The Aging of America's Reservoirs: In‐Reservoir and Downstream Physical Changes and Habitat Implications

Reservoirs are important for various purposes including flood control, water supply, power generation, and recreation. The aging of America's reservoirs and progressive loss of water storage capacity resulting from ongoing sedimentation, coupled with increasing societal needs, will cause the social, economic, environmental, and political importance of reservoirs to continually increase. The short‐ and medium‐term (<50 years) environmental consequences of reservoir construction and operation are well known and include an altered flow regime, lost connectivity (longitudinal, floodplain), an altered sediment regime, substrate compositional change, and downstream channel degradation. In general, reservoir‐related changes have had adverse consequences for the natural ecosystem. Longer term (>50 years) environmental changes as reservoirs enter “old” age are less understood. Additional research is needed to help guide the future management of aging reservoir systems and support the difficult decisions that will have to be made. Important research directions include assessment of climate change effects on aging and determination of ecosystem response to ongoing aging and various management actions that may be taken with the intent of minimizing or reversing the physical effects of aging.     

北京市二次有机气溶胶生成潜势的日变化规律

二次有机气溶胶(secondary organic aerosol,SOA)是大气细粒子(PM_(2.5))的重要组成部分.研究实际大气SOA生成潜势的日变化规律对于认知SOA生成转化机制及其对大气细粒子污染的影响具有重要意义.首次使用氧化流动管反应器(oxidation flow reactor,OFR)研究了北京夏季城市大气SOA生成潜势的日变化规律,利用高浓度的羟基自由基(·OH)氧化进入反应器内的环境空气,直接测定SOA的生成潜势.结果表明,一天内,SOA生成潜势的小时均值在3.9~9.4μg·m~(-3)范围内变化,呈现夜间高白天低的趋势,在16:00左右达到最低.SOA生成潜势和甲苯等城市典型挥发性有机物(volatile organic compounds,VOCs)变化趋势一致,而和臭氧浓度反相关.实验结果表明,除了边界层高度变化影响污染物浓度进而影响SOA生成潜势以外,夏季白天强烈的光化学反应导致环境大气VOCs的消耗,对降低环境气体白天的SOA生成潜势值也有重要影响.同国外同类研究相比,北京环境大气由于具有更高的VOCs浓度,其SOA生成潜势要明显高于其他地区,可能对北京地区细颗粒物污染具有重要贡献.     

采用大涡PIV研究Taylor-Couette流及其对混凝过程的影响

采用大涡PIV方法对Taylor-Couette流场的湍动能及湍动能耗散率进行了估算,并利用数值模拟对其进行验证,结合絮凝实验,综合对比速度矢量、湍动能分布、湍动能耗散率分布及对应流场中混凝过程的絮体图像,探究了湍动能与湍动能耗散率对絮凝效能的影响.结果表明,大涡PIV法与数值模拟在雷诺数较高的情况下有较好的一致性,且雷诺数越大一致性越好.在Taylor-Couette涡流场中,随着雷诺数的增大,湍动能与湍动能耗散率数值不断增大,且在流场中的分布由规律有序到紊乱最终趋于各向均匀一致.而混凝过程中湍动能与湍动能耗散率的数值大小及其在流场中的空间分布情况,均对产生絮体的大小和浊度去除率有较大影响.     

上海市入境旅游市场发展潜力与旅游外汇收入的关系研究——基于灰色预测和灰色关联分析法

利用灰色预测法对上海市入境旅游11个国家和地区的赴沪旅游者人数和旅游外汇收入进行了预测,推断出上海市入境旅游市场中不同国家和地区的市场潜力;运用灰色关联分析法,探索不同市场潜力等级的入境旅游国家和地区与上海市旅游外汇收入间的关系.针对亚洲和欧美各国家或地区的实际情况,提出了针对性的对策和建议.     

Hydrograph Separation by Incorporating Climatological Factors: Application to Small Experimental Watersheds 1

Abstract: Evaluating the relative amounts of water moving through the different components of the hydrological cycle is required for precise management and planning of water resources. An important aspect of this evaluation is the partitioning of streamflow into surface (quick flow) and base‐flow components. A prior study evaluated 40 different approaches for hydrograph‐partitioning on a field scale watershed in the Coastal Plain of the Southeastern United States and concluded that the Boughton’s method produced the most consistent and accurate results. However, its accuracy depends upon the proper estimation of: (1) the end of surface runoff, and (2) the fraction factor (α) that is function of many physical and hydrologic characteristics of a watershed. Proper identification of the end of surface runoff was accomplished by using a second derivative approach. Applying this approach to 12 years of separately measured surface and subsurface flow data from a field scale watershed (study area) proved to be accurate for 87% of the time. Estimation of the α value was accomplished in this study using two steps: (1) alpha was fitted to individual hydrographs: and, (2) a regression equation that determines these alpha values based on climatological factors (e.g., rainfall, evapotranspiration) was developed. Using these strategies improved the streamflow partitioning method’s performance significantly.     

