不同水期洱海氮磷时空变化规律

为了掌握洱海特征污染物入湖后在湖区的迁移规律,基于环境流体动力学模型EFDC,建立了洱海三维水质数学模型,并利用2015年、2016年的水文水质监测数据对模型进行了率定和验证。利用建立的洱海三维水质数学模型,模拟分析了不同水期、不同氮磷污染源浓度汇入条件下的洱海湖区总氮(TN)、总磷(TP)时空演变规律。结果表明:不同水期、不同氮磷污染源浓度汇入条件下的TN、TP分布规律类似;丰水期湖区TN、TP浓度总体上大于平水期和枯水期,高浓度汇入条件下的湖区TN、TP浓度总体上大于中浓度和低浓度;不同水期、不同氮磷污染源浓度汇入条件下洱海湖区TN、TP平均浓度差别不大,分别约为0.50 mg/L和0.03 mg/L;空间分布上,洱海湖区北部TN、TP浓度较高,近岸区域、湖湾的TN、TP浓度高于湖区。研究结果可为保护和治理洱海提供参考。     

不同温度条件下徒骇河沉水植物腐烂对上覆水体中营养盐浓度的影响

通过实验室模拟方法,研究高、低温条件下徒骇河两种优势沉水植物腐烂对上覆水体中营养盐浓度的影响。结果表明:菹草和金鱼藻的腐烂分解导致水体的pH值呈现下降→上升的变化趋势;沉水植物腐烂分解使上覆水体中总氮、总磷浓度增加;在27℃下,上覆水体中的氮磷浓度均表现为上升→下降趋势;而在10℃下,上覆水体中的氮浓度持续上升,磷浓度表现为上升→下降趋势,在低温条件下氮磷含量的累积均明显高于高温条件。     

污染源位置对圆柱形水工建筑下游污染物浓度分布的影响

利用雷诺方程和RNG k-ε紊流模型,对排放源在圆柱形水工建筑上游和下游两种工况下的尾流浓度场进行数值模拟,从污染物时均浓度、浓度脉动强度和浓度半宽度3个方面比较了污染源位置对圆柱形水工建筑下游污染物浓度分布特性的影响。结果表明:随流程的增大,两种工况下污染物时均浓度横向断面分布先后经历双峰结构、过渡阶段和高斯分布3个阶段;排放源在上游时,浓度脉动强度先增大后减小;排放源在下游时,浓度脉动强度一直减小;两种工况的浓度半宽度变化规律一致,当1≤x/D15时浓度半宽度呈非线性增长,当15≤x/D≤30时呈线性增长。     

土壤蒸发强度随土壤溶液盐分的变化研究

采用室内试验方法,研究不同种类盐分在相同土质、相同供水条件以及相同外界环境条件下,土壤蒸发强度随土壤溶液盐分的种类和浓度的变化规律。研究结果表明:在同等条件下,含盐土壤蒸发强度小于不含盐土壤,而且随着盐分浓度的增加,其蒸发强度逐渐减小,但各试验组蒸发强度随盐分浓度的变化规律有所差异;在一定的浓度条件下盐分浓度的增加对蒸发速率影响不大,超过了一定浓度范围,盐分浓度越大,蒸发速率越小。不同种类含盐试验组处于相同的初始盐分浓度情况下,蒸发速率呈现出比较明显的差异,即KCl > CaCl₂ > NaCl > MgSO₄。     

基于低场核磁共振技术的水煤浆水分状态与定量分析

水煤浆中水分状态与含量的变化是产生其宏观流变特性变化的根本原因,研究水分状态的迁移变化有助于从微观机理上阐释水煤浆流变特性的变化规律,进而为管道输煤系统工艺参数设计和优化提供依据。利用低场核磁共振技术,研究了不同粒径、不同浓度水煤浆中的水分状态及其迁移变化。研究结论表明:通过T_2谱图辨别了水煤浆中吸附水、间隙水和自由水三种不同状态水分;三种水分会随着颗粒粒径和浓度的变化而发生迁移,即在一定粒径下,吸附水含量与浓度无关,间隙水的含量随着浓度的增大而增多,自由水的含量则随浓度的增大而减少;在一定浓度下,吸附水和间隙水量与粒径呈负相关,自由水量与粒径呈正相关;分析了吸附水、间隙水和自由水含量随浓度和粒径的变化规律,为相似条件下流变特性微观机理的认识提供参考。     

