分布式城市需水预测模型

城市需水过程和城市土地利用单元的类型密切相关,不同建设用地类型对水资源的需求强度具有显著差异.本研究基于8类城市建设用地与3类主要城市需水过程的空间关系建立了分布式城市需水预测模型.以厦门市为对象进行模型的应用研究,通过PEST软件(parameter estimation)率定了建设用地单元上的需水参数,分析了参数的合理性,预测了厦门市2020年城市的需水总量及其空间分布.结果表明厦门市2020年的城市需水总量将达到36657万吨,比2014年增长24.17%;居民用地和工业用地的需水强度大于其他建设用地类型,厦门岛内居民用地的需水强度远大于厦门市其他行政区居民用地的需水强度.厦门市城市建成区需水量的空间分布与人口密度具有很好的相关性,不同用地类型上需水强度差异明显.     

铁电体热释电系数的本征和场致增强模式的机理

铁电材料制备的红外探测器主要有两种工作模式:热释电体的无电场本征模式和铁电体的场致增强模式.利用铁电体的唯象理论,通过引入偶极子耦合,得到了两种模式热释电系数的理论公式.其数值模拟表明,在热释电体的本征模式中,热释电系数随温度的上升而增加,接近居里温度时急剧增大.在铁电体的场致增强模式中,热释电系数由场致诱导极化的温度效应和偶极子的转动效应产生.在低温区,低电场时以偶极子的转动为主形成一个尖锐的峰,增大电场后变为以场致诱导极化为主.温度升高,以偶极子转动引起的热释电系数峰向高电场方向移动,在顺电相,以场致诱导极化为主.铁电体用于热释电效应时,保持温度稳定性的基本方法是温度越高,施加的电场越大.     

活化热氛围下柴油喷雾多点自燃特性及影响因素的实验研究

利用高速摄影技术, 研究了柴油高压喷雾在活化热氛围下的自燃特性, 观察到了高压柴油喷雾在活化热氛围中的多点自燃现象, 初步探讨了不同协流温度下喷雾火焰的稳定机理, 分析了影响自燃的相关因素. 结果表明, 不同协流温度下, 柴油喷雾起升火焰的稳定机理不同. 低温协流条件下喷雾火焰的稳定受自燃现象的控制, 而高温协流下火焰的稳定是火焰传播速度和燃烧供应速度平衡的结果. 柴油喷雾着火滞燃期受协流温度的影响较大, 呈非线性关系. 协流温度低, 则随温度上升滞燃期迅速减小, 滞燃期由996 K时的16.9 ms下降至1048 K时的7.1 ms, 减小了约10 ms; 协流温度高, 滞燃期随温度上升而减小的趋势变缓, 温度由1048 K升高至1101 K时, 滞燃期仅降低4 ms左右. 喷油系统参数对柴油喷雾滞燃期存在一定的影响, 但影响程度与协流温度有关. 协流温度越低, 则滞燃期受喷孔直径、启喷压力和油泵转速的影响越大. 喷油系统参数对滞燃期的影响主要体现在两个方面, 即改善喷雾效果从而降低物理滞燃期, 以及由于喷雾锥角或贯穿速率增加导致的物理滞燃期缩短.     

密度分层流体中不同潜深拖曳回转体激发内波特性实验

在具有强密度跃层的分层流体中,采用沿水槽中纵剖面对称布置的电导率探头阵列方法,对长径比为7.7的轴对称回转体在5种不同潜深下拖曳运动激发内波时空特性进行了系列实验.结果表明:存在一个与潜深无关的临界转捩Froude数Fr_c=3.64,当Froude数FrFr_c时,在不同潜深下,内波相关速度均与物体运动速度一致,体积效应内波为主控内波,但内波反对称度随Fr增大而增大,表明尾迹效应内波的影响也随着增大;同时,存在一个内波峰值Froude数Fr_p≈1.33,当FrFr_p时,无量纲内波最大峰-峰幅值随Fr增大而增大,而当FrFr_p时,无量纲内波最大峰-峰幅值随Fr增大而减小.当FrFr_c时,在不同潜深下,内波相关速度均小于模型运动速度,其相关速度Froude数Fr_(iw)均在0.7~1.4之间的一个条带内变化,内波反对称度近似在某个小于0.5的常数附近波动,尾迹效应内波中对称部分略为占优,而且尾迹效应内波中对称和反对称部分的水平张角均近似为20.6°;同时,无量纲内波最大峰-峰幅值均随Fr增大而近似线性增大,而且其线性增大的斜率与潜深之间近似满足指数衰减关系.特别地,本文工作表明,现有文献认为尾迹效应内波关于轴对称回转体纵剖面是对称的先验假定是不合理的.     

