and the pressure/temperature in a LNG tank with external heat fluxes

The objective of this work is to investigate and model the mutual effects between the dynamic pressure/temperature in the LNG tank and the leakage behavior with external heat fluxes. The results suggest that the pressure and temperature in tank during leakage change with the comparison results between the heat flux consumed in liquid boil-off and the external heat flux supplied. At the liquid leakage stage, when the external heat flux is not very high, the pressure in tank tends to increase significantly, even results in tank explosion. It increases more and more heavily with higher and higher external heat fluxes. At the vapor leakage stage, large amount of vapor spray out, which results in a high generation rate of vapor by the liquid boil-off. The pressure in tank normally decreases to be low, which is unfavorable for the LNG tank explosion. Therefore, at this vapor leakage stage, blocking the leakage hole as soon as possible is not always a right choice for fire fighters. Finally, it is suggested that reducing the heat flux into the tank, either at the liquid leakage stage or in vapor one, is key to the tank safety.     

Determination of explosion limits – Criterion for ignition under non-atmospheric conditions

Many industrial processes are run at non-atmospheric conditions (elevated temperatures and pressures, other oxidizers than air). To judge whether and if yes to what extent explosive gas(vapor)/air mixtures will occur or may be generated during malfunction it is necessary to know the safety characteristic data at the respective conditions. Safety characteristic data like explosion limits, are depending on pressure, temperature and the oxidizer. Most of the determination methods are standardized for ambient conditions. In order to obtain determination methods for non-atmospheric conditions, particularly for higher initial pressures, reliable ignition criteria were investigated. Ignition tests at the explosion limits were carried out for mixtures of methane, propane, n-butane, n-hexane, hydrogen, ammonia and acetone in air at initial pressures up to 20 bar. The tests have been evaluated according to different ignition criteria: visual flame propagation, temperature and pressure rising. It could be shown that flame propagation and occasionally self-sustained combustion for several seconds occurred together with remarkable temperature rise, although the pressure rise was below 3%. The results showed that the combination of a pressure rise criterion of 2% and a temperature rise criterion of 100 K seems to be a suitable ignition criterion for the determination of explosion limits and limiting oxidizer concentration at higher initial pressures and elevated temperatures. The tests were carried out within the framework of a R&D project founded by the German Ministry of Economics and Technology.     

Experimental study on the characteristics of the strong boiling induced by pressure relief at the top of vertical vessels

In this study, the strong boiling process of a superheated liquid induced by pressure relief at the top of a vertical vessel was experimentally investigated. Through monitoring the response of the pressure at the top of the vessel and the full field morphology of the two-phase flow, the correlations between the pressure rise and the two-phase flow as well as the trend of the characteristic pressure values under different discharge areas and filling rates were analyzed. The results indicated that the expansion of the mist-like two-phase flow, which was generated due to the strong boiling and bubble collapse, was the direct reason for the two pressure rebounds at the top of the vessel. And under the effect of the intermittent expansion of the two-phase flow, the pressure rising rate in the second rebound stage fluctuated. When the discharge area changed, the characteristic pressure values presented different relativeness under different filling rates. In addition, the average pressure rising rate during the second pressure rebound process presented an exponential growth with the increase of the discharge area, and the exponent coefficient decreased with the increase of the liquid filling rate.     

悬浮法氯乙烯聚合工艺的风险分析及安全技术

悬浮法聚合氯乙烯生产过程的主要风险是氯乙烯的"暴聚"事故和氯乙烯泄漏事故.聚合反应散热不足,温度过高导致"暴聚"事故.易燃易爆有毒的氯乙烯泄漏可能引发氯乙烯蒸汽云爆炸和火球(BLEVE)事故.以某PVC化工厂氯乙烯聚合釜生产为例,定量计算氯乙烯小孔泄漏量、蒸汽云及BLEVE火球的事故伤害与破坏后果.提出避免导致"暴聚"事故3种安全技术措施:良好的聚合釜反应散热降温;足够的搅拌强度和防止"粘釜"等.防止引发氯乙烯泄漏的3种途径为反应釜轴封、超压泄压时跑料和压力容器及管道的防泄漏技术.     

煤层注热CO2驱替CH4特性实验研究*

为研究注CO2增产煤层气过程中注气温度对煤层渗透特性变化的影响,利用自主研发的CO2置换驱替CH4实验系统,在注气温度为40,50,60 ℃条件下进行CO2置换驱替CH4实验,定量分析置换驱替过程中出口气体流量、孔隙压力以及煤层渗透率等变化规律。研究结果表明:在实验测试的40~60 ℃范围内,提高CO2注入温度有助于产出更多的CH4及封存CO2,CO2注入温度越高,出口混合气体流量和CH4气体流量越大,呈现出先升高后降低并趋于稳定的变化趋势,实验结束时置换体积比分别为2.704,2.741和2.595,注气温度为60 ℃时驱替效果较好,每产出单位体积的CH4注入的CO2量最少;煤层孔隙压力随注气时间呈现先逐渐上升后趋于平稳的变化趋势,逐渐趋近注气压力0.8 MPa;注CO2置换驱替CH4及提高CO2注入温度会降低煤层的渗透性,注气温度恒定时,渗透率随注气时间增加呈现先逐渐降低后趋于平稳的变化规律,注气温度由40 ℃升至60 ℃时,渗透率从0.017 1×10-15 m2下降至0.009 8×10-15 m2,降低幅度为34.50%~42.69%。     

受限空间中CO与水蒸汽阻尼瓦斯爆炸的反应动力学模拟研究

为了探求一氧化碳与水蒸汽参与瓦斯爆炸的化学反应动力学过程的阻尼效应,建立了受限空间中瓦斯爆炸反应的数学模型。数值计算结果表明,结果表明在瓦斯爆炸过程中,瓦斯-空气混合气体含有10%的一氧化碳,虽然会延迟瓦斯爆炸时间,抑制瓦斯爆炸,但是H、O自由基浓度、瓦斯爆炸温度和压力比不加入一氧化碳时升高,同时对CO2、NO的生成起促进作用;当混合气体中含有10%的水蒸汽时,H、O自由基浓度降低,瓦斯爆炸温度和压力也随之降低,致灾性气体CO2、NO的生成得到抑制。虽然一氧化碳对瓦斯爆炸有一定的阻尼效应,但是由于一氧化碳对部分致灾性气体的生成有促进作用,因此,在阻尼瓦斯爆炸方面,水蒸汽的效果要好于一氧化碳。