离心泵内部两相流模拟及其叶轮的流固耦合分析

应用N-S方法和标准k-ε湍流模型,采用SIMPLE法,对离心泵内部三维固液两相流进行了模拟计算。得到不同固相(颗粒)浓度下的离心泵内部压力分布和内部颗粒浓度分布情况,并且基于流固耦合原理对离心泵叶轮进行结构分析,采用多物理场协同仿真平台ANASYS Workbench,通过单向流固耦合技术实现离心泵叶轮结构的仿真计算,获得了离心泵叶轮在同一工况、不同固相浓度下的等效应力及变形情况。计算结果表明,蜗壳中压力和固相体积浓度分布规律都是从进口处随蜗壳半径增大而增大,并且在隔舌处出现浓度分布不均匀的现象。各种计算条件下,叶轮的等效应力和总变形情况变化趋势基本上相同,叶轮的应力分布都不均并且存在局部应力集中,固相体积浓度越大离心泵叶片的变形也越严重。     

河流混合污染物浓度二维移流扩散方程的解析计算及其简化计算的条件Ⅱ：顺直河流考虑边界反射

在保守物质恒定连续点源条件下,从包含河流纵向扩散项的二维移流扩散方程解析解出发,考虑两岸边界反射作用,给出了河流污染物浓度的二维解析计算方法及污染物的无量纲浓度分布方程。定义了能综合反映纵向移流作用与纵向、横向扩散作用比值的修正贝克来数Pw。在Pw相等以及在相对浓度达到10^-6的精度条件下,通过数值计算给出了边界反射次数与修正贝克来数的回归关系式。当Pw≥7.5,忽略纵向扩散项的条件下,岸边排放与中心排放浓度分布的一半具有自动相似性。给出了河流污染物相对浓度分布、排放岸和对岸特征浓度点的无量纲纵坐标以及     

含藻水体中总糖、总氮和总磷相关性研究

分别研究了水网藻在人工培养液培养下,微藻在以湖底泥为营养源培养下,藻代谢总糖浓度与溶液中总氮浓度、总糖与总磷浓度随培养时间的变化情况,结果表明两两均呈现一种反向变化关系。氮、磷是藻的重要营养组分,其浓度增高,有利于促进藻生长,伴随着溶液较低的糖浓度。在严重氮、磷限制条件下,藻的蛋白质合成可能停止,但细胞外多糖的生产仍以较高的速度进行,从而导致溶液总糖浓度的增加。     

不同条件下土壤CO2浓度及地下水化学特征研究

为研究土壤CO2浓度变化规律及对地下水化学成分的影响,在进行野外试验观测的基础上,进一步开展了室内土柱降水模拟试验。野外观测发现,自然条件下地表处CO2浓度小于包气带土壤CO2浓度;不同深度的土壤CO2浓度不同,随着深度增加CO2浓度逐渐增加;坡度对土壤CO2浓度变化存在显著影响,坡度越小,对应的土壤CO2浓度越高。不同植被类型下土壤CO2浓度不同。室内试验发现,降水前相同深度下土壤CO2浓度由高到低依次为植被组、空白组、杀菌组,降水后由高到低依次为杀菌组、植被组、空白组;降水后,土壤内CO2浓度明显增加,pH和COD降低,TDS增加;杀菌组中Na+, Mg2+,Ca2+和Cl-含量明显高于其他两组。坡度、植被、微生物均对土壤CO2浓度变化存在显著影响。     

三岛型群汊河道污染物 断面浓度分布影响因素研究

为了揭示污染物在三岛型群汊河道中的输移扩散机理,初步探求污染物断面浓度分布的影响因素,通过物理模型试验,对不同流量工况下浓度分布状态、浓度高值区的范围和位置、浓度值的大小等方面变化进行分析。不同流量工况下,汊道断面浓度分布的大致形态和趋势基本保持一致,小流量增大时浓度高值区范围略有缩小,位置稍向左岸移动,高值区浓度值增大。不同排污位置偏离测量断面中心线越远,断面的整体浓度值越小;随着排污位置从左到右移动,浓度高值区也由左岸向右岸移动;排污位置距离测量断面的中心线越近,高值区浓度值越大。     

