Numerical Modeling of Water Wave Interaction with A Soft Mud Bed

A vertical 2-D numerical model is presented for simulating the interaction between water waves and a soft mud bed. Taking into account nonlinear rheology, a semi-empirical rheological model is applied to this water-mud model, reflecting the combined visco-elasto-plastic properties of soft mud under such oscillatory external forces as water waves. In order to increase the resolution of the flow in the neighborhood of both sides of the inter-surface, a logarithmic grid in the vertical direction is employed for numerical treatment. Model verifications are given through comparisons between the calculated and the measured mud mass transport velocities as well as wave height changes.

A nonlinear viscoelastic model for bed mud transport due to waves and currents

In estuaries and coasts, mud transport due to waves and tidal currents has an important influence on the shoaling control of harbours and waterways and pollutant dispersion. Based on the investigation of rheologic behaviour, a nonlinear viscoelastic model is proposed.

AMF和PGPR联合芦苇修复重金属污染河道底泥的效应

研究旨在探究河道底泥重金属污染下丛枝菌根真菌(Arbuscular Mycorrhizal Fungi,AMF)与植物根际促生菌(Plant Growth-Promoting Rhizobacteria,PGPR)对芦苇生长、磷吸收以及重金属去除的效应。以沈阳市浑河河道底泥为研究对象,对芦苇接种AMF双网无梗囊霉(Acaulospora bireticulata,AM1)、摩西斗管囊霉(Funneliformis mosseae,AM2)、PGPR黏质沙雷氏菌(Serratia marcescens,PG)、双网无梗囊霉+黏质沙雷氏菌(APG1)、摩西斗管囊霉+黏质沙雷氏菌(APG2)和不接种对照(CK)共6个处理。结果显示,AMF能够促进PGPR在芦苇根区土壤以及根内的定殖数量,而PGPR能够促进AMF侵染发育,增加其侵染率、泡囊数以及孢子数。AMF、PGPR或AMF+PGPR处理均显著增加了芦苇生物量以及地上部和根系磷质量比,促进了植物对底泥中重金属(Cd、Zn、Pb、Cu)的吸收,降低了土壤中重金属含量。在各处理下,APG2处理对底泥中重金属的去除率最高,达33.24%~55.51%,土壤中过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶和碱性磷酸酶活性也显著高于AM1、AM2、PG和CK处理。此外,底泥重金属在芦苇内的分布均为根系大于地上部,可见芦苇根系对重金属的吸收和富集能力较强,且以APG2处理下对Cd、Zn、Pb的吸收效果最好,分别是CK处理的2.4倍、2.0倍以及1.7倍。因此,AMF和PGPR双接种可提高芦苇P吸收量以及土壤酶活性,促进芦苇生长,而AMF和PGPR能够相互促进,增加对底泥重金属的去除效率,其中APG2是最佳组合。

库区浮泥层纵向流速垂线分布特性研究

水库浮泥是存在于水库底部的一层高含沙水体,流动性较强,直接影响水库淤积形态和水库排沙,研究其运动规律对水库减淤优化调度具有重要意义。根据三峡库区实测泥沙矿物组成和级配资料,配置沙样进行流变试验,以幂律流变模型描述浮泥的本构关系。构建了浮泥运动的速度分布理论模型,通过水槽试验对模型进行了验证,计算结果与试验结果吻合较好。结果表明,浮泥运动速度随浮泥厚度、上层水流流速、床面坡度增大而增大,随浮泥密度增大而减少。沿水深方向浮泥纵向流速分布始终呈抛物线型,表层的浮泥流速要远大于底层浮泥,浮泥纵向流速沿垂向方向不断减少,最底部的浮泥几乎处于静止状态。

