对环境水力学“污染带扩展阶段”一词的修正

随着由排污产生水环境问题的日益突出,从环境管理角度来定义的污染混合区及其计算愈加受到涉水和环境保护行业的重视.在分析"污染带扩展阶段"沿流程横断面上浓度分布变化规律的基础上,分别进行了不计和计入边界反射时的污染带宽度计算.表明污染带在不足全断面均匀混合距离1/5的范围内扩展到全河宽,污染带边缘的浓度是一个变化值,这使得污染带的计算无法应用于环境管理之中.在不同水体功能区所执行环境质量标准限值条件下,通过计算得到污染混合区的最长范围由排污口逐步发展到全断面均匀混合距离,最宽范围由排放岸发展到半河宽.表明"混合区发展阶段"一词比"污染带扩展阶段"一词更为贴切和实用,由此引出的污染混合区几何特征参数等计算问题,能更好的表征排入河流中污水扩散与混合"第二阶段"的特征.     

沙颍河三八村切滩段航道整治设计及通航条件数值模拟

针对沙颍河三八村弯道弯曲半径较小,通航条件较差的情况,文章根据工程河段实际情况,采用对弯道切滩的整治措施,并建立工程河段二维水动力数学模型,模拟了整治前后工程河段流场情况,通过流场、流速、水动力轴线及横流分布变化来分析研究航道整治工程对弯道段水流条件的影响。研究结果表明,工程河段内通航条件得到显著改善,整治方案合理有效。     

静止液体中射流和羽流污染混合区的理论分析

以无限空间静止液体中自由紊动射流和密度差产生羽流的浓度分布理论解为基础,从水环境功能区管理的角度出发对不同条件下射流和羽流的污染混合区进行了理论探讨和求解.分别给出了平面和圆形射流以及羽流的污染混合区长度、最大宽度或直径、面积、体积的理论公式以及外边界等浓度标准曲线或曲面方程.结果表明,射流污染混合区长度与喷口起始浓度和水环境功能区所执行的标准浓度之比C0/Cs、喷口处断面几何尺度有关;羽流污染混合区长度与比值C0/Cs、起始流量和起始比浮力通量有关;平面和圆形射流、平面和圆形羽流的污染混合区宽长比依次为0.1317,0.1095,0.1564,0.1310,污染混合区为近似椭圆或近似椭球形状.可为生产实践中射流和羽流污染混合区的计算提供理论依据.     

高压旋喷修复中水溶性药剂径向迁移规律研究

高压旋喷修复是近年来出现的污染土原位修复技术，目前对于旋喷药剂的迁移规律尚不明确，工程实践缺乏可靠的理论指导。分别以荧光素钠及氯离子为示踪剂，开展不同旋喷参数下的现场及室内高压旋喷试验，并结合数值模拟研究了射流作用及对流-扩散作用下的药剂径向迁移规律。现场旋喷5 d后的结果表明，药剂质量浓度沿径向逐渐降低，分布受旋喷参数影响明显，现场最佳旋喷参数组合为注入压力25 MPa、旋转速度22 r/min、提升速度25 cm/min、喷嘴直径1.6 mm、旋喷2次。室内旋喷试验和数值模拟表明，射流作用下混合区内药剂质量浓度线性减小，喷嘴附近相对质量浓度为0.54～0.91；混合区半径随注入压力、喷嘴直径及旋喷次数的增加而增大，随旋转速度的增加而减小；药剂质量浓度及径向均匀性与旋转速度、喷嘴直径及旋喷次数呈正相关，对流-扩散作用下的药剂迁移使混合区内质量浓度降低，扩散区质量浓度升高，径向分布趋向均匀；虽然孔压消散仅需短短几分钟，但其引起的对流在约30 d内对药剂迁移起主导作用，之后扩散变为主要作用。     

超声辐照及辐照环境对液体中流场分布特性的影响

研究了超声辐照下液体中声压场分布,模拟了流场分布的特性,模拟结果与利用粒子成像测速仪得到的实验结果相符。进一步研究了声学参数及容器几何环境对流场分布的影响。研究发现,增大超声功率和频率可使流场速度变大:在30~60 W范围内,超声功率与流场中最大流速间存在线性关系;在频率为100~472 kHz范围内,流场速度大小随频率的升高而增加;在层流区,流速与频率的平方成正比;在湍流区,流速与频率的1/2次方成正比。进一步研究发现,随着换能器到容器壁间距离的增加,流场速度减小。     

