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。     

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。     

海上天然气处理平台节能降耗措施探讨

天然气作为绿色低碳能源,其开采过程中也会伴随大量的二氧化碳排放。某天然气处理平台在生产过程中,根据不同的系统或工况实施了一系列的工艺、设备和逻辑改造,在保障系统安全稳定运行的同时,极大地减少了天然气开采过程中的碳排放量。通过将三甘醇系统气提气由天然气改为氮气、尾气流程加装冷却器,年节省天然气消耗30×10⁴m³,回收轻烃122m³;对凝析油外输泵进行逻辑改造,将流量控制阀FV的控制模式由单一的流量PID控制,改为流量和频率串级控制,实现流量设点随频率的变化而变化,外输泵能耗降低3%,缓冲罐闪蒸气量降低约1000m³/d;通过天然气增压工艺参数适应性优化,在平均湿气输送量1400×10⁴m³/d的前提下,日均耗气由20.27×10⁴m³/d降至14.75×10⁴m³/d,每天节省燃气5.52×10⁴m³;通过新增高压和低压火炬气...     

基于SWAT模型的小流域非点源污染负荷分布模拟研究

为了解小流域的非点源污染现状,拟采用水系分维值确定最佳集水面积阈值,在清溪河流域建立SWAT模型,研究该流域非点源污染负荷的时空分布规律。结果表明,清溪河流域最佳集水面积阈值为400 ha,划分为37个子流域;模型径流和氮磷模拟的决定系数R²大于0.83,Nash效率系数大于0.58,表明SWAT模型在清溪河流域具有适用性;总氮、总磷年污染负荷与清溪河年径流量的相关系数高达0.87、0.91,正相关关系明显;年内丰水期总氮、总磷的污染负荷占比分别高达69.90%、73.33%,说明丰水期是产生非点源污染的关键时期;来自耕地的总氮、总磷污染负荷分别为3 712.62×10³、102.97×10³kg,单位面积负荷分别为25.72×10³、0.71×10³kg/（a·km²）,远高于其他土地利用类型,表明农业生产和农村生活是清溪河流域产生总氮、总磷污染的重要污染源。     

基于比率方法和BP神经网络的柳州市工业需水量区间预测

鉴于工业用水量测量的不确定性,其区间预测研究具有实际意义,基于比率方法和BP神经网络,构建了柳州市工业需水量区间预测模型。以2007～2013年数据为训练集,预测了2014～2019年柳州市工业需水量区间,引入综合指标对预测区间的适用性进行分析,发现置信水平80%情况下,预测模型的可靠性良好。进一步预测了2025年柳州市工业需水量,结果表明2025年柳州市工业需水量维持在3.378×10⁸m³左右,置信水平80%条件下,工业需水量波动区间为2.924×10⁸～3.832×10⁸m³。该结果对柳州市水资源规划具有一定的理论和实践意义。     

逆向流动边界下窄方腔内相变材料融化传热数值研究

为分析复杂流动边界条件对相变材料融化进程的影响,采用计算流体动力学方法进行数值模拟,研究了窄方腔内月桂酸在逆向流动边界中的融化传热特性。建立了填充有相变材料的窄方腔两侧流过参数相同但逆向的传热流体的物理模型。通过数值模拟得到了相变材料融化形态变化以及相对应的液体分数、温度、速度矢量分布等瞬态传热特性,从中总结出了腔体中相变融化机制和传热机理。选取雷诺数1×10⁴,3×10⁴,5×10⁴,7×10⁴和瑞利数3×10⁶,4×10⁶,5×10⁶,6×10⁶的7种工况,分析了不同边界条件对传热过程的影响。结果表明：腔内自然对流的产生大大增加了传热强度,导致顶部相变材料率先完全融化;融化阶段的传热方式依次为导热、导热与对流混合、对流主导传热;在两侧流体的共同传热作用下腔内外换热效果明显增强;雷诺数和瑞利数都对融化过程有积极的影响,但融化前期雷诺数影响较大,后期瑞利数逐渐起主导作用。     

