碳中和植物降污固碳及其机制研究进展

在经济发展和生态承载的双重制约下,我国实现碳中和碳达峰需要探索更多的技术手段.植物是构建陆地和海洋碳汇体系的重要载体,同时植物修复技术也是治理环境污染的一种科学手段.然而,目前的研究大多集中在植物降污（包括降低环境介质中的污染物浓度和降解污染物两个方面）或植物固碳单一方面,而没有考虑植物降污固碳的双重效益.为挖掘植物的碳中和效应,从碳中和植物入手,深入阐述碳中和植物的降污固碳效应及其进展,评估碳中和植物与其他生物（比如动物、土壤微生物）以及环境功能材料的降污固碳潜力,并对碳中和植物与动物、微生物以及环境功能材料与生态系统协同耦合降污固碳效应的机制进行探究.最后,对碳中和植物降污固碳效应的未来研究方向提出了建设性的展望.     

中国生态环境质量与人类活动耦合机制及其影响因子

在可持续发展大背景下,深入探究中国生态环境质量与人类活动耦合机制并明确其影响因子,可为未来中国实现可持续发展目标提供一定的科学参考.运用趋势分析、耦合协调度、LMDI模型和最优参数地理探测器模型对中国生态环境质量与人类活动耦合机制进行探究和评价.结果发现:①在研究期间,中国耦合协调度、人类活动和生态环境质量均为增长趋势.人类活动和耦合协调度在空间上以胡焕庸线为界,呈现“东高西低”的分异规律.生态环境质量则表现出“南高北低”分异规律.②中国耦合协调类型转化的整体趋势为由低级向更高级的耦合协调类型转移.③基于最优参数地理探测器和LMDI模型分别发现,胡焕庸线以东绝大部分省区的耦合协调度其主导因子分别为社会经济因子和综合协调指数,该线以西绝大部分省区的耦合协调度主导因子分别为自然环境因子和耦合度.④评价人类活动变化对生态环境质量的影响,发现胡焕庸线以东主要为有利开发和有效保护类型,胡焕庸线以西主要为破坏开发和无效保护类型.胡焕庸线东西两侧地区应分别根据当地影响耦合协调度的先决条件以及人类活动和生态环境质量的相对关系,因地制宜选择优先发展地区,积极调整发展策略,走向生态环境质量与人类活动高级协调发展的可持续发展道路.     

A finite element method to solve a population dynamics stage-structured model of intertidal barnacles

Many marine organisms are fixed or highly sedentary as adults but the adult population may be strongly dependent on the oceanic transport of planktonic larvae. In order to assess interactions between oceanographic and biological processes that determine the population dynamics of marine organisms with a sessile adult phase restricted to the coastline and a planktonic larval phase, we present a stage-structured finite element model for the barnacle Balanus glandula that inhabits the rocky intertidal zone of central California, USA.     

西沟煤矿注CO2促抽煤层瓦斯模拟研究

为了提高瓦斯抽采效果,以西沟煤矿5315工作面注气瓦斯抽采方案为工程背景,开展注CO₂促抽煤层瓦斯模拟研究。通过对注CO₂驱替煤层瓦斯机理研究,结合注气瓦斯抽采过程中的气体运移场和煤体变形场的耦合关系,建立了注CO₂促抽瓦斯固气耦合模型;利用COMSOL Multiphysics软件模拟了工作面注气瓦斯抽采,对比分析了注气瓦斯抽采与本煤层顺层钻孔抽采的瓦斯抽采效果,论证了煤层注CO₂促抽煤层瓦斯工艺的可行性与有效性。研究结果表明:在工作面瓦斯抽采90 d后注入CO₂,对瓦斯抽采的促抽效果明显,煤层瓦斯压力降至0.46~0.49 MPa,瓦斯含量降低至4.22 m3/t;在90 d后注入CO₂促抽煤层瓦斯,在瓦斯抽采至第180 d时,抽采效果较钻孔瓦斯抽采明显提高,煤层瓦斯压力降低了7.84%~9.26%,残余瓦斯含量减少了18.63%。通过工程实测可知,5315工作面在注入CO₂促抽煤层瓦斯抽采后的瓦斯压力与瓦斯含量分别降低至0.48 MPa和4.76 m3/t,有效降低了煤与瓦斯突出的危险性。     

管网河道耦合的排水系统运营风险分析及治理措施

建立了混流式管网系统与受纳河道的耦合模型分析管网混接对河道水质造成的影响,以运营达标为目标研究了管网系统的运营风险,对风险区域的末端排口提出了针对性的治理措施.结果表明,研究区管网混流对河道水质影响相对较小,但对管网自身污染影响较大,需优先排查区域占流域面积的45.0％,主要集中在新城区;综合考虑节点积水、管线承压、河...     

