地磁扰动的时空变化规律和产生原因:统计和模拟研究

地磁感应电流(Geomagnetically Induced Currents, GICs)是发生在地球表面的一种空间天气现象,对石油管道、电缆等长距离地面基础设施会产生不利影响.研究GICs的产生原因及其与太阳风驱动条件的关系对于预报灾害性空间天气具有重要意义.由于GICs的产生与地磁场扰动紧密相关,本文利用北半球100多个地磁台站的长期监测数据,统计分析了地磁扰动及其时间变化率(磁扰率)与各种太阳风参数/地磁指数之间的相关性,并以2013年3月17日的磁暴事件为例,采用全球空间天气模型框架(space weather modeling framework, SWMF)模拟了磁暴期间地磁场扰动在北半球的分布以及日地空间中各电流体系对地磁扰动的作用.研究结果表明:(1)中低纬度的地磁扰动北向分量Bx与表征环电流强度的SYM-H指数呈现较高的正相关性(相关系数CC=0.75),高于它与亚暴AE指数以及其他太阳风参数的相关性,说明磁暴期间环电流是导致中低纬度北向磁场减弱的主因,而在平静期间东向的磁层顶电流是中低纬度北向磁场增强的原因;(2)地磁扰动率与太阳风动压、行星际磁场IMF Bz、亚暴AE指数或者磁暴SYM-H指数均没有强相关性;(3)高纬地区的磁扰率通常大于低纬地区,而较强的磁扰率倾向于出现在中等磁暴或者中等-强亚暴期间的中高纬地区;(4)SWMF模型能较好地反演地磁平静时的北向地磁扰动和磁暴时的东向地磁扰动;(5)磁暴期间,磁层电流对中低纬度北向地磁扰动的贡献最大,而电离层霍尔电流对高纬地区的北向地磁扰动有着很强的支配地位;另外,高纬地区的东向地磁扰动主要由霍尔电流控制,而中低纬地区则受制于场向电流.

水厂改造工程设计与运行案例分析

由于设计施工的局限性、长期超负荷运行、原水水质的日趋恶化以及城市供水水质标准的不断提升,泰达自来水公司净水厂一、二期工程的原有净水构筑物已不能满足生产的需要。针对水厂的基本特点,对原常规处理工艺的预处理部分、加药、混合设备、孔室隔板反应池、斜管沉淀池、虹吸滤池等工艺环节进行了技术改造。改造后的工程运行效果良好,达到了提高水质、高效运行的目的。

控制消毒副产物三卤甲烷的实践研究

随着工农业和化工技术的发展,越来越多的化学物质尤其是有机化合物进入到地表水中,使得氯消毒副产物大量生成,危害人体健康。本文通过生产实践,采取用预臭氧代替预加氯、投加活性炭吸附前体物质、优化消毒工艺等措施大大降低了出厂水中三卤甲烷的生成量,确保了饮用健康。

净水生产中水力条件对摇蚊幼虫生长繁殖的影响研究

通过对北方某水厂不同净水生产过程中摇蚊幼虫生长繁殖情况的对比分析和研究,认为净水生产过程中的水力条件是直接影响摇蚊幼虫生长繁殖的关键因素之一,同时有针对性地提出和实施了控制措施,取得了明显的控制效果。

絮凝剂的复合使用在水处理中的应用

PAM阳、阴离子与三氯化铁、聚合氯化铝都是常用的水处理药剂。PAM是聚丙稀铣胺的简称,在水处理中作为一种常见的助凝剂,而三氯化铁、聚合氯化铝则是常见的絮凝剂。其他絮凝剂还包括聚合硫酸铝、聚合硫酸铁等。该实验选择药品,综合考虑了药品成本、观察效果和水质情况3个方面的因素,发现聚合氯化铝与PAM阳离子联合投加具有成本低、污水处理效果好的优点。因此用聚合氯化铝作为絮凝剂与PAM阳离子搭配,主要了解其对总磷和SS的最佳去除率,并确定最适宜的比例。

上向流炭吸附脉冲澄清池优化运行研究

结合上向流炭吸附脉冲澄清池的工作原理,确定了适合脉冲澄清池运行的排泥方式——流量配比方式,通过不同水质期引滦原水混凝试验测定的污泥沉降比,计算出脉冲澄清池初始化完成时间和排泥运行参数值,为可编程逻辑控制系统中的参数设定提供科学依据,实现了排泥自动化运行和节能减排的优化运行目标。

二次絮凝在开发区水厂三期工程中的应用

为改善过滤效果,开展了澄清池出水二次絮凝的生产性试验研究。结果表明:当聚合氯化铝(PAC)的投加量为1.5mg/L时,滤后水浊度可以稳定在0.10-0.15NTU范围内,滤池运行周期也明显延长。二次絮凝的应用不仅适用于低温低浊水质时期,当预处理方式发生变化时(预臭氧切换为预加氯后),也同样适用。

