WRF-Fluent耦合模式的构建及其对城市大气扩散的精细化模拟

为了准确刻画城市环境中的复杂建筑结构对大气运动和污染物输送及扩散过程的影响,结合中尺度模式WRF和微尺度模式Fluent构建了单向耦合的WRF-Fluent模式,并将其应用于榆中县城区高架源排放情景下大气扩散的模拟研究.基于城市气象/示踪外场试验期间获取的气象数据对WRF模式的模拟性能进行验证,发现WRF能够为Fluent提供比较准确的随时间变化的气象驱动场.在此基础上,将榆中县城区三维几何模型嵌入到WRF-Fluent中,对城区内的流场及污染烟羽的时空演变过程进行精细化模拟,并将模拟结果与实测示踪物浓度数据进行比对.结果显示,WRF-Fluent模式可以很好地描述城区内的复杂三维风场结构以及污染烟羽随时间的动态变化特征,而且模拟的地面和城市冠层顶浓度最大值基本位于观测值的0.3~3倍之内,这表明构建的WRF-Fluent模式具有较好的模拟性能,可作为一种有效的工具应用于实际城市规划和空气质量改善以及环境风险评估等方面的研究.     

基于微生物相互作用机理的完全耦合活性污泥模型研究

根据微生物生长机理,推导出微生物的耦合作用机理并在该机理的基础上改进了ASM3 Bio-P模型.假设活性污泥系统中有机物氧化过程、生物硝化过程、生物反硝化过程、生物除磷过程可同时存在,在ASM3 Bio-P模型上添加相关的开关函数,推导出完全耦合活性污泥模型(FCASM).基于计算机程序进行数值模拟,并将FCASM模拟结果与实测值以及ASM3 Bio-P模型模拟值进行对比.结果表明,完全耦合活性污泥模型对氨氮模拟的稳态出水值为1.90 g·m-3,ASM3 Bio-P模型模拟的氨氮稳态出水值为0 g·m-3,而实测的氨氮稳态出水值为1.50 g·m-3,完全耦合活性污泥模型的结果更接近真实值.     

长江三峡水库气候效应数值模拟

在地形坐标系中建立了一个三维静力平衡的大气-土壤耦合模式,模式详细考虑了复杂地形、植被和水面的热力、动力过程。与其它中、小尺度模式相比其独特之处是：此模式在地表与植被冠层建立的辐射平衡方程和能量平衡方程中,均详细地考虑了坡度、坡向的影响。观测表明,长江三峡江面水温的日变化小于3℃。长江三峡段水流湍急,江水上下交换十分剧烈,各处水深变化较大,使模拟江水的动力、热力过程变得十分困难。所以,在研究中忽略了江水温度的日变化,模式中作为动力、热力外强迫因子,水库建成后的改变仅为水面海拔高度的升高和水面区域的扩大,水面温度是常数。用此模式模拟研究长江三峡建成前后气象要素场的日变化过程,通过计算它们的差别来分析水库的小气候效应。结果表明风、温、湿气象要素场在方圆近10 km范围内均有不同程度的改变,但变化幅度不大。     

海原大地震极震区内烈度衰减异常探讨

宁夏海原大地震极震区所存在的南北两侧地震烈度衰减异常及伴随的震害程度差异现象,严格受极震区内黄土微地形地貌、土层厚度、显微结构、工程地质特性和发震构造断裂的控制。上述诸因素与地震波耦合后,达到进一步激化和放大地震能量的效应,导致研究区内黄土强度瞬间丧失,并因之具更高的地震易损性而加重震害。     

过程耦合与空间集成：国土空间生态修复的景观生态学认知

新时期国土空间生态修复的核心是整体保护与系统治理,强调生态保护修复与社会经济发展耦合关联的系统性、协同性。景观生态学以景观为研究对象,基于整体综合视角聚焦景观结构与功能演变及其与人类社会相互作用机理,重点关注过程耦合与空间集成。面向国土空间生态修复的战略需求,景观生态学“格局与过程耦合-时空尺度-生态系统服务-景观可持续性”的研究路径能够为国土空间生态修复提供重要学科支撑;依据格局-过程互馈机理识别退化、受损的山水林田湖草生命共同体,基于景观多功能性权衡协调社会-生态需求并确定修复目标,应用生态安全格局优化多层级修复网络体系,建立面向景观可持续性的多尺度级联福祉保障。     

A straightforward synthesis in aqueous medium of enantiomerically enriched S(-)2,2′-dihydroxy-1,1′-binaphthyl

Chiral, atropisomeric 2,2'-dihydroxy-1,1'-binaphthyl has been extensively used to direct asymmetric processes. Its key role in asymmetric catalysis has spurred efforts to synthesize it in the optically pure form, but the reported synthetic routes have a significant environmental impact. In an aqueous peroxydase-cyclodextrin system the oxidative coupling of 2-naphthol took place very rapidly in almost quantitative yield and resulted in an enantiomeric excess. This one-pot synthesis do not require any organic solvents and oxidising metal cations.     

