关于欧拉方程和伯努利方程适用条件的探讨

从动量守恒和能量守恒出发,详细地阐述了欧拉方程和伯努利方程的推导过程。从两个方程的推导过程可以清楚地看到,欧拉方程适用的充要条件是黏性偏应力张量的散度为零,流体黏度为零只是欧拉方程成立的充分条件而非必要条件。伯努利方程除了需要适用欧拉方程外,还需要满足流体正压、质量力有势、流动定常的条件,如果需要保持系统的总能量守恒,则正压流体条件需改为等熵流动条件。

渗流作用下多孔介质内颗粒迁移与堵塞规律研究

渗流作用下细颗粒在多孔介质中的迁移穿透与堵塞规律对于防止岩土内部侵蚀、提高人工渗滤设施性能具有重要意义。为此,以砾石为填料,基于X-CT技术开展了多孔介质内颗粒在渗流作用下的迁移与堵塞规律研究。研究结果表明,颗粒在多孔介质中的穿透率总体上随着渗流流速的增大而增大,但不同粒径比工况下,渗流流速对穿透率影响呈现出较大差异。通过X-CT扫描发现,小粒径比(d_(ss)/d_(fs))下,颗粒在后期呈现稳定的竖向分布,呈现堵塞状态,而在大d_(ss)/d_(fs)条件下,竖向累积截留曲线呈直线分布且持续变化,表明颗粒发生持续穿透。在此基础上,分析了粒径比与渗流流速对颗粒迁移的影响规律与物理堵塞形成阈值,确定了堵塞形成的上下阈值线。进一步通过量纲分析发现,耦合参量(d_(ss)/d_(fs))^(2.1)Re^(*1.8)(tu^(*)/H)^(0.2)是预测颗粒穿透率m^(*)的最佳无量纲参量,并确定了计算穿透率的表达式。

缓冲式排水模式管道系统的设计与安全性评价

通过建立缓冲式排水模式管道、河网耦合水力模型,在运用推理公式法初步确定管道系统设计参数的基础上,通过模型试验对缓冲式排水模式管道系统的设计、应用条件进行了分析探讨,确保了缓冲式排水模式合理性和安全性.并以上海某地区为例,在2种典型工况下对缓冲式排水模式的应用条件进行了计算,同时以洪灾频率为指标对缓冲式排水系统的安全性进行了评价.这为不同河网条件圩区的缓冲式排水模式的设计和安全评价提供了新的方法.

圩区缓冲式排水模式应用条件的研究

针对缓冲式排水模式的管道调蓄容积小、超载运行、淹没出流等不利因素,以上海新江湾城为对象建立了管网与河网的耦合水力模型,研究了缓冲式排水模式安全适用所需的条件。结果表明,对综合径流系数为0.5～0.6的缓冲式排水系统,当河道设计常水位与设计地面标高之差为1.2m时,应使缓冲式排水模式管道系统的安全排距<500m;当设计最高水位与设计常水位之差为0.5～0.6m时,应使圩区的安全水面率≥5%。这一研究成果为缓冲式排水模式的安全性评价与推广提供了参考依据。

城市雨水管网模型参数的率定与评价

为推动排水管网模型在城市雨水管理领域的应用,建立了上海市某居住小区雨水管网模型,通过实施管道流量测量,对常用产汇流模型的主要参数进行了率定,并对径流体积和洪峰的影响参数进行了灵敏度排序.结果表明:对径流体积与洪峰流量,最主要的影响因素是不透水表面径流系数/有效不透水面积因子和不透水表面比例;对径流体积影响较小的参数是管壁粗糙系数和地面坡度;对洪峰影响较小的参数为透水表面的渗透性能和地面坡度.总体而言,Horton公式参数的灵敏度最大,英国模型参数的灵敏度最小.研究成果可为城市排水管网模型参数的选择与率定提供参考.

分流制雨水系统雨污混接水量的模型分析

在监测管道流量、对系统所属泵站SCADA(数据采集、监控系统)数据和受纳水体苏州河水位在线监测值详细统计分析的基础上,建立了基于当量连接管的水力模型分析方法.基于当量管道和水量平衡原理,通过系统水力模型分析,准确地确定了上海市某雨水系统的雨污混接水量,同时确定了该水泵强制排水系统存在的严重的地表水流入情况及流入水量.

天然斜发沸石吸附铅(Pb^(2+))机理

为了探讨沸石对Pb2+的吸附过程以及不同阶段的主导吸附机制,设计铅离子脱附实验.将沸石分别置于高质量浓度和低质量浓度的铅溶液中,并将不同吸附程度的沸石取样后进行NaCl和HNO3脱附实验.实验发现:天然斜发沸石对Pb2+的吸附机理主要包括离子交换和物理吸附,其中物理吸附占主导作用.离子交换主要发生在沸石外表面,在短时间内达到平衡,其交换量几乎不受铅溶液初始质量浓度的影响,并且低质量浓度铅溶液中的离子交换所占百分比更高.在低质量浓度的铅溶液中,物理吸附主要发生在沸石外表面,达到平衡所需时间较短;在高质量浓度铅溶液中,物理吸附达到平衡所需时间较长,所占百分比更高.此外,部分铅离子与沸石结合比较紧密,无法脱附出来.