陕西省煤矿典型水灾隐患特征及治理技术

陕西省煤炭资源丰富,2022年煤炭产量达7.46亿t,是我国主要产煤省份之一。由于全省煤矿区地质及水文地质条件差异明显,煤矿水灾类型多样,随着近年煤炭开采强度的增大,水灾事故时有发生,防治水形势较为严峻。以煤炭赋存条件为基础,系统总结区域水文地质结构特征,界定典型水灾类型及各类水灾影响区域分布,论述典型水灾的形成机理及特征,并提出了相应的防控技术。研究表明:(1)陕西省主要煤炭产区分为陕北、黄陇、渭北三大区,陕北侏罗纪煤田主要有顶板松散沙层水灾隐患、厚层砂岩水灾隐患、溃水溃沙灾害,局部区域分布有烧变岩对煤矿造成水灾隐患;黄陇煤田主要受顶板巨厚砂岩水灾隐患、离层溃水隐患、泥砂溃涌灾害隐患威胁;陕北石炭—二叠纪煤田和渭北煤田,主要受到煤层底板奥陶系灰岩水灾隐患威胁。(2)陕北侏罗系煤田顶板水灾隐患主要为顶板含水层受开采导水裂隙带扰动形成,导水裂隙波及砂岩含水层或松散沙层可形成持续大流量涌水,部分区域充水强度较大,在短时间水量较大超过排水系统能力时造成顶板水灾,在薄基岩区域垮落带直接导通松散沙层时可转变为溃水溃沙灾害,导水裂隙带影响到烧变岩富水区域时可形成瞬时水量大且持续的烧变岩水灾;黄陇煤田顶板巨厚砂岩含水层受采动导水裂隙带波及形成高强度持续涌水并可能形成顶板水灾,当含水层下部隔水层厚度较大时,可能形成离层溃水灾害,当近煤层顶板岩层松软遇水易崩解时可转变为泥砂溃涌灾害;陕北石炭—二叠纪煤田和渭北煤田,煤层开采底板扰动破坏带或断层等构造导通奥陶系灰岩含水层时,会引发极为严重的底板突水灾害,该类灾害具突发性强、瞬时水量大的特征。(3)各区域的顶板水灾隐患治理技术主要包括钻孔疏泄、注浆治理、开采参数控制等,底板水灾隐患治理技术主要包括区域注浆加固及封堵等;烧变岩水灾隐患主要采取帷幕注浆与钻孔探放有机结合的防治技术。

铁路基床翻浆冒泥路段道砟颗粒运动及力学特性研究

为研究有砟轨道基床翻浆冒泥路段的道床动力学响应规律,自制了一套模型试验装置来模拟铁路基床翻浆冒泥过程,路基模型采用粉质黏土与道砟碎石填筑,在道床层不同位置处埋入三颗智能颗粒传感器实时监测道砟的振动加速度及运动姿态变化,分析洁净状态与不同翻浆冒泥程度对道砟颗粒加速度与运动姿态的影响。试验结果表明:泥浆侵入道床后,道床内道砟颗粒的振动变得更加剧烈,并且泥浆侵入道床程度的加深会提高道砟颗粒的振动水平;在洁净的道床中,道砟颗粒之间会产生较强的约束作用,道砟颗粒不易发生转动;无论在何种道床状态下,道砟颗粒绕横向、纵向转动的程度均大于绕竖向转动;当泥浆侵入道床之后,道砟颗粒会产生绕横向、纵向的较大转动,绕竖向旋转角度没有明显变化。

兰州地热井K1井施工工艺

甘肃省兰州市七里河区西部欢乐园内地热勘探井2501.63m,采用水源钻机TSJ3000,钻遇地层中遇到石膏地层300多米,对泥浆造成严重破坏。在石膏地层通过对泥浆进行合理的调控,预防了缩径卡钻事故。在1900~2300m期间进尺慢,钻头胎体磨损严重,通过取芯分析,对地层进行判断选出合适的钻头。本文通过对K1井施工工艺的探讨,为以后在兰州地区地热井施工提供宝贵的经验。

