气旋活动对福岛核污染物扩散影响的模拟研究

基于拉格朗日粒子扩散模式FLEXPART-WRF,根据Stohl推导的日本福岛第一核电站核事故(下称福岛核事故)发生后40 d内的137Cs排放量数据,对核污染物在中尺度区域的扩散传输进行数值模拟研究,并选取近5年3次典型气旋个例(北方气旋、南方气旋和缓慢移动气旋)进行敏感性试验,以分析不同气旋系统对污染物扩散的影响. 结果表明:福岛核事故发生后,受中纬度西风带影响,核污染物主要向东部太平洋方向扩散;核事故发生后的5 d,受北方气旋和日本南部局地中尺度气旋2次气旋过程的影响,核污染物对日本本土部分地区影响较大,但影响时间不长. 典型气旋个例的敏感性模拟试验结果表明:北方气旋和南方气旋均可使核污染物对日本本土造成一定的影响,但由于气旋移动速度较快,影响日本岛的时间较短,沉降量也较小;当出现缓慢移动气旋影响日本和周边地区时,可致污染物影响日本岛的时间延长,并直接进入东亚大陆.      

城市地表系统POPs多介质循环过程与模拟研究进展

城市地表系统(USS)是陆地表层系统的重要组成部分,而以不透水面覆盖为主要特征的城市土地利用/覆被变化(LUCC)时空过程,打破了系统原有自然地理格局与过程,影响不同介质和界面间的物质循环与能量流动,改变POPs等污染物的循环过程与机理,是城市环境变化和人地相互作用的指示器与重要驱动力,是城市生态环境规划与管理保护的关键依据.本文总结了城市LUCC对POPs多介质分布迁移的影响,包括单介质中POPs的时空分布特征和POPs多介质迁移累积过程;从城市POPs多介质归趋模拟和基于GIS的城市多介质归趋模拟等方面,讨论了城市POPs多介质循环过程归趋模拟的主要进展;展望今后研究中需要重点解决的科学问题:基于不透水面的城市LUCC信息精确提取及与POPs排放输入等相关数据的同化集成; POPs多介质多界面迁移、转化过程与城市LUCC的耦合机理;城市LUCC背景下POPs循环过程、机制的关键模型参数的构建与获取;基于GIS和城市POPs循环过程与机理的、具有高时空分辨率的城市多介质归趋模型(UMFM)的构建与应用.     

土默川平原不同盐渍化土壤酶活性特征的研究

为探讨土默川平原不同盐渍化程度土壤酶活性的特征,选取轻度、中度、重度盐渍化土壤为对象,采用滴定法、比色法研究了0～40 cm土壤蔗糖酶、过氧化氢酶、脲酶、碱性磷酸酶4种酶活性不同季节的变化特征。结果表明:随盐渍化程度加剧,4种酶活性均呈现逐渐降低的趋势,蔗糖酶活性变化在0.65～36.55 mg·g-1、过氧化氢酶活性变化在2.76～3.35 mL·g-1、脲酶活性变化在0.003～0.018 mg·g-1、碱性磷酸酶活性变化在0.10～0.98 mg·g-1;土壤蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶随土层加深酶活性降低,而过氧化氢酶活性表现为20～40 cm土层高于0～20 cm;不同盐渍化程度土壤酶活性的季节性变化趋势不同,过氧化氢酶和蔗糖酶活性的季节性变化呈先升高后下降的趋势,脲酶和碱性磷酸酶活性的季节性变化呈先升高后下降再升高再下降的趋势,碱性磷酸酶随时间的推移酶活性逐渐上升,且土壤酶活性出现峰值也不同,蔗糖酶和脲酶出现在8月,过氧化氢酶出现在7月,碱性磷酸酶出现在9月;不同盐渍化程度土壤酶活性在一个生长季内变化幅度表现为轻度>中度>重度盐渍化;不同盐渍化土壤碱性磷酸酶与脲酶、蔗糖酶活性呈极显著正相关,与过氧化氢酶活性呈极显著负相关,蔗糖酶与脲酶活性呈极显著正相关。因此,土默川平原不同盐渍化程度土壤酶活性及其季节性变化差异显著,土壤盐分含量影响着该地区土壤酶活性的变化。     

辽西风积土路基振陷研究及数值模拟

随着铁路车辆轴重增大、速度提高以及行车密度加大,长期行车必然使路基产生较大的累积塑性变形,因此对路基振陷的进一步研究已刻不容缓。本文主要以辽西高速铁路沿线的风积土路基为研究对象,取其原状土,通过室内常规土工试验获取风积土的基本物理和力学参数;根据试验结果,对风积土在长持时动荷载下的振陷量进行回归分析,进而得出预测振陷的方法;基于MIDAS软件,进行风积土路基在列车振动荷载下的振陷的数值模拟,根据模拟过程中参数的调整,得出风积土路基振陷量随参数的变化关系;最后,提出针对风积土路基抗振设计和隔振措施,进而得到用于指导风积土路基抗振和隔振措施的统一设计方法。     

