湘江流域洪水资源可利用量与水库调蓄方案研究

鉴于洪水资源化是目前解决水资源供需矛盾的重要方式,通过综合估算方法量化湘江流域洪水资源,由此探讨涔天河水库汛限水位动态调蓄方案,以实现不同情景下的洪水资源化。结果表明,湘江流域洪水资源可利用量为278.93×10⁸m³,可利用潜力为12.69×10⁸m³;涔天河水库汛限水位最佳调蓄方案为在丰水年库水位311.18 m增蓄水量0.245 4×10⁸m³,平水年库水位311.44 m增蓄水量0.339 8×10⁸m³,枯水年库水位311.56 m增蓄水量0.384 2×10⁸m³;同时还为流域环境带来不可估量的生态效益。     

中国近海太阳能资源特征分析及储量评估

利用ERA5再分析资料研究中国近海太阳能年际、季节、月尺度和不同海区的时空分布特征,评估太阳能资源丰富程度,并对太阳能资源总量进行估算。结果表明：多年平均海上太阳总辐射范围为4886～7611 MJ/m²,年均辐射为6429 MJ/m²;太阳辐射随春、夏、秋、冬季节的变化而逐渐减小,分别为1894、1827、1462、1287 MJ/m²,春季最大、冬季最小,春夏季基本持平;月均总辐射在春季5月份最大,为650 MJ/m²,在冬季12月份最小,为377 MJ/m²。从空间上来看,渤海、黄海、东海太阳总辐射相近,年均辐射分别为5625、5581、5622 MJ/m²,南海中西部和中东部年均辐射量最大,并呈现出向南北两端递减的趋势,年均辐射为6843 MJ/m²,较渤、黄、东3个海区辐射平均值高出22%。经估算,中国近海太阳能资源年总量约为14×10⁹GWh,水深H<10、30、50 m的海域太阳能资源年总量分...     

改进蝴蝶优化算法在邯郸市水资源优化配置中的应用

水资源优化配置是有效缓解区域水资源供需矛盾的重要方法和手段。针对传统蝴蝶优化算法(BOA)在高效快速地求解多目标水资源优化配置问题时存在的搜索精度低、收敛速度慢、易陷入局部最优及不能直接用于多目标问题求解等缺陷，通过引入快速非支配排序、拥挤度及精英策略方法对其进行了改进，利用ZTD函数验证了改进蝴蝶优化算法(ABOA)的优越性，最后将ABOA应用于邯郸市水资源优化配置模型求解中，并从帕累托前沿中选择了缺水量最少为最终方案。结果表明，邯郸市2035年(p=50%)总需水量为27.40×10⁸m³,总分配水量为24.42×10⁸m³,缺水量为2.98×10⁸m³,缺水率为10.9%。其中生活和生态需水均能得到完全满足，第一、二、三产业在不同区域仍面临缺水问题，需大力开展节约用水来缓解。研究结果可为多目标水资源优化配置的求解提供参考。     

甘肃省泾河流域典型灌区耗水系数监测试验研究

以甘肃省泾河流域为主要研究对象，选取泾河上游泾河南干渠灌区为典型试验灌区，对泾河南干渠灌区的灌溉退水、农田含水率、农作物生长趋势等进行监测，并采用引排差法与多层次土壤水分平衡模型(VSMB模型)相结合的方式，对泾河南干渠灌区的耗水量进行试验。根据监测试验，泾河南干渠灌区2018年总引水量2 076×10⁴m³,总退水量523×10⁴m³,采用引排差法得到泾河南干渠灌区耗水系数为0.56;甘肃农业大学试验田典型地块全年总引水量0.190 1×10⁴m³,地表无退水，采用引排差法得到耗水系数为0.75,采用VSMB模型得到耗水系数为0.71。该研究结果可为泾河地区其他农业灌区耗水系数研究提供参考，对灌区规划设计和高效农业灌溉试点工作具有一定的指导意义。     

末次冰期以来珠江口盆地深水区天然气水合物稳定带演化

珠江口盆地深水区具备优良的天然气水合物成藏条件,是南海重要的天然气水合物资源勘探区。利用CSMHYD软件模拟预测了天然气水合物相平衡条件下,现今珠江口盆地的天然气水合物稳定带厚度分布和末次冰期以来水合物稳定带厚度的演化特征,同时讨论了晚更新世冰期以来海平面、底水温度对该区天然气水合物稳定带变化的影响,以及水合物分解对环境的影响。结果表明：（1）水深超过600 m的海域具备形成天然气水合物的温压条件;水合物稳定带平均厚度245 m,其中南部稳定带的最大厚度超过330 m,是有利的水合物勘探区;（2）中层水团温度上升很可能是新仙女木末期珠江口盆地深水区天然气水合物分解的主要诱发因素;（3）B/A暖期到YD冷期结束时水合物稳定带面积减少约0.65×10⁴ km²,分解释放的甲烷量约0.38×10¹³ m³,折算成总碳量约为1.9 Gt。     

