二维地下水水量水质管理模型

通过数值方法建立了抽水井水质与注水井水质的非线性响应关系，采用非线性的多项式函数形式，应用Ｍａｒｑｕａｒｄｔ法拟合，在管理模型的求解中应用Ａｖｒｉｅｌ－Ｗｉｌｌｉａｍｓ法处理负系数问题。实例计算结果表明，几何规划法的应用是可行的，该方法可应用于多排注水，抽水井情况。     

环境数学模型多参数识别的一种方法

单纯形法是非线性模型参数识别的一种简便有效的方法，其突出的优点是参数优化过程不必求函数的偏导数，而只需计算函数的值，因此不受模型复杂性的限制。本文阐明该法的原理、方法及其应用，并用它计算福建沙溪口水库区河段纵向离散系数、取得满意的结果。     

莱州湾石油烃海洋环境容量计算——基于非线性规划的排海通量最优化法

排海通量最优化法是近年来常用于计算海域污染物环境容量的方法。对于石油烃这种非保守物质,本文提出了基于非线性规划的排海通量最优化法(简称非线性规划法)。首先,验证了石油烃点源的线性叠加性;其次,分别选用基于线性规划的排海通量最优化法(简称线性规划法)及非线性规划法,对莱州湾石油烃的环境容量进行计算。结果表明,在I/II类海水水质标准下,线性与非线性规划法计算出的年环境容量分别为6 101.8 t和4 576.1 t。按照线性规划法进行点源的石油烃最优排放规划时,将高估湾内石油烃的自净能力,从而对海域内生态系统造成破坏;非线性规划法则不会出现水质点浓度超标的情况,可对海域的生态环境保护起到更好的指导作用。     

基于贝叶斯正则化BP神经网络的砂土地震液化研究

砂土地震液化的影响因素具有高度的非线性关系,而神经网络在处理非线性问题上具有其独特的优越性.本文在探讨输人层模式的选择以及砂土液化影响因素的基础上,采用改进的贝叶斯正则化方法和"提前停止"算法建立了砂土地震液化预测模型,通过实例计算和模型评价,表明本模型的计算结果与规范法、改进的Seed简化法以及基于传统BP网络算法的...     

二维高阶Boussinesq数值模型及其实验验证

基于近似到O(μ2)阶完全非线性的Boussinesq方程,在非交错网格下,建立了有限差分的波浪数学模型.针对该数学模型,利用混合四阶Adams-Bashforth-Moulton预报-校正格式对该方程进行了数值求解.计算了几组地形下的波浪传播变形,数值计算结果与实验结果吻合较好,验证了该波浪数值模型.同时给出了弱非线性方程数值模型的计算结果,讨论了非线性的影响.     

基于平均法的金属橡胶隔振器非线性振动特性研究

目的研究金属橡胶隔振系统的非线性振动特性和机理。方法建立该金属橡胶隔振系统的非线性动力学模型,利用平均法推导出系统的自由振动运动方程和在简谐激励下的受迫振动幅频响应方程,通过数值计算分析影响隔振系统位移传递率的因素。随后设计一种结构紧凑的金属橡胶隔振器,通过静压试验得到加载卸载迟滞回线,利用拟合方法建立金属橡胶的指数型刚度模型。该模型在相同拟合效果下参数较少,将指数型非线性刚度模型代入到振动方程中进行求解,得到理论幅频响应曲线。同时,进行金属橡胶隔振系统的正弦扫频试验,得到不同振动幅值下的实测传递率幅频响应,与理论计算结果进行对比。结果拟合参数与系统的振动特性相关,拟合参数k_(1)越大,系统共振频率越低,拟合参数k_(2)越大,系统共振频率越高。理论计算与试验结果共振频率的误差最大为2.1%,放大倍数最大误差为17.1%。该理论方法可以较为准确地计算出隔振系统的共振频率、共振放大倍数以及非线性振动的跳跃现象。结论该方法可以较为准确地通过金属橡胶隔振器的静压试验数据预估出金属橡胶隔振系统的非线性振动特性,对于金属橡胶隔振设计具有一定的应用价值。     

核主成分分析法在生态经济可持续发展评价中应用

文章给出了一种非线性主成分评价模型:核主成分分析(KPCA),它将原变量空间通过一个非线性变换映射到高维特征空间F中,在F中进行线性主成分分析,通过核技巧,它只需在原空间进行点积运算,而不必知道映射的具体形式,只要选取适当的核函数和参数,可以使第一主成分的贡献率达到90%,结合安徽省生态经济可持续发展度为例,说明了KPCA应用,计算结果与现实相符,KPCA方法具有实际的应用价值。     

