基于逐个修正法的含水层参数反演

含水层参数的确定,是进行地下水资源科学管理的基础和关键。针对含水层参数反演解往往不唯一的问题,提出采用最优化方法中的逐个修正法,将反问题转化为一系列的正问题进行求解;利用正问题的解是适定的这一性质,克服了反问题不适定问题;最后以无界承压含水层井流模型为例,讨论了逐个修正法在含水层参数反演中的应用,实例分析结果表明,此种方法有很好的稳定性,是一种值得在实际中推广应用的含水层参数反演方法。     

Use of slim holes with liquid feedzones for geothermal reservoir assessment

Production and injection data from slim holes and large-diameter wells at four geothermal fields (Oguni, Japan; Sumikawa, Japan; Takigami, Japan; Steamboat Hills, U.S.A.) were analyzed in order to establish relationships (1) between injectivity and productivity indices, (2) between productivity/injectivity index and borehole diameter, and (3) between discharge capacity of slim holes and large-diameter wells. The productivity and injectivity indices for boreholes with liquid feedzones are more or less equal. Except for the Oguni boreholes, the productivity and injectivity indices display no correlation with borehole diameter. Thus, the productivity index (or, more importantly, the injectivity index in the absence of discharge data) from a slim hole with a liquid feed can be used to provide a first estimate of the probable discharge capacity of a large-diameter geothermal production well. The large-diameter wells at the Oguni, Sumikawa and Steamboat Hills geothermal fields have a more or less uniform inside diameter, and the discharge capacity of these wells (with liquid feedzones) can be predicted using Pritchett's “scaled maximum discharge rate” in conjunction with discharge data from slim holes. Because of the non-uniform internal diameter for large-diameter Takigami wells, it is not possible to use a simple scaling rule to relate the discharge capacities of slim holes and large-diameter wells at Takigami; therefore, a numerical simulator was used to model the available discharge data from Takigami boreholes. The results of numerical modeling indicate that the flow rate of large-diameter Takigami production wells with liquid feedzones can also be predicted using discharge and injection data from slim holes.     

静电自组装制备硅藻土负载纳米TiO_2光催化材料

以TiCl4为钛源,采用静电自组装(ESA)方法制备了硅藻土负载纳米TiO2光催化剂.利用X射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)、扫描电子显微镜(SEM)和光致发光(PL)等对材料进行分析和表征;以甲基橙染料评价材料光催化性能.重点考察焙烧温度和偶联剂用量对材料结构和性能的影响.结果表明:纳米TiO2颗粒以团聚状态均匀地沉积在硅藻土微孔的内部及孔口的四周.随着焙烧温度的上升,TiO2晶体结晶趋于完整,晶粒不断长大.硅藻土可提高TiO2的热稳定性,抑制锐钛矿向金红石转变,700℃焙烧样品中TiO2仍为锐钛矿结构.TiO2与硅藻土之间形成Ti—O—Si键而发生键合.制备的光催化剂对甲基橙染料具有吸附与光催化的协同作用.采用静电自组装方法制备的硅藻土负载TiO2光催化剂对甲基橙染料的降解效果优于传统方法.     

氧化石墨烯-氨基酰化酶/聚偏氟乙烯复合膜的制备及特性

通过静电吸附法成功制备了氧化石墨烯-氨基酰化酶（GO-acylase）颗粒。将GO和GO-acylase颗粒分别添加到聚偏氟乙烯（PVDF）铸膜液中,通过相转化法制备了GO/PVDF和GO-acylase/PVDF复合膜。结果显示,GO-acylase/PVDF复合膜的粗糙度最低（R_a=8.21 nm）,表面最平滑。GO/PVDF和GO-acylase/PVDF复合膜的接触角较小（73.72°和71.31°）,说明复合膜的亲水性优于纯PVDF膜。由于GO的添加会增强溶质和非溶质之间的转化过程,从而导致GO/PVDF复合膜的纯水通量最大（69.0 L/（m2 h））。经过测定,GO-acylase/PVDF复合膜的生物活性在4℃下可以持续4周左右。研究结果表明,GO-acylase/PVDF复合膜的成功制备为抗生物污染膜的研发提供了新思路。      

