考虑串孔影响的穿层水力扩孔合理冲煤量研究

在煤层增透方面,穿层水力扩孔冲出煤量主要依据经验以及遵循“能冲尽冲”的原则,致使串孔现象严重,针对这一问题,采用理论分析、数值模拟结合工程试验的方法,阐明了串孔致因机理和串孔前后扩孔孔硐内负压损失分布特征,构建了考虑吸附膨胀应力和Klinkenberg效应的扩孔孔硐附近煤体瓦斯流动流-固耦合数学模型,利用Comsol软件,模拟了不同冲煤量下扩孔孔硐附近煤体所受应力分布和煤体渗透率的变化情况。研究结果表明:随着煤体不断被冲出,孔硐有效抽采半径相对变化率呈现衰减趋势;扩孔孔硐附近最大主应力呈现先急剧减小再增大,然后降低直至原始应力大小的趋势;渗透率的变化趋势与最大主应力恰好相反;扩孔孔硐周围煤体渗透率的增加主要受煤体的径向位移所控制,孔硐周围煤体大幅径向位移会产生串孔现象,渗透率虽得到大幅度提高,但瓦斯抽采效果和安全采掘很难保证,需要厘定出水力扩孔合理冲出煤量。     

金属矿区周边农田土壤与农作物重金属健康风险评估

为探明金属矿区周边农田土壤与农作物重金属污染特征与人体健康风险,通过对矿区周边农田土壤和农作物进行样品采集并分析测定其Cd、Pb和As等重金属含量,采用地累积指数法、富集系数法和综合潜在生态风险指数法,研究土壤和农作物重金属的污染特征与综合潜在生态风险,采用蒙特卡罗模拟法进行土壤和农作物重金属的健康风险评估.结果表明,凉桥村土壤重金属污染主要是Cd、As和Pb,分别有100%、100%和75%以上土壤样品超过农田土壤筛选值（GB 15618-2018）,农作物中Cd、Pb、As、Cr和Ni这5种重金属的含量,均超标《食品安全国家标准食品中污染物限量》（GB 2762-2017）严重;地累积指数和富集系数表明Cd和As污染严重,综合潜在生态风险指数（RI）普遍高于600,具有极高生态风险,其中Cd、As和Pb贡献最大,贡献率分别为77.8%、14.4%和3.1%.健康风险评估表明,凉桥村居民通过摄入农作物以及误食土壤造成较高的致癌风险（致癌风险>10-6）以及非致癌健康风险（危害商值>1）;蒙特卡罗模拟人群健康风险分析显示,凉桥村土壤重金属污染暴露途径下具有较高致癌与非致癌风...     

关中平原城市群土地利用变化对碳储量的影响

研究城市群地区土地利用变化对陆地生态系统碳储量的影响,对城市群地区土地利用结构优化及可持续发展具有重要意义.基于PLUS模型和InVEST模型,模拟预测了不同情景下关中平原城市群2040年土地利用变化与碳储量,并进一步分析了土地利用变化对碳储量的影响.结果表明:①关中平原城市群土地利用类型以耕地、林地和草地为主,占研究区总面积的90 %以上.②2000~2020年,关中平原碳储量呈持续下降的趋势,耕地、林地和草地是关中平原碳储量的主要来源,总体碳储量下降了15.12×10⁶ t,空间分布呈现“南北高,中间低”的分布特征.③到2040年,城镇发展情景下碳储量减少最多,共减少27.08×10⁶ t,生态发展情景下碳储量减少最少,共减少4.14×10⁶ t.研究结果可为关中城市群地区高质量发展和土地利用合理规划提供数据支撑.     

筑坝反滤料动模量和阻尼比影响因素的数值模拟研究

土体动模量和阻尼比是动力学特性的重要表征参数,在工程抗震分析中起到不可或缺的作用。在对动模量和阻尼比试验成功模拟的基础上,改变数值模型中相应的试验条件,探讨了试验中土体动模量和阻尼比的影响因素固结比、围压、试样级配、试样密实度和动应力频率。结果表明:筑坝反滤料的固结比对动模量的影响比较符合Hardin推导公式的结果;最大动模量与围压呈正比;随着密实度的降低,最大动模量亦降低;动应力频率对动模量和阻尼比基本无影响。     

危险品罐区突发性泄漏事故实时环境风险模拟分析

分析了危险品罐区突发性泄漏事故的动态发展过程,并给出了具体的数学描述.将危险物质的最高允许浓度(MAC)、阈限值(TLV)、最小致死浓度(LCL0)以及美国环保局(EPA)工业环境实验室建立的针对生态系统的周围多介质环境目标值AMEGAE引入到环境风险分析中,建立了针对人和生态系统的环境危害程度分级标准.采用基于数学模型的模拟方法,结合苯储罐突发性泄漏事故,对苯泄漏速率、泄漏后在地表形成的液池的池半径和苯的蒸发速率进行了实时描述.采用改进后的重气扩散模型———箱模型(BoxModel)以及将连续泄漏看作连续的瞬时泄漏,模拟计算了地面附近苯蒸气浓度随时间和空间的分布,并根据文中建立的环境危害程度分级标准,对苯泄漏事故造成的实时动态环境危害进行了分析.     