MBBR耦合多段AO工艺在大型市政污水处理厂的运行初探和实践成效

新建城市污水处理厂或提标改造老旧污水处理厂普遍存在出水水质差、污染物负荷与占地面积等不可调和的矛盾,基于纵向扩大池容会增加建设成本、高负荷运行具有超标风险,因此,急需一种污泥/容积负荷高、运行稳定、操作简单的污水处理新技术。对此,某大型市政污水处理厂利用移动床生物膜反应器(MBBR)泥膜共混技术提高生化池有效污泥浓度、实现功能微生物的强化和富集,耦合多段AO工艺,经历雨/旱、夏/冬季,已稳定运行227 d,当进水COD_(Cr)、氨氮、TN质量浓度分别为277.97、34.92、45.95 mg/L,对应出水质量浓度分别降低至12.68、0.33、7.55 mg/L,MBBR挂膜前后的氨氮污泥负荷为0.011、0.015 g氨氮/(g MLSS·d)、TN污泥负荷为0.014、0.020 g TN/(g MLSS·d)。系统稳定运行期间,好氧Ⅰ段氨氮硝化速率为7.27 mg/(L·h)、缺氧Ⅰ段NO-3-N还原速率为3.48 mg/(L·h)。结果表明,通过负载微生物和游离污泥的交互作用,寻求复杂微生物群落功能的强化和调控,可以设计出更加合理、高效的污水处理新工艺。

绿水洞煤矿选煤厂粗煤泥系统改造实践

绿水洞煤矿选煤厂由于缺少粗煤泥回收环节,导致1~0.25 mm部分粗煤泥直接回收作为中煤,造成粗精煤泥产品的损失,影响了选煤厂综合经济效益。结合现场实际及工艺分析,制定并实施了分级旋流器+FBS流化床分选机+叠层高频细筛+煤泥离心机的粗煤泥回收系统优化改造方案。改造实践表明,系统稳定运行,粗精煤泥灰分稳定控制在10%~10.5%范围内,粗精煤泥产量5.88万t/a,有效减少了精煤损失,为选煤厂提质增效发挥了积极作用。

CFB中基于赤泥催化的N_(2)O/NO_(x)/SO_(2)协同降低技术路线

随着污染物排放标准越发严格,为进一步发挥循环流化床污染物控制成本低的优势,需要明晰各个运行参数和因素对N_(2)O/NO_(x)/SO_(2)排放的影响规律,挖掘N_(2)O/NO_(x)/SO_(2)协同超低排放的可能性。基于“十四五”规划的要求和N_(2)O/NO_(x)/SO_(2)的研究现状,初步形成了一条或实现N_(2)O/NO_(x)/SO_(2)协同降低的技术路线:在保证燃烧效率的前提下,选择合适的床料(如赤泥)在炉内通过催化或反应脱除N_(2)O,通过平衡赤泥中的铝铁比例,实现N_(2)O和NO_(x)的双低排放,同时由于赤泥良好的吸附能力和较强的碱性,可进一步实现SO_(2)的脱除。如必要,通过流态重构或超细石灰石等将剩余的NO_(x)和SO_(2)降至合理水平,或通过SNCR和脱硫塔分别处理剩余的NO_(x)和SO_(2),使其达到排放标准,从而实现N_(2)O/NO_(x)/SO_(2)的协同超低排放。

黄河内蒙古段上覆水、悬浮物和底泥重金属特征及生态风险研究

系统地采集黄河内蒙古段上覆水、悬浮物和底泥样品,分析其中重金属元素的含量。采用地质累积指数法和潜在生态危害系数法,研究了黄河干流内蒙古段的上覆水、悬浮物和底泥的重金属沿程分布特征、污染程度和生态风险。分析结果显示:除了As元素,悬浮物中重金属元素含量总体上高于底泥中的含量。地质累积指数法评价结果表明:悬浮物和底泥属于无污染—中度污染,悬浮物总体上比底泥污染严重;潜在生态危害系数法评价结果表明:底泥和悬浮物中重金属的生态危害总体上属轻微状态;因此,生态风险指数法和地质累积指数评价结果基本一致。

气相色谱质谱法测定尿及河底泥中的环境雌激素

报道了尿及河底泥中环境雌激素(壬基酚、双酚A、己烯雌酚、17α 乙炔基雌二醇)和内源性雌激素(17α 雌二醇、17β 雌二醇、雌三醇、雌酮)的气相色谱 质谱(GC MS)测定法。尿样经盐酸溶液水解后用固相萃取(SPE)柱浓缩净化,底泥样品用甲醇 乙酸乙酯萃取。被测组分经五氟丙酸酐(PFPA)衍生化后用GC MS进行定性定量检测。该法测定的峰面积的日内相对标准偏差为1 22%～5 55%,检出限为0 05～1 27μg/L(或μg/kg)。被测组分的加标回收率除尿样中17α 乙炔基雌二醇和己烯雌酚分别为25 4%和71 0%外,其余为86 7%～111 2%。