基于SMS模型的临沂城区河流水流水质模拟研究

随着临沂市辖区小流域污染综合控制措施和河道治理工程的实施,临沂城区的水体环境与河道生态景观效果不断提升,但水体富营养化形势依然严峻.基于SMS模型建立了临沂城区河流二维水流水质数学模型,通过计算边界简化、网格划分与检验、参数选取与水文调查等研究工作,确定了各计算方案的水力学和水质边界条件,模拟了小埠东橡胶坝东、西端调节闸单独泄流时,临沂城区河流的二维流场和氮磷浓度场.结果表明:东、西端调节闸单独泄流时,流速随着离泄流口距离的减小而增大,在东、西端泄流口处流速达到最大,分别为0.10、0.12m/s;城区河流水体富营养化与泄流口选择没有直接关系;2017年5月水质现状氮磷比在20～55之间,实测最大浓度时水质氮磷比在20左右,与水质标准限值时水质氮磷比在5～7之间相比,发生水体富营养化的风险较高.因此,制定和实施临沂城区水体氮磷控制削减方案迫在眉睫.     

桩底劈裂注浆扩散半径和注浆压力研究

在幂律型浆液平板窄缝流动模型的基础上,推导出了劈裂注浆时浆液流速、流量、注浆压力差、最大扩散半径的计算公式。计算分析了注浆压力差随稠度系数、流变参数、裂隙高度的变化情况以及裂隙高度对最大扩散半径的影响。注浆压力差随稠度系数的增大呈线性增大,随流变参数的增大呈非线性增大。裂隙高度的减小使所需注浆压力差迅速增大,并使扩散半径迅速减小,这种影响随着水灰比的增大而减小。通过建立能量平衡方程,详细讨论了不同注浆压力对整个注浆过程的影响。结合本文计算结果对工程实例进行分析,阐述了注浆压力与注浆量的变化规律。     

新型流动调节器波纹管结构参数优化

对波纹管的气液两相流进行了数值模拟,分析了波纹管对分层流的流动调节作用,验证了数值模型的准确性,通过弯曲中心角、弯曲半径和管道内径比、弯管数目的敏感性分析,对波纹管的结构参数进行优化。结果表明,波纹管能够将分层流调节为非分层流,流动调节效果显著;弯曲中心角增大,流动调节作用增强,弯曲中心角的合理范围为90?～130?,取90?或120?便于加工建议采用;增加弯曲半径或者减小弯管内径,能够增加弯曲半径和管道内径比,增强流动调节作用,弯曲半径增加,波纹管尺寸增大,投资升高,建议采用减小弯管内径的方法;随着弯管数目的增加,波纹管的流动调节效果增强,应综合考虑安装空间、投资成本,适当选取弯管数目。     

腐蚀环境下水泥土阻尼比的试验研究

针对沈阳地区土体经常受到腐蚀环境的影响这一现象,通过动三轴压缩试验,获取腐蚀环境下水泥土的阻尼比参数,分析不同条件对阻尼比参数影响的变化规律。腐蚀试件动三轴试验研究结果表明水泥土的阻尼比随围压的增大逐步减小;随动应变的增大而增大;随着硫酸钠腐蚀溶液浓度的增大阻尼比逐步减小,当浓度达到约0.03mol/L时阻尼比逐步增大;随着腐蚀时间的增加,当硫酸钠溶液浓度较小(小于0.03mol/L)时阻尼比逐步减小,当硫酸钠溶液浓度较大(大于0.03mol/L)时阻尼比逐步增大。     

黄河头道拐断面河道冲淤变化及河床演变特征分析

针对近年来黄河内蒙段防洪、防凌形势严峻,河槽萎缩日益加重等问题,分析了黄河内蒙段头道拐断面河床冲淤演变特征。通过同流量水位变化,分析该河段河床冲淤变化发现:该河段在2008年以前呈微淤状态,在2008年以后呈冲刷趋势,并有"凹岸冲刷、凸岸淤积"的特点;依据头道拐水文站的水文资料及遥感数据影像的分析,分别以1987年头道拐河道横向水深变化及平面河势变化为基础分析了2006、2010、2014年头道拐河道的相应变化,发现在水流作用的影响下,弯曲河道凹岸的冲刷速度大于凸岸的淤积速度,河道形成旋涡回流。以上结果均是在水流条件及外界条件的共同作用下造成的,水沙条件变化必将导致河道演变,研究水沙条件变化规律有利于充分认识河床演变规律,为今后解决防洪、防凌问题提供依据。     

