基于卫星夜间灯光数据的中国分省碳排放时空模拟

中国能源统计数据"横向不可比,纵向不可加"现象依然突出,尤其是分省能源消费统计千差万别,给分省碳排放评估带来了较大困难,如何利用卫星遥感数据科学合理地估算中国分省碳排放是当前亟须研究的问题。本文运用DMSP/OLS全球稳定夜间灯光数据,在通过相互校正、年内融合和年际间校正等系列处理得到中国分省稳定夜间灯光数据的基础上,首先分别构建中国分省稳定夜间灯光亮度DN值与人均碳排放和单位面积碳排放之间的时空地理加权回归模型,两个模型整体效果均较好,拟合优度分别高达96.74%和99.24%;其次运用稳定夜间灯光亮度DN值对分省人均碳排放和单位面积碳排放进行时空模拟;最后运用人口规模和土地面积对分省碳排放进行估算。估算结果显示:(1)整体来看,2000—2013年年均碳排放模拟值与实际值6.3349×109t较为接近,两个模型的相对误差均在0.5%以内。(2)分年度来看,所有年份的相对误差均在5%以内,2006年分省加总碳排放模拟值与实际碳排放6.2036×109t最为接近,绝对误差和相对误差均较小,两个模型模拟值的相对误差均为0.04%。(3)分省域来看,2000—2013年年均碳排放模拟值与实际碳排放均非常接近,除海南和宁夏外,其余28个省区市的相对误差均在1%以内。(4)分年度分省域来看,以2013年为例,40%省份的相对误差在2%以内,70%省份的相对误差在5%以内。从整体、分年度、分省域、分年度分省域的估算结果来看,基于稳定夜间灯光数据的中国分省碳排放时空模拟效果良好。因此,运用卫星夜间灯光数据可以较为准确地对中国分省碳排放进行估算和预测,为卫星遥感影像数据服务分省碳排放监测和评估提供一种补充性参考。     

Population dynamics of the bank vole as studied using sequence functions

Sequence functions were used to construct a simulation model of the long-term population dynamics of the bank vole in Karelia. The mechanisms of population reproduction control affect the population size if it is greater than 1 and 4 ind./100 trap-days in spring and autumn, respectively.     

Mitigation of eutrophication caused by wastewater discharge: A simulation-based approach

Mitigation of eutrophication, intensified by excessive nutrient load discharge in wastewaters regulated by restrictive legal requirements, remains one of today’s most important global problems. Despite implementation of the Water Framework Directive, the Urban Wastewater Directive and the HELCOM recommendations, the actual condition of surface water is still not satisfactory. In response to the above, the study presents an alternative approach for surface water protection against eutrophication based on the selection of appropriate nutrient removal technologies. An activated sludge model simulation was used to enable the identification of environmentally justified nutrient removal systems with lowest eutrophication potential of treated wastewater conditioned by bioavailable nutrient forms content. Based on the outcome of the study, the 3-stage Bardenpho system was identified as the most efficient for bioavailable phosphorus removal, while the Johannesburg system proved to have the highest efficiency for bioavailable nitrogen removal. The proposed eutrophication mitigation approach underlines the need for a reconsideration of current legal regulations which ignore nutrient bioavailability and key eutrophication limiting factors.     

道路路障对街道峡谷内污染物扩散的影响

采用数值模拟,研究不同风向角α (α=0°、45°、90°)及道路屏障位置(中间单路障和两侧双路障)对街道峡谷内机动车尾气污染物扩散的影响。数值模拟采用标准 k-ε 湍流模型且Sct选择0.3时,计算结果与风洞实验结果较好吻合。结果表明,2种路障布置方式可有效降低人行道内污染物浓度,特别是,当α=45°时,污染物浓度最多可降低46.23%。同时,风向角α对街道峡谷内污染物扩散影响较大。当 α=90°时,空气流通不良使得污染程度最为严重,且污染集中在背风侧近地面。单路障比双路障布置对污染物扩散影响更大,前者使污染物主要集中在街道中心背风侧,其他位置浓度明显降低;双路障时仅在一定范围内改善人行道内空气品质,但对街道整体污染物分布影响不大。     

两相均流板对弯管中气固两相运动分布特征的影响

针对燃煤电厂烟气污染物脱除系统设备入口弯管内的气固两相分布不均的问题,提出一种两相均流板,采用CFD数值模拟的方法对比分析了安装两相均流板与常规导流装置的弯道内气流速度分布、颗粒质量浓度分布以及弯管进出口压差变化特征。结果表明：在弯管内安装两相均流板较安装导流板/三角翼挡板更优,既可以使气固两相均匀分布又可以有效降低系统的压阻,克服了常规均流装置气固两相均流效果不佳、阻力大等缺点,在较低的压阻下解决燃煤电厂烟气污染物脱除系统入口气固两相混合不均匀的问题,有效提高污染物脱除效率。     

