海上风电机组单桩基础和三脚架基础抗撞性能研究

目的评估海上风电机组单桩基础和三脚架基础遭遇船舶撞击时的抗撞性能。方法针对上述两种基础,采用LS-DYNA软件分析不同碰撞工况下的最大碰撞力、基础受损面积、机舱加速度最大值及基础钢材消耗量,获取两类基础的基础损伤程度和机组响应幅度。结果单桩基础受损程度低于三脚架基础约22%,三脚架基础机舱响应值低于单桩基础约32%。结论两类基础抗撞性能满足规范要求,未发生因基础失效引起的倒塔事故,机头不存在脱落风险,单桩基础在基础损伤方面表现更好,而三脚架基础在机组机舱响应方面表现更好。     

基于改进DPSIR模型的京津冀地区优先回补地下水水源地筛选方法

京津冀地区地下水水源地超采问题严重,引发了地下水水位持续下降等一系列问题,南水北调中线输水贯通为该地区地下水水源地的回补涵养提供了契机;然而,京津冀地区众多地下水水源地在回补条件和回补需求等方面各异,在有限回补水源条件下,亟需建立该地区地下水水源地回补优先性评价和分级方法,从而筛选出可优先回补的水源地.借助DPSIR(驱动力—压力—状态—影响—响应)评价模型理念,在综合分析地下水水源地产生资源环境问题的根本原因、存在压力、不利状态、对人类社会的影响以及地下水回补工程产生的响应基础上,解析影响地下水回补的关键因素,并以此为依据进行专家咨询和评分,建立了涵盖5个准则和21个指标的综合评价指标集.在阈值确定和数据标准化基础上,依据评分数据确定各准则和指标权重,最后通过综合指数法构建基于DPSIR模型的地下水水源地回补优先性评价体系,并对京津冀地区具有代表性的76个浅层地下水水源地进行了评价和分级.结果表明:以南水北调中线工程为轴,分布在山前冲洪积扇的32个浅层地下水水源地为优先和较优先回补等级,从山前至中部平原地下水水源地回补优先性逐渐变差;回补水源类型、浅层含水层储水空间、区域浅层地下水质量、浅层含水层防污性能是影响评价结果的最重要指标.研究显示,位于京津冀山前的冲洪积扇地区的地下水水源地应最优先考虑回补,中部平原地下水水源地大多为一般或暂不考虑,东部平原区地下水水源地普遍不适宜回补.该评价方法指标选取和权重计算科学客观,可为京津冀地下水水源地的涵养提供标靶和决策的理论支撑.      

低剂量硝酸钙联合低氧曝气对黑臭底泥的修复探究

底泥内源污染是导致黑臭水体"反弹"的主要因素.为防止水体黑臭现象反复,以低剂量硝酸钙为修复剂,联合低氧曝气技术修复底泥,降低因ρ（NO₃--N）剧增而造成的生态风险,并对修复过程中菌群转化规律进行探究.结果表明:①当硝酸钙投加量为底泥质量的1.2%、低氧曝气量为0.05~0.10 m3/h时修复效果最佳,其上覆水中ρ（DO）和ORP分别升至4.08 mg/L和119.9 mV,NH₃-N、TOC（总有机氮）去除率平均值分别达42.5%和84.9%.②底泥中NH₃-N和AVS（酸挥发性硫化物）去除率平均值分别达76.8%和97.4%,投加低剂量硝酸钙不会造成NO₃--N在底泥中长期累积.③高通量测序分析表明,底泥优势菌群在纲水平上由梭菌纲（Clostridia）转变为γ-变形菌纲（Gamma-proteobacteria）,其相对丰度达60.0%,且厌氧菌群被有效抑制;在属水平上出现产黄杆菌属（Rhodanobacter）、硫杆菌属（Thiobacillus）和热单胞菌属（Thermomonas）等脱氮菌群.研究显示,低剂量硝酸钙+低氧曝气技术可有效改善底泥-上覆水体系DO条件,加快系统的脱氮速率,抑制AVS的生成,促进底泥优势菌群转化并降低生态风险.      