海水入侵室内着色示踪剂干扰试验

通过室内试验研究了水中氯化钠和着色剂胭脂红两种溶质在检测时候的相互干扰情况,试验了不同着色剂浓度对氯离子测定的影响以及不同氯化钠浓度对着色剂测定的影响情况。结果显示,不同浓度着色示踪剂胭脂红下,氯离子的测量误差与允许误差非常接近;不同浓度氯化钠下,胭脂红测定值比较稳定,平行测定结果均在2%的允许误差之内;溶质运移试验中Cl-穿透曲线基本吻合。可以认为,胭脂红和氯化钠在测定时相互干扰可以忽略。     

水轮机转轮内部泥沙浓度的数值分析

采用ANSYS CFX 14.0软件对某电站混流式水轮机转轮内部固液两相流动进行了数值模拟,着重分析了转轮内部泥沙浓度分布。研究结果表明,在叶片表面上不同的位置,泥沙浓度分布是不同的,浓度较高的地方位于叶片进水边靠近上冠和下环处、下环内表面和叶片出水边靠近下环内表面处。对含沙河流中水轮机转轮叶片遭受严重磨蚀破坏情况的分析和水轮机的耐磨设计具有重要的指导作用。     

在厌气条件下流入基质组成对磷释放的影响

本试验研究了在厌气条件下流入污水中基质的组成、污水中基质浓度和硝酸性氮浓度对除磷的影响。其结论是在厌气条件下磷的释放量有一定界限值,并和有机物种类有关,也与有机物摄取量存在着密切的相关关系,当厌气槽入流NO_3-N浓度大于5mg/L时会对磷的释放起阻碍作用。     

清水及硫酸溶液浸泡下花岗岩残积土强度演化特征研究

为了揭示不同浸泡环境下花岗岩残积土的强度演化特征,考虑到花岗岩残积土的结构损伤与介质溶解,以不同硫酸溶液浓度和浸泡时间作为试验变量,开展清水及硫酸溶液浸泡下试样的波速测试、快剪试验以及质量测试。研究表明:试样浸泡在清水中时,其黏聚力、内摩擦角和纵波波速均随浸泡时间增加呈指数衰减,28 d～40 d后稳定,硫酸溶液中则随硫酸浓度增加呈指数衰减,浓度增加到5%后趋于稳定;分别以黏聚力、内摩擦角和纵波波速的定义损伤变量,在清水浸泡下随浸泡时间增长而增大,浸泡28 d～40 d后稳定,在硫酸溶液浸泡下随硫酸浓度增加而增大,浓度增加到5%后趋于稳定;黏聚力和纵波波速演化特征相似,可通过纵波波速推算黏聚力。     

泥沙颗粒在冲击式水轮机斗叶内壁面的冲蚀磨损研究

为研究冲击式水轮机斗叶内泥沙颗粒的运动特性,分析其对斗叶内壁面的冲蚀磨损影响,建立了斗叶的三维数学模型。利用FLUENT软件,对连续相使用欧拉方程进行计算,达到收敛后再选用拉格朗日方程对离散相-泥沙颗粒进行固液耦合计算。数值分析得出:在相同泥沙颗粒直径和浓度条件下,冲击速度越大,斗叶内壁面的冲蚀磨损也越大;在相同冲击速度和浓度条件下,颗粒直径越大,冲蚀磨损越大;相同泥沙颗粒冲击速度和直径条件下,浓度越大,冲蚀磨损也越大。研究表明,斗叶内壁面的冲蚀磨损主要由泥沙颗粒直径、冲击流速和浓度共同决定。     

盘龙江金鱼藻的氮耐受性研究

通过实验室模拟,在室温25℃下,设定0、0.5、2、5、10、15mg/L6个不同的氮浓度,测定不同氮浓度下金鱼藻的株高、鲜重、存活率、相对生长量,从而研究盘龙江金鱼藻氮的耐受性。结果表明,氮浓度在0.5—5mg/L下,金鱼藻可正常生长,氮浓度在0.5mg/L时金鱼藻的鲜重最大,长势最好。当氮浓度达到10mg/L时,金鱼藻的生长受到抑制,叶片变黄脱落,在氮浓度超过15mg/L时,金鱼藻的叶片腐烂且植株逐渐死亡。     