Visual MODFLOW在露天矿地下水模拟中的应用

用Visual MODFLOW建立了某露天矿地下水数值模型,运用其跟踪模拟(MODPATH)子模块及溶质运移模拟(MT3D)子模块对该露天矿地下水的水质点示踪和三维污染羽进行了模拟,模拟结果有助于识别该矿露天开采对地下水污染的污染源及污染途径,为预测露天矿开采期间地下水位及水质的变化,采用的监测与预保护措施提供了决策依据。     

Fluent软件在地表水源热泵系统温排水数值模拟中的运用

运用Fluent软件对重庆市嘉陵江化龙桥段瑞安新天地江水水源热泵系统尾水排入受纳水域的过程进行二维数值模拟,选取Fluent中非耦合、隐式求解器对模型内的定常流动进行求解,得出受纳水域受水源热泵系统温排水影响后的温升面积和温度梯度。结果表明:在温排水流量为2.0×103 m3/h、温差为4℃的条件下,计算该水域沿水流方向温升超过1℃的最大影响距离为150.4 m,温升超过1℃的水域面积约为1 525 m2,为模拟江水面积的8.59%。选取1℃温升值作为温升带的边界控制值,并在热泵系统最大负荷工况下,根据W=Q×ΔT计算研究水域热环境容量为19.402 m3.℃/s,剩余热环境容量为17.736 m3.℃/s。根据地表水环境质量标准,该工程温排水量小于受纳水域的热承载力,不会对受纳水域生态环境造成热污染。     

地下水六价铬运移的仿真及场地修复限值探讨

根据渗流理论,考虑地下水中水头变化的影响,利用COMSOL软件,对六价铬在地下水中的运移进行数值模拟,得到地下水压力水头和六价铬在地下水中的迁移变化规律,为六价铬对地下水的污染研究和预测提供重要的分析数据。并借此计算得出场地地下水的修复指导限值为3.17 mg/kg。     

微细粉尘在静电除尘器中的运动状态分析

为了分析线板静电除尘器中的电流体动力学过程,利用FEMLAB软件对电势泊松方程和电流连续性方程进行联立耦合求解,得到线板放电过程中电场强度分布,估算电晕外区不同粒径粉尘所受到的电场力;利用Fluent软件采用动力风模拟离子风的方法计算放电通道的流场分布,得到空间速度分布图,并分析了气流扰动对颗粒物的运动状态的影响。结果表明:利用动力风模拟离子风流场的分布符合放电环境下离子风的形成过程,该方法可以简化复杂的电流体问题。不同粒径粉尘在电场空间中的运动受到的电场力、离子风力随粒径大小不同而变化很大。研究结果对静电除尘器的改造和设计有很重要的指导意义。     

降雨中有机氯农药土壤-水界面迁移过程的实验模拟

以人工降雨实验模拟的方法,对有机氯农药在降雨过程中非点源污染的产生进行了研究.结果表明,在降雨过程中,表层径流中有机氯农药的输出量高于土壤渗流液.土壤径流中有机氯农药浓度的输出呈现先下降后平缓的趋势.土壤有机质影响着降雨过程中有机氯农药浓度的输出变化趋势.泥炭土径流中有机氯农药的输出量相对较高.有机氯农药残留总量沿土壤剖面的总体变化趋势为随深度增加而下降,其峰值出现在0—5 cm,反映了污染物的转移规律.泥炭土中有机氯农药的残留量最低.泥炭土、黄褐土和风沙土中有机氯农药含量的峰值均出现在第2次和第3次采样时间,但在30 d后有机氯农药的残留量仍较高,表明有机氯农药在土壤中残留时间长,可能存在着一定的生态风险.     

园林绿化树种香樟叶片的含硫量动态分析

植物对一定浓度范围内的大气污染物,具有一定程度的抵抗及吸收净化作用。为了解南京市主要园林绿化树种香樟（Cinnamomum camphora）叶片吸收净化SO2的能力,选择在5个不同污染靶区,以3个不同胸径级的香樟叶片为研究对象,采用硫酸钡比浊法测定了不同季节香樟叶片的含硫量。结果表明：香樟叶片对SO2具有一定的吸收净化能力,其叶片含硫量平均为0.2160%,且其含量随分布区、生长季节及个体胸径不同差异显著;并与异域大气中SO2污染指数成一定的正相关;与个体胸径大小成显著负相关;季节间呈现出＂先降后升再降＂的动态趋势,于春秋季较高,而夏冬季较低。