城市地区危险气体扩散与人口暴露模拟

以伦敦中心城区示踪气体扩散试验为例,对城市建筑群中危险气体的迁移扩散以及周边人口暴露风险进行数值模拟分析.通过计算流体力学模型和暴露模型的耦合,模拟街区尺度近地面气云扩散过程,结合地理信息系统和建筑物数据库估算受影响的人口及其潜在的暴露水平,求解建筑物周围的时变质量浓度和暴露剂量分布.近地面的质量浓度时间序列表明,气云扩散受建筑物和道路布局影响显著;泄漏停止后部分建筑物背风向和狭窄街段内质量浓度稀释滞后,可能对人群健康构成潜在威胁.     

扩散系数对温排水海域使用面积的敏感度分析

海洋部门对沿海火（核）电站温排水海域使用面积的审批根据数学模型或物理模型确定的温升4℃的最大包络面积来确定。对特定的瞬时点源的二维扩散情况和连续点源的二维扩散情况理论解进行了探讨,并将水质模块RMA4模型在实际海区中进行了运用。结果表明：温度扩散系数E是循环冷却水温排放数值模拟的一个重要参数,不同扩散系数产生不同的海域使用面积。因此,在温排水的数值模拟中应增加参数敏感度分析,并采用实测资料率定和验证。     

基于DRAM的水质模拟不确定性分析和风险决策

将点源作为未知参数,结合一种新的马尔科夫链蒙特卡罗(MCMC)算法——延迟拒绝适应性Metropolis算法(DRAM),对钱塘江支流东阳江许村至义东桥河段的化学需氧量、氨氮、饱和溶解氧等3种指标的水质模型进行了贝叶斯参数估计.DRAM算法兼有延迟拒绝算法和适应性Metropolis算法的优点,且稳定收敛速度更快.基于抽样得到的马尔科夫链,对参数和模型误差项的后验分布进行了量化,并实现了点源的不确定性反演.用这个不确定性模型对污染物质量浓度的后验分布进行模拟,表现了良好的拟合效果.基于马尔科夫链,可对各类情景(如不同的水温、流量或点源排放情况)下的污染物超标风险进行直观的分析和预测,也易于实现敏感性分析.研究结果能帮助管理者制定不同水期的减排和调水风险决策,为钱塘江流域的水污染风险管理提供支持.     

渤海海域叶绿素浓度的遥感反演研究

以渤海海域为研究区域,以MODISIB卫星影像为数据源,利用MODIS250m分辨率的波段反射率构建的NDPI（Normalized Difference PigmentIndex）遥感指数结合叶绿素质量浓度（动实测值进行回归拟合分析,建立基于MODIS1B数据的渤海海域叶绿素质量浓度遥感提取模型,并应用该模型反演出渤海海域叶绿素浓度的分布情况,对其分布进行了分析和评价．研究结果表明,利用MODIS1B数据监测渤海海域的水质情况是可行的．     

浅海点源污染物扩散数值模拟

建立了守恒性好且能贴体模拟工程区域的二维潮流-污染物扩散数学模型,采用三角形网格划分计算区域,有限体积法求解控制方程,运用的动边界处理技术能合理地模拟海岸的淹没与出露.利用实测资料对模型进行了验证,模拟结果与实测数据吻合较好,在此基础上对某污水处理厂排放口附近海域的COD浓度分布进行预测计算,其结果为该海域的环境评价提供了科学依据.     

沙尘天气模拟系统混合段长度计算

应用气固两相流理论计算了沙尘天气模拟系统颗粒自由悬浮速度和混合段长度,利用FLUENT对该系统气固两相流场进行了数值模拟,其中连续相、颗粒相分别采用k-ε湍流模型和离散相模型,相问作用采用随机跟踪模型.结果表明,连续相流场分布规律与理论设计吻合较好,颗粒相浓度场分布可达到试验设计要求.     

径向直叶片湿式风机内气固两相流的数值模拟

利用FLUENT软件中离散相模型(DPM)和混合模型对径向直叶片湿式风机内部三维两相流场进行模拟.分析风机内部的气固二相的浓度、体积分数、速度矢量和压力等参数的分布,比较两模型在此次模拟中的优缺点.模拟结果表明,在入口粉尘浓度很低的情况下,固相颗粒的浓度分布与气流流向大致相符.DPM模型颗粒相浓分布和混合模型颗粒相体积分数分布的趋势基本一致.DPM模型在反映浓度局部分布时更加精确,而混合模型在描述整个流场的浓度分布时更加完整.模拟结果对径向直叶片湿式风机气、液、固三相流场和除尘机理的研究有指导意义.     

