基于嵌套模型的地下水侧向径流边界刻画方法研究——以湖北碾盘山冲积平原地下水数值模拟为例

侧向径流边界的刻画方法是地下水数值模拟中的关键问题。以湖北碾盘山汉江水利水电枢纽工程为例,基于有限单元法和嵌套模型的水量转换方法,分别建立包括完整水文地质单元的区域模型和仅包含汉水Ⅰ级阶地的平原区模型;通过区域模型的分区水均衡运算,计算平原区侧向径流边界的径流量,并以区域模型水均衡为框架,分别采用二类流量边界和一类水头边界刻画侧向径流边界,建立了平原区模型;深入分析区域模型和平原区模型间参数和水量的转换关系,并对比了两类边界条件刻画方法的优缺点和适用条件。结果表明:采用嵌套模型能够得到较为准确的地下水侧向径流量;在平原区模型中采用二类流量边界刻画侧向径流边界有利于提高平原区模型的精度和稳定性;边界条件除具有双重含义外还具有双重特征,在模型建立过程中应充分认识边界条件的位置特征和数量特征,并合理概化。     

水资源负债刍议

随着经济社会的快速发展,自然资源消耗不断加剧,由此造成的环境损害、生态退化趋势日益严峻,人类社会对生态环境的欠账已成为不争的事实。如何界定和量化这种欠账,并将其纳入经济社会发展评价体系,值得研究。基于经济学、会计学、统计学资产负债表基本理论,论文针对具有可再生性、随机性和流动性特点的水资源,探讨了水资源负债是否存在、水资源资产与负债如何界定、以及水资源资产负债核算思路等。通过总结国内外以往与自然资源负债和水资源负债相关的研究成果,厘清水资产、水资源资产、负债、金融负债、环境负债等基本内涵,研究认为：1）广义的水资源负债是指人类经济活动会对水资源数量、水环境质量和水生态系统带来不利影响,包括水资源的过度消耗造成对水循环过程及水资源可再生能力的损害、向天然水体的过度排放造成水环境容量的降低、生态用水的过度挤占造成水生态系统服务功能的减少;2）狭义的水资源负债是指当经济体过度使用和消耗水资源时,形成的经济体和环境之间关于水资源的债权债务关系,是一种已经发生的并在涉水活动中形成的、针对水循环过程及其可再生能力损害需承担的补偿、恢复或修复的现时义务;3）水资源负债可以通过引入环境作为虚拟主体、明确水资源资产和经济体的水资源权益加以确认,将水资源权益作为判定水资源负债形成的临界点。研究结论使水资源资产负债表编制成为可能,也可供其他自然资源在相关资产负债表中核算负债项提供借鉴和参考。     

水平对置活塞发动机高空热平衡特性研究

目的研究不同海拔大气压力特别是高空条件对水平对置活塞汽油机热平衡性能的影响。方法利用内燃机高空模拟试验台进行不同海拔高度(0~7000 m)下水平对置活塞汽油机的热平衡试验,测得不同海拔下排温、缸体表面温度等特征参数,计算热流量分配特性,并对比分析热流量分配特性随海拔高度的变化规律。结果随海拔升高,汽油机排温和缸体表面温度逐渐下降,且海拔愈高,缸体表面温度下降幅度愈大。汽油机有效功率随海拔升高逐渐下降,余项损失百分比逐渐上升,且在低转速下,变化幅度增大。在6000 m模拟海拔、3000 r/min转速下,汽油机有效热效率不到5%,而余项损失达到了30%以上,此时部分汽油甚至并未燃烧。结论高空环境对水平对置汽油机热平衡性能造成严重影响,成为制约其高海拔性能恢复的关键因素。     

热闷钢渣用单轨移动罩车的设计

根据钢渣热闷工艺要求进行单轨移动罩车的结构设计与行走装置的设计,通过三维建模软件及理论力学分析计算此罩车的配重及质心,使罩车与导向装置接触处的压力最小,且罩车施加给低地轨的横向静摩擦力最小。通过此方法设计的单轨移动罩车能大大改善钢渣热闷厂房的工作环境,减少厂房的腐蚀,提高厂房屋顶的寿命周期。     

Experimental study and modeling of the transfer of zinc in a low reactive sand column in the presence of acetate

