土中水平渗流AHFO方法监测试验研究

土中的水平渗流影响着土体的结构强度,受测试技术的限制,目前还缺少有效的手段对其水平运移规律精确测定。采用基于分布式测温技术(DTS)的主动加热光纤法(AHFO),设计室内模型试验,测试土中一维水平渗流过程中含水率的变化,拟合了渗流时间与湿润锋运移距离、累积入渗量以及入渗率之间的关系,并对测试结果进行了评价。结果表明:利用AHFO可对任一时刻的湿润锋位置进行准确定位,湿润锋水平向运移距离与时间的关系满足Green-Ampt模型;利用AHFO法所测水平向含水率分布积分所得的累积渗入量与量筒所测实际加水量之间具有很好的一致性,累积渗入量与时间对数呈线性关系;入渗速率随着时间增长逐渐减小,与入渗时间平方根间可用一反比例函数描述。     

三氯乙烯在薄膜催化剂上的光催化降解动力学

研究了不同初始浓度三氯乙烯(TCE)在TiO₂薄膜催化剂上的光催化降解.结果表明,TCE在主波长为254nm的低压汞灯照射下易于发生光降解反应,而TiO₂薄膜催化剂能显著提高TCE的降解.光催化降解反应的伪一级速率常数随初始浓度的增加先升后降.在Langmuir-Hinshelwood方程基础上建立的光催化降解动力学模型包含了发生在薄膜催化剂表面的光催化氧化过程和发生的溶液体相的光降解过程,该动力学模型适用于表达低浓度有机物在薄膜催化剂上的光催化降解动力学.     

基于生态槽实验的藻类生长参数确定

在太湖湖泊生态系统研究站的生态模拟槽中进行了藻类的动态模拟实验.取太湖原水至生态槽中,在温度、光照、营养盐变化条件下进行采样,观察藻类的变化情况.在生态槽实验基础上应用PHREEQC模型建立了藻类生长模型,模型中考虑了氮及磷营养盐的循环过程.利用生态模拟槽实验结果对太湖藻类生长模型的各参数进行了详细的率定验证,并应用最小二乘法确定最佳的一组参数,藻类及各种营养盐浓度的模拟值均能较好地拟合实验测量值.     

真空紫外辐照法降解水中丁基黄原酸钾的影响因素及动力学模型

黄原酸盐是常用的有色金属硫化矿浮选剂，进入环境后会造成潜在风险.本文以丁基黄原酸钾（PBX）为目标污染物，在比较真空紫外辐照法（VUV）、曝气（Aeration）、过氧化氢（H₂O₂）氧化和次氯酸钠（NaClO）氧化处理对PBX降解效果的基础上，深入研究反应温度、初始pH值、初始底物浓度及共存离子对效果最优的VUV法降解PBX的影响，探明影响VUV降解PBX的关键因素并建立动力学模型.结果表明，对初始浓度为20 mg·L^-1的PBX进行VUV、NaClO氧化、H₂O₂氧化和曝气处理60 min后，VUV处理效果最优（PBX降解率为97.49%），随后依次为H₂O₂氧化、NaClO氧化和曝气处理.在VUV处理过程中，反应温度和初始pH的升高促进了PBX降解，随着PBX初始浓度增加降解速率常数（k_C）减小.溶液中共存的CO₃^2-、SiO₃^2-促进了PBX降解，Ca²⁺则抑制了PBX降解.反应温度和初始pH值是影响PBX降解的关键因素，基于这两个因素建立了PBX降解的模型方程.从经济有效的角度综合考虑，反应温度35℃、pH=8、合适的阴离子（SiO₃^2-、CO₃^2-）及其浓度有利于促进VUV降解PBX.研究结果为选矿废水有机污染物的处理提供了新思路.     

变速器壳体低周疲劳优化设计

目的 分析变速器壳体驻车耐久试验的失效根本原因,对变速器壳体进行低周疲劳优化设计.方法 首先排查壳体的化学成分、铸造质量,排除材料和工艺引起失效问题的可能性,然后通过有限元方法分析驻车轴孔的最大拉应变、驻车工况壳体变形、轴孔接触区域.根据局部应变分布特征,提出驻车轴修形的优化方案,并且根据壳体材料的低周疲劳参数,确定Coffin-Manson模型,并根据该模型预测壳体驻车轴孔优化前后的疲劳寿命.结果 驻车轴孔的最大拉应变高达0.95％,确定应变过大是导致壳体失效的根本原因.驻车轴度修形的优化方案将最大拉应变降低到0.40％,塑性应变占比由42％降低到5％,疲劳寿命的预测值由原来的175次提高到7980次,满足试验循环次数1000次的要求,最终优化物理样机通过了驻车耐久试验验证.结论 使用的Coffin-Manson模型参数能准确地预测变速器壳体的低周疲劳寿命,驻车轴小角度修形优化方案能够有效解决局部应变过大的失效问题,具有一定的工程参考意义.     