不同河道形态下泥沙浓度对齐口裂腹鱼生存影响研究

为研究不同河道形态下泥沙浓度对齐口裂腹鱼生存的影响,在观测水槽试验中不同泥沙浓度和河道形态条件下齐口裂腹鱼位置分布、死亡率、死亡时间等参数的基础上,基于三维雷诺应力模型进行了流场数值模拟,继而分析了齐口裂腹鱼生存状态与各水沙参数的相关性。研究结果表明,齐口裂腹鱼的位置分布主要受流速控制,其次受泥沙浓度影响。随着泥沙浓度升高,齐口裂腹鱼死亡率增大,存活时间缩短。滩地和江心洲具有避难效应,泥沙浓度5.0 kg/m³时,单一河道中试验鱼达到半致死率需9.0 h,而在滩地和江心洲分别为20.0 h和12.0 h。不同避难区的避难效果存在差异,滩地的避难效果优于江心洲,主要与泥沙浓度和避难区尺寸有关。     

膜下滴灌条件下KNO_3肥液浓度对土壤水盐运移的影响

为了研究膜下滴灌条件下不同肥液浓度对土壤中水盐分布规律的影响,通过大田作物试验,采用滴灌系统进行水肥一体化灌溉,测量不同KNO_3肥液浓度下土壤含水率、含盐量,并对水盐分布规律进行分析。结果表明,土壤含水量越大的地方,含盐量越小;肥液浓度对于土壤水分的分布情况无明显影响,但对含盐量影响明显;随肥液浓度增大,表层土壤中含盐量变大,深层土壤中变化规律不明显;试验中土壤盐分运移耦合性较好,可为揭示膜下滴灌条件下水盐运移规律提供参考。     

出水口位置对异重流运动及泥沙分布的影响

在实验室小环境下模拟大型水库及水库的分层环境,在水库温度分层条件下进行异重流实验,研究不同出水口位置条件下由水温分层引起的间层流现象,并探究分层环境下,出水口不同位置水库异重流运动的普遍规律及泥沙分布特性。结果表明:当入流泥沙浓度确定,出水口分别位于上、中、下层时,异重流的厚度、分离点深度、水跃高度和行进时间等参数数值差异较小;当入流泥沙浓度确定,上层出水口形成的间层流厚度基本沿程不变,中、下层出水口的间层流会因卷吸作用而卷吸周围清水导致间层流厚度局部增加;出水口位置确定,入流泥沙浓度基本不影响排沙比;入流泥沙浓度确定,上层出水口的排沙比远远大于中层和下层的排沙比。     

河流污染物浓度的二维解析计算及移流扩散方程的简化条件

摘要：在保守物质恒定时间连续点源条件下，从计入河流纵向扩散项的二维移流扩散方程解析解出发，考虑两岸边界反射作用，给出了河流污染物浓度的二维解析计算方法和污染物的无量纲浓度分布方程；定义了综合反映纵向移流作用与纵、横向扩散作用比值的无量纲数——修正佩克莱特数 。在 相等的条件下，论证了岸边排放与中心排放浓度分布的一半具有相似性，以及在相对浓度达到10-6的精度条件下，通过计算实验给出了边界反射次数与修正佩克莱特数的回归关系式；在 ，忽略纵向扩散项的条件下具有自动相似性；给出了河流污染物相对浓度分布、排放岸和对岸特征浓度点的无量纲纵坐标以及全断面均匀混合的无量纲距离与修正佩克莱特数 之间的关系曲线；在相对坐标中污染物达到全断面均匀混合的距离在排污口断面上、下游相等，在排污口断面下游均匀混合浓度为Cd=CM，在排污口断面上游均匀混合浓度为Cu=(0～1)CM；以修正佩克莱特数作为移流扩散方程简化的判据，给出了移流扩散方程的简化条件，具有很好的可操作性和实用性。