基于流量调查的分流制雨水系统诊断研究

分流制雨水系统的非雨水入流不但影响其正常的排涝功能,而且混接污水的直接排放还易导致受纳水体的严重污染。为了制定合理的系统改造方案,首先需要对系统状况进行分析诊断。为此,结合上海市早期建造的某分流制雨水系统改造工程,进行了以流量调查为基础的系统分析诊断研究,掌握了该系统同时存在雨污混接、与河道直接连通等复杂水力情况,为进行系统改造方案决策提供了依据。研究成果与方法对其他雨水系统的分析诊断有参考价值。

基于管网水力模型的管道瓶颈判定方法及其应用

排水系统达标改造是我国城市排水管理面临的长期问题,管道性能的科学评价诊断是确定排水系统改造方案的前提。制订排水管网改造方案的传统方法为采用单一管段分析、逐根管线估算的方法,未能综合考虑系统运行的水力性能与实际状况。笔者结合上海市某排水系统改造工程的设计,以管网水力模型为工具,提出采用水力坡度比值法识别瓶颈管段,具体地确定了改造对象及改造工程的实施顺序。研究成果与分析方法对今后排水系统改造方案的决策与优化具有借鉴意义。

明渠流下生物作用对管道沉积物冲蚀特性影响试验研究

通过调节溶解氧环境和培养时间,采用循环水槽进行沉积物明渠流冲刷试验,研究生物活动对管道中不同有机物(volatile solid,VS)含量沉积物抗冲蚀特性的影响.结果表明:生物作用对沉积物抗侵蚀能力的影响具有两面性:一方面,生物作用促进沉积物颗粒间的结合力,另一方面,生物作用可通过增大沉积物内部结构的疏松程度以削弱其抗侵蚀能力.有机物含量较低的沉积物,存在一定生物作用,其抗侵蚀能力随培养时间而有所增强;反之,生物活动过于强烈,其抗侵蚀能力随培养时间而有所削弱.而对于适量VS含量的沉积物,生物作用对沉积物冲蚀的正负影响取决于水流剪切力的大小.

生物作用下排水管道沉积物的冲蚀特性

通过在实验室内控制不同的温度、溶解氧环境以及培养时间,探究排水管道内高有机物含量的沉积物在生物作用下的冲蚀特性和规律.结果表明:生物作用对高有机性沉积物的冲蚀特性的影响可表现为两方面:一是影响沉积物堆积密度使其内部结构松散从而削弱其抗冲蚀能力;二是在沉积物表面形成生物膜层从而使其抗冲蚀能力得到增强.在常温(25℃)好氧工况下,由于生物作用较为活跃,沉积物不同深度处的堆积密度随培养时间的增加有不同程度的减小,而在低温(5℃)和厌氧条件下沉积物密度则随培养时间的增加而增大.此外,相对于5℃和厌氧工况,25℃好氧条件更有利于沉积物表面生物膜层的发展,从而提高沉积物的抗冲蚀能力.

基于Monte Carlo法的城市雨水径流污染负荷模拟

为了评价流域雨水径流对受纳水体的污染程度和为城市雨水管理、受纳水体水质控制及规划提供依据,把以物理过程为基础的模拟特征融入到概率模型中,建立了城市雨水径流污染负荷的概率模型,并用Monte Carlo随机抽样法,对长期的径流污染负荷进行了模拟试验,得出流域径流污染负荷的分布特性及其特征值。以某市一小区的TP负荷为例进行了验证,模拟结果与实测结果较为一致。

给水管网优化设计的混合遗传算法

利用遗传算法全局优化和广义简约梯度法(GRG法)局部收敛速度快的特点,将两者有机结合,构造出一种混合遗传算法应用于新建环状给水管网的优化设计.同时针对遗传算法,采用了实数编码技术,基于扩大采样空间的随机采样、惩罚策略、算术交叉及动态变异技术.最后结合工程实例验证了混合算法的高效性.

