溢油污染数学模型及其应用研究

本文系统总结前人在溢油分析计算上的主要研究成果,提出溢油计算的新模型和新方法,并应用于伶仃洋溢油污染防治研究。      

新型油田套管自动通径装置设计

为满足油田生产过程中大量套管进行通径检测的实际需求,设计了一种新型油田套管通径装置,由通径规圆盘及控制机器人组成。机器人主体内主要包含运动控制系统、惯性定向系统、测速测程系统及遥控系统等。新装置具有自动化程度高、工作状态平稳、检测速度快和适用性广的优势,能够提高工作效率,节约能源消耗和人力投入,并有效避免安全事故的发生。     

花岗石幕墙销钉式节点承载力性能试验研究∗

销钉式干挂石材幕墙已经广泛运用于石材幕墙结构体系,由于缺乏相关试验研究和分析工作,其破坏机理尚不明确,国内外对其设计承载力计算方法缺乏理论和试验依据.设计制作了200 mm×200 mm×30mm的花岗岩石材板试件和直径为5、6、7 mm的高强不锈钢销钉试件.在石材试件平面外方向,对销钉进行单调加载试验,以获得该连接节点的承载力和典型破坏模式.试验结果表明,当采用直径为5 mm的销钉时,销钉首先屈服变形,然后销钉孔周围石材发生脆性开裂破坏,且开裂面呈V形;当直径为6、7 mm时,销钉孔周围石材首先发生开裂破坏,随后销钉发生轻微变形.分析表明,采用5 mm直径销钉时的节点破坏模式较为合理,该模式具有一定的弹塑性,且具备一定的破坏前兆.最后,根据试验结果,对国内外销钉式干挂石材幕墙承载力计算方法进行了对比和讨论,并提出改进意见.     

长三角地区人口、经济与环境的协调演变研究

人口、经济与环境之间的协调发展是实现社会经济高质量发展的重要保障.该文基于2005-2018年长三角城市群26个城市的面板数据,利用综合指标评价、耦合协调模型、三角模型以及核密度估计等方法探究长三角城市群人口、经济与环境的耦合协调状况与动态演进趋势,为促进长三角城市群高质量发展奠定基础.结果 显示:(1)长三角城市群人口、经济与环境间的联系程度逐步提高,并呈现出南北低、中部高,内陆低、沿海高的分布特征;(2)长三角城市群人口、经济与环境间的协调水平虽有所提高,但大部分城市仍处于中度协调水平,呈现出以上海、杭州、南京等高水平协调城市为核心,带动周边城市协调水平提高的趋势,且表现出近海岸城市高于远海岸城市、江苏省与浙江省高于安徽省的分布特征;(3)长三角城市群人口、经济与环境协调水平较低的城市面临人口与经济发展动力不足的问题;(4)长三角城市群人口、经济与环境协调发展状况有所减缓,城市间人口、经济与环境协调水平的差距呈现出先缩小后扩大的趋势.建议打破城市间人才引进壁垒,发展城市间道路交通条件,创造良好的创新创业环境,充分发挥核心城市的辐射作用以促进长三角城市群的协调发展水平.     

河滩人工湿地对河流洪水位影响的数值模拟

运用计算水力学的基本理论，采用二维水流数学模型进行河流泄洪能力的数值模拟，借助于SMS地表水软件，分别模拟了河流在不同湿地面积、湿地宽度及不同植物糙率条件下，河流洪水位的抬升情况。结果表明，不同湿地宽度对泄洪水位的影响，最终归结为主槽宽度的变化对泄洪水位的影响。主槽宽度相对于湿地面积及植物糙率，对洪水位的抬升影响较大，且主槽宽度越小，水位涨幅越大。对于在河流中如何布置和种植人工湿地及湿地植物的选取具有一定的指导作用。     

小球藻磷吸收的初步研究

将经过磷饥饿的小球藻(Chlorella vulgaris)接入不同初始磷质量浓度的培养基中进行一次性培养,研究磷对小球藻生长的影响,以及小球藻吸收磷的动力学特征和藻体总磷、水中可溶性磷的变化规律。结果表明,小球藻密度随初始磷质量浓度增加而增加。5个磷酸盐质量浓度组中,磷质量浓度为0.047 mg/L和0.155 mg/L组的小球藻延滞期长,对数期和稳定期均明显短于0.47 mg/L、0.775 mg/L和2.48 mg/L组。中高磷质量浓度组小球藻平均比生长率μa和最大比生长率μm明显高于低磷组。根据拟合的Monod方程和Droop方程,磷酸盐影响下小球藻最大比增长率μm为0.377/d,半饱和常数Ks为0.311 mg/L,最小细胞内磷份额Q0为73μg/mg(干重)。小球藻细胞的生长主要取决于细胞内磷含量,藻细胞利用外源性磷有快速吸收和缓慢吸收两个过程。     