激光差分探测的悬浮物浓度测量技术研究

为了实现对烟雾、粉尘等悬浮物浓度的实时检测,提出一种基于激光差分探测的悬浮物浓度测量方法.通过研究激光在悬浮颗粒中传输时的特性,获取了悬浮物浓度与光强之间的衰减关系;借助于参考光路与测试光路做信号差分放大,消除了其他外界干扰光以及环境对测试精度的影响;搭建了基于激光差分探测的悬浮物浓度检测系统,对测量方法进行了验证.研究结果表明:通过对悬浮颗粒的检测,在不影响悬浮物颗粒分布特征的前提下,可实现对浓度的实时检测,其测量精度优于12%,验证了该测量方法具有实际可行性.     

基于多源遥感数据的大襟岛海域悬浮泥沙观测

珠江口黄茅海大襟岛海域是中华白海豚栖息地. 为了对该海域的水质进行评估,采用集成机载光谱成像仪（CASI）影像对悬浮泥沙质量浓度进行观测,并根据实测光谱构建适用于CASI影像和中分辨率成像光谱仪（MODIS）影像的悬浮泥沙质量浓度单波段反演模型. 此外利用实测悬浮泥沙数据和MODIS影像对反演的悬浮泥沙质量浓度进行精度评定. 研究表明,基于CASI数据的单波段指数模型可以较好地反演研究海域的悬浮泥沙质量浓度,相对平均误差为11.16%,此外单波段指数模型也可以较好地应用在MODIS影像上,相对平均误差为15.18%. 研究区域悬浮泥沙质量浓度为0.48~12.15 mg/L,对海豚栖息区的生态环境未构成明显影响. 结合基于MODIS的珠江口海域悬浮泥沙遥感影像发现,研究区域悬浮泥沙主要输入来源为黄茅海西岸的陆源输入,黄茅海西岸陆域输入泥沙在由黄茅海向口外输送时,存在明显的分支现象,径流主轴在河口海域自西北向东南向海运输,沿岸流则沿着大襟岛自东北向西南向海运输,由此,在大襟岛北部出现低悬浮泥沙、高透明度海域,适合白海豚栖息.     

注蒸汽水平井井筒内参数计算新模型

注入蒸汽在水平井筒内流动时,蒸汽沿着水平段的质量流量越来越小,且加速度压降不等于零,导致蒸汽的物性参数发生变化,而蒸汽物性对井筒内蒸汽的沿程参数分布有较大影响.依据质量守恒和能量守恒,建立了注入蒸汽干度沿水平段的变化方程,利用动量守恒原理,推导了沿水平井筒的蒸汽干度分布和压力分布计算公式,构建了摩擦力做功、湿蒸汽混合物密度、水平段吸汽量和井筒与油层之间的热传递计算模型,模型同时考虑了变质量流与蒸汽PVT参数的变化对计算结果的影响,采用按压力增量迭代的计算方法对模型进行求解.实例的模型计算结果与油藏数值模拟结果对比表明,新模型具有较高的计算精度.     

3D mathematical model for suspended load transport by turbulent flows and its applications

In recent years, 1D sediment mathematical models have been widely applied in en-gineering practice. However, simulation results from such models provide limited tech-nical details and they cannot fully meet the requirements of engineering planning and design. Though 2D sediment mathematical models have been developing rapidly and already been used to solve the sediment problems in hydraulic engineering, the area near the main structure of a project has 3D problems of water flow and sediment m…     

椒江口-台州湾悬浮泥沙分布特征遥感研究

河口港湾淤积是当今沿海港口城市密切关注和急待解决的问题。研究港湾海水悬浮泥沙的分布特征,有助于分析港湾的淤积过程,对淤积的防治与治理也有一定的参考价值。以椒江口-台州湾为研究区,利用时间上同步的遥感数据与海水含沙量实测数据,建立了海水悬浮泥沙浓度遥感处理模型,并参照解译结果分析了研究区不同条件下海水悬浮泥沙的分布特征,为研究区其它课题的研究提供了基础依据。     

Charging for the waste dumping of open-pit metal mines

1. IntroductionThe problem with regard to the extent of the area oc-cupied by waste dumping has been receiving consider-able attention in recent years. The total area occupiedby mining has reached approximately 586×108 m2 andthe destroyed area is 157×10…     

北京地区简易垃圾填埋场特性

为了研究北京地区典型简易垃圾填埋场垃圾体的内部特征,在现场测定了垃圾体内部温度随深度的变化规律,并在室内测定了垃圾体的成分、含水率和有机质含量随深度的变化.结果表明:对于填埋深度较浅的垃圾场,垃圾体内部温度随填埋深度增加而降低,填埋深度较深的垃圾场,垃圾体内部温度则随填埋深度的增加而提高,但达到某一峰值后又呈逐渐下降的趋势;有机质随填埋深度增加而减小;含水量随着有机质质量分数的增加表现出逐渐增大的趋势.     