海洋能知识讲座(2) 海洋能的特点

一能量密度低.但总蕴藏量大,可再生 各种海洋能的能量密度一般较低.如潮汐能的潮差世界最大值为13～16m,平均潮差较大值为8～10m,我国最大潮差(杭州湾澉浦)为8.9m,平均潮差较大值为4～5m;潮流能的流速世界较大值为5m/s,我国最大值(舟山海区)达4m/s以上;海流能的流速世界较大值为2.0m/s,我国最大值(东海东部的黑潮流域)为1.5m/s;波浪能的波高世界单站最大年平均较大值为2m左右,大洋最大波高可达34m以上(单点瞬时),我国沿岸(东海沿岸)单站最大年平均波高最大值为1.6m,外海最大波高可达15m以上(单点瞬时、温差能的表、深层海水温差世界较大值为24℃,我国最大值(南海深水海区)也可达此值;盐差能是海洋能中能量密度最大的一种,其渗透压一般为24个大气压(2.43MPa),相当240m水头,我国最大值也可接近此值.     

基于上原循环中间抽气的OTEC性能和热经济性分析

以温差发电的上原循环为基础，考虑中国南海海域气候条件，采用模拟方法对上原循环的中间抽气环节展开分析，探究其对上原循环发电系统的循环热效率、冷热海水消耗量及循环■效率的影响，并分析其平准化度电成本（LCOE）。研究结果表明，存在最佳额外中间抽气率使循环热效率及■效率同时达到最佳，且对不同中间抽气压力，其所达到最佳值的额外中间抽气率不同。设备投资成本随额外中间抽气率的增加而增加，且成本主要集中在换热器部分。在搭建海洋温差发电工厂时，应考虑具体工况选择合适的中间抽气压力及额外中间抽气率。     

山东褚岛北部海域波浪能资源分析

山东省褚岛北部海域是中国建设中的波浪能和潮流能试验场场址所在,该文利用MIKE21 SW波浪模型结合实际观测对该海域的波浪场进行模拟计算,分析该海域的波浪特征和波浪能资源分布,评估试验场海域波浪能发电装置可进行试验测试的有效时间。研究发现:褚岛北部海域的波浪场空间分布较规律,波高等值线基本平行,向外海逐渐增强,年平均有效波高0.6~0.8 m,年平均波浪能密度2.0~3.0 kW/m,且季节差异显著。冬季波浪能资源丰富,波浪能密度可达6.0 kW/m,夏季则较弱。试验场海域波浪能可利用的有效时间全年约3494 h,主要集中在冬半年。     

大牛地气田井口增压排采工艺技术研究

大牛地气田自实施井口增压排采工艺以来,共应用单井井口增压10口井。实施过程中存在对增压气井生产规律认识不足,对增压后气井生产动态、指标变化缺乏深入研究,对增压排采效果缺乏系统评价,低效井原因、治理措施不明确等问题,需要进一步深入系统的研究。通过总结优化设备选型、制定合理配产制度,系统分析增压气井生产特征,对比10口井增压前后的生产时率、压力、产量、井筒梯度、弹性产率、动态储量等指标,综合评价增压排采效果。单井井口增压后气井生产可分为定产降压、定压降产、低压低产三个阶段。10口井增压后日增产2.5×10⁴m³/d,年累计增产348×10⁴m³,生产时率提高25.9个百分点,生产情况明显好转。单井井口增压的10口井中,有7口井增压效果达到预期,针对3口未达预期的低效井,分析明确低效原因并有针对性地制定复产措施。     