盖板对泄洪隧道急流弯道水利特性的影响

采用物理模型实验与三维数值模拟相结合的方法,对采取盖板控制法后的泄洪洞明流弯道水力特性展开了研究,并与未设盖板情况进行了对比。结果表明:设置盖板后,弯段及下游直段水流流态得到改善,弯道两岸及出口水深分布更加均匀,下游直段水流表面波动明显削减,大流量情况下水流流态改善效果更加显著,下游直段水流表面波动更平稳,两岸水深超过直墙的现象消失;弯道流速分布更加均匀,凹凸两岸流速差值降低,平面流场分布更加均匀;底板压强随泄流量的增大而增大,设置盖板后压强增加,弯道出口处压强减小且分布更加均匀,验证了泄洪隧洞急流弯道段设置盖板工程措施的合理性。研究成果可为弯道的流态改善措施提供新思路。     

颗粒特性对陶瓷基复合材料有效热-力学性能的影响分析

在ANSYS平台上构建纳米颗粒增强陶瓷基复合材料的有限元模型,利用不同方法对颗粒增强陶瓷基复合材料的热力耦合性能展开研究,从颗粒的堆积密度、体积比、半径和颗粒弹性模量的变化,分析和比较复合材料有效弹性模量和有效热膨胀系数的变化规律。结果表明:复合材料的有效弹性模量随着颗粒堆积密度、颗粒体积比和颗粒弹性模量的增大而增大,有效热膨胀系数也随着颗粒堆积密度的增大而增大,但随着颗粒体积比和颗粒弹性模量的增大而减小;颗粒半径增大时,有效弹性模量和有效热膨胀系数均减小;均质化法与经典理论的结果有较好的一致性。     

锌污染黏土工程性质的试验研究

随着全球经济的持续发展,地基土重金属污染现象越来越严重,给工程建设带来严重的危害,而重金属污染土的工程性质研究较少。为进一步揭示锌污染黏土的工程性质,开展了人工制备锌污染土的系统室内试验。试验结果表明:随着锌离子浓度的增加,污染土的土粒相对密度增大,液、塑限减小,塑性指数增大。锌污染土的压缩性增大。压缩系数随锌离子浓度的增大而呈增大的趋势,压缩模量呈减小的趋势。污染土的抗剪强度随锌离子浓度的增大而减小。污染土的不排水不固结应力-应变关系曲线呈应变硬化型,呈塑性破坏特征。     

有机氯农药污染土强度特性及微观机理分析研究

土体受到有机氯农药污染后,其工程性质会发生改变,农药成分也会给周围环境带来严重危害,尤其是持久性有机污染成分的危害更大。国内外对农药污染土体的研究主要关注场地修复技术,对其工程特性评价的研究鲜有报道。本文通过室内配制不同浓度的有机氯农药污染土样,在养护龄期为1 d、7 d、28 d、56 d、90 d时,分别进行了无侧限抗压强度试验、渗透试验、扫描电镜试验(SEM),分析了污染土体抗压强度、渗透系数、微观结构的变化规律,并采用微观解释宏观规律。试验结果表明,有机氯农药污染后的土体强度随农药浓度的增加而减小,随龄期增长呈先增大后减小的趋势,56 d龄期时的抗压强度最大;渗透系数随农药浓度的增大而减小,随龄期的增加而增大;土体微观结构表现为随农药浓度增大絮状结构增多,从而很好地解释了宏观力学特性变化规律。     

涪陵污水处理厂排污口的污染带特性分析

对涪陵污水处理厂排污口的污染带,在枯水期的水文、水质、污染负荷进行了现场同步监测,采用平面二维连续点源污染带解析解模型模拟计算了污染带的最大长度、最大宽度和影响范围,对污染指标CODMn、NH3-N、11P的空间分布特性进行了趋势分析.结果表明,三峡水库蓄水156 m后涪陵污水处理厂排污口附近的河道变宽,水深加大,流速减缓,致使污染物较长时间停留在排污口附近水域稀释和扩散,各断面的污染指标浓度在垂向上扩散较为均匀.受排污口的污染物水下排放、污染物混合程度、水质背景和水流状态等因素的综合影响,在排污口附近及下游仍会形成超背景污染带和超标污染带.     

