基于SPH方法与GPU并行计算的复杂阶梯流数值模拟

为了更有效地模拟和分析地铁站内复杂楼梯上洪水流动的动力学特征,采用光滑粒子流体动力学方法(SPH)并借助GPU并行计算技术对复杂形态(带1、2、3个休息平台的直行、直角转弯L型)阶梯上洪水流动特征和漫延过程进行数值建模和计算分析。基于SPH方法和GPU并行加速的复杂阶梯流模型的数值模拟结果表明:该模型不但可以计算获得更好的阶梯流流态,而且具有较高的计算效率;不同休息平台数、不同形态阶梯上洪水水流呈现差别较大的水流特征;该模型借助GPU并行加速,适合研究大尺度复杂楼梯上洪水漫延问题,可为分析和评估洪水水流对地铁站楼梯上被困人员疏散过程的影响提供有力的工具。     

Impacts of Urbanization on Stream Habitat and Fish Across Multiple Spatial Scales

We analyzed the relation of the amount and spatial pattern of land cover with stream fish communities, in-stream habitat, and baseflow in 47 small southeastern Wisconsin, USA, watersheds encompassing a gradient of predominantly agricultural to predominantly urban land uses. The amount of connected impervious surface in the watershed was the best measure of urbanization for predicting fish density, species richness, diversity, and index of biotic integrity (IBI) score; bank erosion; and base flow. However, connected imperviousness was not significantly correlated with overall habitat quality for fish. Nonlinear models were developed using quantile regression to predict the maximum possible number of fish species, IBI score, and base flow for a given level of imperviousness. At watershed connected imperviousness levels less than about 8%, all three variables could have high values, whereas at connected imperviousness levels greater than 12% their values were inevitably low. Connected imperviousness levels between 8 and 12% represented a threshold region where minor changes in urbanization could result in major changes in stream condition. In a spatial analysis, connected imperviousness within a 50-m buffer along the stream or within a 1.6-km radius upstream of the sampling site had more influence on stream fish and base flow than did comparable amounts of imperviousness further away. Our results suggest that urban development that minimizes amount of connected impervious surface and establishes undeveloped buffer areas along streams should have less impact than conventional types of development.     

都江堰市红色村干沟泥石流活动特征及危险性评估

"5·12"四川汶川大地震导致灾区地质灾害危险性大大增强,严重影响了周边居民的生命财产安全。都江堰市虹口乡红色干沟泥石流灾害隐患点是其中之一。根据泥石流的成因、类型、规模,以及泥石流的活动特征,对泥石流活动进行了危险性评估,指出泥石流防治工程方案应采用以排为主,适当拦挡的原则,建拦挡坝用以消能、调节泥石流流量;建防护堤用以限制泥石流漫流,对居民区进行有效防护。     

用人工湿地处理乳制品厂废水的研究

在进水ＣＯＤ浓度４００ｍｇ／Ｌ－８００ｍｇ／Ｌ,温度１５℃－２３℃时,人工湿地装置处理乳制品加工废水的ＣＯＤ去除率达９７％－９８％,面积负荷率达２３．３ｇ／（ｍ＾２．ｄ）－２８．２ｇ（ｍ＾２．ｄ）,ＢＯＤ５的去除率达９７％－９９％,ＢＯＤ５的面积负荷率为１２．６ｇ（ｍ＾２．ｄ）－１７．２ｇ（ｍ＾２．ｄ）,几乎７０％－９０％ＣＯＤ和ＢＯＤ５去除率发生在进水沟段。     