应用线性和非线性法求解有机物生物降解动力学参数

根据苯甲酸类化合物在水体中不同时间的生化需氧量，用线性和非线性合法对化合物生物降解随时间变化的动力学过程进行曲线拟合，得到各化合物2个数值不同的安全生化需氧量、生物降解速率常数和生物降解滞后期。根据各化合物2种不同的生物降解动力学模型所得到的生化需氧量拟合值与实测值的误差相比较，发现用非线性法拟合得到的有机物生物降解动力学模型，更符合化合物真实生物降解规律，因此用非线性法拟合化合物的生物降解动态变化，比用线性方法更精确。     

非线性时间序列门限自回归模型在环境空气质量预报中的应用

门限自回归模型作为1种利用历史资料对非线性时间序列进行描述从而进行预测的数学模型，多年来在各种统计领域中均取得良好的效果。根据非线性时间序列的门限自回归模型（简称TAR）的基本思路，利用环境空气自动监测系统历史监测数据资料，建立了浦东新区环境空气质量的预报计算模型。通过统计检验，检查使用TAR模型预测浦东新区环境空气质量与实际监测情况的符合程度。讨论了该模型在监测工作中的应用可行性。     

浅水非线性长波演化的高精度模拟

波-波相互作用引起不同频率波浪之间的能量交换,在浅水非线性效应更为明显。波浪演化经历非稳态与稳态过程,为了精确模拟这一过程,要求水波模型具有足够高的线性与非线性精度。基于一组具有良好色散性和非线性的双层Boussinesq水波方程,在非交错网格下建立了数值模型,模型采用混合4阶Adams-Bashforth-Moulton格式的时间步进。为了模拟造波板运动产生的波浪,数值模型中选用了适合该模型的两点造波,并在首个周期内边界两点波浪乘以从0到1缓变的正弦函数。模型计算了水槽中非线性长波的演化过程,将固定点的波面位移、不同频率的波幅和物理模型试验结果进行了比较,二者与试验结果的吻合程度均较高。最后模拟了不同波幅下的波浪演化,分析了再现长度随波幅的变化。研究表明,波浪近似线性时再现长度与理论解析基本吻合,伴随波浪非线性增强,再现长度呈现非线性减少。     

人为扰动下河流复氧激增现象及机制分析

为探究河流复氧规律及其机制,研制出改变河道局部水流流速的深控型水平推流曝气装置,并使用该装置在天津市外环河中进行原位试验,探究人为扰动对河流复氧系数的影响.试验结果表明,装置工作时纵向流速提高至40cm/s,最大增幅22倍;水体溶解氧浓度提高0.6~1.7mg/L,约10%.研究发现,经典的Owens等5组河流复氧系数经验公式均低估了扰动下的复氧系数,试验均值约为49.5d^-1,是理论值的10~100倍,即河流复氧在人为扰动下发生激增现象.分析成因表明,湍流动能与河流复氧系数显著正相关,区别于自然流动,人为扰动提升了水体纵向和垂向湍流动能,加速了中下层水体溶解氧扩散,提高了复氧率,进而发生了复氧激增现象.研究成果为提升城市河流水质的水力学方法提供了科学依据.     

火工品温湿度加速老化模型和算法研究

目的 研究对火工品适用的温湿度加速模型,以及加速系数计算程序,获取准确的温湿度加速系数外推公式.方法 通过分析国内外使用的各种双因素加速模型的适用性,确定火工品适用的温湿度加速模型,采用免费自由的开源统计分析软件——R软件,对通过加速试验获取的某点火头2种温湿度加速条件下的试验数据,进行单组数据拟合和多组数据拟合两种温湿度加速老化算法的开发,并且对2种算法、3种寿命分布下寿命外推的准确性进行对比分析.结果 确定了Peck模型适合用于火工品的温湿度加速模型,获取了某电点火头对应的温湿度加速系数和湿度项反应速率常数.结论 基于多组数据拟合的温湿度加速老化算法,比基于单组数据拟合的温湿度加速老化算法对试验数据的兼容性好.3种寿命分布中,Weibull分布的加速系数计算结果最保守.     

微生物堵塞过程中生物膜生长特征对多孔介质渗流特征影响

为研究回灌水刺激下生物膜在砂柱中的生长规律,并分析生物膜生长特征对堵塞介质典型渗流特征的影响,采用室内土柱实验方法,供给营养液刺激砂柱内生物膜生长,模拟入渗介质生物堵塞的过程,监测介质渗透系数的变化,并开展不同回灌时长下介质水分吸持实验和弥散试验,并对其内生物膜形态进行表征.结果显示,在0~5h时,渗透系数呈先下降后回升趋势;在回灌至18h前,渗透系数急剧衰减,水力弥散系数明显增大,水分吸持能力的变化并不明显;18h后渗透系数降低速率减缓,水分吸持能力明显升高,溶质运移过渡到以弥散作用为主导机制.综上,可将生物膜在介质内的生长分为三个阶段:菌适应期,接种菌体并未生长繁殖,单纯由于菌体的流入与流出引起渗透系数的变化;菌体大量生长繁殖期,大量生长繁殖的菌体占据了部分介质孔隙体积;胞外聚合物大量分泌期,逐渐形成具有透水性的生物膜,生物膜的生长与回灌水提供的养分形成动态平衡.     

