金沙江下游梯级水库汛期分期及汛限水位合理性研究

汛期分期以及分期汛限水位的合理确定,能够较好地协调水库防洪效益与发电效益之间的矛盾,对充分发挥水库的防洪、发电能力,以及提高汛期洪水资源利用率具有重要意义。基于改进的模糊集分析方法并依据金沙江下游乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝4个梯级水库入库洪水对其汛期进行分期,通过隶属度与防洪库容的映射关系确定梯级水库分期汛限水位,提出利用跨期选样法对分期结果及汛限水位进行修正。研究结果表明:金沙江下游梯级水库前汛期为6月1日—7月14日,主汛期为7月15日—9月16日,后汛期为9月17日—10月24日,4个梯级水库合理汛限水位分别为962,800,575,374 m。通过不同典型洪水放大的洪水过程检验了分期汛限水位的合理性。研究得到的金沙江下游梯级分期结果及各库分期汛限水位,均能够在满足防洪安全的前提下提高水库发电等经济效益,在一定程度上提高了汛期洪水资源的利用率。     

基于MIKE21的西安昆明池（试验段）换水能力特征研究

以西安昆明池(试验段)为研究对象,基于MIKE21建立二维水动力-染色剂耦合模型,对昆明池(试验段)的换水能力进行了定量的研究分析。结果表明:受人工岛及湖岸地形影响,昆明池(试验段)流场多形成大小不一的环流,湖区流速在0. 004～0. 09 m/s之间,且较大流速多出现在人工岛及湖岸附近;换水周期沿水体主流方向大致呈阶梯递增趋势,其中西部湖区换水周期普遍大于东部湖区;整个湖区换水能力快慢并存,约10%的水域换水周期不超过10 d,40%的水域换水周期不超过17 d,70%的水域换水周期不超过34 d,不足10%的水域换水周期在35 d以上;提高西部湖区水体的换水能力,避免其出现水质恶化问题,是保障整个昆明池(试验段)水环境系统健康可持续运行的关键所在。     

面向生态的矿区地下水位阈限研究

分布在干旱半干旱地区的植被,由于降水不足以维持其长期生存,需要地下水提供部分或全部水源,因而对地下水有一定的依赖性。煤层开采破坏含水层后地下水位会大幅降落,这在一定程度上会给依赖地下水植被造成水分胁迫,进而控制生态系统演化过程。针对榆神矿区煤层开采引起地下水位变化的基本特征,提出了生态安全约束下矿区地下水位控制阈值的确定方法。研究表明,植物根系与地下水毛细上升带保持接触时,植物就可以吸收利用地下水,因此本文将最大毛细上升高度与根系长度之和作为植被利用地下水的最大临界埋深。在毛管流理论指导下,以颗粒排列方式与孔隙直径大小的关系建立了最大毛细上升高度计算公式,并给出了通过颗粒级配曲线确定最大毛细上升高度的方法。据此计算的毛乌素风积沙最大毛细上升高度的取值区间为0.7～2.0 m,进一步确定了榆神矿区生态安全约束下的矿区水位控制下限为4.0 m。在此基础上,以2016年地下水流场基准,以水位埋深4.0 m为界将榆神矿区划分为生态约束区和无约束区。水位埋深小于4.0 m的区域植被对地下水依赖程度高,属于生态约束区,煤层开采造成地下水位下降极易使植被遭受水分胁迫,因而是矿区生态环境保护的重点。研究成果阐明了榆神矿区生态环境及地下水位对煤层开发的限制条件,为进一步推进保水采煤技术的发展奠定了理论基础。     

金属酞菁光复合催化剂的制备及光催化性能研究

采用固相熔融法制备了不同中心金属的酞菁配合物MPc(M=Mn2+、Co2+、Ni2+)光复合催化剂,研究MPc对亚甲基蓝的催化降解效果。结果表明,可见光照射下,MPc对亚甲基蓝的降解效率Ni Pc> MnPc> Co Pc,最佳反应条件为:空气通入量120 m L/min,催化剂Ni Pc的加入量1. 0 g/L,反应150 min时,10 mg/L亚甲基蓝的降解率达97. 5%。降解反应符合一级动力学议程。     

能源微藻表面特性对其气浮采收效率的影响

选取小球藻与鱼腥藻为代表藻种,结合微藻的表面特性与XDLVO理论,研究了影响微藻浮选采收的关键因素,根据微藻表面的电负性,用阳离子表面活性剂C16TAB浮选两种藻.结果表明,pH为4~10时,两种藻的Zeta电位在-6.72~-15.01 m V之间,均显电负性;小球藻的黏附自由能为1.21 m J/m2,显亲水性,鱼腥藻的黏附自由能为-55.85 m J/m2,显疏水性.相同条件下,疏水性的鱼腥藻回收率始终高于亲水性的小球藻.小球藻和鱼腥藻在Zeta电位最大的pH处(分别为7和8)富集比最高(分别为12.45和1.3),而回收率在pH=10时最高,表明由于液膜的排液行为,回收率和富集比无法同时达到最大值.C16TAB对微藻表面疏水性有修饰作用,加入80 mg/L C16TAB后,小球藻疏水率从19%提高到64%,回收率提高了67.38%.     