北方地区受污染河湖水体潜流湿地净化技术研究与工程应用

结合实验研究和工程应用实践,在湿地填料选择、水力负荷变化、植物特性、结构优化、越冬运行等方面,对我国北方地区潜流人工湿地设计、建设、运行管理中的关键技术问题开展了系统、深入研究.结果表明:石灰石、粗砂等脱氮除磷综合效果较好,且取材方便、价格便宜,应是人工湿地主选填料,钢渣、褐铁矿除磷效果良好、沸石的氨氮吸附能力强,可作为辅助材料;湿地植物对水质净化贡献约为5%～15%,其地上部分的生物量移除贡献不足5%,湿地植物对系统水力负荷维持、冬季保温、生态景观等还具有较大贡献;以植物保温为主,结合冰下取水、水位管理等可实现北方地区潜流湿地冬季正常运行;优化提出了竖向复合流湿地结构,具有节约用地、硝化-反硝化作用效果显著、抗淤堵等特点.研究成果已在工程实践中得到成功应用,对人工湿地在我国北方地区的推广应用具有重要借鉴意义.     

春季黄渤海溶解有机碳的平面分布特征

依据2010年4～5月对黄渤海调查所得的数据,分析了黄渤海溶解有机碳(dissolved organic carbon,DOC)的含量及其平面分布特征,并对其影响因素进行了初步探讨.结果表明,2010年春季黄渤海DOC的浓度范围为0.96～4.71 mg.L-1,平均浓度为2.27 mg.L-1.平面分布上,DOC整体呈现南北近岸浓度高、中部外海浓度低的特点.在渤海西部近岸、山东半岛东部及长江口东北部均存在高值,尤其是渤海西部近岸,DOC浓度最高达到4.71 mg.L-1,这主要是受河流输入和沿岸流的影响;低值区则主要集中在南黄海中部外海,DOC浓度普遍低于1.50 mg.L-1.     

基于嵌套模型的地下水侧向径流边界刻画方法研究——以湖北碾盘山冲积平原地下水数值模拟为例

侧向径流边界的刻画方法是地下水数值模拟中的关键问题。以湖北碾盘山汉江水利水电枢纽工程为例,基于有限单元法和嵌套模型的水量转换方法,分别建立包括完整水文地质单元的区域模型和仅包含汉水Ⅰ级阶地的平原区模型;通过区域模型的分区水均衡运算,计算平原区侧向径流边界的径流量,并以区域模型水均衡为框架,分别采用二类流量边界和一类水头边界刻画侧向径流边界,建立了平原区模型;深入分析区域模型和平原区模型间参数和水量的转换关系,并对比了两类边界条件刻画方法的优缺点和适用条件。结果表明:采用嵌套模型能够得到较为准确的地下水侧向径流量;在平原区模型中采用二类流量边界刻画侧向径流边界有利于提高平原区模型的精度和稳定性;边界条件除具有双重含义外还具有双重特征,在模型建立过程中应充分认识边界条件的位置特征和数量特征,并合理概化。     

佛山水道及其支涌复氧试验研究

对几种曝气方式的溶解氧提升情况、充氧动力效率,及COD、氨氮的去除率进行了简单比较,得出微孔雾化曝气和橡胶坝曝气是适合佛山水道及其支涌河流人工复氧的最佳方法.     

基于中性盐提取的土壤重金属固液分配与自由态金属离子浓度测定

采用0.01mol·L-1CaCl2、0.002mol·L-1Ca(NO3)2和纯水(UPW)3种常用提取剂对我国南方两种典型农田重金属污染土壤进行提取试验.同时,应用土壤重金属固液分配多表面模型来预测提取液中重金属含量,结合道南膜技术(DMT)测定Ca(NO3)2提取液中自由态金属离子浓度,并与ECOSAT模型计算值进行比较.结果表明,提取剂中Ca2+浓度增加能显著提高土壤重金属溶出率,而提取液pH、溶解态有机碳(DOC)浓度却随溶液Ca2+浓度增加而降低.多表面模型(Multi-Surface Model)对大部分提取液金属浓度有较好的预测效果,部分土样提取液Cu、Pb、Zn浓度的预测效果较差.DMT测定的Ca(NO3)2提取液自由态重金属浓度与模型计算值较为一致,能够较准确地测定土壤溶液自由态重金属离子浓度.