液氨泄漏事故的后果模拟与风险评估

液氨属于低沸点化学物质,为了储存和运输方便通常以高压、低温储存于高压设备中,当设备失效时,液氨有毒有害物质将会泄漏至大气中,导致人员中毒和环境污染。利用挪威船级社(DNV)的PHAST软件对某化工厂某区域内所有设备和管线在各种场景下液氨发生泄漏事故的后果进行了模拟,并对典型场景下液氨泄漏事故的致死率、扩散浓度范围进行了分析。通过PHAST软件将各种场景下的液氨泄漏事故后果与其对应的事故发生频率综合之后,得出了该化工厂发生液氨泄漏事故的社会风险曲线和个人风险等值线,可直观地看出该化工厂对周围人口和环境造成的影响,并可定量得出对周边环境的具体个人风险值。该研究对企业的安全生产和事故条件下的应急救援具有指导意义,其定量风险评估结果将是解决事故和处理污染危害的重要依据。     

基于PLAXIS软件对燃气管道回填施工方案的安全性评估

为研究燃气管道回填施工过程中管道的受力情况,利用岩土有限元分析软件PLAXIS 3D,构建了地基-管道-回填材料-施工荷载的动力响应数值模型,设计了多种工况情景以及对应的施工机械动力荷载的数学表达形式,并对燃气管道回填施工各结构层压实过程中多种不利工况下管道的动力响应进行了数值模拟计算与分析,提出了管道安全性的评价准则并对管道的安全性进行了评估。结果表明:按照该回填施工方案,施工过程中管道的应力范围在35 MPa以内,管道压应变竖向位移小于5mm,管道处于安全范围。通过分析不同地基土体参数以及管道参数下管道的动力响应,得到了各影响因素对管道应力和位移的影响规律,可为深入了解管道在不同荷载作用下的动力响应及回填施工方案设计提供依据。     

带支撑基坑围檩受力性状分析及数值模拟

通过对带支撑基坑围檩受力性状的分析,提出支撑与围檩正交、斜交分别对应的几种基坑围檩轴力分布形式,并以武汉市凯德广场古田项目为例,从实测数据出发,分析了基坑围檩轴力的变化规律,在对基坑内支撑平面有限元计算中设置在围檩上的边界条件的特性进行深入研究的基础上,使用数值模拟手段对基坑围檩轴力进行了计算与数值模拟验证。结果表明:与开挖工况一致,围檩轴力呈现"两阶段"增长过程,地下室主体结构施工完成后,围檩轴力趋于稳定;桩(墙)平行于围檩走向的切向约束客观存在,本例中围檩轴力呈现梯形交替递增分布形式;桩(墙)对围檩的约束方向包括切向和法向,其约束形式表现为线约束和弹性约束。     

基于蒙特卡洛模拟的注水过程盖层破坏风险概率计算

为了定量评估注水过程中注水压力能否导致盖层破坏风险发生,运用FLAC3D软件建立储盖层模型,根据不同注水压力下盖层的破坏情况确定极限注水压力值的大小。考虑到注水井地层环境的不确定性,提出基于蒙特卡洛模拟的方法,计算油田现场注水压力超过极限注水压力的概率大小,从而确定发生盖层破坏风险的概率     

三维可交互式技能训练系统研究

利用虚拟现实技术构建三维可交互式技能训练系统,系统通过三维可视化、情景化、互动式的培训方式代替传统的被动式授课培训方式,通过学、练、考、评一体化的组合形式,对覆盖安全生产活动中的作业流程、技术要求及注意事项进行情景化教学。系统提供引导模式、训练模式、考核模式三种培训模式,具备考核评估功能,有效地解决了安全作业培训的成本和效果问题,实现高效培训。     

液化烃球罐泄漏温度场及材料适应性研究

针对高压储存的液化烃一旦发生泄漏,会迅速气化并吸热,使得球罐温度降低,严重时温度可能低于标准中允许的球罐材质最低适应温度的问题,建立球罐三维物理模型,基于CFD模拟的方法,采用雷诺时均的Navier-Stokes方程和k-ε湍流模型,分析球罐管线发生泄漏时球罐本体及周围环境的温度分布情况,探讨了不同泄漏孔径对球罐温度的影响。研究结果表明球罐发生泄漏时,球罐外部温度会明显降低,由于保温层的存在,球罐本体温度降幅不大。但在泄漏孔附近会形成较小的低温区,超过了16MnR材质的低温承受能力,存在较大的风险。     

污水净化装置内部流场特性分析研究

针对目前城市污水存在悬浮物和砂粒的问题,为了减少砂粒大量存在给后续单元带来的处理压力,设计了一种可实现在加药、絮凝等处理模块前,完成污水内固相悬浮物及颗粒的新型净化装置.基于计算流体动力学软件Fluent,运用混合相模型(Mixture),对新型污水净化装置内部流场特性及分离性能进行数值模拟分析.模拟结果显示新型污水净化装置内部流场分布均匀,分离性能稳定并呈现出了较好的固相去除效果,其中悬浮物的分离效率达90%以上,固相颗粒分离效率达91%.     

