洞庭湖流域分布式水文模型

流域出口径流观测序列是水文模型参数率定重要依据,不受水文站控制区域的模型应用是水文研究关注点之一。首先根据水文站观测资料建立洞庭湖流域四水控制站之上基于水文响应单元的分布式水文模型,在此基础上结合实验、同质移植和虚拟水库等方法,将分布式水文模型拓展到包含无径流站控制区域的丘陵区间和平原圩垸区,最终实现了洞庭湖全流域水文过程模拟。结果表明:在较完备土壤、地形、土地利用等空间数据支持下,通过合理的流域划分和水文响应单元定义,建立的流域分布式水文模型可以较好地在水文响应单元尺度反应降水发生后蒸散、地表径流、土壤和地下水的响应特征。而基于观测实验及基流分割等方法获取的关键水文过程特征对模型参数优化的认识,可以提高模型参数率定效率,在较少优化迭代运算后既可使月径流模拟的效率系数NSE和确定性系数R²值高于0.81(日过程高于0.62)。借助参数同质移植和虚拟水库解决了区间和圩垸区无控制站区域水文过程模拟。在全流域水文过程的模拟中,基流指数和蒸散比例与实际过程具有较好的一致性。说明相关参数较好地反映了其物理机制,具备在相似气候及下垫面条件区域进行同质移植的基础,圩垸区径流交换采用虚拟水库的处理方式也合理可行。     

城市化背景下建成区扩展及其对河网变化的影响——以苏州市为例

根据苏州快速城市化与水网密布的典型地域特征,利用不同空间分辨率卫星遥感信息,通过标准化处理流程,获取2002～2018年期间多期苏州建成区与水网专题信息,采用垂直类比的定量化方法,在区域和地理空间格网单元的层面,对城市建设用地与河网水系进行空间叠加分析.探讨城市化进程中建成区建设用地与河网水系分布的格局,以及河网的密度、河链数、节点数、连接率和分形维数等特征参数动态变化与相互影响关系.结果 表明:(1)苏州城市空间扩展特征已经从区域中心建成区放射型蔓延向多中心建成区放射型+网络化的蔓延方式改变.(2)苏州河网水系伴随建设用地扩展,密度持续降低,建成区以外的农田植被区河网水系分布格局未发生根本性改变.河网连接率未发生变化,连通性维持稳定,分形维数稍有降低,河网结构复杂性略有下降.(3)河网变化受建成区扩展影响显著.前期各建成区格网单元内水网密度降低空间分布较为均匀,后期主要集中于建成区增量所占比例较低的网格单元即主要发生在建成区边缘扩展区域.本文的方法可为遥感信息在城市生态系统的空间规划决策和遥感尺度效应研究提供科学依据.     

地势起伏度对三峡库区人口及经济发展水平的影响

在1[DK]∶10万三峡库区DEM的基础上,采用窗口分析等方法提取了地形起伏度,利用均值变点分析方法确定三峡库区地势起伏度的最佳统计单元是015 km2。首次绘制了基于最佳统计单元的三峡库区地势分布图,确定地形起伏度是影响三峡库区人口分布和经济发展的重要因素之一。在系统分析了三峡库区地形起伏度的分布规律基础上,选择城镇化率、农村居民恩格尔系数、经济密度、人口密度等指标,定量揭示地形起伏度对人口和经济发展的影响。结果显示三峡库区的地形总体以起伏山地为主。地形起伏度与人口密度、经济密度呈极显著的负相关,地势起伏度大的区域,人口密度较小,经济发展相对滞后,农村居民生活相对贫困。地势起伏度小的区域,人口密度较大,经济相对发达。这对认知山区人口和经济的空间格局,将三峡库区资源开发利用以及产业布局在适度的地势起伏度范围,对于有效进行三峡库区资源开发、促进区域经济效益最大化具有重要的参考价值     

太湖流域典型区污染控制单元划分及其水环境载荷评估

污染控制单元是流域水质目标管理实施的基本单元。为实现流域水生态健康,针对太湖流域特征和太湖湖泊保护的要求,提出以流域水生态功能区为基础、水系完整性原则、管理可行性和可操作性原则、囊括影响受损水体的主要污染源原则、充分考虑现有控制断面原则等5项原则为太湖流域污染控制单元划分的基本原则,综合考虑汇水区、水生态功能区边界、水系分布及其流向、污染源、控制断面、县级与乡镇级行政边界等多个指标,在GIS空间分析的支持下进行太湖流域污染控制单元划分的总体技术思路;在划分技术体系的指导下,以兼具丘陵山区和平原地貌的湖州市及其上游的安徽省部分地区为案例研究区,在相关基础数据和空间方法的支持下,将其划分为12个污染控制单元,经过专家咨询、地方验证等多轮咨询反馈和实地察看以及管理试运行,表明污染控制单元划分结果具有较好的科学性和可操作性;进而评估了各污染控制单元COD、NH4 N、TN和TP污染物的水环境载荷特征,结果表明各单元污染超载严重     