Nowadays, it is necessary to understand and identify the reactions governing the fate of heavy metals introduced into the environment with low complexing organic compounds, particularly when they are transferred through soils in urban areas. In this work the concomitant influence of pH and acetate on the fate of zinc on siliceous sand was studied in batch and non-saturated column experiments. Total zinc concentrations varied between 2 and 20 mg/l, and total acetate concentrations were fixed at 22, 72, 132, and 223 mM to obtain solution pHs of 4, 5, 6 and 7, respectively. Natural sand (diameter, 0.3-2 mm), mainly constituted of silica, was used. In batch adsorption experiments, zinc adsorption is insignificant at pH 4, low and linear at pH 5, and increasingly nonlinear, of the Langmuir type, at pH 6 and 7 indicating near-saturation conditions of surface sites at these high pH values. In column experiments, Zn retardation increases and the maximum outlet concentration of Zn decreases with rising pH and acetate concentrations. Previous column tracer experiments revealed the occurrence of regionalized water transport in the column. Modeling these data was based on a non-electrostatic approach. Batch and column data modeling was based on the PHREEQC code that allows concomitant resolution of chemical speciation and regionalized water transport. The speciation calculation indicates that the ZnAcetate+ species is the dominant Zn species in the solutions used. Batch experimental curves are correctly modeled assuming the formation of the three surface species triple bond SiOZn+, triple bond SiOH-Zn Acetate+ and triple bond SiO-Zn(Acetate)2-. The column data could be adequately modeled assuming a two-region water transport and the formation of the same three species with the same thermodynamic constants determined in the batch experiments. The hypothesis of the modeling leads to a slight overestimation of the quantities of zinc eluted (10%) at pH 6 and 7, mostly in the desorption phase. These results show that the methodology used facilitates the correct modeling of both batch and transport experiments and formulation of the hypothesis on the interactions between the low reactive sand and a complex solution.     

浅谈生物资源平衡与生态平衡

地球是一个具有一定自洁、自我修复功能的大生态系统,它由各种植物、动物、人类、微生物有机的组成,维持着自然界的生态平衡。而大量的人类活动给地球的生态平衡产生了较大影响,特别是明显加快的城市化进程,使得这种平衡逐渐受到不可逆的破坏。论文重点分析了城市化给生态平衡所带来的问题,并由此提出了从生物链的角度建立生物资源平衡,从而实现新的生态平衡。将城市污染物的资源化和生态平衡联系起来,通过建立生物资源补充机制、改变城市垃圾和污水的处理方法等措施,促进生物资源平衡,在相对较大的范围内实现人类发展与自然相协调,实现可持续发展。     

溶解性微生物产物在GO/PVDF杂化膜面的污染行为

为了解析溶解性微生物产物（SMP）在GO/PVDF杂化膜面的污染特性,对膜片进行了宏观污染实验,并采用耗散石英微晶天平（QCM-D）从微观角度分析了SMP在自制镀膜芯片上的吸附规律和污染层结构变化.结果表明,GO含量为0.5wt%的膜污染恢复率最高（79.95%）,抗污染能力最强.QCM-D实验发现,GO含量为0wt%镀膜芯片表面SMP吸附量最大,污染较为严重.膜片亲水性越强,吸附频率变化越小,抗污染能力越强.此外,GO含量为0.5wt%镀膜芯片表面的污染物结构比较疏松和柔软,其他膜表面的污染物结构较为坚硬和致密.     

吉林西部农田生态系统氮平衡及其水环境影响研究

针对吉林省西部地区农田生态系统特点,以1997—2011年统计数据为基础,建立了基于物质守恒原理的氮平衡模型,估算了该地区农田生态系统的氮收支情况,并分析了其对水环境的影响.结果表明:近15年该区氮输入量平均值为56.98×104t·a-1,其中化肥输入氮占总氮的79.59%;氮输出量平均值为42.60×104t·a-1,以作物收获输出为主;氮平衡量变化范围为10.17×104~21.91×104t·a-1,均值为14.38×104t·a-1;氮平衡模型的各项呈增长趋势,受农业生产情况差异的影响,年际间时序变化较大,县市间空间分布差异明显.吉林西部农田生态系统氮平衡表现为盈余状态,氮素的盈余主要受氮肥施用和作物收获影响,农田生态系统氮素的持续盈余并累积对水环境构成一定程度的威胁,借助该区水环境监测数据进行综合分析,受盈余氮素的影响,该区地表水和地下水水质均体现出不同程度的氮超标.     

污水处理过程水温变化模型构建与验证

污水处理是一个复杂的生物、物理及化学反应过程.污水水温直接影响到污染物生物处理效果,并对污水处理运行能耗产生重要影响.另一方面,污水中也蕴含着相当热能,是潜在可以回收的低品位能源,加以利用则有望实现污水处理碳中和运行.然而,现有研究很少涉及污水处理厂污水进、出水水温变化及其影响因素;工程中也只强调冬季保温,并无法从微观角度认识处理过程水温变化规律.为此,研究尝试构建污水处理过程水温变化热量衡算模型,涵盖污水生化反应、机械传热、环境热传递和水蒸发热损失等4个主要涉热过程.与此同时,收集北京某污水处理厂实际水温、气温数据,借助热量平衡图来模拟污水处理过程中水温变化,并对理论模型参数进行校验和修正.通过参数敏感性分析,可以评价不同参数对水温热量的影响程度.基于这些工作,一个污水温度变化模型被构建成功,可用于指导实际污水处理厂水温控制或余温热能回收过程,可助力污水处理厂节能降耗、甚至实现碳中和目标.     

上海市大气颗粒物高浓度区污染物的源解析

应用受体模式的化学质量平衡法支９个监测点的大气颗粒物进行污染源的源解析，得出这９个监测点的各类污染源平均贡献率为建筑尘占３２．１％，土壤尘占２７．５％，钢铁尘占２４．９％，燃煤尘占１４．８％，汽车尘和燃油尘分别占０．２％和０．４％。