瓦斯抽采钻孔棱状钻杆排渣原理数值模拟

为分析棱状类钻杆应用于松软突出煤层钻进存在优势的原因,基于流体力学理论,建立了棱状钻杆排渣模型,采用有限元方法,应用标准κ-ε模型方程进行计算,对钻杆旋转与周边流体相互作用的流场特征进行分析.结果表明,在钻杆棱角处形成“低压高速区”,棱边处形成“高压低速区”,钻杆棱边壁面流体产生速度、压力波动差,从而在“高压低速区”钻杆壁面形成强烈的“压差涡流”现象,减少了钻屑在孔底堆积致使钻孔堵塞的概率.应用棱状钻杆在松软突出煤层中施工钻孔,钻进深度提高34.6％,钻进效率提高21.1％,钻孔达标率由9.8％提高到48.3％,试验期间,钻杆强度可靠,未出现丢钻、断钻现象.     

江淮农村生态型排水系统构建及截污作用研究

以安徽省巢湖北岸牌坊陈村为例,构建了一种由沟渠、水塘和湿地组合而成的生态型排水系统,并研究了该系统对农村降雨径流污染的截控作用.构建的牌坊陈村生态型排水系统实现了污水排放、收集和处理一体化,系统通过各组成单元物理、化学和生物综合作用,对降雨径流中污染物具有较高的截留率,减少了营养盐对周围水体输出负荷.3场降雨监测结果表明,系统对TSS、COD、TP和TN的平均截留率分别为78.2%、57.8%、55.5%和64.2%,系统出水中TSS、COD、TP和NH4+-N平均质量浓度分别为23.5、66.3、0.49和3.03 mg·L-1,达到《污水综合排放标准》一级标准要求.水塘作为系统主要截流、纳污以及蓄水单元,其日常水质指标TSS、COD、TP和TN平均质量浓度分别为28.0、31.2、0.47和4.65 mg·L-1,基本符合《地表水环境质量标准》中Ⅴ类标准要求.     

黄土丘陵区刺槐林深层土壤有机碳矿化特征初探

土壤剖面100 cm以下的深层土壤有机碳储量在土壤碳储量中占有很大比例,研究深层土壤有机碳矿化特征以揭示其稳定性,可为深层土壤碳汇认证提供依据.本文以浅层土壤(0～100 cm)为对照,模拟深层土壤温度和水分条件(温度15℃、土壤含水量8%),研究了黄土丘陵区刺槐林深层土壤(100～400 cm)有机碳矿化特征.结果表明:①土壤有机碳总矿化量随着土壤深度增加呈下降趋势,亚深层(100～200 cm)、深层(200～400 cm)有机碳总矿化量分别占浅层(0～100 cm)土壤总矿化量的88.1%和67.8%;②亚深层、深层与浅层土壤有机碳矿化过程相似,分为3个阶段.快速分解阶段:亚深层、深层(0～10 d)的矿化量占总矿化量的比值约为浅层(0～17 d)的50%;缓慢分解阶段:亚深层、深层(11～45 d)的矿化量占总矿化量的比值约为浅层(18～45 d)的150%;相对稳定阶段:3个层次(46～62 d)矿化量占总矿化量的比值无明显差异.③浅层、亚深层、深层土壤有机碳矿化率差异不显著(P>0.05),有机碳稳定性基本一致.研究结果反映了深层土壤有机碳也参与土壤碳循环,在评估黄土丘陵区土壤固碳效应时应充分考虑深层土壤有机碳的变化.     

上海市污水二期干线排水风险评估及安全保障

上海市污水二期干线是上海市一条重要的排污干线,其安全运行对保障市区的排水安全具有重要的意义。通过建立污水二期干线管网系统的数学水力集成模型,对污水二期干线的水力状态进行模拟,预测在超强暴雨条件下污水二期干线的排水风险,提出污水二期干线的排水安全保障方案,为上海市区的防洪保安奠定基础。     

Quantification of changes in zero valent iron morphology using X-ray computed tomography

Morphological changes within the porous architecture of laboratory scale zero valent iron （ZVI） permeable reactive barriers （PRBs）, after exposure to different groundwater conditions, have been quantified experimentally for different ZVI/sand ratios （10%, 50% and 100%, W/W） with the aim of inferring porosity changes in field barriers. Column studies were conducted to simulate interaction with different water chemistries, a synthetic groundwater, acidic drainage and deionised （DI） water as control. Morphological changes, in terms of pore size and distribution, were measured using X-ray computed tomography （CT）. CT image analysis revealed significant morphological changes in columns treated with different water chemistries. For example, 100% ZVI （W/W） columns had a higher frequency of small pores （0.6 mm） was observed in ZVI grains reacted with typical groundwater, resulting in a porosity of 27%, compared to 32% when exposed to DI water. In comparison, ZVI grains treated with the acidic drainage had higher porosity （44%） and larger average pore size （2.8 mm）. 10% ZVI PRB barrier material had the highest mean porosity （56%） after exposure to any water chemistry whilst 100% ZVI （W/W） columns always had the lowest （34%） with the 50% ZVI （W/W） in between （40%）. These results agree with previously published PRB field data and simultaneously conducted geochemical monitoring and mass balance calculation, indicating that both the geochemical and hydraulic environment of the PRB play an important role in determining barrier lifespan. This study suggests that X-ray CT image analysis is a powerful tool for studying the detailed inter pores between ZVI grains within PRBs.     