咸水体修复过程中含水层物理堵塞试验研究

针对山东半岛大沽河下游咸水体修复过程中含水介质物理堵塞的问题,采用室内模拟试验,系统研究了悬浮物质量浓度和粒径对咸水体含水介质物理堵塞的影响,并通过测定人工回灌过程中渗透系数的时空变化,定量分析和评价含水介质物理堵塞的机理和程度。结果表明:悬浮物质量浓度和粒径是影响含水介质渗透性的关键因素; 在悬浮物质量浓度分别为50、100、200 mg·L^-1的条件下,含水介质的等效渗透系数分别为其初始值的38%、20%和10%; 随着注入悬浮物质量浓度、注入时间的增加和入渗深度的减小,相对渗透系数不断减小; 悬浮物的粒径越小,迁移距离越大,造成渗透系数下降区的厚度越大; 随着悬浮物粒径的不断增大,粒径大的颗粒容易被截留在表层,造成表层渗透系数下降幅度增大,其余各层渗透系数下降幅度随深度增加而减小。     

于家沟地下水反应溶质运移规律数值仿真

针对矸石淋滤液对于家沟地区地下水污染的实际情况,分析其在含水层中运移的规律,充分考虑了地 下水变密度对浓度分布的影响,建立了多组分溶质在地下水中运移的耦合动力学数学模型,采用Galerkin有限 元方法和Picard迭代法相结合对耦合模型进行了离散,通过室内土柱实验求得基本参数并对地下水污染的动态 过程进行了仿真模拟,预测了污染浓度的时空分布特征。结果表明:污染面积随时间推移不断向两轴方向扩 大,且纵向显著;不同组分由于各自特征的巨大差异,受到地下水密度影响的程度也有很大差别;渗滤液浓度拟 合误差小于6%,从而验证了模型的可靠性和实用性。     

基于雅鲁藏布江辫状河流的洪峰流量输沙变异数值模拟

该研究根据雅江中游辫状河流平面形态建立输沙地形,构建了可用于辫状河流输沙模拟的数学模型。数值计算采用二维水动力学和非粘性泥沙耦合模型对辫状河流中泥沙输运规律进行模拟研究,模型基于不可压缩雷诺平均N-S方程,模型中包括连续方程、动量方程、河床面变形方程、全沙输沙方程。该数学模型通过全沙输移理论计算悬移质和推移质输沙率。当模拟洪峰流量时,辫状河流出口含沙过程和悬移质输沙过程峰值滞后于入流过程,形成相位差,泥沙粒径越小,相位差越小,0.01mm和0.02mm泥沙相位差接近0,出口悬移质输沙率产生的相位差小于含沙量;0.3mm、0.2mm和0.1mm泥沙在辫状河流中淤积的淤积量超过50%。在计算泥沙输移的同时,考虑泥沙的启动、沉降淤积作用导致的地形更新,进而求解挟沙水流在辫状河流当中运动时对地形变化的影响,为天然辫状河流的研究预测建立一定的数值模拟基础。     

混凝土真实细观模型的生成及氯离子传输的数值模拟

基于改进的遗传算法和8邻域边界跟踪法,对混凝土断面的数字图像进行处理,得到二值图像并提取粗骨料的边界坐标;根据提取的坐标编写程序,生成浆体集料界面过渡区（ITZ）,得到真实的混凝土细观模型;将得到的混凝土细观模型导入COMSOL软件,模拟海洋水下区氯离子侵入混凝土内部过程,得到不同时刻混凝土内部氯离子浓度云图。研究结果表明：使用的建模和模拟方法所得结果与长期实海暴露混凝土实验结果一致,可以用来研究和评价海洋环境下混凝土的耐久性能;ITZ的存在会加速氯离子向混凝土内部扩散,其厚度越大,扩散过程越快,界面区厚度增大1倍,混凝土表观氯离子扩散系数增大12.3%;对比真实混凝土细观模型与参数化生成的圆形随机骨料模型中氯离子传输模拟结果发现,圆形随机骨料模型中氯离子的浓度总是小于真实细观模型中氯离子的浓度。     

大巴车飞沫扩散特性及乘客感染风险预测

为了研究飞沫在大巴车中的扩散特性并揭示病毒的传播规律,以空调开启状态下的大巴车为研究对象,通过对车内流场结构的分析,应用拉格朗日方法对位于车内前部、中部、后部的患者咳嗽产生飞沫的扩散过程进行计算,获取飞沫的传播路径、浓度分布、逃逸速率等扩散特性参数. 根据飞沫中病毒颗粒数量,结合Wells-Riley方程对车内乘客的感染概率进行预测. 研究结果表明,飞沫在舱内的分布特性与患者位置、回风口位置、气流组织等因素密切相关;与位于后部患者相比,前部患者会使更多的乘客面临较高的感染风险;位于飞沫扩散路径且距离患者三排以内的乘客感染概率均高于30%.