黄河流域生态保护与高质量发展的耦合关系及交互响应

在分析生态保护与高质量发展耦合机理的基础上,以省域为研究单元评价黄河流域生态保护与高质量发展的耦合协调度,并与长江经济带进行对比;利用面板VAR模型定量考察黄河流域生态保护与高质量发展的交互响应关系。主要结论如下：（1）研究期内黄河流域生态保护指数和高质量发展指数均呈现增长的趋势,总体均呈现中下游地区高于上游地区的格局。（2）研究期内黄河流域生态保护与高质量发展的耦合协调度整体呈现增长的态势,其中2003—2011年耦合协调度小于0.5,属于拮抗阶段;2012—2017年耦合协调度处于0.5~0.7之间,属于磨合阶段;耦合协调度总体呈现下游>中游>上游的空间格局,在省域层面山东和陕西的耦合协调度最大,宁夏和青海的耦合协调状况最差。（3）黄河流域的生态保护指数略高于全国平均水平,但低于长江经济带;高质量发展指数和耦合协调度都低于全国平均水平,与长江经济带的差距更大。（4）黄河流域生态保护与高质量发展两个子系统都存在正向累进效应和惯性发展特征,并且两者对于自身的影响程度都呈现逐步下降的态势,其中高质量发展对自身的影响程度下降更为明显;黄河流域生态保护与高质量发展具有正向促进作用,但由于生态保护和高质量发展水平偏低且内部发展不均衡,造成二者的作用机制不显著。     

流-固耦合作用下某尾矿库稳定性数值模拟研究

以南方某铀尾矿库为对象,利用COMSOL有限元软件开展某尾矿库在不同降雨强度下的稳定性分析。结果表明:在不同的降雨条件下,尾矿坝最先可能发生溃坝的是基岩与尾矿坝接触的尾端,其次是尾矿坝与基岩接触的地方。同时,随着降雨强度的增大,尾矿坝的稳定性也会随之下降,位移量会增大,溃坝的可能性也会变大。     

间接复叠空气源热泵在铁路高寒地区建筑供暖中最优中间温度研究

针对单级空气源热泵高寒地区运行能效和供水温度低,以及直接复叠空气源热泵除霜困难的问题,对通过低环境温度空气源热泵机组与水源热泵间接复叠的系统供暖型式进行了阐述,对影响室外空气源热泵机组与室内水源热泵机组的因素进行了分析,指出环境温度依然是影响系统能效的首要因素,同时,为实现间接复叠热泵系统的能效最大,对最优中间耦合温度进行了计算。对某地区铁路工区的运行结果进行了分析,结果表明,最优中间耦合温度随环境温度的降低而降低;以最优中间耦合温度控制下的间接复叠热泵系统可以应用于我国高寒地区。     

中国省际水-能源-粮食耦合协调度及影响因素研究

我国水资源、能源、粮食消费量均居世界首位,如何保证水资源-能源-粮食之间的协调发展成为我国实现可持续发展急需解决的关键问题。基于耦合协调度模型测算2003—2015年我国省际水-能源-粮食耦合协调度,并结合ESDA方法和空间计量模型探讨水-能源-粮食耦合协调度的空间相关性及影响因素。结果表明:①我国省际水-能源-粮食子系统及综合评价指数水平较低,呈现上升态势,其空间分布格局与我国水-能源-粮食资源禀赋分布格局相一致。②我国省际水-能源-粮食耦合度已处于高水平,但我国省际水-能源-粮食耦合协调度水平较低,呈现出稳定上升态势,存在较大的提升空间;我国省际水-能源-粮食耦合协调度具有显著的空间分异规律,各地区空间差异性明显,呈现出东北>中部>东部>西部的空间分布格局。③我国省际水-能源-粮食耦合协调度呈正向空间自相关性,集聚状态明显,但分布格局不够稳定,易发生变动。④我国省际水-能源-粮食耦合协调度的影响因素主要有经济发展水平、经济集聚、技术进步、教育、人口和农林支出。因此,国家应针对水、能源、粮食的协调发展进行顶层设计,统筹考虑水、能源、粮食与产业布局及行业外部影响的关系。通过技术进步来提升水、能源、粮食的利用效率,保证协调发展的质量。各省市则应结合自身实际情况,制定有针对性的措施,弥补短板,促进其水-能源-粮食的协调发展。     

基于SPH-FEM耦合法的含缺陷输气管道爆炸冲击响应研究

针对大口径埋地输气管道发生物理爆炸对并行含体积缺陷邻管的冲击行为,利用LS-DYNA和LS-PREPOST有限元软件建立基于光滑粒子流体动力学-有限单元法的管-土-炸药耦合模型,分析不同缺陷深度、不同缺陷表面积、不同缺陷位置和不同爆心距下邻管的动力响应;基于爆腔预估公式和峰值振速经验公式,验证了所建耦合模型的可靠性,并通过设计算例开展多工况分析。研究结果表明:迎爆面上的缺陷处为动力响应的热点区域,最大响应特征值（应力、位移与振速）位于缺陷中心处,随缺陷深度的增加或管间距的减小特征值增速由平缓到急剧;相比缺陷位置和表面尺寸对管道的扰动程度,缺陷深度和爆心距对管道的动力响应影响较大;在本研究的条件下,建议埋地并行输气管道的安全间距不应小于5.16 m,且腐蚀深度不大于管道壁厚的0.633 6倍。研究结果可为埋地输气管道极端灾害下的风险评估提供技术支撑,为并行管道可能的抗爆隔爆设计提供模拟数据支持。