晋牛矿1303综放面采空区注氮方案研究及数值模拟

为了合理设计采空区注氮防灭火方案,以晋牛煤矿1303综放工作面为研究对象,通过在采空区进、回风侧布置束管监测系统,连续测定采空区气体浓度变化,划分采空区自燃“三带”分布区域,并基于采空区自燃“三带”划分标准和数值模拟的方法,利用流体力学COMSOL计算软件,研究不同注氮量、注氮位置下采空区氧化自燃带的分布规律。研究结果表明:注氮量和注氮位置参数的变化,对氧化自燃带上界限的影响并不显著,而对氧化自燃带的下界限影响比较显著;最合适的注氮位置应该在距离切顶线30 m左右,运用Origin软件得出注氮量与氧化自燃带宽度呈指数关系,由拟合式计算出最优注氮量为386 m3/h,此时氧化自燃带的宽度为31.5 m。     

模拟降雨径流作用下红壤坡面侵蚀水动力学机制

土壤侵蚀过程受控于侵蚀外营力和土壤抗侵蚀性能,深入理解坡面流水动力学特性及其侵蚀动力是研究土壤侵蚀动力学机制的基础。利用可变坡土槽,通过不同雨强(60、90和120 mm/h)和径流冲刷(10、15和20 L/min)组合模拟试验,研究了第四纪黏土红壤坡面水流的水动力学特征参数及其与土壤侵蚀量间的关系。结果显示:降雨和径流冲刷影响了坡面产流产沙过程和坡面流水力学特性,其中平均流速v、平均水深h、雷诺数Re和水流功率ω均随降雨强度和上方来水流量的增加而增大,相对水深曼宁糙率n/h则减小,其水力学他参数(弗如德数Fr、阻力系数f和水流剪切力τ)变化规律不明显。坡面水流平均速度取值范围为0.21~0.45 m/s,平均水深取值范围为5.6~9.4 mm,在试验条件下红壤坡面侵蚀水流流态大部分均处于"紊流-急流区"。不论从径流角度看或是从泥沙角度分析,由相对水深和曼宁糙率系数两种水动力因子共同组成的复合水动力特征参数-相对水深曼宁糙率,是表征不同上方来水流量和降雨强度条件下第四纪粘土红壤坡面侵蚀特征的水动力参数。     

计算毒理学在内分泌干扰物筛选上的应用和展望

内分泌干扰物通过干扰内分泌系统导致多种疾病,如生殖疾病、肥胖症甚至癌症。然而,面对环境中大量潜在的内分泌干扰物,传统的体外、体内评估方法由于成本高、耗时长等问题,难以实现内分泌干扰物的高通量筛查。计算毒理学逐渐发展成为被美国环保局(Environmental Protection Agency,EPA)、经济合作与发展组织(Organization for Economic Co-operation and Development,OECD)等机构所推荐的内分泌干扰物筛选与预测方法。本文综述了计算毒理学在内分泌干扰物筛选上的进展,主要包括分子对接和分子动力学模拟的应用,并对有害结局路径(adverse outcome pathway,AOP)的方法进行介绍和展望。     

BP-4的模拟生物降解特性研究

为研究紫外吸收剂2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮-5-磺酸(BP-4)的最大生物降解能力,采用欧洲经济合作与发展组织(OECD)生物降解测试标准方法——303A模拟试验-污水好氧处理:活性污泥单元法,建立并进行了城市污水处理厂曝气池环境模拟试验。研究结果表明:在单一新鲜活性污泥作为接种物条件下,BP-4在第47天达到降解稳定期,溶解性有机碳(DOC)去除率平均值为36.90%±5.68%(n=18)。在以10种不同来源混合接种物条件下,BP-4在第41天达到降解稳定期,去除率平均值为33.11%±4.87%(n=17)。研究结果表明BP-4在环境中的降解能力有限,在本模拟方法试验条件下只能部分降解。     

基于卫星夜间灯光数据的中国分省碳排放时空模拟

中国能源统计数据"横向不可比,纵向不可加"现象依然突出,尤其是分省能源消费统计千差万别,给分省碳排放评估带来了较大困难,如何利用卫星遥感数据科学合理地估算中国分省碳排放是当前亟须研究的问题。本文运用DMSP/OLS全球稳定夜间灯光数据,在通过相互校正、年内融合和年际间校正等系列处理得到中国分省稳定夜间灯光数据的基础上,首先分别构建中国分省稳定夜间灯光亮度DN值与人均碳排放和单位面积碳排放之间的时空地理加权回归模型,两个模型整体效果均较好,拟合优度分别高达96.74%和99.24%;其次运用稳定夜间灯光亮度DN值对分省人均碳排放和单位面积碳排放进行时空模拟;最后运用人口规模和土地面积对分省碳排放进行估算。估算结果显示:(1)整体来看,2000—2013年年均碳排放模拟值与实际值6.3349×109t较为接近,两个模型的相对误差均在0.5%以内。(2)分年度来看,所有年份的相对误差均在5%以内,2006年分省加总碳排放模拟值与实际碳排放6.2036×109t最为接近,绝对误差和相对误差均较小,两个模型模拟值的相对误差均为0.04%。(3)分省域来看,2000—2013年年均碳排放模拟值与实际碳排放均非常接近,除海南和宁夏外,其余28个省区市的相对误差均在1%以内。(4)分年度分省域来看,以2013年为例,40%省份的相对误差在2%以内,70%省份的相对误差在5%以内。从整体、分年度、分省域、分年度分省域的估算结果来看,基于稳定夜间灯光数据的中国分省碳排放时空模拟效果良好。因此,运用卫星夜间灯光数据可以较为准确地对中国分省碳排放进行估算和预测,为卫星遥感影像数据服务分省碳排放监测和评估提供一种补充性参考。     