基于Wilson法风力机叶片设计及试验研究

基于MATLAB平台,采用Wilson方法设计了1台300 W水平轴风力机,通过筛选选择某S翼型进行叶片设计,并对其气动性能进行了计算。计算结果表明,S翼型风轮有效尖速比范围较宽,功率系数CP值在0.3以上的区域所对应的尖速比λ为4¹0.5,整体的功率系数变化平缓;最大推力系数CT在高尖速比时变化平稳;有效转矩系数CM为310.5,整体的功率系数变化平缓;最大推力系数CT在高尖速比时变化平稳;有效转矩系数CM为3¹2.3,S翼型叶片气动性能较好。自制风力机样机在低速风洞中进行试验,试验结果表明,在风速为412.3,S翼型叶片气动性能较好。自制风力机样机在低速风洞中进行试验,试验结果表明,在风速为4¹4 m/s时,与市场上某300 W传统翼型风力机相比,S翼型风力机功率平均提高了30.76%,尤其在风速为414 m/s时,与市场上某300 W传统翼型风力机相比,S翼型风力机功率平均提高了30.76%,尤其在风速为4⁶ m/s时,S翼型风力机功率提高较大,可以更好地利用中低风速。通过计算和试验研究可知,该S翼型适用于小型风力机叶片的设计。     

中低温能源在中国

推动中低温能源的规模化应用是中国重构能源供给格局、实现清洁、低碳与可持续发展的有效途径.然而,目前中国中低温能源尚无完善的统计和明确的专项能源规划,其开发利用情况尚不明确;同时,中低温能源品位低、能量密度小,其开发利用仍然面临获取难、转换方式单一等问题,缺乏有效的技术路线指导.该文从中国能源结构中供需匹配角度出发,对地...     

Statistical analysis of residential building energy consumption in Tianjin

To analyze the effect of energy conservation policies on energy consumption of residential buildings, the characteristics of energy consumption and indoor thermal comfort were investigated in detail in Tianjin, China, based on official statistical yearbook and field survey data. A comprehensive survey of 305 households indicates that the mean electricity consumption per household is 3215 kWh/a, in which annual cooling electricity consumption is 344 kWh/a, and the mean natural gas consumption for cooking is 103.2 m³/a. Analysis of 3966 households data shows that space heating average intensity of residential buildings designed before 1996 is 133.7 kWh/(m²·a), that of buildings designed between 1996 and 2004 is 117.2 kWh/(m²·a), and that of buildings designed after 2004 is 105.0 kWh/(m²·a). Apparently, enhancing the performance of envelops is effective in reducing space heating intensity. Furthermore, the results of questionnaires show that 18% of the residents feel slightly warm and hot respectively, while 3% feel slightly cold in winter. Therefore, the electricity consumption in summer will rise for meeting indoor thermal comfort.     

太阳能在污水处理厂中的运行模式

我国太阳能资源丰富,陆地表面每年接收太阳能辐射总量达3.4×10³ ~ 8.4×10³ MJ /m²。污水处理厂因其占地面积大、高能耗等特点,与太阳能应用具有潜在的共生优势。文章主要通过污水处理厂两大处理内容——污水处理和污泥处置过程中的不同环节介绍了相应的太阳能应用技术,并通过实际案例及相应模拟计算,分析了污水处理厂的整体能耗及经济效益。结果表明,太阳能应用于污水处理厂中可大大降低其能耗和运营成本。     

无盖板型水冷式PV/T模块光电/光热综合性能实验研究

无盖板PV/T组件相比于盖板式PV/T组件有更高的光电转换效率,在电能输出方面的优势明显。基于此,提出一种无盖板型水冷式PV/T模块,并搭建由光伏对比模块、水冷式PV/T模块以及无冷却水循环的PV/T对比模块构成的实验平台开展对比实验,研究温度、流量对无盖板PV/T模块电、热转换效率的影响。结果表明,在水冷作用下,PV/T模块的光伏组件温度显著降低,与PV/T对比模块相比发电效率提升11.54%;环境平均温度为21.7 ℃、平均辐照度650 W/m²的测试条件下,流量0.12 m³/h时模块的电效率为17.44%,热效率为19.80%,综合效率达到65.69%,考虑到循环泵消耗的电能,表面积1.93 m²的水冷式PV/T模块全天可存储有效能3.72 MJ。     

活化剂种类对生物质活性炭理化特性的影响

采用KOH、K2CO3和ZnCl2为活化剂,椰壳、竹子、杨木和棉秆为原材料制备活性炭,研究不同活化剂对生物质热解活化产物及活性炭理化特性的影响.结果表明,KOH活化时,生物质的固液气三相比例均衡,CO体积产量最高,活性炭的表面官能团稳定性最好,骨架破碎,微孔结构发达,微孔面积可达749.90 m2/g.K2CO3活化时...     