雨水口流域径流水质水量动态模拟

雨水口水质水量过程线的推求是建立城市雨水径流水质水量动态模型的关键,文章将产污机理应用于雨水口流域,建立了雨水口流域径流水质、水量动态模型,并根据三场降雨资料对雨水口流域水质、水量入流过程以及初冲效应做了动态模拟,所得过程线与实测值比较接近,验证了模型的有效性。

基于双矩形雨型的降雨不均匀性和不确定性分析

降雨时程分配的不均匀性与随机性是内涝风险评估中的一大难题,如何通过设计雨型及相关降雨特征参数的概率分析来描述随机降雨事件成为近年来国内外学者研究的热点。根据前人的研究结果,在突出峰值雨强对内涝风险敏感性的基础上,提出了双矩形雨型用于描述降雨时程分配的不均匀性,并用"平均降雨强度"和"峰值降雨强度"两个参数进行描述。在此基础上,运用Copula原理,对两个参数的概率分布进行了研究,建立了双参数的联合分布函数,对城市内涝风险的评估具有重要意义。

长距离引水工程对受水地水环境的影响评价——以浙北引水工程为例

为了定量评价长距离管道引水供水工程是否会给受水地带来引水越多、污染越严重的现象,提出到户水价与生活污水排放量、工业用水重复利用率与废水排放量的定量关系式,实现了经济杠杆污废水减排作用的量化.以浙北引水工程为例,测算了该工程实施后嘉兴受水地的到户水价、入河污染物排放量,并通过嘉兴水环境模型模拟了受水地水体水质变化过程.结果表明:长距离管道引水供水工程引起的到户水价提升类似于经济杠杆作用,可以较大幅度地削减生活污水和工业废水的入河排放量,在农业生产方式不变的情况下存在改善受水地水环境的正面效应,不会引起受水地污染越来越严重的负面效应.

轮休对垂直流人工湿地堵塞恢复的影响及其动力学特性

人工湿地是一种常见的污水处理技术,但一直受到不可避免的堵塞问题的困扰。该研究主要以不同堵塞现象下的垂直流人工湿地模型为对象(可溶性有机物堵塞,不溶性有机物堵塞,加入抑菌剂的不溶性有机物堵塞),在轮休操作下持续测量不同时期孔隙率与渗透系数变化情况,研究3种堵塞类型的恢复规律,并对其动力学进行分析。试验结果表明在相同轮休期下,生物膜堵塞和有机颗粒堵塞恢复效果较为明显,其中,可溶性有机物堵塞、不溶性有机物堵塞装置分别轮休至第9天、第20天后基本达到较好的恢复状态,当轮休时间足够充分,这2种堵塞类型基本可以恢复至正常状态。其中可溶性有机物堵塞恢复速度最快,其次是不溶性有机颗粒堵塞。并在规律研究基础上,进一步推导了2种堵塞类型的渗透系数恢复的动力学。研究同时发现,轮休操作对无机颗粒类堵塞基本没有恢复效果。

问题和工程案例为导向的工程流体力学课堂教学改革

针对“工程流体力学”课程在课堂教学中存在的问题,以及互联网+时代面临的冲击和挑战,提出基于问题和工程案例为导向的课堂创新教学,实现以教为主向以学为主转变,以课堂为主向课内外结合为主转变,以过分重视结果为主向过程和结果结合为主转变,以学生为中心,激发学生的学习兴趣,培养学生去发现问题、解决问题的能力,提高学生分析和解决具体实际工程问题的能力,从而提高教学质量,培养知识、能力和素质相结合的拔尖创新人才。

合流制排水系统截流工程淤积分析与探测

为研究承压截流井的淤积机理,应用CFD方法进行数值模拟,并以声纳现场实测数据检验.在基于DPM的临界床面切应力模型基础上,应用遗传算法的概率选择方法,提出颗粒'概率沉降'模型,可有效模拟淤积面形状和相对淤积厚度,这得到了声纳实测数据的验证.结果显示,截流井内x方向淤泥面呈斜坡状,存在位置不受流量影响的凸起;y方向淤泥面呈凹面状,中部存在凸起,两侧受冲刷而趋于平缓.声纳现场探测还发现,截流井内淤积厚度与旱流量有较强相关性;截流干管内淤积状况与相连的截流井有关.

中国现代竹产业发展演进及其特征——基于浙江、四川两省比较分析

【目的】在劳动力成本日益增长的当下,竹产业呈现差异性的发展态势,影响了竹产业增收效应的发挥,亟需引起关注。【方法】该文通过梳理中国竹产业发展历程,了解目前中国竹产业发展现状,随后将视角细化到省份层面,通过对浙江、四川两省竹产业发展特征以及影响因素研究差异进行对比分析。【结果】通过比较分析发现:(1)在自然资源因素方面,两省由于竹种资源差异,走向不同产业布局,浙江省以竹全产业链为方向,四川省以竹浆造纸业为竹产业的支柱产业。(2)在劳动力与产业资源方面,浙江倾向于吸纳高技能劳动力,获得较高附加值,且其产业集聚效应明显;而四川虽劳动力成本低,但过于依赖低技能劳动力。(3)政策层面,浙江注重技术创新、产品深加工和环境可持续性,而四川更侧重于资源利用和造纸业的发展,但对高污染产业的容忍度较高。【结论】针对上述结果,首先要创新发展模式,注重加工优先;其次要支持小微企业发展,推动绿色技术进步;最后要强化与研究院所的合作,解决环保问题。