积融雪控制下土壤大气间汞交换通量特征

位于松花江上游流域的夹皮沟金矿曾是我国采金量最大的矿区,广泛使用的混汞法提金工艺导致了严重的区域环境介质汞污染.为研究稳定性季节积雪及融雪控制过程土壤(雪)大气间汞交换通量特征,选择区域内典型"山-谷"地形结构单元,沿坡面等距进行布点,使用动态通量箱法测定了各采样点土壤(雪)大气间汞交换通量,使用塞曼效应汞分析仪(LUMEX Zeeman RA915+)测定了各采样点近地面(0～150 cm)垂直方向上大气汞浓度分布,分析了同步气象因子、积融雪控制下地表性质和近地面大气汞的垂直分布各因素对土壤(雪)大气间汞交换通量特征的影响.结果表明,冬季积雪和融雪期间,大气中汞均有沿山坡向谷底汇集的趋势,在积雪冷源性下垫面所致逆温层结控制下,汞交换通量表现为明显的由大气向土壤(雪)的沉降过程.融雪期间雪融后地表土壤大气间汞交换通量表现为释放与沉降过程交替,仍然积雪地表大气间汞交换通量沉降水平明显弱于积雪期.分析土壤(雪)大气间汞交换通量与其影响因素间关系发现,积雪期土壤(雪)大气间汞交换通量与大气汞浓度和大气温度间均具有显著的负线性相关关系;融雪期土壤(雪)大气间汞交换通量与大气汞浓度间具有明显的负线性相关关系,与大气温度间具有正线性相关关系;雪融后裸露土壤大气间汞交换通量与地温间呈现一定的正线性相关关系.     

活性炭常温吸附实验研究

活性炭因有较大的比表面积和经济易得性,常作为气体吸附法净化气体的吸附剂。SO2是大气环境质量指示的一个重要大气环境因子,其排放被严格控制。SO2的吸附受多种因素影响,本研究选取商品粒状活性炭作为样品,在常温、常压、相对湿度RH=0%、用SO2标气和N2模拟配制气体的条件下,进行了活性炭物理吸附SO2的穿透曲线和吸附容量的研究,结果显示该商品活性炭实验吸附穿透曲线和吸附容量随其颗粒直径的减小而增加,吸附曲线也由陡峭变平坦。所得实验结果为商品活性炭的使用提供实验数据支撑。     

基坑开挖与邻近高层建筑施工耦合模拟研究

以一邻近在建观光楼的基坑工程为背景,采用有限元软件MIDAS GTS-NX对其进行基坑开挖及邻近观光楼全过程数值模拟分析,结合模拟计算分析了邻近在建高层建筑的基坑开挖的耦合作用。模拟结果表明:在邻近在建建筑物的基坑开挖情况下,两者间的耦合作用明显;在邻近在建高层建筑物影响下,基坑支护结构水平位移差为10.1 mm;土体应力受邻近建筑动态影响在前期变化明显,到后期影响趋于稳定;在临近高层建筑施工处,地连墙角点和非角点处应力差异明显,地连墙角点应力受到邻近建筑施工影响较小,但非角点位置受到影响较为明显,在设计中应充分考虑该因素。     

次区域城市群协同发展时空演变及动态模拟研究——以宜荆荆恩城市群为例

建立"经济水平—交流服务—产业发展—生态文明—公共服务—科技创新"框架,以宜荆荆恩城市群为例,并与相似区域城市群对比,综合运用耦合协调度、BP神经网络模型、ArcGIS空间分析工具研究次区域城市群协同发展时空演变规律及发展趋势。结果表明:(1)宜荆荆恩城市群综合发展能力指标总体协调发展不均衡。(2)与苏锡常都市圈相比,宜荆荆恩城市群的综合协同发展水平较低,且处于波动状态。(3)在动态模拟方面,宜荆荆恩城市群2020—2025年协同水平差距将持续增大,其协同发展水平在南北方向呈倒"U"型,东西方向呈"两边低,中间高"的趋势。     

基于MIKE 21的汾河水库挟沙水流水质数值模拟研究

为了揭示悬浮泥沙(SSC)对水库水质的影响规律,对汾河水库进行样品收集和长期水质监测,采用水动力模型与泥沙转移和富营养化模型相结合的方法,将这三者关联耦合,并通过实测数据对模型进行参数率定和验证,分析含沙水和不含沙水中总氮(TN)、总磷(TP)、叶绿素a(Chla)、溶解氧(DO)四项指标,得出两者对水质造成的影响。结果表明:SSC对TN、TP的去除作用明显,对Chla、DO浓度分布影响较小,并计算了污染物的释放量以及贡献率,得出TP的负荷仅为16.47t,而贡献率高达25.25%。因此在汾河的污染控制方面应侧重削减磷,进而改善汾河地区的污染现状。     