双裂缝混凝土试件断裂过程试验研究

为了研究不同缝间跨比值（RCSS）混凝土三点弯曲梁试件断裂参数变化规律,并探讨边缝的存在对跨中裂缝断裂特性的影响,以双K断裂理论为基础,设计制作了4组相同初始缝高比、不同缝间跨比值（0、0.1、0.15、0.2）的混凝土三点弯曲梁试件,研究跨中主裂缝起裂韧度和失稳韧度的变化规律.结果表明：起裂韧度随着缝间跨比值的增加而增大,均值从缝间跨比值为0到0.2增加了0.14MPa·m1/2;失稳韧度随着缝间跨比值的增加而减小,均值从缝间跨比值为0到0.2减小了0.09MPa·m1/2;这种变化使混凝土的韧性逐渐减小,脆性逐渐增加.     

Y型小通道多相流换热特性分析

采用计算流体动力学模拟仿真软件CFX对Y型小通道内部流场流动换热特性进行研究分析。模型采用仿生Y型通道结构,分形角度的范围为30°～150°,通道直径为1mm。对分型角为60°的小通道进行了实验研究和数值分析对比,对比结果显示两者吻合良好。研究分析了不同分形角度对分型通道内的单相对流换热系数和两相沸腾换热系数的影响。不同分形角度对多相流场内部阻力系数的影响以及不同雷诺数下Y型小通道平均含气率的变化规律。研究结果表明:增大分形角度会使Y型通道内部流体对流换热系数和阻力系数增大,气体平均体积分数随着雷诺数的增大而减小。     

土体气压劈裂裂隙扩展特性及影响因素分析

气压劈裂是指土体在高压气体作用下产生裂隙并发展的过程。在分析气压劈裂裂隙扩展特性的基础上,考虑气体与土体相互作用机理,提出气压劈裂裂隙扩展模型适用条件;同时进行气压劈裂裂隙扩展模型中关键影响因素参数分析。参数分析结果表明,土体的透气性对于气压劈裂效果有显著的影响,裂隙最大宽度和裂隙半径随着土体中气体渗透系数的增大而减小,呈指数关系;喷气量的增加可以增大裂隙最大宽度和裂隙半径,尤其对增大裂隙宽度效果更为明显;喷气深度的改变对于裂隙半径影响显著,呈线性正相关性;裂隙最大宽度随着弹性模量的增大而减小,呈指数关系,当模量增大到一定程度时,裂隙宽度趋于极限值,裂隙半径与弹性模量呈线性正相关关系。     

基于牛顿流体的海底隧道穿越裂隙岩体注浆扩散半径计算

在分析胶州湾海底隧道注浆方案及浆液特性的基础上,采用牛顿流体类的刘嘉才公式进行裂隙岩体注浆扩散半径计算。计算结果表明:当设计注浆压力为3～4MPa、注浆孔半径为5cm和注浆时间为1800～3600s时,浆液的扩散半径能满足设计要求;浆液的扩散半径随着注浆时间的增加而增大,在注浆时间相同时,浆液的扩散半径随着裂隙宽度的减小而减小;浆液的扩散半径随着注浆压力的增加而增大,但在注浆压力相同时,浆液的扩散半径随着裂隙宽度的减小而减小。     

黄土固结过程中电阻率参数的变化

为了定量评价黄土固结过程中的微结构变化,采用交流电阻率法研究黄土固结过程中的电阻率结构特性参数(平均结构因子、平均形状因子、各向异性系数)的变化规律,并对比分析了原状黄土与重塑黄土的电阻率参数变化,从结构变化角度解释电阻率参数的变化机理,同时分析了电流频率对电阻率的影响。试验结果表明:原状黄土与重塑黄土的电阻率参数变化规律不同;黄土固结过程中,随着压力的增大,原状黄土与重塑黄土的竖向电阻率先减小后增大、横向电阻率增大、各向异性系数先减小后增大;原状黄土的平均结构因子和平均形状因子先减小后增大,重塑黄土的平均结构因子和平均形状因子增大;各电流频率下的结构特性参数变化规律基本相似,但数值大小存在差异;建议合理的电流测试频率范围为50kHz~1 MHz。