海积平原区某非正规垃圾填埋场地下水氨氮污染模拟研究

本研究结合天津市海积平原区水文地质条件,构建了某非正规垃圾填埋场地下水溶质运移模型,并将该模型用于预测分析垃圾填埋场地下水氨氮污染迁移规律.采用敏感性分析研究了渗透系数、孔隙度和弥散度等参数的变化对模拟结果的影响.模拟评价了地下水氨氮污染抽出处理效果.研究结果表明,氨氮污染羽在10年内最大迁移距离为648 m,污染面积达到368667 m~2,高浓度氨氮污染羽主要分布于南部浅层潜水含水层.抽出处理方案效果不佳,易导致氨氮污染羽的拖尾和反弹效应.本研究可为海积平原区地下水氨氮污染治理、修复提供理论参考和依据.     

Large-eddy simulation of a turbulent reacting plume

The results of large-eddy simulations (LES) of a chemically reacting, dispersing plume in a turbulent boundary layer are presented. The detailed simulations of the dispersion mechanisms are used to investigate the effects of turbulent fluctuations on nonlinear chemical reactions. The idealized single reaction between ozone and nitrogen oxides, NO+O₃→NO₂+O₂, is used as a representative simple, irreversible binary reaction. Effects of different reaction rates are investigated by varying the source NO concentration, while maintaining a constant ambient ozone level. The simulations demonstrate that the rate of production of NO₂ is significantly affected by the turbulent nature of the dispersing plume. The effect of incomplete turbulent mixing of the two reactants on the reaction rate can persist for long distances downstream, particularly for the high NO levels typical of power plant stacks. The LES results also show that the important measure of the turbulent fluctuations, the turbulence segregation coefficient, may be reasonably approximated by a constant value over most of the plume cross-section. This result may prove useful for simplified plume modeling, but will depend on whether the range of constant segregation coefficient covers the whole reaction region since this takes place predominantly in the plumeedges.     

三次样条函数在测定河流弥散系数中的应用

为获得洋河张家口—宣化段水体的弥散系数,用罗丹明B进行了示踪试验,简述了三次样条函数插值方法,并用该法处理了示踪试验数据,用一维扩散模型计算的纵向弥散系数为5.53m~2/S.最后用二维模型进行检验,表明上述处理方法和系数是可靠的。     

包气带水气二相流CO2运移规律

利用土柱实验装置模拟CO₂在土壤中的迁移转化规律,重点研究湿润峰处水、气二相间污染物转化实验土柱长1m,过饱和CO2溶液浓度为748mg/L.分析表明水相运移受对流、弥散、反应及水-气质量传输机制控制,气相运移受对流、扩散和水-气质量传输机制控制.对土柱中水气二相动态条件下的取样方法进行了探索,确定了CO₂在渗透湿润峰水-气二相间分配系数为0.00061,表明水相向气相有一定传输,但不显著.可进一步为低中水平放射性废物地质处置安全评价及固体废物填埋处置环境影响评价提供定量科学依据.     

基于遗传算法的次级河流回水段水质模型多参数识别

根据长江次级河流临江河回水段的实际情况,建立一维水质模型,模型中的各变化项采用有限差分法(FDM)进行离散,以回水段水体中COD和NH3-N的实测资料为基础,利用自适应遗传算法(AGA)对2种污染物的纵向离散系数及一级降解系数进行反演计算,得出回水段COD和NH3-N的纵向离散系数分别为0.5227,0.5196km2/h,一级降解系数分别为0.0342,0.0367h-1;计算值与实测值吻合较好,表明FDM-AGA方法能较好地运用于次级河流回水段水质模型的多参数识别.     

西北某粘土矿水动力弥散系数的室内测定

使用室内水平土柱吸渗法测试了西北某粘土矿水动力弥散系数,根据测定的土壤中含水量动态数据,计算了非饱和粘土的水动力弥散系数,并建立了该土壤水动力弥散系数与质量含水率之间的关系。该方法物理概念清楚,计算公式简单实用。     

火工品温湿度双应力加速寿命试验方法研究

目的 获取火工品温湿度加速系数,建立温湿度双因素加速寿命试验方法。方法 通过设计3种火工品不同温湿度加速条件下的加速寿命试验,定期取样进行性能测试,利用获取的性能数据和选定的温湿度加速模型,计算3种火工品的温湿度加速系数和湿度项反应速率常数,确定温湿度加速模型公式。结果 获取了3种火工品的温湿度加速系数和湿度项模型参数,初步建立了火工品温湿度双因素加速寿命试验方法,并对下一步研究方向进行了展望。结论 建立的火工品温湿度双因素加速寿命试验方法可由高温高湿加速试验时间外推常温常湿贮存时间,适用于自身密封性差或密封失效,且贮存环境湿度大的火工品的寿命预测。