我国典型土壤对病毒等温静态吸附的数值模拟

通过室内等温静态批量平衡吸附实验,采用3种常见的等温线（Freundlich方程、Langmuir方程和Temkin方程）对2种病毒（MS2和X174）在2种处理（非灭菌和灭菌）条件下的6种土壤（红壤土、红粘土、乌栅土、黄泥土、沙质潮土和壤质潮土）中的吸附行为进行了回归拟合.实验结果和模拟结果均表明,土壤性质、病毒性质、土壤中的土著微生物对病毒在土壤中吸附行为均具有重要的影响.红粘土对MS2和X174的平均吸附比例几乎能达到100％,而2种潮土（沙质潮土和壤质潮土）相对较弱;总体来看土壤对X174的吸附能力高于MS2,但灭菌后的土壤对MS2的吸附能力却高于X174.在数值模拟中,Freundlich方程和Langmuir方程均具有理想的相关性.Freundlich方程能够表现出病毒浓度对其在土壤中吸附行为的影响;尽管Langmuir方程能够应用于土壤对病毒吸附能力的比较,但本研究中不能应用Langmuir方程来计算土壤对病毒的最大吸附量.     

面源模式的通用算法探讨

提出了矩形面源扩散模拟计算的数值积分法和中心虚点源法,以及二者结合的综合法,并用算例进行了计算精度、计算速度和结果连续性的对比.结果表明:与传统的后置虚点源法及其改进算法——谷清经验法相比,该算法与理论真值的相对误差可从20%以上降低到3%以下,并且可以准确地反映风向和面源的形状,但在计算量上要增大十几倍到上百倍.对于任意不规则面源,提出了正方形分割算法,并对分割正方形的取舍采用简便的重心判断法,以准确方便地模拟其形状.综合运用笔者提出的适于机算的通用面源算法,对不同的计算任务权衡速度和精度采用合适的算法,可以处理各种气象条件下任意形状面源的扩散计算,并可取得理想的计算精度.      

多热源分散程度的数学模拟及对置换通风影响

通过建立多污染热源置换通风的三维数学模型,根据数值解分析三热源位置变化对多污染源置换通风效果的影响,结果表明:热源的位置变化对多污染热源置换通风效果的影响是很大的,房间内热源应紧凑布置以利于提高通风效果和节能。     

土地利用变化对丹江流域径流和泥沙时空格局的影响

丹江流域是南水北调中线工程的重要水源地,其水量和水质直接关系到京、津、冀、豫的用水安全。为了揭示丹江流域的径流量和泥沙量对土地利用变化的响应,基于SWAT模型,结合了2000、2008和2018年三期土地利用数据和2008～2018年气象数据,定量分析了径流量和泥沙量在不同土地利用情景下的变化。结果表明：(1)2000～2018年间,丹江流域耕地面积净减少了1 400.98 km²,林地、草地、城镇用地和未利用地分别增加了938.20、400.04、43.53和12.44 km²;(2)情景分析的结果表明：城镇用地、耕地和草地面积的减少,林地面积的增加会导致径流量和泥沙量的减少。整体而言,相较于2000情景年,2008情景年的多年平均径流量减少了0.27亿m³(-2.16%)、多年平均泥沙量减少了1.19万t(-6.74%);相较于2008情景年,2018情景年间多年平均径流量减少了1.68亿m³(-13.73%)、多年平均泥沙量减少了8.97万t(-54.46%);(3)丹江流域单位面积产水量呈现...     

储氢温度对加氢站泄漏爆炸事故的影响研究∗

通过降低氢气的温度,可以实现更高密度的氢气储存,进而有效提升存储及运输的效率。为探究储氢温度对加氢站泄漏爆炸事故的影响规律,利用FLACS 软件对加氢站内长管拖车在不同储氢温度条件下（50、100、200 与300 K）发生泄漏后的氢气扩散和爆炸事故进行分析。研究结果表明：随着储氢温度的降低,高压氢气射流撞击防爆墙后可燃气云达到稳定的时间、扩散范围和冻伤区域均逐渐增大,而最大爆炸超压和爆炸危险距离则呈现出先增大后减小的趋势;储氢温度为50 K 时的轻微冻伤距离比储氢温度100 K 和200 K 时分别增加了近1 倍和7 倍,严重冻伤距离也最大;储氢温度为100 K 时泄漏气云爆炸产生的超压峰值比常温氢气爆炸提高了近3 倍,危险区域也最大;储氢温度为200 K 时,达到爆炸超压峰值的时间最快,储氢温度为50 K 时最慢。     

