基于耦合模型的城市化与水资源保护关系研究——以南京市为例

利用耦合度模型,建立城市化综合水平与水资源保护综合水平指标评价体系,对南京市2005年-2014年城市化与水资源保护耦合关系度量化分析.结果表明:南京城市化与水资源保护耦合度总体波动式增长,其中2005年-2012年处于中度耦合时期,2013年-2014年处于高度协调时期;南京城市化综合水平与水资源保护综合水平呈现稳量增长趋势,但后者滞后于前者.为促进南京城市化与水资源保护关系向高度耦合状态发展,应尽快优化产业层级,促进第三产业链的延伸;同时尽快建立水资源保护政府、企业和居民三方参与的协同保护机制.     

泛长江三角洲地区经济发展与生态环境耦合协调关系分析

以泛长三角地区41个地级市以上的政区为例,运用改进熵值法计算经济发展及生态环境系统的综合得分,并运用耦合协调模型分析1999~2013年两系统的耦合协调度及其演变,最后通过经济发展与生态环境系统得分排名划分4种类型,提出未来泛长江三角洲经济发展分类指导建议。研究结果表明:(1)1999~2013年泛长三角地区经济发展与生态环境的耦合度C∈[0.5,0.8],整体位于磨合阶段;而系统协调度D∈[0.3,0.5],整体属于中度耦合协调;(2)1999~2013年泛长三角经济发展与生态环境系统耦合协调度呈现上升态势,但经济发展与生态环境系统综合评价值仍表现负相关的特征;(3)未来苏南地区、皖江地区、杭甬地区需要进一步调整产业分布结构,提升城市经济发展环境;而苏北地区、皖西地区、浙西南地区需要进一步增加城市经济发展的软、硬实力各种要素的投入,并将城市生态环境优势转化为经济增长优势。     

Propagation and intensity of blast wave from hydrogen pipe rupture due to internal detonation

The coupled fluid-structure-rupture model was developed to study the propagation and intensity of blast wave from hydrogen pipe rupture due to internal detonation. The dynamic rupture of pipe and propagation of blast wave were well coupled together in every timestep during the simulation. The numerical model was validated with experiments in terms of both typical rupture profiles and blast overpressures. Results reveal that crack branching of pipe can dramatically increase the rupture opening rate which controls the intensity and shape of the resultant blast wave. Due to the process of crack initiation and extension, the blast wave out of the pipe first forms and then is strengthened by the subsequent compression waves. This makes the maximum peak overpressure appears at a certain standoff distance above the rupture. Despite consuming some percentages of energy, the dynamic rupture of pipe generally presents positive effects (up to 2–3 times) on the blast wave intensity along the jetting direction due to the convergence effect of rupture opening on the release of internal high-pressure gas. Finally, through defining normalized overpressure and impulse based on the same hydrogen detonation in open spaces, the quantitative influences of pipe rupture on the blast wave intensity in cases of different detonation pressures and standoff distances are clarified.     

随机不确定性影响下某航炮发射动力学仿真

目的研究随机不确定性对航炮发射动力学响应的影响,提高其射击密集度。方法建立某航炮刚柔耦合动力学模型,利用ADAMS软件进行发射动力学仿真分析。考虑航炮射击过程中的不确定因素,采用非概率凸集模型进行量化,揭示缓冲器弹簧刚度、平衡机弹簧刚度、炮膛合力等参数不确定性对航炮射击密集度的影响规律。结果炮口振动在不确定性因素的影响下,出现振动幅值增大,在区间范围内波动的现象。结论航炮射击时的炮口振动严重影响了射击密集度,因此在设计时必须考虑不确定性因素,所得结果对于提高航炮系统射击密集度具有一定的指导意义。     

基于结构方程的旅游环境承载系统耦合关联与作用机理

构建旅游环境承载力评价体系,运用耦合度指数和结构方程模型揭示山东半岛蓝色经济区旅游环境承载系统的耦合演化规律和动态关联特征.研究表明,半岛蓝色经济区7市各子系统的承载指数均呈增长态势,各承载子系统之间存在耦合作用,协调发展水平均稳步上升,生态承载子系统对经济承载子系统产生正影响,社会承载子系统可通过生态承载子系统对经济承载子系统产生正向影响力.     

流域社会经济与水环境质量耦合协调度分析

从经济发展、社会发展、环境保护等方面构建耦合协调评价指标体系,采用熵权法确定指标权重,利用力学平衡模型,对闽江流域各个地区2006~2016年耦合协调程度进行评估.结果表明：三明、南平、福州市的经济发展水平、社会发展水平、环境保护水平总体上均呈现逐年递增的趋势,在空间上大体表现为福州 > 三明 >≈南平.三明、南平、福州等地区的耦合协调度总体上呈现递增趋势,在空间上表现为福州>三明≈南平.从时间变化看,可以将闽江流域耦合协调度划分成3个阶段：阶段I （2006~2009年）、阶段Ⅱ （2009~2013年）、阶段Ⅲ （2013~2016年）.根据闽江流域各地区耦合协调度偏离方向θ的大小,将闽江流域各地区不同年限的耦合协调发展划分为环境保护滞后型（I象限）、经济发展滞后型（Ⅱ象限）、社会发展滞后型（Ⅲ象限）,并对不同滞后类型分别提出改进方向.     

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。