大牛地气田大28井区盒1气藏高产液原因分析及治理对策研究

目前大牛地气田大28井区盒1气藏气水关系认识不清,平面分布差异大,产液机理不明确,制约气井产能释放。在气水平面展布特征分析的基础上,从沉积、储层、构造特征等方面对该气藏高产液原因进行分析,并针对性提出治理对策。研究表明,该气藏不同区域液气比分布特征存在明显差异,主控因素及治理对策也存在差异。工区中部、南部高产液主要受沉积控制：河道中部储层物性好,束缚水含量低,液气比整体在3.0m³/10⁴m³以下,通过优化配产及泡排制度,可实现气井稳定生产;河道边部储层物性相对较差,束缚水含量高,液气比在3～10m³/10⁴m³之间,通过周期气举或采取负压采气工艺,配套泡沫排水,实现气井正常生产。工区北部发育一条近东西向高产液条带,液气比均在15m³/10⁴m³以上,高产液主要受断层控制,采取电潜泵、射流泵或机抽排水等工艺,通过机械排水释放气井产能。     

基于卡尔曼滤波算法的固体氧化物燃料电池的状态预估研究

固体氧化物燃料电池（SOFC）是一种多输入多输出、强耦合和强非线性的新型发电装置,对其内部状态变量的预估将有助于了解实际SOFC的运行过程和实现高效控制器的设计。本文采用卡尔曼滤波算法对SOFC的状态进行预估。通过对SOFC发电原理的深入分析,建立其离散时间的状态空间模型;采用卡尔曼滤波算法对SOFC的各气体进气侧压力值进行预估,并将预估值带入输出电压方程,对SOFC下一时刻的电压进行预估。MATLAB/Simulink仿真结果表明,氢气、氧气和水蒸气压力的估计值与真实值的误差分别为0.425×10⁵,0.141×10⁵和0.364×10⁵ Pa,远小于各气体压力测量值与真实值的误差1.479×10⁵,1.165×10⁵和1.155×10⁵ Pa,同时SOFC输出电压的估计值较为符合真实值的变化,验证了卡尔曼滤波算法在SOFC状态预估中的有效性和实时性。     

流域用水碳排放量计算方法及应用

为解决流域水资源开发利用过程中碳排放量计算和变化趋势预测问题,分析了流域用水能耗结构和二氧化碳排放机理,给出了取水系统、供水系统、排水与污水处理系统碳排放量计算方法,基于碳排放理论,构建了碳排放与耗水关联模型,并改进了传统的固定框架式IPAT模型,提出碳排放对生态环境的随机影响模型,进而以黄河下游东平湖流域为例,计算东平湖流域用水、碳排放量和排放强度。结果表明,东平湖流域近五年内平均年用水量为34 949×10⁴m³,其中,农业用水(农林牧渔)占总用水量的79.1%;根据能耗计算,农业用水年平均碳排放量为405.59 kg,占流域平均碳排放总量的77.7%,其次为工业和生活碳排放量。     

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ArcGIS与多因子模型的光伏电站选址评估

该文基于中国光伏资源的时空分布，研究并提出一种基于ArcGIS与多因子评价的光伏电站选址及发电潜力预测模型。利用ArcGIS软件与层次分析法，综合考虑多种影响大型光伏电站建设的因素，对不同地势和土地类型赋予不同的光伏利用系数，得到大型光伏电站建设适宜度、光伏潜力与光伏电站选址的多因子评价模型。基于该模型得出中国光伏发电潜力并给出光伏电站选址建议。评估结果表明，全国年光伏总发电量约为570.07×10⁶kWh，其中新疆为年光伏总发电量最高的省份。中国较为适宜建设光伏电站的地区主要为西北部地区，其中适宜区面积为1.08×10⁶km²，最适宜区面积为2.10×10⁵km²，研究可结果将为中国光伏产业长期的规划与建设提供可靠的理论依据。     