基于格子Boltzmann的非均质采空区瓦斯运移仿真方法

瓦斯在采空区内运移造成工作面上隅角瓦斯超限是煤矿安全的重大隐患.为揭示采宅区瓦斯运移规律,提出基于格子Boltzmann的非均质采空区瓦斯运移仿真方法.综放采场采空区是由非均质多孔介质组成的空间,大气和瓦斯混合气体在采空区的流动是非常复杂的具有层流、过度流和紊流的渗流运动.基于修正的Brinkman-Forchheimer-Darey定律,建立非均质采空区瓦斯运移的控制方程组.由于该方程组求解复杂,分别建立瓦斯渗流速度场和瓦斯浓度场的格子Boltzmann模型.通过格子Boltzmann模型的演化,实现采空区瓦斯运移的仿真.模拟实例表明,用该方法进行仿真可以得到任何时刻采空区内任意位置瓦斯和大气混合气体的流动速度和压力以及瓦斯浓度等数据,同时也可以得到采空区流线分布规律、速度变化规律、采空区压力的变化规律和采空区瓦斯运移规律.该方法能将时间、空间和系统行为结合起来,可在直观的条件下完成对地下煤矿采空区瓦斯运移态势的精确分析与模拟,可为揭示综放采场采空区上隅角瓦斯超限的原因提供一种新的方法.     

降雨过程中红壤团聚体粒径变化对溅蚀的影响

为揭示团聚体粒径动态变化对溅蚀的影响,通过室内人工模拟降雨试验,以第四纪粘土、泥质页岩发育红壤为研究对象,研究了酒精预湿润后的2~5 mm团聚体在降雨过程中粒径动态变化及溅蚀率的变化。试验结果表明：在60 mm/h雨强下,团聚体受雨滴机械打击破碎主要发生在降雨的最初阶段,团聚体＞0.25 mm百分含量（P＞0.25）及平均重量直径（M）均随降雨时间（T）增加呈幂函数减小,溅蚀率（Dr）随降雨时间（T）增加呈幂函数增加,而溅蚀率（Dr）随团聚体平均重量直径（M）减小呈幂函数增大。为揭示不同土样在降雨溅蚀过程中溅蚀率的变化规律,利用团聚体稳定性特征参数-机械破碎指数（R）及降雨时间（T）,建立了不同团聚体稳定性土样溅蚀率随降雨时间变化的经验方程,且方程可决系数较高（R2=0.82）,揭示出团聚体稳定性越好,其破碎过程越缓慢,溅蚀率越小。研究结果为红壤区土壤侵蚀的防治及侵蚀机理研究提供了新思路     

高铁扣件弹条疲劳断裂原因分析

通过对WJ-7型扣件中60Si2MnA弹条在拉伸-扭转试验过程发生断裂的原因进行分析和数值模拟研究,得出弹条断裂的原因.对60Si2MnA弹条承受的荷载进行分析可知,WJ-7型扣件在铁垫板与弹条后端接触区域内弯处应力集中最大,是造成弹条断裂破坏的主要原因之一,而弹条断裂的根本原因是弹条长期处于极限强度下工作,使弹条最终...     

不同高级氧化法对水中低浓度药物甲硝唑降解过程的比较

采用UV、H₂O₂、UV/H₂O₂、Fenton、UV/Fenton和UV/TiO₂方法,对水中低浓度的药物甲硝唑进行降解。通过HPLC和UV-Vis光谱得到的甲硝唑去除率。详细讨论了Fe²⁺、TiO₂和H₂O₂的初始浓度以及溶液的初始pH值对降解效率的影响。结果表明,UV/Fenton和UV/TiO₂ 2种系统对水中低浓度甲硝唑均有很好的去除效果,但前者的光催化效率更高。在甲硝唑浓度=6 μmol/L,H₂O₂和Fe²⁺的初始浓度分别为0.5 mg/L和2.94 μmol/L,pH=4的条件下,UV/Fenton方法对甲硝唑水溶液光催化的最佳效率为95.8%。     

赭石对模拟重金属废水的吸附效果研究

采用模拟重金属废水的正交试验设计,进行赭石对模拟重金属废水的吸附效果研究,探讨pH、赭石加入量和振荡时间等影响因素对吸附效果的影响。结果表明,在一定pH、赭石加入量和振荡时间条件下,赭石对6种重金属（Pb、Cd、Mn、Zn、Cr和Ni）均有较好吸附效果,对Pb、Cd、Mn、Zn和Cr的最大吸附率可达100%,对Ni的吸附率达8963%。处理后废水中重金属达到污水排放标准。各影响因素对Mn、Zn和Cr吸附效率的影响大小表现为：pH＞赭石加入量＞振荡时间,Ni和Cd表现为：赭石加入量＞pH＞振荡时间,Pb表现为：pH＞振荡时间＞赭石加入量。赭石对废水中重金属吸附的最佳条件为赭石加入量40 g/L,pH 10～10.5,振荡时间2 h。