三江平原沼泽湿地CO2和CH4通量及影响因子

利用不透明气体采样箱-气相色谱法, 同步测量了三江平原两种主要类型沼泽湿地CO2通量和CH4净通量. 三江平原常年积水沼泽湿地生态系统呼吸通量平均值为548.04 mg·m-2·h-1, 小于季节性积水沼泽(713.08 mg·m-2·h-1); 较大值都集中于7～8月, 即植物生长旺季. CH4排放规律与生态系统呼吸通量不同, 常年积水沼泽CH4平均通量值为12.80 mg·m-2·h-1, 大于季节性积水沼泽(8.56 mg·m-2·h-1), 且高值区分布时段也不同. 7～9月是常年积水沼泽CH4主要排放期, 而季节性积水沼泽CH4主要排放期为8月下旬至9月中旬. 沼泽湿地生态系统呼吸通量与0～10 cm土壤温度及湿地积水水温呈显著正相关关系, CH4排放通量与土壤温度相关关系并不十分显著, 地表水水位和土壤温度的综合作用决定沼泽湿地CH4排放特征.     

北京奥运村洪水淹没风险模型研究

随着城市化的加剧, 城市暴雨积水的风险越来越大, 城市洪水问题已成为全球性环境灾害的热点问题. 如何有效分析城市水文过程, 准确评估城市洪水风险是市政建设和水资源管理的迫切需要. 城区人工下垫面复杂, 水利设施众多, 传统的水文模型和水动力模型均难以准确地模拟洪水非恒定演变过程. 以城市复杂环境下的产汇流、排水、积水等过程作为研究对象, 首先建立水文模型实时模拟降雨径流过程, 进而分别建立适用于排水系统的一维水动力模型和适用于地表洪水漫流的二维水动力模型, 最终在地理信息系统平台上将这三类模型进行在线耦合, 最终建立起适用于城市洪水预测模拟的耦合模型系统. 以北京奥运村为例, 针对不同的典型降雨过程, 对该模型系统进行验证和分析, 模拟结果表明该模型能够有效地模拟复杂市区降雨积水过程, 能够提供可信度较高的城市洪水潜在风险评估, 切实指导区域水利设施建设和水资源管理.     

不同地面状态下行走时人体的滑摔机制

利用自制步进摩擦试验机,测试了人体在水平静止路面、上下坡面、水平加速运动路面上行走时脚底接触力、摩擦系数、制动期时间及冲量变化.通过人体受力分析,根据力及力矩平衡原理探讨了人体行走制动期的滑摔机制.研究表明,水平静止路面行走时,制动期脚底所需摩擦系数可用RCOF=tgθ表征,RCOF越大,滑摔风险越高.下坡行走时,身体所需摩擦系数RCOF=tg(θ+α)随下坡角度增大而增大,滑摔风险增加;上坡行走时,RCOF=tg(θ-α)随上坡角度增大而减小,滑摔风险降低.水平加速运动路面上行走时,身体所需摩擦系数RCOF=tgθ随反向加速度的增大而增大,滑摔风险升高;随正向加速度的增大而减小,滑摔风险降低.人体在不同地面状态下行走时,可通过改变身体重心运动方向的惯性力、调整步态制动期及起步期的时间分配以改变摩擦力,满足重心平衡条件,确保身体平衡.     