生物柴油臭氧氧化裂解的传质-反应动力学

提出以生物柴油为原料臭氧氧化裂解制备壬二酸单甲酯的新工艺。在双搅拌釜中,从乙酸、丙酸、己酸、壬酸4种溶剂中筛选出乙酸作为反应溶剂;进一步研究该工艺两步气液反应的传质-反应动力学。结果表明:两步气液反应的传质-反应动力学区域均为快速拟一级反应区域;在T=305 K下,第1步臭氧化反应的二级反应速率常数k₂=1.39×10⁴m³/(kmol·s),增强因子E与液相双键浓度C_BL的关系为E=427.16C_BL^1/2,R²=0.98;在T=363 K下,第2步臭氧氧化物氧化裂解反应的二级反应速率常数k₂=3.87×10⁴m³/(kmol·s),增强因子E与液相臭氧化物浓度C_BL的关系为E=359.44C_BL^1/2,R₂=0.99。     

考虑下游需水的伦潭水电站月发电调度函数研究

为优化伦潭水电站调度运行方式，分析水库下游社会经济和河道内生态环境需水过程，基于发电优化调度结果采用逐步回归法提取考虑下游需水的逐月发电调度函数。结果表明，伦潭水库对下游需水过程发挥较大调蓄补给作用，主要补水时段为7月至次年2月，直接影响了伦潭水电站的发电引水流量过程；基于多元线性回归模型和BP神经网络提取的伦潭水电站发电调度函数大部分月份的纳什效率系数均在0.90以上，考虑模型结构简单且操作方便，伦潭水电站选取基于多元线性回归模型的发电调度函数；对于2017年3月至2019年2月，伦潭水电站发电调度函数较实际发电调度和发电调度图可分别增加发电量338.4×10⁴、183.8×10⁴kW·h/月，调度函数可明显提高伦潭水库的发电运行水位。研究成果可为伦潭水电站实际发电调度提供技术支撑，也可为其他水电站完善发电调度运行方式提供参考。     

正常运行期条件下三峡电站发电能力分析

为复核正常运行期条件下三峡电站的发电能力、探究不同调度方式及上游水库调蓄对三峡电站发电能力的影响，以初设方案、优化调度方案、2015版调度规程方案、2019版调度规程方案为调度计算模型，选取初步设计测算所用1946～1975年宜昌站天然径流系列，在考虑上游主要控制性水库的基础上进行还现计算以反映正常运行期三峡入库径流特征，并对比分析了天然、还现径流分别按照四种调度模型运行情景下的三峡电站发电能力。结果表明，正常运行期条件下三峡电站发电能力为1 008×10⁸kW·h,较设计值提高了14.3%;通过优化调度方式可显著提升水库10月蓄满率，相比初设方式，三峡电站发电能力提升约55×10⁸～90×10⁸kW·h;在上游水库调蓄作用下三峡年内入库径流系列明显坦化，水资源利用率有效提升，三峡电站发电能力提升约8×10⁸～28×10⁸kW·h。     

柴油机SCR系统快速老化方法研究

基于热老化原理与Arrhenius方程,开发出一种通用的柴油机选择性催化还原(SCR)系统快速老化方法,并通过试验验证了快速老化与常规老化方法的等效性．结果表明：SCR系统的NO_x转化效率下降存在显著的温度差异,快速老化使SCR催化剂损坏、储NH3能力显著下降是SCR低温工作条件下劣化显著的主要原因．全球统一瞬态循环(WHTC)下NO_x排放与SCR等效耐久里程线性相关系数为0.988,用于验证等效性的常规老化样件的WHTC试验排放测量值与拟合值的误差范围为-4.12%～3.13%,证明快速老化方法具有良好等效性．基于试验数据,该型国Ⅵ柴油机在运行0.80×10⁶～1.06×10⁶km后超越0.46 g/(kW·h)的耐久排放限值要求,在运行3.13×10⁶～3.67×10⁶km后超越1.20 g/(kW·h)的车载诊断系统(OBD)限值要求．     