基于人工模拟雾霾装置的颗粒物沉降效果分析

雾霾对人类生活生产的影响日益严重,雾霾治理的研究逐渐受到重视,然而自然雾霾天气的不可预测性增加了研究难度。根据雾霾的组成特点,设计并搭建了一套人工模拟雾霾装置,对雾霾颗粒物的沉降效果进行浓度监测和分析。模拟结果表明：各种环境下,PM₁₀的浓度和沉降速率最高,总浓度占比保持在40%以上,PM_2.5浓度占比约为35%,PM₁浓度最低,仅占20%~25%;有风环境下,颗粒物的沉降速度明显提高,当沉降时间达到130 min后,PM₁的浓度达到20% 以下。装置成功模拟了100 min以上的重度雾霾以及20 min的中度雾霾,可为雾霾治理的研究提供稳定可控的实验环境。综合上述结果,将PM_2.5和PM₁凝结成PM₁₀,可加速雾霾的消散,对雾霾治理具有重要参考价值。     

同步进出水SBR设备最佳进水方式流态模拟

借助流体计算软件Fluent对某同步进出水SBR设备4种不同进水位置以及3种进水孔排布分别进行流态模拟,根据模拟结果得到最佳的进水方式;同时在该进水方式下对进水流量为0.5、0.7、1.0、1.3和1.5 m3/h时反应器内的流态分布情况进行了数值模拟,最后通过示踪剂实验与模拟结果对比验证。对于实验用SBR(长×宽×高为2 m×2 m×1.2 m),进水流量1.0 m3/h是最佳进水流量,此时反应器内流态稳定,进水区域主要分布于反应器中下部以及远离堰口的池壁附近,死水区面积较小,冲击负荷适中,进水对出水水质影响较小;当进水流量小于1.0 m3/h时,进水主要分布于反应器池底,对角线方向以及远离进水端池壁附近3个区域且彼此相对独立,池内死水区面积较大;当进水流量大于1.0 m3/h时,进水冲击负荷过大,迅速形成短流,影响出水水质。     

气固两相流在穿越液池过程中气固分离特性数值分析

利用在欧拉-拉格朗日框架下建立的气液固三相流动数学模型,实现气固两相流穿越液池过程中气液固三相流动的数值模拟。模拟结果直观地揭示出了三相流动形态以及颗粒的运动、分离行为过程。通过对颗粒数的统计计算,获得了分级效率曲线及其变化规律。数值模拟结果发现,气固两相流穿越液池过程中的气固分离主要经历了3个分离作用阶段;细小颗粒的分离效率明显低于大粒径颗粒的分离效率,10 μm和1 000 μm粒径颗粒分离效率分别为88.2%和99.8%;随着下降管出口气速和下降管出口静态淹没深度的增加,颗粒分离效率提高,其中小粒径颗粒的分离效率提高明显,而随后受其影响的程度减弱。     

废旧印刷电路板差速破碎分析

为了解决废旧印刷电路板资源化过程中的粗碎问题,提出差速破碎方法;根据差速机理分析,利用自主研制双齿辊粗碎机对废旧印刷电路板基板进行差速破碎实验;最后利用Ansys APDL模块对粗碎机辊齿进行校核模拟。实验结果证明,利用差速破碎可以充分利用材料的抗拉、抗剪强度小于抗压强度的特性,能够取得良好的破碎效果,差速破碎结果呈拱形分布形式;模拟结果证明,在差速破碎过程中设备能够保持良好工作状态,可以交换2个齿辊的运转速度减小疲劳破坏。差速破碎为废旧印刷电路板资源化过程中的破碎理论提供支持,并且为废旧印刷电路板粗碎的设备选择提供参考。     

曝气条件对浸没式膜生物反应器内流场的影响

为深入研究流场动力学特性对浸没式膜生物反应器系统内膜面污染的控制,应用fluent软件对浸没式膜生物反应器内气液两相流动进行了三维数值模拟研究。采用标准k-ε湍流模型和欧拉多相流模型,考察了改变曝气条件对膜面气液速度场及气含率分布的影响。模拟结果表明,在相同曝气强度下,1 mm曝气孔径下膜面气液两相的速度增加较孔径2 mm、3 mm的快;曝气孔径为1 mm时,膜面的液相速度随着曝气强度的增加逐渐增大;曝气孔径为1 mm时,曝气量为5.5 m3/h所形成的漩涡区较大,膜面气含率值较高且分布较均匀,气液两相接触面积较大,膜面冲刷效果较好;模拟观察到反应器底部靠近壁面局部气含率较低,不利于活性污泥中微生物的生长,需要进一步优化曝气和反应器结构。