污染源对大气环境质量影响模拟(Ⅰ)

本文介绍SXVEQAS(山西大学环境质量评价系统)中污染源对大气环境质量影响模拟的数学方法。全文分为两大部分,第一部分为单污染源影响模拟方法,主要介绍长期平均浓度等浓度曲线与污染区划分的计算方法,并以岳南矿为实例说明。下文将介绍第二部分,介绍多污染源影响模拟的一些数学方法。它主要研究使用网格法进行对大气污染形势模拟、大气污染预报、等浓度曲线和污染区域划分计算的数学方法,这是区域性环境质量评价与环境规划中急待解决的关键问题。     

典型气象日方法在大气环境影响评价中的应用

对某地区的基本气象资料进行统计和分析，讨论并给出大气环境影响评价中典型气象日的确定方法。结合高架点源影响浓度的实例计算，可以方便地得到典型气象日条件下大气污染物的日平均浓度分布以及周围环境保护敏感目标的日平均浓度影响值，能够更为真实地反映该地区的实际气象条件对大气污染物分布浓度的影响情况。     

基于弱耦合求解方法的排水管网底泥输运模拟

通过将SWMM(storm water management model)模型与底泥输运模型耦合计算实现对于排水管网底泥输运工况的模拟。利用该耦合求解方法,底泥输运过程对于管渠过流断面以及水流中污染物浓度的影响均可进行定量计算。耦合计算过程中全局时间步长由SWMM的时间步长确定,通过对底泥输运模型进行适当的调整使其适应SWMM时间步长,从而实现模拟的数值稳定性,避免了底泥输运模型出现过度沉积或过度冲刷引起数值不稳定的情况。该模拟方法通过2个案例进行了验证。通过案例的模拟结果可以看出该耦合过程可以给出稳定且合理的模拟结果,可以模拟管渠底泥的沉积及冲刷的过程以及其对于管渠过流断面及污染物浓度变化的影响。相较于单纯的SWMM模拟结果,耦合模型可以给出更加准确的模拟结果。     

基于负载均衡分区法的建筑火灾并行数值模拟及应用

针对建筑火灾数值模拟过程占用计算资源大的问题,采用并行计算方法,综合考虑建筑火灾数值计算中的网格数、通信边界、火源位置以及可燃物密集程度,提出了建筑火灾数值模拟的负载均衡分区算法.并将此方法应用于农贸市场大型火灾数值模拟的并行计算中,与采用传统的递归坐标二分法的计算结果进行了对比.结果表明,建筑火灾负载均衡分区法具有更好的加速比与并行效率.     

大气污染的数值模拟

为比较集中供热与分散供热对重庆涪陵地区的大气污染影响的差异,采用计算流体力学软件PHOENICS,通过计算机模拟的方法得出该地区大气污染物(SO2,PM10)的基本分布情况,结果表明,集中供热的污染源面积较大,污染的扩散方向受城市的主导风向影响较大,污染物浓度向扩散方向的两旁下降得较快,该区中心主要小区的污染物浓度从源强的5%降低到1%;而且集中供热产生的污染面积大约只有分散供热的20%,受污染的区域减小,特别是对居民区等人口密集区的污染大大降低了.并从对城市大气污染的角度论证在该地区采用集中供热的优势.同时证明使用一些较为成熟的流体力学软件进行计算机模拟能够为城市的大气污染分析提供一个较为准确而便利的手段.     

雨水对云下污染物清除的Euler模拟

本文发展了一个一维微物理过程参数化处理的Ｅｕｌｅｒ模式，模拟雨水对云下污染物的清除和雨水酸化．给出了云下雨水ｐＨ值的垂直廓线以及地面雨水中ＳＯ、ＮＯ和ｐＨ值随时间变化的曲线．比较了ＮＨ３、气溶胶、雨强对地面雨水中ＳＯ、ＮＯ以及ＳＯ２浓度和垂直分布对雨水ｐＨ的影响．     

坡面氮、磷流失特征分析及预测

利用室内人工降雨系统和大型可变坡土槽,模拟了裸土坡地在不同的初始土壤营养物质量分数、径流量、坡度及植被覆盖率下的产污过程,分析了典型降雨过程中氮、磷质量浓度随时间的变化过程以及径流中营养物质的流失规律.结果表明:径流中氮、磷质量浓度受表层土壤营养物的质量分数影响很大;氮、磷质量浓度在产流初期迅速下降,随后下降速度趋于平稳;在多数情况下,径流中硝酸盐氮的质量浓度高于氨氮质量浓度,亚硝酸盐氮的质量浓度很低.在物理机理研究的基础上提出了氮、磷的污染负荷模型.     