发动机零部件强度疲劳试验数据统计分析优化研究

疲劳极限统计分析法是小样本条件下一种有效的疲劳试验方法,目前国内常用的疲劳极限统计分析法主要基于10⁴低周循环点开展研究分析。本次研究基于国内外文献数据及材料的S-N曲线的特征,对QCI点法和10³点法进行了数据统计分析优化研究并得出所有试样的极限值,再运用正态分布函数和威布尔分布函数分别计算出零部件的极限寿命值,最后通过对比分析得出了10³点法更符合实际应用情况,威布尔模型更加适用于零部件疲劳试验数据处理的结论。     

基于CNT/Ag纳米流体的分光谱太阳能光伏光热系统实验研究

传统太阳能光伏光热(PV/T)系统的光电转换和光热转换过程耦合在一起，对太阳能全光谱能量的利用率较低，为使得光电、光热过程解耦，该文探究Ag、CNT、CNT/Ag纳米流体作为分光谱PV/T系统媒介时的光谱及能量性能。首先对不同浓度纳米流体的光谱性能进行测试，然后通过实验研究不同浓度的CNT/Ag纳米流体对系统电效率和热效率的影响。结果发现相比于Ag纳米流体，浓度为1×10⁶、3×10⁶、5×10⁶、1×107μg/m³的CNT/Ag纳米流体在太阳电池光谱响应区的透过率分别上升了8.6%、9.3%、8.5%、9.2%，响应区外波段的吸收率增加了30.4%、44.5%、58.4%、56.7%。系统电效率最高为8.2%、热效率最高为45%，当CNT/Ag纳米流体浓度为5×10⁶μg/m³时，分光谱容器效率最高为18.3%时热效率达到了43%，电效率为7%。     

L井区智能针阀间开系统的应用和效果评价

L井区位于鄂尔多斯盆地天然气富集区的南缘,为致密气田,气井生产过程中产水,在生产一段时间后,近井筒地带地层压力逐渐减小,生产压差随即减小,气量下降至低于临界携液气量时,气井发生积液甚至水淹不能生产。为了解决积液问题,部分气井使用间歇生产模式,即间开生产：关井期间气井恢复井筒能量,开井期间利用高流速排出部分积液,成本较低。但是部分井需要频繁开关井或者调节流量,并且人工开关井或调节流量受到外界干扰因素(路况、天气、外协等)大,无法保证间歇生产井开井时率。为了实现间开井的远程智能控制,本文研发了智能针阀间开系统成功应用于L井区,并将气井使用智能针阀前后的气量、采气时率和经济性等参数做了对比。结果表明：(1)智能针阀间开系统稳定性好,能够满足气井远程智能间开的需求。(2)使用智能针阀间开系统之后,平均日产气量增加显著,由1.75×10⁴m³/d增加至1.87×10⁴m³/d,比安装前提高6.86%;平均采气时率提高5.16%,排水采气效果良好。(3)综合经济性能优异：与人工间开加泡排相比,单口井智能针阀间开...     

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。     

黄河下游渠村引黄涵闸引水能力变化分析

采用高村水文站1969～2015年实测水文系列资料,分析高村水文断面典型年来水情况和供水保证程度;采用2002～2015年高村水文站含沙量资料,分析黄河含沙量及黄河实行调水调沙以来渠村闸高含沙量期间引水情况;根据渠村闸闸前水位-流量关系和闸前水位-引水流量关系,计算渠村闸的引水能力及过程。结果表明,错开来水偏枯的1、2月,黄河来水量一般可得到保证;调水调沙期间及后期7、8月,短期会出现高含沙量情况,需注意规避;2020规划水平年P=50%来水频率下,渠村闸引水流量为14.7×10~8 m~3,平均可引水流量为46.97m~3/s,不足设计引水能力1/2;实施闸前和引水渠道清淤及相机引水等,保障灌区用水需求。