城市水文学研究综述

城市水文学是水文学的一个重要分支,20世纪80年代正式独立成为一门学科.城市水文学发展早期重点关注城市供排水工程设计等水文计算问题.随着全球城市化进程的推进,城市水文过程演化及其伴生效应日益凸显,城市水循环机理发生了深刻变化.城市"雨岛效应"、"干/湿岛效应"等现象日益明显,城市暴雨内涝、水污染等事件频繁发生,这些新问题使城市水文学研究出现了新任务和新领域.目前城市水文学基础研究大体可分为两大主要方向:城市化的水文过程及其伴生效应识别与描述;城市水文过程机理解析与模拟计算.城市化的水文效应方面的研究较多,对"雨岛效应"产生机理的认识也较统一,但对城市"干/湿岛效应"的研究结论在不同地区并不一致.城市化伴生效应方面,近些年对水环境以及水生态效应的研究得到了重视和加强,建立了城市水质模型和生态承载力理论等.城市水文过程机理解析与模拟方面,"自然侧"的降水-产汇流研究比较系统,已建立了包括城市屋面、硬化地面、城市绿地等复杂城市下垫面的降水-蒸发-径流定量模拟模型;"社会侧"对城市用水规律和需求预测研究比较充分,然而对城市人工取用水的耗水机理研究较少.总的来看,城市水文学未来的发展需从城市耗用水机理、城市水文极端事件模拟与综合应对,以及城市群叠加水文效应的定量评估和预测等方面寻求突破.     

盆地模拟技术——在W凹陷的应用实例

一、模拟的地质模型及原理 1.埋藏史 是恢复地层在不同的埋藏深度下的厚度。对于不同岩性的孔隙度随其埋深变化而不同.采用如下公式:     

极端干旱区咸水滴灌条件下流动风沙土盐分表聚过程

通过对塔克拉玛干沙漠腹地高矿化度地下水滴灌林带内风沙土和不同因素影响下咸水灌溉后的土样进行取样分析,研究极端干旱区流动风沙土水分动态变化和盐分表聚过程,为塔里木沙漠公路防护林生态工程的可持续利用以及盐害的综合防治提供理论依据.研究结果表明:(1)在一个灌溉周期内,随着时间的推移,结皮层和0～30cm各层土壤质量含水量不断减小,含盐量不断增大;湿润峰结皮层电导率远大于湿润区外和湿润区,湿润峰和湿润区变化较为明显,湿润区外变化较小;滴灌对盐分表聚作用水平影响距离约为1m,垂直影响深度主要集中在0～5cm;盐分表聚作用以Na+,Cl?和SO42?3种离子为主;(2)气温、风速、灌溉水矿化度、覆沙厚度、土壤质地和枯枝落叶量等因素都会对盐分表聚过程产生重要影响.     

城市深隧排水系统典型案例分析

城市深隧排水系统是一种能够有效缓解城市内涝问题、解决雨洪和溢流污染的重要措施.该系统在国外多个国家已经有了较为成熟的应用,取得了一些值得借鉴的经验.近几年国内许多城市暴雨内涝事件频发,也使得对城市深隧排水系统的研究更为重要.通过对城市深隧排水系统原理以及国内外典型工程应用案例的介绍和总结,可为我国今后在深隧排水系统建设及运行中更好地发挥其减污、防涝综合作用提供技术支撑.目前深隧工程在模拟评价、调度管理以及与其他工程的联合设计等关键技术问题上已取得了一些成果,但仍面临着管网衔接、施工地质、地下大容量泵站建设、运行管理等一系列技术问题,这是城市深隧排水系统未来发展的关键所在,同时也为今后的研究指明了方向和目标.总的看来,城市深隧排水系统研究在我国具有迫切的现实需求和广阔的应用前景,需要结合我国各城市特点进行系统规划和建设.     

北京北安河地表沉积物的岩石磁学特征及环境意义

地表沉积物的磁性能够记录自然环境变化以及人类活动对环境的影响. 北京北安河地表沉积物的类型为全新世洪积、湖积粉砂和黏土. 岩石磁学研究表明这些沉积物中的磁性矿物以磁铁矿、赤铁矿和磁黄铁矿为主. 该剖面磁参数变化特征和已报道的北京其他区域的典型污染剖面显著不同, 例如, 磁化率和饱和等温剩磁随剖面深度增大而逐渐减小, 表明研究剖面的沉积物中磁性矿物的浓度从地表向深处逐渐降低. ARM/SIRM等指示磁性矿物粒度的磁参数的值从上往下逐渐增大, 表明磁颗粒粒度向下逐渐变细. 磁黄铁矿从22 cm深度处往下突然出现, 指示了沉积剖面中存在氧化-还原界面. 因此, 北安河地区地表沉积物的磁性变化受控于还原成岩作用和成壤作用两种地质过程. 这为在北京地区利用磁性来调查污染状况提供了一个可供参考的“基准点”.     