电磁超声Fenton催化氧化联合处理难降解工业废水

基于电磁超声预催化Fenton技术在天津某综合工业园区污水处理厂的工程应用,开展了四种关键工艺参数(过氧化氢、硫酸亚铁、硫酸和氢氧化钠的投加量)的关联性特征研究。分别开展了参数年度特征分布,参数间的相关性分析,以及COD去除与参数之间的定量关系评估。研究结果表明:硫酸亚铁、过氧化氢及氢氧化钠三者投加量相关性较高;在一定范围内,有机物去除量随过氧化氢和硫酸亚铁增加而线性增加,其线性相关度在0.9以上。

抑制二沉池出水复氧的技术改造实践

传统二沉池的构造易于使其出水受到跌水复氧现象影响而导致溶解氧升高。在仅依靠A2O工艺不能满足脱氮需求的情况下,跌水复氧现象使得A2O后续连接反硝化滤池的运行成本大幅上升。通过对二沉池出水口进行改造,抑制跌水复氧现象的发生,使得溶解氧年度平均值从9.19 mg/L下降至3.48 mg/L,后续连接的反硝化滤池碳源消耗量节约了30%~60%。改造方式也为后续研究及二沉池设计提供了参考。

滦河水混凝特性的试验研究

针对滦河水的水质特点,分三个水质时期分别进行了混凝小试、不同预处理条件下的中试试验,以运行成本、处理水质为前提,得出了不同水质时期的建议处理方式:低温低浊期、常温常浊期采用预加氯工艺,高温高藻期使用预臭氧+活性炭工艺。

偶极化锋面上能量转化与分配的模拟研究

偶极化锋面在地球磁尾的能量和物质传输中有着重要的作用.以往的研究表明,偶极化锋面是磁尾磁重联释放能量发生能量转化的主要场所.然而,在这些被释放的磁能中,离子和电子各自所获得的能量总量缺少定量的研究.本文利用全粒子数值模拟来研究磁重联中偶极化锋面上的能量转化与能量分配.结果表明,离子获得了总能量的90%,电子只获得了总能量的10%.其获得能量主要来自于Y方向分量的贡献.另外,本文还研究了引导场对能量转化与分配的影响.研究表明当引导场大小为0.5倍初始磁场时,离子获得了多达95%的能量,电子只获得了5%的能量.同时,引导场导致磁重联拓扑结构的改变,使得能量转化项Z方向分量的贡献不再是可忽略的.这些研究结果有助于我们进一步理解偶极化锋面在磁尾粒子加速与能量转化过程中的作用.

亚极光区极化流发生期间电离层离子下行的统计

亚极光区极化流是地球磁层–电离层耦合过程中最重要的现象之一,对电离层具有重要的调制作用。多数情况下,亚极光区极化流发生时会伴随局地离子上行流动,目前已对其有充分的研究,但对离子下行的研究却甚少。本文分析了DMSP卫星在2001-2 015年间16个地磁暴中的观测数据,在483个亚极光区极化流事件中找到102个离子下行事件,并对其开展统计研究,分析离子下行在亚极光区极化流事件中的发生率,在南北半球的分布以及有助于离子下行形成的条件。结果表明:离子下行在亚极光区极化流事件中发生概率较小,离子下行事件的发生与分布具有比较明显的南北半球差异,并且亚极光区极化流的速度与离子下行速度具有高度相关性,表现为线性关系;而离子下行极有可能是因为双极扩散与地球重力共同作用而产生的,并且离子的热运动强弱对离子下行的速度大小也具有重要影响。这些研究结果有助于进一步理解亚极光区极化流对地球电离层动力学的调制作用。

文献资料复制应遵守“合理使用”原则

论述图书馆在对内、对外提供文献资料复制的工作中。

低温低浊期原水预氧化和消毒副产物控制优化研究

以低温低浊期引滦原水为处理对象,在天津某净水厂采用预氯化和预臭氧两种预氧化方式进行生产性优化试验。结果表明,预氯化和预臭氧去除浊度和有机物的效果无明显差别,产生的消毒副产物都远低于国标限值;但预臭氧对控制THMs的生成作用明显好于预氯化,前者比后者滤后水的THMs生成量低91.7%,对应的出厂水低58.5%;预氯化处理成本远低于预臭氧,后者约为前者的3~5倍。综合分析比较,引滦原水低温低浊期优选预氯化处理方式,预臭氧作为应急备用,可实现保证水质、优化运行和节能降耗的目标。

紫外线消毒系统优化运行研究

以天津某水厂的紫外线消毒工程为案例,分3个水质时期(低温低浊期、常温常浊期、高温高藻期),通过对紫外透光率和过水流量的调整,比较了系统能耗的变化。结果表明,一、二期工程在3个水质时期的透光率分别为94.0%、95.0%和92.0%,三期工程在3个水质时期的透光率则分别为94.0%、95.0%和95.0%;采用实际透光率运行时平均单耗为8.22元/10~3m^3,比设定透光率运行时费用下降了27.13%;采用在线流量信号运行时平均单耗为15.97元/103m^3,比设定流量运行的费用下降了26.47%。