响应面法优化UV/Fenton工艺处理高浓度糖精钠废水

采用UV/Fenton联合氧化法处理糖精钠工业废水,首先单因素实验研究了H_2O_2浓度、FeSO_4浓度、初始pH值和反应时间对糖精钠废水处理效果的影响,并利用响应面优化实验得到了最优条件:反应时间110 min,pH值为6,FeSO_4用量为5 g/L,H_2O_2用量为78 mL/L。响应面实验的结果表明,影响因子的显著性为H_2O_2用量FeSO_4用量反应时间初始pH值;FeSO_4用量和H_2O_2用量的交互作用显著;数学模型回归性较好。以最优条件处理后的糖精钠废水COD去除率为89.8%,BOD去除率为72.7%,TOC去除率为79.2%,同时,色度、悬浮物和氨氮去除率分别达到98.4%,90.9%,98.6%,BOD/COD比值由0.24提高到0.64,糖精钠废水可生化性得到了很大提高,为后续进入工业园区污水处理厂生化处理奠定了基础。     

环境保护领域地方市级首次立法进展研究

为调研设区的市立法权放开后各地立法进展,通过全国各省市政府网站(除港澳台外)等公开渠道收集整理的各设区的市"首次立法"(第一部实体法,简称"首法")立法情况,发现截至2017年7月,全国89%新获立法权设区的市已完成"首法"立项,超一半新获立法权设区的市已顺利出台"首法"。从"首法"立项类型来看,约40%设区的市"首法"关注环境保护,仅次于城乡建设与管理类立法,表明环境保护是各地"首法"立法关注的重点领域之一。从地方环境"首法"立项类型来看,水环境保护领域条例立项数最多,其次是生态保护领域和大气污染防治领域;从地方环境"首法"立项分布来看,水环境保护类条例多分布于位于水系末端的沿海各省,大气污染防治条例则主要集中于京津冀及其周边空气质量较差的区域。当前国家高度重视生态文明建设,各地有必要抓住地方立法这一机遇,研究出台地方环境条例,助力地方环境管理水平的提升。     

考虑参数和边界条件不确定性的地下水污染随机模拟

为了分析模型参数的随机变化和边界条件的随机变化对地下水溶质运移模型输出结果的不确定性影响,采用蒙特卡洛模拟对一假想算例展开研究,并结合风险评估阐述不确定性分析结果.首先,建立研究区地下水溶质运移数值模拟模型,并综合利用局部灵敏度分析和全局灵敏度分析方法筛选出对模型输出结果影响较大的参数,连同模型的边界条件(第一类边界条件-水头值)一起作为随机变量.然后,利用优化超参数的高斯过程回归(GPR)方法建立模拟模型的替代模型,代替模拟模型完成蒙特卡洛随机模拟.最后,对随机模拟的结果进行统计分析和区间估计,并利用污染物浓度的概率分布函数对1、2、3号观测井进行地下水污染风险评价.结果表明:置信水平>80%时,1,2,3号观测井污染物浓度值的置信区间分别为34.77~35.03,57.74~58.04,100.07~100.69mg/L.此外,1,2,3号观测井为轻度污染的风险分别为6%,100%,100%;为中度污染的风险分别为0%,0%,99.6%;为重度污染的风险分别为0%,0%,0.5%,藉此为地下水污染修复防治和地下水的合理利用提供可靠参考依据.     

不确定性条件下地下水污染监测井网优化设计——基于XGBoost替代模型

在地下水污染监测井网优化设计中,应用模拟优化方法时客观存在的模型参数不确定性往往会影响到设计监测井网的可靠性.针对该问题,重点考虑了渗透系数和污染源释放强度的不确定性,应用模拟优化方法和蒙特卡罗方法求解上述不确定性参数影响下的最优监测井布设方案.为缓解蒙特卡罗方法多次调用模拟模型所产生的巨大计算负荷,本研究建立了XGBoost替代模型,代替模拟模型与优化模型进行耦合.为提高监测井网对实际污染羽的监测精度,污染监测井网优化模型以监测空间矩误差极小化为优化目标.此外,本次研究还考虑了监测井网设计中污染源释放强度的动态变化过程.最后,以抚顺市某煤矸石堆放场地为基础建立假想例子,验证所提方法的有效性.结果表明:1.XGBoost能够有效近似模拟模型的输入输出关系,显著降低了计算负荷.2.空间矩能够有效评估监测井网插值污染羽和实际污染羽的逼近程度,优化设计后的监测井网能够较为准确地捕捉到实际污染羽的状态.3.模拟优化方法结合蒙特卡罗方法能有效求解不确定性条件下最优监测井网的设计问题.本文为地下水污染监测井网设计提供了一种稳定可靠的方法.