三峡水库对长江江汉平原河段水文过程及临江地下水动态的影响

基于1965—2015年长江江汉平原河段4个水文站实测水文资料,利用Mann-Kendall趋势检验法、突变检验法、小波分析法和数值模拟法,系统分析了三峡水库对长江江汉平原河段水文过程及临江地下水动态的影响。结果表明:1965—2015年宜昌站、监利站、螺山站和汉口站径流量均呈下降趋势,三峡水库运行前后4个水文站点径流量变化分别为-9.1%、-4.3%、-7.6%和-6.1%;4个水文站点径流的突变特征均与三峡水库工程建设和不同蓄水调度模式有关;长江江汉平原河段年径流量在时域中存在多层次的时间尺度结构,变化周期以11~13a和24~27a最为显著;在7~8a尺度下径流小波系数变化过程曲线显示,三峡水库运行是长江江汉平原河段径流振荡变化的主导因素;长江与临江地下水的补排关系取决于三峡水库的调度模式,水库调控改变了汛期和枯水期水位,使临江地下水排泄方式从以向长江排泄和蒸发排泄为主转变为以向附近河流侧向排泄、越流排泄和蒸发排泄为主。     

福清平原地下水可采资源量及应急开采量评价

根据福清平原地下水系统的水文地质机制,在概化该区地下水系统水文地质概念模型的基础上,首次建立福清平原地下水可采资源量评价三维数值模型。根据福清平原地下水含水层水位控制要求,预测该区地下水可采资源量,在相对富水区域圈定地下水应急水源地,并评价水源地的应急开采量。结果表明,福清平原地下水可采资源量为1 189.35×10~4 m~3/a,并圈定出洋梓村谢厝山山前水源地和龙山街道塘头村北侧水源地2处地下水应急水源地,2处应急水源地应急可开采资源量为246.375×10~4 m~3/a,为福清平原地下水应急水源地建设提供参考。     

液氨泄漏事故的后果模拟与风险评估

液氨属于低沸点化学物质,为了储存和运输方便通常以高压、低温储存于高压设备中,当设备失效时,液氨有毒有害物质将会泄漏至大气中,导致人员中毒和环境污染。利用挪威船级社(DNV)的PHAST软件对某化工厂某区域内所有设备和管线在各种场景下液氨发生泄漏事故的后果进行了模拟,并对典型场景下液氨泄漏事故的致死率、扩散浓度范围进行了分析。通过PHAST软件将各种场景下的液氨泄漏事故后果与其对应的事故发生频率综合之后,得出了该化工厂发生液氨泄漏事故的社会风险曲线和个人风险等值线,可直观地看出该化工厂对周围人口和环境造成的影响,并可定量得出对周边环境的具体个人风险值。该研究对企业的安全生产和事故条件下的应急救援具有指导意义,其定量风险评估结果将是解决事故和处理污染危害的重要依据。     

基于PLAXIS软件对燃气管道回填施工方案的安全性评估

为研究燃气管道回填施工过程中管道的受力情况,利用岩土有限元分析软件PLAXIS 3D,构建了地基-管道-回填材料-施工荷载的动力响应数值模型,设计了多种工况情景以及对应的施工机械动力荷载的数学表达形式,并对燃气管道回填施工各结构层压实过程中多种不利工况下管道的动力响应进行了数值模拟计算与分析,提出了管道安全性的评价准则并对管道的安全性进行了评估。结果表明:按照该回填施工方案,施工过程中管道的应力范围在35 MPa以内,管道压应变竖向位移小于5mm,管道处于安全范围。通过分析不同地基土体参数以及管道参数下管道的动力响应,得到了各影响因素对管道应力和位移的影响规律,可为深入了解管道在不同荷载作用下的动力响应及回填施工方案设计提供依据。     

带支撑基坑围檩受力性状分析及数值模拟

通过对带支撑基坑围檩受力性状的分析,提出支撑与围檩正交、斜交分别对应的几种基坑围檩轴力分布形式,并以武汉市凯德广场古田项目为例,从实测数据出发,分析了基坑围檩轴力的变化规律,在对基坑内支撑平面有限元计算中设置在围檩上的边界条件的特性进行深入研究的基础上,使用数值模拟手段对基坑围檩轴力进行了计算与数值模拟验证。结果表明:与开挖工况一致,围檩轴力呈现"两阶段"增长过程,地下室主体结构施工完成后,围檩轴力趋于稳定;桩(墙)平行于围檩走向的切向约束客观存在,本例中围檩轴力呈现梯形交替递增分布形式;桩(墙)对围檩的约束方向包括切向和法向,其约束形式表现为线约束和弹性约束。     