考虑齐口裂腹鱼产卵需求的山区河流生态基流过程确定

在原型观测的基础上,应用生态水力学法与生境模拟法,建立对考虑齐口裂腹鱼产卵需求的山区河流水电工程生态基流过程的确定方法,并以四川中型山区河流杂谷脑河薛城电站为背景,对所构建方法进行应用分析。通过原型观测,对生态水力学的齐口裂腹鱼生境水力参数标准在杂谷脑河应用的适宜性进行分析;应用生态水力学方法,对不同河道流量下薛城电站减水河段的齐口裂腹鱼生境水力参数进行数值模拟,根据模拟结果,结合齐口裂腹鱼生境水力参数标准,分析得到薛城电站满足其生存的最小下泄流量;应用生境模拟法,对齐口裂腹鱼产卵期不同河道流量下薛城电站减水河段集中产卵场的可利用生境面积进行计算,得到最大可利用生境面积对应的下泄流量。综合最小下泄流量值与最大可利用生境面积所对应的下泄流量值,考虑齐口裂腹鱼产卵对水文情势的要求,建立薛城电站考虑齐口裂腹鱼产卵需求的生态基流过程。采用所构建方法得到的考虑鱼类产卵需求的水电工程生态基流过程,由于考虑了鱼类生存对最低流量以及产卵对水文情势的要求,能更好地满足鱼类产卵需求,可作为电站运行调度的约束。     

基于流域演化的泥石流敏感性分析

基于泥石流来源于某些处于特殊演化阶段的分支小流域的理论,分析了面积高程曲线及其参数与泥石流活动的关系。面积高程曲线积分值S表征流域内松散固体物质量,S/2对应的相对高差比值K表征流域源地面积在不同高程的分布,以S和K为参数提出泥石流敏感性分析思路。针对汶川县主要公路(都汶公路和省道303)沿线泥石流敏感性分析,在Arcgis、Matlab等软件的支持下,基于震前1:50 000地形数据,计算了研究区泥石流流域的S和K。根据计算结果,初步判定了各流域的地貌发育阶段,以及流域源地汇水区的高程位置。并根据震后泥石流实际活动情况,对于S小于0.5但又属于震后频发型,或者S值大于0.5但其面积较大且分支较多泥石流沟,进行了次一级子流域的面积高程值计算,判定其易发生泥石流具体源地。最后,根据流域面积高程值S得出了研究区泥石流敏感性分级图,分析结果基本反应了地貌演化对泥石流发生能力的潜在影响。     

根据阵流估计泥石流堆积参数

泥石流堆积是泥石流产生灾害的主要方式，也是进行泥石流灾害评估的主要依据。根据泥石流堆积的形态特征提出了堆积的元过程叠加，将堆积与间歇性的阵流运动联系起来；利用近20年来蒋家沟泥石流阵流序列的观测数据，估计了堆积的相关因子，如速度、流深、流量、堆积厚度等。这些因子表现出一定的频率分布特征，它可能改变过去确定论的泥石流观念，同时也为提出新的泥石流评估模式提供了定量的依据。     

强化垂直流可渗透反应墙处理渗滤液污染物

针对垃圾渗滤液污染物组分多、处理难度大、可生化性差的特点,基于可渗透反应墙(PRB)被动修复技术,通过多种填料的组合构建三重垂直流PRB强化的砂箱模型,对垃圾渗滤液进行连续动态处理研究。实验结果表明,填料的组合顺序对强化PRB系统净化能力有较大的影响,由无烟煤、沸石、钢渣依次组成的强化垂直流PRB系统(2#砂箱)对NH4+-N、NO3--N、NO2--N、COD、PO43--P的平均去除率分别为96.12%、30.36%、75.24%、39.03%和30.47%,处理效果明显好于相同条件下依次由无烟煤、钢渣、沸石组成的强化垂直流PRB系统(1#砂箱)。与常规PRB处理系统相比,强化垂直流可渗透反应墙系统可实现垃圾渗滤液中多种污染物同步有效去除,是极具发展潜力的新型技术。     

污泥厌氧消化反应器CFD数值模拟研究进展

污泥作为典型的不透明非牛顿流体,在厌氧消化反应器内的流场具有复杂性,难以直接进行流场测试分析。结合计算流体力学（CFD）技术,分析污泥厌氧消化反应器内的流场分布情况,探讨污泥在反应器内混合效果和对消化过程的影响,以验证校核反应器优化设计和运行,改善污泥在消化反应器内的流动和混合性能并最终提高反应器性能。在综合文献及前期研究工作的基础上,系统分析并重点关注了CFD数值模拟过程当中多相流模型和湍流模型的选取、污泥流变特性应用、反应器流场评估优化及耦合生化模型等的研究现状及进展,最后总结了目前污泥厌氧消化反应器CFD数值模拟过程存在的问题。并指出在考量污泥流变学特性的基础上,利用传质模型将反应器流场和生化过程相耦合,构建流场-生化耦合模型,获取基质转化规律,为优化污泥厌氧消化反应器设计运行提供理论依据,是CFD应用于厌氧消化反应器数值模拟的发展方向。