基于差分方程的河流污染估算动态模型研究

采用“分区”的思想来计算河水的污染浓度,建立河流污染估算差分方程动态模型,并用该方法来估算采取不同污染标准时的不同的污染限额;估算河流污染到达稳定状态时所需的时间。最后用模型对黄浦江作了数值计算。     

城市采暖前后黑碳气溶胶污染差异及影响因素分析

为研究城市采暖前后黑碳气溶胶(BC)变化特征,采用BC 1054型黑碳仪对石家庄市空气中的BC进行连续监测并分析,得到以下结果:监测期间BC平均浓度为(6.39±0.36)μg·m^-3,浓度范围为1.04～23.39μg·m^-3,采暖前平均浓度为(4.68±0.29)μg·m^-3,而采暖后平均浓度为(9.20±0.68)μg·m^-3,是采暖前的1.97倍;受人类活动影响呈明显的规律性:采暖前后BC日变化趋势为双峰双谷型,采暖后周末效应明显,BC浓度约为工作日的1.25倍;采暖前BC浓度受粗颗粒物影响较大,采暖后则受细颗粒物影响较大.石家庄市BC与CO,NO₂,PM₁₀,PM_2.5这4种要素来源相似,主要源于工业企业排放、机动车尾气、道路扬尘.     

室内防火隔离带的场数值模拟与设计要点分析

在大空间建筑物划分防火分区时，由于受建筑结构的影响，对其进行物理防火分区存在困难。本文通过设置不同的场景，运用场模拟软件FDS进行模拟分析，仿真火灾热辐射对相邻区域货物的影响，提出了在建筑内设置一定宽度的隔离带作为防火分隔的方法。     

博物馆恒温恒湿展厅空气细菌检测及人员暴露量分析

目的检测博物馆展厅内的细菌浓度,确定影响细菌滋生的主要因素并预测参观人员的暴露量.避免博物馆参观人员受空气中细菌污染.方法通过采集、培养和计数对两间恒温恒湿博物馆展厅内的空气进行细菌检测,运用Crystal Ball软件对两个展厅中参观人员暴露于细菌中的暴露量进行蒙特卡罗模拟预测.结果展厅A、展厅B空气中细菌的平均浓度分别为558.52 cfu/m~3和567.7 cfu/m~3;蒙特卡洛模拟得出在相同的参观时间内,青、中年男性平均暴露量为345.22 cfu,青、中年女性平均暴露量为260.44 cfu,未成年人平均暴露量为225.24 cfu,呈现依次递减状态.两间恒温恒湿博物馆展厅空气中细菌菌落数符合《室内空气质量标准》(GB/T18883—2002)要求.结论适宜的温度和湿度有助于细菌的滋生繁殖,湿度对细菌的浓度影响更大;人员暴露量与呼吸速率强度之间呈现典型的正相关性,通过计算人员暴露量可以有效评估博物馆室内空气品质.     

重金属离子在土壤中迁移的模拟研究

在实验数据基础上做出合理的外推, 利用迁移公式, 模拟了若干年后重金属离子 在土壤中的迁移行为和相对浓度分布. 分析了时间、 水的通量密度、 金属离子的吸 附分配系数对金属离子在土壤中迁移及浓度分布的影响. 结果表明, 金属离子在土壤中的 迁移主要受水的通量密度和吸附分配系数的影响, 并随时间的增加而增加.     

计算流体力学的微机网络集群系统的研究

介绍了微机集群架构和PVM技术在计算流体力学复杂课题研究中的有效性.着重讨论了在微机并行机群上进行CFD计算,以及计算中的负载平衡等相关问题.给出了并行分区计算的方法,并给出了实际计算结果.结果证明本文介绍的方法是正确的,能有效地均衡计算负载,达到较理想的并行效率.     