气候变化及人类活动对地表径流改变的贡献率及其量化方法研究进展

地表径流的变化受气候变化和人类活动的双重驱动力作用,定量评估气候变化及人类活动对地表径流变化的影响对水资源管理具有重大意义。论文以水文循环过程为主线,分过程阐述气候变化及人类活动影响地表径流发生变化的机制机理,对各种量化二者对地表径流变化贡献率的方法进行比较,然后分析全球部分流域气候变化和人类活动对地表径流变化影响的差异。研究结果表明：1）气候变化和人类活动参与水文循环的各个过程之中,不同水文过程中气候变化和人类活动影响地表径流变化的途径不同;2）不同量化方法的适用范围和条件不同,不同方法对同一流域的研究结果可能不一致;3）全球不同流域间气候变化和人类活动对地表径流变化贡献率存在明显区域差异。现阶段,综合多种突变检验方法有利于提高识别地表径流突变点的准确率;消除干扰因素（如气象水文等数据选取、模型方法参数设置和方法本身不确定性）有利于提高同一流域不同量化方法评估结果的一致性;如何更好地耦合基于物理的水文模型方法和基于数学的经验统计方法来量化二者对地表径流变化的贡献率是未来研究的重点。     

城市食物代谢的动态过程及其水-碳足迹响应——以北京市为例

食物代谢是城市物质能量代谢的基础性过程之一。论文系统分析了1978—2015年北京市城市食物代谢通量、结构和效率的动态变化过程,并核算其水-碳足迹,提出优化城市食物代谢的有效途径。结果表明： 1）2015年北京市食物代谢通量为881.4万t,比1978年增加了3.3倍,其中植物源食物增加了2.5倍,动物源食物增加了12.0倍,由此引发的水-碳足迹分别增加了6.1倍和4.4倍; 2）北京市食物代谢的通量结构和水-碳足迹结构均呈现出主食为主转向主副食替代、植物源食物为主转向动植物源食物并重的演变特征; 3）“过度饮食”特别是高比例肉类消费,不但影响了城市居民健康水平,也显著扩大了城市人均环境足迹,导致食物代谢的生态效率指标从1.27降低至0.32; 4）降低城市食物代谢的足迹影响需要优化产业链供应,倡导绿色健康消费模式。     

三江源区水源涵养功能评估

为实现三江源区水源涵养功能评估,服务区域生态服务价值估算,从水源涵养的概念出发,解析水源涵养功能的内涵特征和表征指标,提出了三江源区水源涵养功能评估技术框架,并基于SWAT模型建立三江源区水文模型,通过年尺度、月尺度和日尺度的水文模拟,完成三江源区水源涵养功能定量评估.从水文模型校准结果来看,直门达、唐乃亥和香达3个验证站日径流量最大相对误差不超过17.0%,月径流量最大相对误差不超过13.0%;日尺度模型中直门达站模拟效率系数超过了0.6,其他两个站也超过了0.5,月尺度模型中3个验证站模拟效率系数均超过0.6以上;日尺度模型和月尺度模型验证结果均可接受,在一定程度上较好地揭示出了三江源区的水量输出过程、趋势和规律.应用该模型对水源涵养功能进行定量评估,长江流域、黄河流域、澜沧江流域水资源供给量分别可达到158.8×108、326.2×108、72.6×108 m3;考虑土地利用和植被变化对流域径流输出的影响作用,植被破坏可能导致长江流域、黄河流域和澜沧江流域地下径流量分别可能减少98.6×108、200.1×108和44.5×108 m3;在相同降水条件下,低植被覆盖会导致长江流域、黄河流域和澜沧江流域年最大流量的平均值、最大值、最小值分别增加了约80%、60%和30%.研究显示,三江源区在保障下游用水、提升径流调节能力和缓解防洪压力等方面具有突出的作用.      

东北及黄淮海平原农产品产地土壤污染风险及防控对策

为调查北方主要农产品产地（东北）及黄泛平原、淮海平原、淮北平原（简称"黄淮海平原"）土壤重金属污染风险空间分布规律及其污染成因,收集了东北及黄淮海平原农产品产地土壤的重金属数据,通过基于ArcGIS的克里金插值法,绘制了北方主要农产品产地污染风险等级分区控制图,采用多指标综合评价法及卫星地图数据检索方法,追溯统计了土壤重金属超标点位附近的潜在污染源,分析了环境问题成因.结果表明:Cd高等污染风险区域主要集中分布在辽河平原东部、海河平原的天津市以及黄泛平原西南部;Hg高等污染风险区域集中分布在海河平原的天津市、北京市.Cd高等污染风险区域面积在辽河平原、黄泛平原、海河平原、三江平原分别占4.26%、0.18%、0.16%、0.25%;Hg高等污染风险区域面积在海河平原、辽河平原占比分别为1.93%、1.42%.化工行业、畜禽养殖业、金属冶炼加工业为土壤重金属主要潜在污染源.研究显示,东北及黄淮海平原土壤重金属Cd、Hg污染风险不容忽视,建议应以"坚守生态红线、强化风险管控"为准则,以"以奖促治"为动力,以"预防为主、综合治理"为基础,制订"一区一策"的东北及黄淮海平原农产品产地环境污染综合防治对策.      