山西采煤矿井废水深度处理与利用研究

煤炭矿山开采生产过程中所产生的大量高浓度矿井废水,直接影响和阻碍着煤炭矿山和当地村庄居民经济社会的可持续发展和进步。目前,全国大多数煤炭矿井废水均在采用常规的混凝、沉淀、过滤、消毒等初级处理方法,其对高矿化度的矿井废水处理极为有限,因而在较大范围内制约着煤炭矿井的综合与全面利用。因此,加快开展和推进煤炭矿井废水深度处理的研究与实践,扩大和引深其矿井废水的利用领域与空间,迫在眉睫。本文通过对山西煤炭矿山矿井废水采用离子交换、电渗析、蒸馏和反渗透等处理效果的比对实践,分析了煤炭矿井废水反渗透处理技术可行性与广阔的应用前景,指出了煤炭矿井废水深度处理,可显著提高矿井废水处理回用利用率,拓宽利用范围,实现煤炭矿井废水资源化和矿区经济社会可持续发展的必然趋势。     

长江、黄河流域全新世古洪水事件对比研究

本文通过调研长江、黄河流域全新世古洪水研究相关文献,开展了两大流域全新世古 洪水发生频次空间对比研究。现有资料表明,两大流域全新世古洪水在6000 a BP 以前发生较 少;6000—4000 a BP 古洪水频次上升,在4000 a BP、3000 a BP 前后均出现一个洪水多灾期; 3000 a BP—1000 a BP 两大流域古洪水记录频次呈递减趋势;1000 a BP 以来,两大流域整体上 表现为递增的趋势,而值得注意的是1000 a BP 后,两大流域古洪水记录频次呈现出反相位变化 的趋势。与太阳活动记录对比,发现两个流域洪水发生均与太阳活动相关,但是两个流域洪水 发生对太阳活动的响应相反,长江流域在太阳活动较弱的时期,洪水多发,而黄河流域在太阳 活动较强的时期,洪水多发。     

柳林泉域岩溶地下水区域演化规律及控制因素

柳林泉是山西省著名的十大岩溶大泉之一,丰富的岩溶地下水资源对吕梁地区经济社会发展具有支撑作用,开展岩溶地下水化学演化规律及控制因素研究对于流域水资源可持续利用意义重大.本研究对补给区、径流区、排泄区、深埋区的29个岩溶地下水主要离子组分进行测试分析.结果表明,水温、Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、Cl~-、HCO_3~-、SO_4~(2-)质量浓度从补给区、到径流区、到排泄区、再到深埋区,随着径流途径增加不断升高. K~+、Na~+、Cl~-主要来源于盐岩的溶解;而Ca~(2+)、Mg~(2+)、HCO_3~-、SO_4~(2-)主要来源于方解石、白云石和石膏的溶解.受控于盐岩、石膏的不断溶解,Na~+、C~l-和SO_4~(2-)质量浓度增加幅度大,最大值分别为最小值的50、80和32倍;受去白云化作用的影响,Ca~(2+)、HCO3-质量浓度变化不大,最大值仅为最小值的2～3倍.在补给区、径流区,Na~+、Cl~-质量浓度较低,Ca~(2+)和Mg~(2+)、HCO_3~-为主要阴阳子,但在排泄区和深埋区,Cl~-、Na~+明显超过了HCO_3~-、Ca~(2+)和Mg~(2+),成为最主要的阴阳离子;水化学类型由HCO_3-Ca·Mg型转化为HCO_3·SO_4-Ca·Mg型和HCO_3·SO_4-Ca·Na·Mg型,最终演变为Cl·HCO_3-Na·Ca、Cl·HCO_3-Na型和Cl-Na·Ca型.     

基于深度学习方法的PM2.5精细化时空估算模型

提出一种基于深度学习方法的地面PM_2.5浓度时空估算模型（PM_2.5-DNN）,该模型基于葵花-8卫星反演的AOD数据,结合PM_2.5监测站和气象站点观测数据对北京市地面PM_2.5浓度进行了逐时的高精度模拟,同时将PM_2.5-DNN模型的模拟性能与当前的主流方法进行了对比研究.结果表明,使用PM_2.5-DNN模型估算的北京地区1km分辨率每小时地面PM_2.5浓度与地表监测站观测数据对比的一致性较好,模型估算精度可达到R²=0.88,性能优于当前的主流方法.本文所提出的方法适用于区域尺度PM_2.5浓度时空分布细粒度建模与估算,采用端到端的训练方式构建模型,为精细的PM_2.5浓度估算提供了一个简便而有效的方法模型.     

基于SD的污水处理厂减排潜力与费用效益——以昆明市为例

针对当前城市污水处理厂进水浓度偏低,进而影响其污水处理潜力发挥和经济效益等问题,以昆明市为例,构建了基于系统动力学的城市排水系统模拟仿真模型.依据昆明市“十三五”规划目标,以2015年为基准年,设计4种减排情景,模拟预测了不同时期下不同情景的污水处理厂减排潜力及费用效益.结果表明：城市排水管网改造与强化管理对提高污水处理厂运行效率,充分挖掘其污水处理潜力至关重要,该情景近期与远期污水处理厂COD削减量较基准情景分别提高了314772,389126t;NH₃-N削减量较基准情景分别提高24223,27234t;费效比较基准情景分别降低0.2和0.17,污水处理潜力得到充分挖掘,经济效益明显改善.