计算机通信网络中轮询传输方式的报文延时性能分析

本文对计算机通信网络中的轮询传输方式进行了更深的研究，用马尔可夫链理论和概率母函数的方法分析限系统的传输性能，并获得了在完全服务方式下报文的平均延时计算公式，以及系统的平均排队长度和平均轮询周期计算公式，最后给出了该系统的计算机模拟数值，其理论计算与模拟结果相一致。     

二元随机争用仲裁性能的计算机模拟

给出了０，１随机序列中各竞争模式性态的计算机模拟的一些结果，并用状态转移图计算获胜概率和平均仲裁长度的方法，模拟结果与计算机结果相符。     

钦州湾近岸海域六月富营养化水平评价

【目的】调查及评价钦州湾近岸海域夏季海水富营养化水平状况。【方法】2010年6月采集钦州湾近岸海域15个站位的海水样品,测定海水中化学需氧量(COD)、无机氮(DIN)、活性磷酸盐(PO4-P)等的浓度;采用单因子污染指数法对污染程度进行评价,采用海水富营养化指数法以及潜在富营养化程度评价模式对海水富营养化水平进行评价。【结果】钦州湾近岸海域夏季海水中COD平均浓度为1.00mg/L,DIN平均浓度为0.12mg/L、PO4-P平均浓度为0.01mg/L。单因子污染指数法评价结果显示,钦州湾近岸海域海水中COD浓度符合国家一类海水水质标准;DIN浓度超标率为20%;PO4-P浓度超标率为20%。海水富营养化指数法评价结果显示,钦州湾海域海水富营养化指数平均值为0.47;海水潜在富营养化程度评价模式评价结果显示,钦州湾海域海水营养级别为Ⅱ级。【结论】钦州湾近岸海域海水受无机氮及活性磷酸盐污染;海水富营养化水平为贫营养;钦州湾近岸海域海水富营养化程度主要受陆源污染物及海水养殖影响。     

二元随机争用仲裁性能的计算机模拟

给出了０，１随机序列中各竞争模式性态的计算机模拟的一些结果，并用状态转移图计算获胜概率和平均仲裁长度的方法，模拟结果与计算机结果相符。     

卢瑟福背散射分析元素浓度深度分布的计算方法研究

卢瑟福背散射实验可通过背散射粒子的能谱分析材料中杂质元素浓度及深度分布,其中,获取深度分布的计算方法主要包括近似计算法(表面能量近似和平均能量近似)与数值积分法,计算过程涉及的阻止本领由SRIM程序给出。该文对计算难度小、准确度低的近似计算方法和计算难度大、准确度高的数值积分法进行了比较,给出在5%误差范围内表面能量近似和平均能量近似的适用范围,为实验数据处理过程中计算方法的选取提供依据。     

页岩气藏压裂水平井物质平衡模型的建立

针对页岩气藏压裂水平井中裂缝、基质、游离气和解吸气等对产气量贡献比例定量计算的难点问题,开展了动态渗流分区的物质平衡模型的建立与分析研究,研究中采用了不同渗流区域内压力降传播速度及平均地层压力的计算方法,进行了动态渗流分区设计,给出了压裂液返排后储层受渗吸作用的含水饱和度计算方法,建立了由12项构成的综合物质平衡方程。通过模型的实例应用与分析,获得了气井生产的7个渗流阶段,揭示了不同生产时间的供气结构比例变化规律,认识到基质储层的游离气是气井长期生产的主要供给气来源,其次是解吸气。模型的建立简化了多尺度渗流方程的描述和复杂求解过程,为理论分析和现场应用提供了一种新的方法,也为深入理解和研究页岩气藏渗流特征提供了依据。     

固体颗粒和空泡的Lagrangian模型

建立了固体颗粒和宛泡在不可压缩流体任意流场中运动的Ｌａｇｒａｎｇｉａｎ模型，考虑了浓度等因素对固体颗粒和空泡运动的影响，给出了计算固体颗粒和空泡的数值方法，并模拟了一水泵叶轮中的固体颗粒和空泡运动，得到了水泵叶轮流场中固体颗粒的空泡的运动特性，为分析水力机械的磨损提供了可行的数值模拟方法。