基于颗粒能量耗散模型的多相网格质点法的旋风分离器模拟

提出一种配合网格质点法的能量耗散模型,考虑颗粒之间碰撞引起的能量耗散效应以描述颗粒的团聚行为。采用该模型模拟的旋风分离器颗粒流发现：较其他模型具有较高的预测精度,模拟结果与实验吻合较好,验证了耗散模型可行。旋风分离器的中心形成负压区域,而在靠近壁面处形成高压区域。气相场呈现以中心为轴同转向不同流向的双螺旋结构,大部分颗粒被夹带到壁面附近,聚集在一起,形成聚团并产生分离,模拟结果发现旋风分离器在模拟条件下的分离粒径为1×10-5 m。     

氧化深塘和潜流湿地组合技术在农村河道水质净化应用

将深塘曝气技术与人工湿地技术优化组合应用于河北省某农村河道水质提升工程。在河段下游截流蓄水,建设生态组合氧化深塘及潜流湿地系统对黑臭水体进行集中治理后重新排入河道。通过对系统进水及出水的主要污染物指标进行检测分析,研究系统在不同季节对河道水体水质净化效果,并对工程建设投资及运行费用进行分析。结果表明:春夏季节,系统出水水质明显提升,出水SS、氨氮和总磷浓度以及COD值均能够稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18198-2002)一级A标准,秋冬季节系统能够正常稳定运行,对河水主要污染物具有较高的去除率;工程占地面积小,设备能耗低,运行费用仅为0.23元·t~(-10。该组合技术对于季节性变化明显的农村河道水质净化效果较好,经济优势明显,可为农村黑臭河道治理技术提供新思路。     

新疆维吾尔自治区3个基于MBR工艺的污水处理厂运行案例分析

分析了新疆维吾尔自治区3个基于MBR工艺的污水处理厂案例,总结其工艺流程、实际进出水水质、预处理单元、生物处理单元、污泥处理单元以及运行成本等特征,以期为西北地区类似污水处理厂的运行和设计提供案例参考。结果表明,实际进水水质波动较大时,MBR工艺出水水质均能稳定达标,除TN外,大部分指标优于地表Ⅳ指标。MBR工艺对COD、BOD₅、NH₃-N的去除率较高。为保证MBR膜生物反应器的正常运行,预处理单元一般需要设置3道格栅,细格栅的栅条间隙从6 mm降至3~4 mm,以将有效降低膜格栅的运行负荷;只有当MBR膜池的污泥浓度控制在8~10 g·L⁻¹,生物池污泥浓度控制在6~7 g·L⁻¹时,MBR工艺系统运行才能维持稳定。MBR膜池前端生物池池型设计应尽量考虑水流流态,从3座污水厂的运行现状分析,类似卡鲁塞尔氧化沟池型更适用于MBR工艺。MBR工艺系统的剩余污泥排出生物处理系统后,需先经一定时间的浓缩。     

人工模拟雾霾实验及其装置

雾霾天气对人类生产生活的影响受到越来越多的重视,然而实际雾霾天气的不确定性限制了研究工作的开展。结合雾霾组成特点,根据溯源法得出雾霾的人工模拟方法,设计并搭建了一套人工模拟雾霾的实验装置,该装置由模拟燃煤排放、模拟交通排放（如汽车尾气）、粉尘扬尘及含有一定雾水电导率的盐雾发生器等4个单元部分组成。设计一个高3.2 m、直径4 m的圆柱有机玻璃模拟腔体,在腔体不同位置设置5个监测点,采用粒径谱仪,粒子计数仪、温湿度传感器等对形成的雾霾环境进行颗粒物粒径分布和浓度监测。通过调试实验,该系统最终可实现稳定的高浓度雾霾环境,可用于研究材料在雾霾环境下的加速老化实验。     

预制上筒⁃基础杯口嵌入型连接结构受力特性分析∗

当前装配式结构和工业化建造是土木工程重点发展的方向,预制上筒-基础杯口嵌入型连接结构作为近海土木工程领域典型的装配式结构,具有基础性研究意义.采用刚性理论方法、有限单元法、弹性理论方法对该类型连接结构受力特性进行研究,推导相关理论计算公式,并基于工程计算实例进行对比分析.研究发现,若灌浆粘结可靠、杯口和上筒之间固接时,结构变形较小;若灌浆粘结失效,杯口和上筒之间发生摩擦滑移而产生较大位移,且上筒变位随杯口高度增加而减小,当杯口高度在3.0m及以上时,变位数值较为合理.相对刚性理论计算公式,基于上筒变形形态、接触摩擦传力方式建立的简化弹性理论公式与有限单元法结果误差较小;其中杯口高度为2.0m时,平均误差约10％,杯口高度为3.0m、4.0m时,平均误差降低为7％、6％左右,结果较为接近;计算结果验证了简化弹性理论公式的合理可行性.     

浅水流动有限体积法/Osher格式的二维水流-水质模拟

应用无结构网格有限体积法 /Osher格式的二维水流 -水质耦合数值模型 ,采用黎曼近似解计算模拟区域水量、动量及污染物输送通量。通过对长江南京八卦洲江段浓度场的模拟计算 ,其结果与遥感卫星图片确定的污染带分布相吻合 ,证实了模型的合理性和模拟能力