基于数值模拟的细水雾在汽车涂装车间喷漆室的应用研究

采用FDS软件对细水雾扑救汽车涂装车间喷漆室火灾的灭火效能进行数值模拟分析,着重探讨了喷漆室纵向通风、细水雾雾滴粒径、雾滴喷射速度、汽车障碍物等对扑灭油漆火的影响。模拟结果表明:在细水雾与油漆火的相互作用过程中,细水雾对火源的表面冷却和隔氧窒息作用显著;为了防止室内氧气得到补充,在开启细水雾灭火的同时应当联动控制关闭纵向通风系统;在模拟工况条件下雾滴粒径为100μm~300μm的细水雾灭火效果优于粒径为400μm、500μm的细水雾;雾滴在一定喷射速度范围内速度越大灭火效果越好,喷射速度为10m/s的雾滴灭火效果明显优于3m/s和5m/s的雾滴,但是为了防止火焰横向蔓延,喷射速度不宜过高;在汽车障碍物火灾中部分微小的细水雾雾滴受到火焰的卷吸作用,可以绕过障碍物进入火区发挥冷却作用,细水雾灭火系统能够有效控制障碍物火灾,可以应用于汽车涂装车间喷漆室。     

基于DNDC模型评估水位变化对滨海湿地净生态系统CO2交换的影响

水位是影响滨海湿地生态系统蓝碳功能的重要因素。气候变化引起的海平面上升以及极端气候事件的频发,可能加快水位的变化,从而改变生态系统碳交换的过程。然而,滨海湿地碳汇功能响应水位变化的机制尚不清楚。为了评估水位对滨海湿地净生态系统CO₂交换(NEE)特征的影响,以及验证DNDC(denitrification-decomposition)模型对模拟预测滨海湿地生态系统碳交换的适用性,该研究设计了野外水位控制试验(自然水位,地下20 cm水位、地表10 cm水位),并利用DNDC模型模拟和预测水位变化对滨海湿地NEE的影响。结果表明:(1)不同水位处理之间NEE差异显著,地表10 cm水位处理促进CO₂吸收,地下20 cm水位则抑制CO₂吸收;(2)经过校准和验证的DNDC模型可以准确模拟水位变化对黄河三角洲湿地NEE的影响,NEE模拟值的日动态与田间观测结果显著相关(R²>0.6);(3)通过改变气候、土壤和田间管理等输入参数对DNDC模型进行灵敏度检验,生态系统碳交换过程对日均温、降雨和水位改变的响应最为显著,其中,水位对NEE的影响主要作用于土壤呼吸(Rs)。未来气候情境下,不同水位变化下的生态系统碳交换过程随年份增长呈现不同的规律,因此未来的模拟研究应关注DNDC中水文模块和植被演替过程的完善。该研究可为预测水文变化情境下滨海湿地碳汇功能的未来发展以及政策制定提供参考。     

典型进口废铜废铝初级加工原料模拟熔炼烟气中重金属产生特性研究

随着我国全面禁止固体废物入境,如何从传统的进口废铜废铝中甄别高品质再生铜再生铝原料,是精准打击固体废物入境、确保行业急需高品质原料进口的关键.选取典型进口废铜废铝初级加工原料样品,采用高温管式炉模拟不同原料类型、熔炼温度、夹杂物和熔炼剂等因素对于熔炼过程烟气中重金属产生特性的影响.结果表明:①当进口铜加工材原料熔炼温度从900℃升至1 300℃时,烟气中Cr、Ni、Zn、Pb浓度随温度升高而增加,且进口铜加工材原料熔炼过程烟气中整体上重金属的产生量比铜米、漆包线多,当夹杂物含量从0增至1.0%时烟气中重金属浓度呈增长趋势,熔炼入炉的进口铜加工材原料的夹杂物含量控制在0.5%以内,可有效减少烟气中Pb和Zn等重金属的产生.②当进口汽车铝切片原料熔炼温度从500℃升至900℃时,烟气中Cr、Ni、Zn、Pb、Cu浓度均随温度升高而增加,熔炼剂中添加C₂Cl₆比添加NaCl、KCl和NH₄Cl等更利于重金属的产生,夹杂物含量从0增至1.0%时,烟气中Cr、Ni、Pb浓度均不断增加,Zn和Cu浓度则逐渐减少.研究结果为我国制定高品质再生铜再生铝原料标准、精准打击固体废物入境提供了数据支持.      

撞击对电梯层门结构的破坏失效研究

为了分析重物撞击下电梯层门的安全性,同时提高电梯检验现场对层门可靠性判断的准确率和效率,研究不同滑块嵌入深度下的电梯层门在重物撞击下的破坏失效情况。基于理论分析,得到了不同滑块嵌入深度下的滑块最大应力;再运用LS-DYNA软件对重物冲撞击下的层门破坏进行数值模拟,得到了层门结构的静力学特征;设置10 mm滑块嵌入深度的相同工况下的物理撞击实验,得到滑块的变形量,最后将数值模拟结果与理论计算和物理撞击实验结果进行比对。研究表明：结合实际地坎宽度和留有安全余量的考虑,电梯的层门滑块嵌入深度设计应尽量大于30 mm,数值模拟得到的滑块最大应力值和理论计算较为接近,在4%～11%之间,数值模拟中滑块产生的变形量与物理实验的误差为11.4%,利用数值模拟来研究设置不同尺寸的电梯层门滑块嵌入深度的问题是可行的。