Mechanistic insight into the biofilm formation and process performance of a passive aeration ditch (PAD) for decentralized wastewater treatment

• A Passive Aeration Ditch was developed to treat decentralized wastewater. • A model was developed to describe the process performance. • A high C/N ratio facilitates microbial growth but nitrification deteriorates. • A high salinity decreases both organic and nitrogen contaminants removal. Decentralized wastewater containing elevated salinity is an emerging threat to the local environment and sanitation in remote coastal communities. Regarding the cost and treatment efficiencies, we propose a passive aeration ditch (PAD) using non-woven polyester fabric as a feasible bubbleless aerator and biofilm carrier for wastewater treatment. Consideration has been first given to PAD’s efficacy in treating saline decentralized wastewater, and then to the impact of chemical oxygen demand-to-nitrogen (C/N) ratio and salinity on biofilm formation. A multispecies model incorporating the salinity effect has been developed to depict the system performance and predict the microbial community. Results showed that the PAD system had great capacity for pollutants removal. The biofilm thickness increased at a higher C/N ratio because of the boost of aerobic heterotrophs and denitrifying bacteria, which consequently improved the COD and total nitrogen removal. However, this led to the deterioration of ammonia removal. Moreover, while a higher salinity benefited the biofilm growth, the contaminant removal efficiencies decreased because the salinity inhibited the activity of aerobic heterotrophs and reduced the abundance of nitrifying bacteria inside the biofilm. Based on the model simulation, feed water with salinity below 2% and C/N ratio in a range of 1 to 3 forms a biofilm that can reach relatively high organic matter and ammonia removal. These findings not only show the feasibility of PAD in treatment of saline decentralized wastewater, but also offer a systematic strategy to predict and optimize the process performance.     

煤岩瓦斯复合动力灾害机理研究进展与展望

随着我国煤矿快速进入深部开采,煤岩瓦斯复合动力灾害日渐成为威胁深部煤炭安全高效开采的重大灾害,研究其发生机理成为煤矿安全领域新的重大科学问题。本文首先在调研统计的基础上,阐述我国煤岩瓦斯复合动力灾害的发生规律和主要破坏特征,从定性和初步定量研究角度对煤岩瓦斯复合动力灾害机理的研究现状进行综述分析,然后介绍笔者近年来在受载含瓦斯煤岩组合体耦合失稳诱发复合动力灾害机制方面的研究进展,最后展望煤岩瓦斯复合动力灾害机理研究中亟待解决的问题及未来研究方向。     

危化品事故情景推演网络构建及关键节点分析*

为有效应对危化品事故发生与演变时存在的动态性及不确定性问题,基于事故演变过程中的关键情景状态及对应孕灾环境、应急活动和处置目标等要素,引入动态贝叶斯网络方法,构建危化品事故情景推演网络,并结合复杂网络知识,对孕灾环境和应急活动2类事故影响因素节点进行敏感性和重要度分析。结果表明:情景推演网络计算的情景节点概率符合事故发生的实际情况,能够对危化品事故在不同孕灾环境和应急救援下的演变路径进行推演,并且分析得到燃烧物、消防力量、火场环境和建筑密度等关键影响因素节点,研究结果可为事故处理提供应急辅助决策支持。     

极端温度下帐篷内部热环境适应性实验及模拟研究*

为揭示民用救灾帐篷热环境适应性变化规律,通过大尺度环境气候舱构建高温与低温环境,采用Ansys Fluent商用软件代码进行仿真验证,并对帐篷蓬围结构和内部热环境分布变化规律进行实验与数值模拟。研究结果表明:使用大尺度环境舱直接进行模拟帐篷内外热环境变化可行,其内部热环境变化规律与实验基本一致;帐篷特殊的篷围结构导致高温环境下帐篷内部温度高于外界,帐内人员头部和脚部温差可达5 ℃,低温环境下帐篷同一高度横向区域温度对称分布,在中心区域温度较低,边缘和中心温差近8 ℃。     

基于FLACS的海上钻探平台井喷爆炸事故后果模拟分析*

为研究海上钻探平台井喷燃爆事故后果,运用FLACS软件对某深海钻探平台井喷爆炸事故进行模拟,研究在不同事故场景下气云爆炸发展过程及平台荷载分布规律,讨论井喷速率、风向、点火位置等对爆炸超压的影响。研究结果表明:随泄漏速率增加,爆炸强度和爆炸范围均增大,爆炸严重程度不仅与井喷速率密切相关,同时也受平台结构影响;点火位置会对爆炸超压产生影响,在可燃气体与空气混合气体比例为化学理论当量比处点燃气体,生活区承受的爆炸超压最大;在设施及建构筑物分布较为密集、拥塞度较高的地方产生的爆炸超压更大。研究结果可为可为平台的阻隔防爆性能设计与应急响应提供指导。