基于生态服务价值的多目标水源地土地利用结构优化

为探讨首都水源地最佳水土资源优化配置模式,选取北京山区怀柔水库流域为研究对象,基于研究区5期(1990、1995、2000、2005 和2008)卫星遥感影像数据,分析了怀柔水库流域1990~2008年间土地利用时空变化特征,并基于生态服务价值理论、灰参数线性规划理论和CLUE-S模型对怀柔水库流域土地利用进行空间优化配置模式研究.结果表明:现有土地利用结构在优化配置后流域生态系统服务功能价值较2008年增加1795.4万元,增幅5.4%.其中,流域涵养水源功能价值量增加最多,为560.9万元,净化大气的价值增长幅度最大,增长率达到9.3%.研究结果可为该区域水土地资源的可持续利用、开发和管理提供科学依据.     

三棱钻杆粉体负载扭矩计算模型研究

为了实现三棱钻杆转动过程的定量化计算,在分析了三棱钻杆排粉机理的基础上,提出了基本假设,建立了扭矩基本物理模型,并阐述了物理模型的求解过程,得到了基本参数的解析解。在此基础上,对相关参数的求取方法以及最小扭矩问题进行了分析讨论,求得了钻孔内煤粉密度ρ的解析解以及降低钻杆整体扭矩的方法,提出了实际应用环节测定临界转速w界的实验方法,并得到了提高钻孔长度的理论方法。     

教学楼火灾疏散的标识认知应对规律研究

为了研究逃生者在疏散标识引导下的火灾疏散效率与逃生认知应对规律,基于实地调研与问卷调查结果,采用Anylogic软件,对常规标识与增设标识2种教学楼火灾疏散情境进行仿真模拟。研究结果表明:在疏散过程中,增设标识能使各疏散出口的疏散时间相对持平,避免了常规疏散中通道过早闲置的现象;人流在一层教学楼的平均疏散时长缩短了约10%,显著缩短了整栋教学楼的疏散时间。据此火灾标识疏散仿真过程与人的认知反应提出了火灾疏散与标识认知应对规律模型。     

城市海岸带环境管理模式优化研究——以青岛市胶州湾为例

我国的海洋污染日益严重,政府加大海洋环境保护力度势在必行。科学、有效的海洋环境管理对保护环境、提高资源利用效率起着非常重要的作用。但海洋环境并不是一维线性的系统,涉及系统的多维耦合,而海岸带又是与人类活动息息相关的重要部分。本文尝试以青岛市胶州湾海岸带环境管理模式为例,构建包含有"经济-人口-资源-环境-安全-行政(EPRESA)"六个子系统的多维耦合系统模型,并绘制出总流图,然后以此为管理模式的优化提供前提性分析,提出海岸带综合管理模式优化的对策建议。本研究认为,要改善现有的海岸带环境管理体系,应该制定综合性管理政策,建立可持续的融资机制,推进海岸带灾害与风险管理以及引导利益相关者参与管理。     

基于CFD方法的土工离心机数值建模

目的 研究湍流模型和旋转域划分对土工离心机数值计算的影响,以建立适用于土工离心机计算的数值模型。方法 针对一款有实测风阻功率的土工离心机模型,分别采用SRF和MRF方法进行建模,选用标准k-ε、RNG k-ε和SST k-Omega湍流模型,对不同转速下土工离心机室内流场进行数值模拟,对比计算所得风阻功率、流场及温度场分布。结果 标准k-ε模型和SST k-Omega模型对湍流黏度的过度预测会导致计算所得土工离心机风阻功率偏大。中低转速下,旋转域的划分对计算结果的影响较小,但采用SRF方法计算所得的风阻功率与实验值更接近。结论 通过对比实验结果,为土工离心机计算建立了较为可靠的数值模型,并通过对比流场分布分析了因湍流模型选择引起计算误差的原因,为土工离心机数值模拟提供了思路。