基于MT3DMS的某采煤厂污染物运移模拟

随着工业化发展速度加快,大量采煤带来的环境污染问题日益突出。为了保护安康石煤开采区域的生态环境,掌握当地污染物运移规律尤为重要。因此,基于安康市2018年2月地下水流场资料,利用Visual Modflow中的MT3DMS模块建立溶质运移模型,对采煤厂污染易发区域的多种特征污染物在不同情况下的运移进行研究,并提出相应的污染防治建议。结果表明:当未采取任何措施时,Al~(3+)、Fe~(3+)和NH_4~+这3种特征污染物在泄漏1 000 d后超标面积在1 893～5 975 m~2之间;当安装防渗层或加快检漏频率后,仅NH_4~+在泄漏1 000 d后出现1 693 m~2的超标,其余污染物浓度均低于超标限。     

北江流域“2022·6·22”暴雨洪水分析

2022年6月19日,北江流域发生“2022年第2号洪水”,为1915年以来最大的洪水。为提高对北江流域暴雨洪水特性的认识,采用定性与定量相结合的方法对该场洪水的雨水工情进行研究。分析暴雨中心、洪水量级、洪水传播时间等特征,并与历史暴雨洪水进行对比。借助种子蔓延算法比较“理想凑泄”和“经验控泄”调度方案的调控效果,同时考虑水库动库容效应进行调洪演算。结果表明:造成本次洪水灾害的主要原因是累计雨量大、降雨强度大以及暴雨区域集中;根据“理想凑泄”规则调度飞来峡水库取得了显著效果,但需要考虑水库动库容的影响。研究成果可为北江流域防洪减灾以及制定调度规则等提供支持。     

胶粉颗粒变化对橡胶沥青粘度的影响分析

胶粉颗粒在热沥青中会发生溶胀、溶解导致体积膨胀和质量衰减,为了分析胶粉颗粒变化对橡胶沥青粘度的影响,采用搅拌工艺在不同的条件下制备了橡胶沥青,分析了胶粉体积膨胀率(V_R)、质量衰减率(T)以及颗粒变化复合指数(φ)等参数与橡胶沥青粘度的关系。并采用筛析方法分离胶粉得到沥青样品,通过红外光谱(IR)探析了橡胶沥青物化作用行为。结果表明,V_R和T可以分别表征胶粉颗粒在沥青中的体积膨胀程度和质量衰减,φ可以有效表征胶粉在橡胶沥青体系的综合颗粒变化。φ与橡胶沥青的粘度变化趋势一致,二者呈良好的指数关系。随着制备温度的升高,φ与橡胶沥青的粘度均先增大后减小,在180℃条件下达到峰值,即胶粉溶胀和溶解作用对粘度的贡献最大,温度继续升高会导致胶粉充分溶解并局部降解导致质量衰减,膨胀率有所降低,橡胶沥青粘度减小。在此过程中,部分橡胶分子发生断链降解,特征官能团吸收峰大幅增强,降解程度与制备温度和时间密切相关。由胶粉颗粒体积膨胀引起位阻效应和溶解改性引起的沥青相粘滞增强是橡胶沥青粘度的主要来源。     

纳米纤维素/聚乙烯亚胺水凝胶的制备及对Cr(Ⅵ)的吸附

以麦秆基纳米纤维素纤丝(cellulose nanofibrils, CNF)和聚乙烯亚胺(PEI)为原料,通过化学交联制备了CNF/PEI(CPH)复合水凝胶。SEM结果表明,复合水凝胶微观形貌为蜂窝状大孔网络结构,红外光谱分析及元素分析表明CPH水凝胶携带大量氨基。将CPH复合水凝胶用于水体中Cr(Ⅵ)的吸附研究,结果表明,pH值为2时,Cr(Ⅵ)吸附效果最优;吸附动力学及等温方程研究结果表明其吸附动力学符合准二级动力学模型,吸附等温方程符合Langmuir模型,在温度为25,35℃时对Cr(Ⅵ)最大吸附容量分别为117.1,123.5 mg/g。经过3次吸附-解吸循环后,其吸附容量可达对照组的70%以上,说明CPH水凝胶具有一定的再生及循环利用性能。研究结果可为农业废弃物的资源化利用及Cr(Ⅵ)污染处理提供理论依据。     

气候变化和人类活动对沣河流域径流量影响的定量评估

以沣河流域为例,采用小波分析法、累积距平法分析了该流域1965-2016年径流量和降水量的变化趋势,揭示了径流量变化过程中存在1988和1997年两个突变点。应用累积量斜率变化率比较法分析了不同时期降水量和人类活动对沣河流域径流量变化的相对贡献率。结果表明:以1965-1987年为基准期,1988-1996年降水量和人类活动对径流量减小的相对贡献率分别为37. 69%和62. 31%; 1997-2016年降水量和人类活动对径流量减小的相对贡献率分别为-11. 92%和111. 92%。