Poiseuille-Rayleigh-Benard流动中局部行波的周期性

通过采用二维流体力学基本方程组对Poiseuille-Rayleigh-Benard流动中局部行波的周期性进行研究,发现局部行波的稳定周期是受水平来流雷诺数和相对瑞利数影响的.取普朗特数Pr=6.99,相对瑞利数r=5,水平来流雷诺数Re=6时,发现了局部行波具有稳定周期性.对Pr=6.99的局部行波的稳定周期进行研究,结果表明:局部行波的稳定周期随水平来流雷诺数增大而减小,随相对瑞利数的增大而减小;相对瑞利数r越小,局部行波的稳定周期随水平来流雷诺数的增长率越大.对Pr=0.72,0.0272两种流体的局部行波的稳定周期进行分析,取相对瑞利数r=8时,与普朗特数Pr=6.99局部行波的稳定周期随水平来流雷诺数变化不同;对于普朗特数Pr=0.72,0.0272,局部行波的稳定周期随水平来流雷诺数增大而增大,Pr=0.72的增长率比Pr=0.0272大.     

微波左手材料的反射率和相位随频率的变化特性

利用矩形波导法首次由实验研究了微波垂直入射到由铜六边形开口谐振环(split ring resonators, SRRs)和铜杆组成的左手材料(left-handed metamaterials, LHMs)样品表面时, 其反射率和反射相位随频率的变化特性. 实验结果表明: 单层SRRs的LHMs样品在左手频段内出现了一个深度为−3.3 dB的反射峰, 即其反射率为47%. 在左手频段内, 反射波相位随微波频率的变化关系与透射波相位变化不同, 而且反射波相位曲线在反射峰频率处出现一个拐点. 对于三层SRRs的LHMs样品, 其反射峰的深度随样品排数的增加而增加, 即不反射能力增强, 且反射峰与左手透射峰有一个相对频移, 认为不同层间SRRs的相互作用是导致其频移的原因.     

珠江三角洲城市群城市碳排放动态模拟与碳达峰

城市是减缓气候变化和实现碳达峰与碳中和目标的关键主体,开展城市碳排放多情景研究与碳达峰研究能为城市碳达峰行动方案的制定提供科学依据.本文基于蒙特卡罗法,为模拟碳排放不确定性演化和愈发注重城市碳减排,调整了不同时间段和不同碳排放情景的概率,同时结合多情景分析、Mann-Kendall趋势检验、Theil-Sen’s趋势斜率估计等方法,动态模拟2021～2035年珠江三角洲(以下简称珠三角)城市群的碳排放量并分析了2006～2035年碳排放的演化路径、碳达峰与碳减排潜力,丰富了后新冠肺炎疫情时期城市碳排放的相关情景研究.结果表明:(1)动态模拟显示珠三角城市群于2020年显著碳达峰, 2035年碳排放量减少至24885万～27006万t,碳强度较2006年降低84.18%～85.21%;相较于基准情景,动态模拟下珠三角城市群2021～2035年累计碳减排潜力为-8168万～12825万t,碳减排潜力有66.79%的概率为正,即较基准情景进一步减排,其中2744万t的概率最大;(2)深圳、珠海、惠州和东莞属于倒“U”型演化的碳达峰类城市,均不晚于2020年碳达峰, 2006～2035年特别是...     

球面密封高水基先导阀二维流场的空化模拟

利用Fluent软件对流经先导阀阀芯的流场进行了模拟,通过仿真发现在节流口产生气穴,减小阀芯直径或改变密封钢球的直径都可以使空化系数增大,发生气穴的可能性降低,但改变密封钢球的直径不会增大负压区的面积.     

