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.     

浙江省泥石流与降雨历时关系研究及应用检验

灾害发生与降雨关系的研究是泥石流预警预报研究的核心内容,传统的研究在影响泥石流发生的前期有效降雨历时的选择上存在较大的随意性和主观性。以浙江省已发生的193条泥石流为样本数据,基于降雨历时始算时间的三种定义,对泥石流发生与降雨历时之间的关系进行了统计分析,认为浙江省泥石流总体上与2 d短历时强降雨关系密切。其中,台风期泥石流主要由2 d降雨引发,影响泥石流发生的降雨历时一般不超过10 d;梅雨期泥石流主要由3 d降雨引发,影响泥石流发生的降雨历时一般不超过15 d。基于上述结论,进行了台风期泥石流临界雨量的计算,并选择"云娜"台风期间发生的18处沟谷泥石流作为检验样本进行检验,证明效果较为理想。     

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.     

浅析混凝沉降实验研究与实际工艺的差异

介绍混凝沉降实验与实际沉降工艺各自的特点和存在的问题,从相似理论的角度出发,指出了玻璃量筒沉降实验和实际沉降工艺存在着几何尺寸、初始条件、运动条件三方面的不相似,较好地解释了两者的沉降速度和沉降效果的差异;并提出今后的混凝沉降实验应该进一步符合相似理论,从而更加合理地模拟实际沉降工艺.     

BTEX在河流渗滤系统中的降解行为实验模拟研究

河流渗滤是一种自然净化过程,污染河水通过该过程在河流沉积层中发生各种物理、化学和生物作用,使得污染物浓度降低,河水水质得到净化,从而达到增加地下水开采量的目的。本项研究通过淋滤实验,利用自行设计的土柱实验装置和人工配制的淋滤液,模拟了BTEX污染河水在下渗通过河流渗滤系统的过程中发生的降解行为。实验历时48 d,获得了该过程中BTEX各组分和电子受体的质量浓度变化历时曲线,得出的结论包括：污染河水中的BTEX在通过河流渗滤系统时将发生两种环境行为—吸附和降解。其中,吸附作用对于BTEX的净化效果较为有限,当吸附达到饱和之后,在存在电子受体的情况下,BTEX能够发生厌氧微生物降解,降解作用能够更有效的去除BTEX污染物。其中去除效率最高的是间二甲苯,在以NO3-为电子受体的情况下平均去除率为85.5%,在以SO42-为电子受体的情况下平均去除率为82.4%,其次是乙苯、甲苯,去除率最差的是苯,在两种电子受体的系统中平均去除率分别为68.5%和63.5%。由于吸附作用的影响,微生物降解相对于BTEX浓度变化存在一个滞后期,BTEX各组分的土壤-水吸附分配系数Kd越大,总的降解效率也就越低。通过河流渗滤系统这一自然净化过程,可以有效地去除浓度较高的BTEX混合污染,各组分平均去除效率都超过了60%,最高去除率均超过了80%。对于持续不断入渗的污染河水,当土壤吸附达到饱和、微生物活性受到抑制,去除效率会大大降低,从而使BTEX穿透河流沉积层进入含水层,对地下水产生危害。