磺化氧化石墨烯/聚砜复合膜的制备及抗污染性能

采用浸没沉淀-相转化法制备了磺化氧化石墨烯/聚砜（SGO/PSf）复合膜,对SGO/PSf复合膜的亲水性、纯水通量、孔隙率、表面Zeta电位、膜断面和表面形貌进行测定。为了分析SGO/PSf复合膜的抗污染性能,采用自制牛血清白蛋白（BSA）探针,借助原子力显微镜（AFM）测定了SGO/PSf复合膜与BSA之间的黏附力。结果表明,由于SGO与聚乙烯吡咯烷酮（PVP）的协同作用,SGO含量为0.5wt%的SGO/PSf复合膜的表面自由能最大（114.47 mJ/m2）,亲水性最好,对BSA的截留率为97.5%,污染恢复率达到80.06%。BSA与SGO含量为0.5wt%的SGO/PSf复合膜之间的黏附力最小（-0.61 mN/m）,说明SGO含量为0.5wt%的SGO/PSf复合膜的抗污染能力最强。      

单纯形探索法在确定含水层参数中的应用

含水层参数的确定是进行地下水资源科学管理的基础和关键。针对含水层参数反演解往往不唯一的问题,本文将单纯形探索法引入到水文地质参数求解中,形成自动优选参数群的方法。分析结果表明:此种方法有非常强的稳定性,是一种值得在实际中推广应用的含水层参数反演方法。     

氧化石墨烯/海藻酸钙水凝胶复合膜对水中Cd(II)的吸附

将氧化石墨烯(GO)、致孔剂与海藻酸钠共混后与CaCl₂交联制备的GO/海藻酸钙（CA）水凝胶复合膜作为含重金属废水的吸附材料。采用SEM和TEM表征了复合膜的表面形貌及透射性能,且分析了GO的加入对复合膜的力学性能、平均孔径、水通量及表面官能团的影响。为探究GO/CA水凝胶复合膜的吸附性能,考察了其吸附Cd(II)的影响因素:pH（6~7）值、初始离子浓度、接触时间、温度（三者均正相关）。用FTIR、XPS在吸附前后对复合膜进行了表征;引入了吸附动力学和等温线模型分析其吸附机制。探究结果表明GO的加入提高了复合膜的力学性能、平均孔径及水通量;吸附过程遵循Langmuir等温线,属于单层吸附,拟合得到的最大吸附量为173.61 mg/g;伪一级和伪二级吸附动力学分别在低浓度和高浓度时能较好地描述吸附过程的动力学行为;吸附机制主要为物理作用力吸附和离子交换。经过5个连续的吸附-解吸循环证明了GO/CA水凝胶复合膜的可重复利用性。      

纳米SiO2-氧化石墨烯/聚偏氟乙烯杂化膜的制备及特性

采用原位水解的方式制备了新型SiO₂-氧化石墨烯（GO）纳米杂化颗粒。选择GO、SiO₂、SiO₂-GO颗粒和聚乙烯吡咯烷酮（PVP）为添加剂,采用浸没沉淀相转化法分别制备了聚偏氟乙烯（PVDF）杂化膜。测定了PVDF杂化膜的纯水通量、膜面接触角、牛血清白蛋白（BSA）截留率和污染恢复率等参数。结果表明,SiO₂-GO/PVDF-PVP膜的接触角从78.4°减小到66.02°,膜的亲水性能有所提升。同时,SiO₂-GO/PVDF-PVP膜的纯水通量最大（1 018 L/（m²·h））,对BSA的截留率达到81.5%,污染恢复率达到了78.65%以上。新型SiO₂-GO纳米杂化颗粒协同PVP添加剂增强了PVDF超滤膜的水通量、污染物截留和抗污染特性等综合性能,为传统PVDF有机膜的改性提供了一种新方法。     

地下水流有限差分模型开采井内水位的校正试验

许多地下水流数值模拟的初学者往往将有限差分法求得的格点(结点)水位当作相同位置开采井的水位,这是一种错误做法。本文根据前人研究,系统阐明了由有限差分法计算出的格点(结点)水位只能代表该格点(结点)所在均衡区域的某种平均水位,必须减去用普勒凯特(Prickett)公式计算出的校正降深和井损之后,才能得出井内水位的合理模拟值。针对这个问题,设计了室内沙箱阶梯流量抽水试验,采用均匀正方形网格有限差分法进行模拟,并做出井中水位校正。试验结果表明,用有限差分法得到的开采井降深明显偏小,相对误差可达60%,而经校正之后精度显著提高,相对误差一般小于3%。