柴油机等径颗粒平面碰撞过程凝并特征

针对后燃期柴油机颗粒物的碰撞过程,结合气溶胶颗粒的受力分析和基于弹性形变力、范德华力的非完全弹性碰撞运动方程,探讨了等径颗粒平面非完全弹性碰撞过程的两个特征-压缩、恢复和影响压缩恢复的主要特征参数.进一步研究了入射角、碰撞频率、压缩距离、恢复系数和凝并效率等特征参数相互之间的关系及其在碰撞过程中的作用.研究结果表明,任意粒径下,随着压缩过程的进行,范德华力均增强;对于相同粒径颗粒,在压缩过程中,弹性形变力始终大于范德华力,且两者差距逐渐增大.颗粒粒径分散性越大,颗粒间碰撞频率越大.15,45 nm颗粒分别与50 nm颗粒碰撞频率的比值约为1.9倍.等粒径颗粒碰撞过程中,初始相对速度保持不变时,入射角增大,压缩距离增大,对心碰撞时,压缩距离最宽;相同入射角下,压缩距离随着初始相对速度的增加而逐渐增大.随着恢复系数的增大,临界速度逐渐减小,凝并效率呈逐渐减小趋势.当恢复系数等于0.026时,凝并效率约为50.05%,能够实现较高效的碰撞和较快地促进颗粒凝并,当恢复系数大于0.063时,凝并效率接近于零,极大部分颗粒碰撞之后发生分离,阻碍了颗粒凝并.     

竹红菌甲素的光物理——分子内质子传递和基态激发态酸碱性的研究

平衡受溶剂极性影响,因此这类化合物的荧光位置随溶剂极性改变,并有较大的Stokés位移。不同波长荧光所得激发光谱也不同。 竹红菌甲素分子结构如图1,它有两个内氢键。它的荧光在600和650nm处有两峰,但没有较大的Stokés位移(图2),荧光峰也不随溶剂极性明显移动。因两荧光峰寿命不同,所以     

氟氯共存体系锡在流/熔体相间分配的实验研究

为深入了解与含氟花岗岩有关锡矿床的成矿机制, 在温度为850℃, 压力为100 MPa, 氧逸度接近NNO的条件下开展了氟氯共存体系锡在花岗质熔体相和共存流体相间分配行为的实验研究. 实验通过改变液相中HCl浓度和熔体的铝饱和指数ASI及F含量来观察锡的分配行为. 研究结果显示, 在氟氯共存的花岗质岩浆体系中: (1) 熔体ASI值越高相应锡在流/熔体相间的分配系数D_Sn越大, 过铝质熔体有利于锡分配进入流体相; (2) 流体相中HCl浓度越大越有利于锡分配进入流体相中; (3) 实验固相产物熔体相中氯含量随体系氟氯含量的增大而升高, 且熔体相中氟氯含量具有正相关关系; (4) 含F高的熔体(F含量约大于1 wt%)有利于锡在熔体相中富集从而可为锡矿的形成提供物质来源, 当熔体相中氟含量从约1 wt%左右逐渐减小后锡的分配系数明显增大, 流体相中HCl浓度越高D_Sn增涨幅度越大越明显, 即氟含量减小后有利于锡分配进入富氯液相中, 从而有助于热液型锡矿床的形成.     

非均匀热流下R245fa/R134a两相流型及换热特性

针对有机工质在非均匀热流边界条件下的气液相变问题,基于质量分数配比为0.7:0.3的非共沸工质R245fa/R134a,建立了非均匀热流下10 mm内径水平管内的两相流动沸腾换热实验系统.实验工况为质量通量175～373kg/(m²s),热流密度9.95～47.57 kW/m².利用高速摄像仪和图像处理技术,对观察到的泡状流、塞状流、分层流和环状流4种流型进行了灰度值分析,并分别绘制了非均匀加热和均匀加热时的流型图.基于流型分析了干度、质量通量、热流密度和饱和温度对两相换热系数的影响,并将实验数据与4种现有关联式进行对比.结果表明,在相同的加热量下,相比于均匀加热条件,非均匀加热条件下流型由间歇流转变为环状流时的初始干度更低;换热系数在低干度区随干度变化较小,而在干度较高的环状流区域随干度增大而增大.此外,换热系数随质量通量、热流密度增大而增大,而饱和温度对对流沸腾区换热系数的影响不大,对核态沸腾区有一定影响.在非环状流区域4种换热关联式的预测能力都表现较差,而在环状流区域Sun&Mishima关联式的预测精度相对最高.