全球气候变化背景下上海市风暴潮灾害情景下脆弱性评估

上海地处长三角地区,地势低平,潮滩与湿地广布,未来海平面上升加剧的风暴潮灾害、咸水入侵等灾害,将给该地区的社会经济发展带来巨大损失。应用情景模拟法和脆弱性评估法来评估上海市河口海岸地区的脆弱性,定量化研究了2030年和2050年海平面上升、地面沉降和风暴潮灾害的情景下的威胁区域。到2030年和2050年海平面将分别上升86.6mm和185.6mm,中心城区的地面沉降将达0.87~60.29cm和1.56~108.52cm,上海市将面临类似9711号台风的威胁。在此情景以及现有的防灾基础之上,对上海市河口海岸地区进行脆弱性评估。结果表明应对风暴潮最脆弱的地区是黄浦江两岸的低洼地区。在类似9711台风的影响下,2030年上海的脆弱性指数相对较低,主要脆弱区域集中在奉贤和南汇的交界处、崇明县的横沙岛和长兴岛以及黄浦江两岸的低洼地区,此时,暴露于0.5m以上的人口为62万人,占总人口的1.86%,经济损失为1 152、1 372、1 632亿元(分别在经济增速为8%、9%、10%的情景下),占全市国内生产总值的1.5%;2050年,上海市脆弱性急剧升高,脆弱性区域扩大35.46%,分布面积十分广泛,在类似9711号台风的影响下,暴露于0.5m以上的人口达到748万人,占总人口的21.66%,经济损失将高达105 581、151 248、215 959亿元(分别在经济增速为8%、9%、10%的情景下),占全市国内生产总值的29.6%。这些结果应当引起有关部门对于未来海平面上升潜在影响的警惕。     

搬迁化工企业遗留场地氯苯污染迁移模拟与不确定分析

基于某搬迁化工企业场地污染调查数据,应用跃迁概率地质统计工具(T-progs)建立了溶质迁移地质统计模型,对该场地氯苯污染进行了不确定评估和风险分析。结果表明,研究场地地下水氯苯污染主要集中在场地的北部和南部,模拟初期场地北部污染羽中心氯苯最高质量浓度为1 240mg/L,污染物在地下水中随时间迁移扩散,100年后该污染羽氯苯最高质量浓度降低到1 030mg/L,但污染羽整体迁移速度较慢。地质统计模型不确定评估结果显示,100年后污染羽在最小分布条件下的氯苯最高质量浓度约为540mg/L,最大分布条件下约为1 207mg/L;场地氯苯污染风险集中在场地东北部和西南部区域,与地下水流动方向一致,但受场地非均值影响,氯苯阀值捕获风险区分布呈不规则形状。     

污泥膜覆盖好氧发酵堆体流场模拟及应用研究简

运用Gambit软件建立了污泥好氧发酵堆体的多孔介质模型,通过自行设计的实验装置获得了堆体的通风粘性阻力系数和惯性阻力系数以及功能膜压差与透气量之间的关系,用Fluent软件分析了堆体不同截面形状及底部通风管数量对堆体通风均匀性的影响,为确定合理的通风管数量及截面几何形状提供理论依据。对上海奉贤区城镇污水厂污泥处理工程发酵仓进行堆体流场模拟,确定堆体采用小拱形截面形状,堆高2 m,宽8 m,底部设置4条通风管,实际运行效果良好。     

SCR脱硝系统烟道内流场优化

为了改善选择性催化还原法(SCR)催化剂上游烟气的流场、温度场和浓度场分布,基于CFD仿真分析技术,建立了整个脱硝系统三维模型,并通过优化导流板及整流格栅,使得速度标准偏差、浓度标准偏差、温度偏差、速度偏转角以及压降等性能指标都满足设计要求,在满足脱硝效率和氨逃逸率前提下,大大降低了烟气对催化剂层的冲刷,保证催化剂的使用寿命。最后,为了合理布置吹灰器,对优化结构下粉尘颗粒在烟道内的运动情况进行了仿真分析研究,为设计提供了依据。     

煤化工企业火炬NO_x排放的模拟燃烧实验

针对煤化工企业火炬气燃烧特点,设计了一套模拟燃烧装置,分别研究液化气添加量及燃烧温度对NO x的影响,并对火炬系统NO x的排放系数进行核算。结果表明,火炬系统NO x排放浓度和排放量随液化气添加量的增加而增大;同时研究发现,NO x与燃烧温度之间成正比关系,即温度升高有利于NO x的产生。根据核算结果,火炬系统NO x排放系数在0.099~0.185 kg/t之间,平均为0.139 kg/t。