多级AO耦合流离生化工艺流量分配比优化及脱氮机制

为探究进水流量分配比对低温城市污水脱氮效率的影响,并解析多级AO耦合流离生化工艺脱氮规律,实验采用三级AO耦合流离生化工艺,在温度为(10±1)℃、水力停留时间8 h、气水比恒定的条件下处理模拟低C/N值城市污水.系统依次在进水比5∶4∶4(等容积负荷)、3∶2∶1(等停留时间)和25∶15∶6(等污泥负荷)这3种工况下运行.结果表明,该工艺对低温低C/N值污水的处理效果较好,其中在进水比为3∶2∶1的工况下脱氮效率最高,COD、NH+4-N和TN平均去除率分别为87. 44%、96. 63%和76. 81%.进一步对氮的迁移转化规律进行研究发现,制约工艺低温脱氮的主要因素为各级硝化效率,3∶2∶1的进水比合理地分配了进水负荷,各级硝化率均超过85%,为反硝化创造了有利条件,最终获得了较高的脱氮效率,此时系统也具有最高的总生物量.研究结果丰富了多级AO耦合工艺低温脱氮理论,同时为工程设计应用提供参考.     

城市化与生态环境耦合协调关系研究——以杭州市为例

为了探索城市化与生态环境之间的耦合协调关系,以杭州市为研究对象,构建了城市化与生态环境评价指标体系,并利用耦合协调度模型,定量分析了杭州市2003—2016年城市化与生态环境的发展水平状况和两者之间的耦合协调关系及变化趋势.结果表明:经济城市化和生态环境压力分别对城市化子系统和生态环境子系统的贡献份额最大;耦合协调度受城市化子系统和生态环境子系统贡献份额比例(α/β)的影响很小,受城市化子系统与生态环境子系统的综合发展水平的影响较大;城市化与生态环境的耦合协调类型由"基本不协调-城市化滞后"发展到"高度协调-城市化滞后",再发展到"高度协调-生态环境滞后"阶段.在城市化快速发展的驱动下,生态环境滞后的问题凸显.因此,在研究制定城市化发展战略时应重点关注城市化过程中对生态环境的影响,以改善生态环境质量,实现两者协调发展.     

油气泄漏火灾下FPSO热-结构耦合分析

针对FPSO油气泄漏引发的火灾风险,建立热-结构耦合分析模型,采用ANSYS Workbench软件对工艺区设备泄漏、火灾事故及灾害下结构响应进行数值模拟,重点分析工艺处理模块Ⅰ区设备温度分布及热变形情况。通过对比不同油气泄漏速率和环境风速下火灾发展、危害范围和结构受损程度,探讨油气泄漏孔孔径和风速对火灾后果的影响。结果表明:稳定发展火灾下工艺处理模块Ⅰ区设备周围环境维持高温状态;泄漏孔附近结构受损最严重,原油热处理器受火灾损害发生大的变形;随泄漏孔孔径增大,火灾危害范围扩大,结构发生大变形的区域增大,d=40 mm时原油热处理器受损最严重,d=60mm时结构受损区域最大,大部分结构受损程度加剧;来风风速的变大使得火灾更加剧烈,设备受损区域扩大,受损程度加剧,结构火灾风险加大。     

加卸载作用下裂隙岩芯渗透性变化规律研究

针对光滑平行板裂隙加载渗流规律难以准确反映实际工程裂隙岩体卸荷渗流特性的问题,利用水力压裂方法制作了天然岩芯裂隙,开展了裂隙试件受轴压、围压加载和卸载作用的渗流试验,并将裂隙试件的CT扫描图像导入ABAQUS软件,对粗糙裂隙受载时的应力和变形规律进行了数值模拟。结果表明:裂隙面的法向应力是影响裂隙渗流的主要因素;在加载阶段,粗糙裂隙面受载产生接触应力致使接触部分产生变形和破坏,裂隙接触刚度增大,裂隙宽度非线性减小,渗透率降低速率越来越小;在卸载阶段,弹性变形逐步恢复,裂隙宽度缓慢增加,渗透率先缓慢增大,当载荷卸到一定值后,在孔隙压力作用下裂隙张开、渗透率突然增大。研究结果表明了粗糙裂隙与光滑平行板裂隙对载荷敏感性不同的机理,反映了实际工程裂隙岩体卸荷渗流特性。