北京市不同地区土壤中的球囊霉素荧光特征及其与土壤理化性质的关系

球囊霉素相关土壤蛋白是一种菌根真菌产生的耐热糖蛋白,因其与微生物密切联系而常用来表征土壤的健康状况.由于球囊霉素相关土壤蛋白的提取过程中容易产生干扰物质,影响了这个指标在土壤状态评估方面的进一步应用.本研究采集了北京北部山区,中部城区以及南部郊区的土壤样品,使用三维荧光-平行因子模型技术解析球囊霉素相关土壤蛋白中可溶性有机物的荧光特征,将土壤类球囊霉素蛋白分解为5个荧光组分,分别为微生物源UVC腐殖质类物质、UVA人为来源腐殖质类物质、微生物来源的氧化醌物质、土壤富里酸类物质和类蛋白物质,蛋白质在其中所占比例为0~20%.不同采样区域的荧光特征比较显示,球囊霉素土壤相关土壤蛋白的5个荧光组分总体稳定,与山区相比较,城区和郊区的类蛋白质组分受人类活动影响降低,氧化醌类物质组分含量升高.不同采样点的理化特征结果显示,以城市建设和耕作为代表的人类活动减少了土壤中的含水率、有机质含量以及总氮含量.比较球囊霉素相关土壤蛋白的荧光特征与土壤理化特征的相关性结果显示,球囊霉素土壤相关蛋白浓度、UVA腐殖质组分、UVC腐殖质组分与土壤有机质含量、总氮含量显著相关,具有表征土壤健康状况的潜力.     

典型水库型湖泊中CDOM吸收及荧光光谱变化特征:基于沿岸生态系统分析

为进一步了解水库型湖泊溶解性有机质(DOM)的地球化学特征,本文以三峡库区典型内陆水库型湖泊——长寿湖为研究对象,利用紫外-可见和三维荧光光谱,并结合湖区周边生态系统分析,讨论了长寿湖水体中CDOM的组成、来源和空间分布特征.结果表明,长寿湖不同采样点DOM浓度(DOC和CDOM)存在一定程度的空间分布差异,但各点FDOM分布较为稳定.回水区出现DOM累积,由于受陆源输入影响有限,水体内源活动主导,具有较明显"内源控制"特征,芳香性和分子量相对较低;而周边陆地以人工林兼旅游开发为主的采样点,陆源输入在带入较多腐殖化(高芳香性)组分的同时,人为活动排放也是导致其类蛋白组分丰富的重要原因;入湖区尽管周边果林和居民生活对水体DOM有一定影响,但上游河流输入的影响也不容忽视.另外,各采样点也出现了不受周边生态系统影响的独立的相关性特征,例如芳香性特征常数(SUVA280)和光谱斜率[S(275~295)]显著负相关、CDOM和FDOM极显著正相关、CDOM和S(275~295)负相关等.同时,长寿湖水体中CDOM的生色团主要由具有芳香性结构的大分子组分构成;至少51%的CDOM波动可以通过FDOM变化来进行解释,其中回水区荧光组分对CDOM变动的影响最为明显.在采用传统FI值无法区分DOM来源差异性时,结合采样点沿岸生态系统,综合紫外-可见和荧光光谱特征,有助于对DOM组成及来源进行解析.     

HSPF水文水质模型应用研究综述

HSPF(Hydrological Simulation Program-Fortran)模型采用FORTRAN语言编写,以Stanford水文模型为基础,能够综合模拟径流、土壤流失、污染物传输、河道水力等过程,并大量应用于气候变化与土地利用变化的流域水环境效应情景模拟.该模型是半分布式水文水质模型的优秀代表,在国外得到广泛的应用.HSPF模型包括PERLND、IMPLND与RCHRES等3个主要模块,分别实现对透水地段、不透水地段与地表水体的水文水质模拟.总体来看,HSPF模型在国外水文、水质过程模拟,以及涉及气候变化和土地利用影响的情景分析中发挥重要作用,但是国内该模型的应用非常有限.HSPF模型存在的主要问题包括:①模型中某些方案和算法还有改进和完善的空间;②模型对数据输入要求较高,模拟的精度受到空间和属性等数据的限制;③模型只限于均匀混合的河流、水库和一维水体模拟,对于复杂流域或水体的模拟研究,需要与其它模型整合以解决更加综合的问题.目前,针对发展与完善HSPF模型的研究仍在继续,包括模型平台开发、模型功能扩展、模型校正方法研究、参数敏感性研究等方面.随着我国基础数据的积累及共享程度的提高,HSPF模型在我国的应用也将更加广泛.