基于蒙特卡洛模拟的注水过程盖层破坏风险概率计算

为了定量评估注水过程中注水压力能否导致盖层破坏风险发生,运用FLAC3D软件建立储盖层模型,根据不同注水压力下盖层的破坏情况确定极限注水压力值的大小。考虑到注水井地层环境的不确定性,提出基于蒙特卡洛模拟的方法,计算油田现场注水压力超过极限注水压力的概率大小,从而确定发生盖层破坏风险的概率     

液化烃球罐泄漏温度场及材料适应性研究

针对高压储存的液化烃一旦发生泄漏,会迅速气化并吸热,使得球罐温度降低,严重时温度可能低于标准中允许的球罐材质最低适应温度的问题,建立球罐三维物理模型,基于CFD模拟的方法,采用雷诺时均的Navier-Stokes方程和k-ε湍流模型,分析球罐管线发生泄漏时球罐本体及周围环境的温度分布情况,探讨了不同泄漏孔径对球罐温度的影响。研究结果表明球罐发生泄漏时,球罐外部温度会明显降低,由于保温层的存在,球罐本体温度降幅不大。但在泄漏孔附近会形成较小的低温区,超过了16MnR材质的低温承受能力,存在较大的风险。     

污水净化装置内部流场特性分析研究

针对目前城市污水存在悬浮物和砂粒的问题,为了减少砂粒大量存在给后续单元带来的处理压力,设计了一种可实现在加药、絮凝等处理模块前,完成污水内固相悬浮物及颗粒的新型净化装置.基于计算流体动力学软件Fluent,运用混合相模型(Mixture),对新型污水净化装置内部流场特性及分离性能进行数值模拟分析.模拟结果显示新型污水净化装置内部流场分布均匀,分离性能稳定并呈现出了较好的固相去除效果,其中悬浮物的分离效率达90%以上,固相颗粒分离效率达91%.     

HSPF水文水质模型应用研究综述

HSPF(Hydrological Simulation Program-Fortran)模型采用FORTRAN语言编写,以Stanford水文模型为基础,能够综合模拟径流、土壤流失、污染物传输、河道水力等过程,并大量应用于气候变化与土地利用变化的流域水环境效应情景模拟.该模型是半分布式水文水质模型的优秀代表,在国外得到广泛的应用.HSPF模型包括PERLND、IMPLND与RCHRES等3个主要模块,分别实现对透水地段、不透水地段与地表水体的水文水质模拟.总体来看,HSPF模型在国外水文、水质过程模拟,以及涉及气候变化和土地利用影响的情景分析中发挥重要作用,但是国内该模型的应用非常有限.HSPF模型存在的主要问题包括:①模型中某些方案和算法还有改进和完善的空间;②模型对数据输入要求较高,模拟的精度受到空间和属性等数据的限制;③模型只限于均匀混合的河流、水库和一维水体模拟,对于复杂流域或水体的模拟研究,需要与其它模型整合以解决更加综合的问题.目前,针对发展与完善HSPF模型的研究仍在继续,包括模型平台开发、模型功能扩展、模型校正方法研究、参数敏感性研究等方面.随着我国基础数据的积累及共享程度的提高,HSPF模型在我国的应用也将更加广泛.     

基于实时交通信息的道路机动车动态排放清单模拟研究

以上海市为例开展了实际道路车流分布、行驶工况和车辆技术的实地调查,建立了道路车流、VSP分布和车辆技术数据库.在此基础上,基于实时的车流、车速等交通信息,构建了动态化的道路机动车污染物排放清单模拟方法,并开展了城区典型道路的机动车小时排放模拟案例研究.调查结果表明,上海市城区道路车流以轻型客车和出租车为主,分别占各时段车流总量的48%～72%和15%～43%;VSP分布与平均车速存在较好的规律,各车型VSP峰值随平均车速的上升向高负荷去移动,且峰值逐渐降低;当前上海市车辆以国2和国3车型为主,经过年检站调查结果的校正,国2和国3车型分别占各车型的11%～70%和17%～51%.模拟案例结果显示,道路机动车CO、VOC、NOx和PM日排放峰谷比可达3.7、4.6、9.6和19.8左右,CO和VOC排放主要来自轻型客车和出租车,与车流变化的相关性较好,而NOx和PM排放主要来自重型客车和公交车,且主要集中在早晚高峰时段.采用建立的动态排放模拟方法可实时反映实际道路的机动车排放变化,获取高排放路段和时段,为交通环境管理提供重要的技术手段和决策依据.