热除菌型Trombe墙系统性能研究

热除菌利用细菌在高温下失活的原理,是一种安全、有效、环保的杀菌方法。将热杀菌技术与Trombe墙结合,提出一种热除菌型Trombe墙系统,能同时实现建筑室内采暖和热杀菌功能。围绕提出的除菌型Trombe墙进行墙体热性能实验研究,探究墙体全天的热性能;同时建立系统传热热传质模型,进行室内典型细菌的热失活分析。结果表明,在环境温度为18.1℃、太阳辐射强度为620.6 W/m²的实验条件下,日均空气热效率为0.46;对于大肠杆菌、利斯特氏菌、植物乳杆菌、山夫顿堡沙门氏菌和酿酒酵母五种细菌,热除菌产生的洁净空气量在0 ~ 40 m³/h范围内,全天净空气总产生量分别为94.01 m³/(m²∙d)、86.51 m³/(m²∙d)、100.70 m³/(m²∙d)、94.95 m³/(m²∙d) 和100.10 m³/(m²∙d);当换气次数为0.5 h^-1、细菌从室外进入室内的穿透系数为0.8、室外平均细菌浓度为447.10 CFU/m³时,室内五种细菌的除菌率分别为95.03%、91.54%、95.49%、95.22%、95.48%。     

太阳能-生物质能联合供暖系统研究

为研究太阳能-生物质能联合供暖系统的供暖效果,通过正交实验设计了多种工况,并利用TRNSYS软件对不同工况进行模拟计算得出了最优工况,按照最优工况参数进行实验研究。结果表明：在集热器面积21 m²、生物质锅炉容量10 kW、集热水箱容积1.9 m³、谷电蓄热水箱容积1 m³的工况下,联合供暖系统具有良好的热舒适性,系统平均供热效率为68.70%。     

A water requirement model for salt gradient solar ponds

A model for predicting the salt gradient solar pond (SGSP) area that could be maintained with a given water supply is presented together with several specific applications. For example, based on 30-year average water flows, the model predicts that 1.93 × 10⁹ m² (477,000 acres) of solar ponds, 1.02 × 10⁹ m² (253,000 acres) of evaporation ponds to recycle salt, and 0.51 × 10⁹ m² (125,000 acres) of freshwater storage reservoirs could be maintained at the Great Salt Lake of Utah. Water use requirements per unit of electrical energy from solar ponds are calculated as 600,000 m³/MW·yr. This is roughly 30 times the water evaporated per unit of electrical energy from coal-fired generating plants using wet cooling towers, but substantially less than water evaporation losses per unit of electrical energy produced from typical hydropower dams and reservoirs. It is concluded that water use requirements for solar ponds, although not necessarily prohibitive, are substantial; and in many locations may be the physical factor that limits solar pond development.     

海洋天然气水合物开发产能及出砂研究

海洋天然气水合物多分布在深水非成岩储层,其开采过程中易出现泥砂运移（出砂）的情况且难以避免,然而出砂条件下的水合物产能估算偏差较大。本文通过室内海洋水合物降压开采出砂实验数据和海洋水合物试采公开资料,首次推导了出砂条件下现场尺度海洋水合物储层产能情况：在相当于1 200 m水深覆压、30.5 m厚的水合物细砂储层和7寸垂直井不防砂的情况下,得到最大产气速率4.63 ~ 14.1 m³/s,折合40.01×10⁴ ~ 121.84×10⁴ m³/d,综合出砂率0.16% ~ 10.74%;泥质储层在不防砂垂直井和水平井单个半径12 mm射孔下,其最大产气速率达到79.95×10⁴ m³/d和170 m³/d,但其综合出砂率是灾难性的。由于时空限制,产气速率、综合产能和出砂率还有很大提升空间,在平衡综合出砂率（控砂精度）和产气效率（产能）的情况下,有望达到产业化规模。本研究为合理估算出砂条件下的海洋天然气水合物产能提供支撑。     

基于平板热管的太阳能-空气能双源集热蒸发器性能实验研究

设计一种基于平板热管的太阳能-空气能双源集热蒸发器及由其组成的新型直膨式热泵系统,并对其进行实验研究与分析。实验测试平板热管在制冷剂低温取热条件下的均温性与导热性能,热泵运行工况下集热蒸发器表面温度分布、光电光热性能,以及在不同天气条件不同运行模式下热泵系统性能。结果表明,平板热管在低温取热条件下当量导热系数可达6.8×10⁵W/(m·℃),集热蒸发器运行时纵向最大温差为3.9℃;在夏季晴朗天气条件下运行太阳能模式制热水时热泵平均COP为3.62;在低辐照阴天下运行太阳能-空气能双源模式与太阳能模式相比,单位面积集热功率提高18.8%,系统平均COP提高5.7%;在无辐照的夜晚,运行空气源模式系统COP为2.54。