闽北海域水体中溶解有机碳的时空变化及其影响因素

为探讨闽北海域水体中溶解有机碳（DOC）时空变化特征及其主要影响因素,于2015年8月、11月、2016年2月和5月对闽北海域环境进行调查,分析该海域DOC时空分布特征,并探讨DOC分布与Chl a、COD、AOU、营养盐、盐度等环境因子的关系。结果表明:2015~2016年闽北海域DOC的含量范围为0.32~2.78 mg/L,均值为1.19 mg/L;季节变化上,秋季>夏季>冬季>春季;空间分布上,整体呈现由近岸向远岸逐渐降低,由南向北逐渐升高的变化趋势,各季节略有差异。DOC与Chl a、COD以及盐度有较强的相关性,与AOU和营养盐的相关性不显著,不同季节影响DOC分布的主要环境因素存在一定差异。研究海域水体中DOC主要受浮游植物光合作用、陆地径流等因素影响,不同季节主要环境因素具有一定差异。     

白洋淀水体挥发性有机物污染特征与风险评价

为研究白洋淀水体中挥发性有机物(volatile organic compounds,VOCs)污染现状,于2016年3月在白洋淀采集15个水体样品,采用吹扫捕集-气相色谱-质谱法分析了54种VOCs的浓度,对其分布特征和健康风险进行讨论,并尝试利用综合污染指数法对白洋淀水体VOCs污染情况进行评估.结果表明:(1)白洋淀水体中共有14种VOCs被检测出来,其中二氯甲烷、苯、甲苯、乙苯、二甲苯、1,3,5-三甲基苯检出率为100%,二甲苯浓度最高,平均值为564.9 ng·L~(-1);三氯乙烯浓度最低,平均值仅为3.3 ng·L~(-1),检出率为13.3%.(2)白洋淀水体中VOCs总浓度在423.0~4 207.8 ng·L~(-1)之间,苯系物是主要污染物,主要来源可能是上游污水处理厂的出水、工业废水以及城市内机动车尾气的排放.(3)健康风险评价显示白洋淀水体中VOCs不会对人体产生致癌和非致癌风险;VOCs综合污染指数显示白洋淀水体中VOCs处于清洁水平.     

重庆市北碚城区气溶胶中有机碳和元素碳的污染特征

为了研究重庆市北碚城区大气碳质气溶胶组分的污染特征,于2014年3月~2015年2月采用安德森采样器采集大气颗粒物样品,用DRI Model 2001 A热光碳分析仪测定其中有机碳(OC)和元素碳(EC)的质量浓度.结果表明,北碚城区PM_(2.1)和PM_(9.0)中OC和EC的年平均浓度分别为(16.3±7.6)、(1.8±0.7)和(25.0±9.7)、(3.2±1.3)μg·m-3.在PM_(2.1)中,OC和EC均呈现出冬春季大于夏秋季的季节变化特征,而PM_(9.0)中OC呈现出夏春季大于冬秋季,EC呈现出冬春季大于夏秋季的季节变化特征.对全年OC和EC的粒径进行分析,发现OC在整个粒径上呈现"双峰型"分布,其中细粒子段峰值位于0.43~0.65μm粒径段,粗粒子段峰值位于4.7~5.8μm粒径段;EC呈现出"三峰型"分布,其中细粒子段峰值位于0.43~0.65μm粒径段,粗粒子段峰值位于4.7~5.8μm粒径段,同时2.1~3.3μm粒径段也出现一个明显峰值.对OC和EC进行相关性分析并对PM_(2.1)中的SOC进行估算,发现北碚城区全年SOC浓度为(6.3±5.9)μg·m-3,占全年OC的33.5%±22.6%,且OC和EC显著相关.最后对北碚城区大气气溶胶的污染来源进行分析,发现污染主要来源于汽油车尾气、生物质燃烧和燃煤排放.