内蒙古乌梁素海底泥总氮空间分布特征

湖泊底泥作为湖泊湿地生态系统中氮素的主要源与汇,对氮素的生物地球化学循环具有重要意义。针对乌梁素海富营养化日趋严重和湿地面积逐渐萎缩的现象,研究了底泥总氮的分布规律及其地球化学特征。结果表明,底泥中总氮含量在水平方向上总体表现为西高东低的径向分异特征;其在乌梁素海沉积剖面上具有随深度增加含量递减的规律。乌梁素海底泥氮污染主要由人类活动引起;20世纪90年代,乌梁素海富营养化进程开始加速。通过研究湖泊底泥中氮素的分布规律及其地球化学特征,为乌梁素海富营养化的治理提供科学依据。

随钻电阻率测井的环境影响校正主次因素分析

环境影响校正是随钻电阻率测井资料精细解释与应用中的重要问题。分析了随钻电阻率测井中井眼、围岩、地层倾角(或井斜角)、地层各向异性及泥浆侵入等环境因素对测井结果的影响及其校正方法。在大斜度井、水平井中采集随钻电阻率测井数据,当地层倾角或井斜角比较大时受地层各向异性影响最为明显;当目的层为薄油气层时需要考虑围岩影响;当钻速较低、测井仪器离钻头较远、岩层暴露时间较长时需要考虑泥浆侵入的影响。推导出地层视电阻率与垂直层界面方向的电阻率、平行层界面方向的电阻率的关系式,并给出了随钻电阻率测井环境影响主次因素判释流程图。依据校正公式和数值逼近迭代方法及所编制的主次因素分析与自动校正程序处理了某油田的多口井随钻电阻率测井资料,认为井斜角和各向异性导致实测的电阻率值增高,通过校正提高了随钻测井解释的精度和准确性。

内蒙古乌梁素海底泥中重金属污染的分布特征

研究了内蒙古乌梁素海0—20cm深处底泥中重金属元素的全量，并利用潜在污染生态危害指数法评价了底泥中的重金属的污染风险。根据国家海洋沉积物质量一类标准、生态危害临界值和国家土壤质量一级标准，乌梁素海底泥中重金属的复合污染较严重，污染重金属主要为Cu、Cd、Ni、Zn。底泥中Pb、Cd、As、Cu、Cr、Hg、Zn之间相关性明显，说明湖泊底泥中这些重金属的污染来源相同。重金属生态风险评价结果表明：乌梁素海大部分地区属重金属轻度污染区，仅3个排干渠人口附近为极度污染区，其余地区为重度污染区。

吐哈油田煤层钻井液技术

在分析吐哈油田煤层井壁不稳定原因的基础上,提出了煤层的钻井液技术要求和对策为:①合理的钻井液密度;②有效封堵和优良的造壁性;③较好的抑制性;④合理的流变性;⑤良好的润滑性;⑥适当的pH值;⑦优良的热稳定性。根据煤层的要求和特点,经过大量的室内试验,优选出3套强封堵抑制性聚磺钻井液配方。经东深1井现场应用证明,使用该钻井液配方,在钻井中无大量掉块和坍塌现象,起下钻无阻卡,井径规则,完井固井作业顺利,适应煤层钻井的需要。

用底泥吸附处理含铬废水

通过底泥吸附处理模拟含 Cr6+废水 ,探讨了废水酸度、底泥用量、吸附时间、废水中 Cr6+的初始浓度对 Cr6+ 吸附效果的影响 ,发现利用底泥吸附处理含 Cr6+ 废水 ,具有吸附量大 ,处理效果好的优点 ,并用实际废水进行了验证。

波浪与潮流共同作用下二维泥沙数学模型

针对河口海岸地区波浪与潮流运动的特点,将波浪过程概化为潮周期中具有平均意义的波浪流要素,叠加到潮流运动方程中,以模拟长时段的水流运动及泥沙场的变化,建立了波浪与潮流联合作用下二维泥沙数学模型,包括贴体正交曲线坐标系下水流运动方程、非均匀悬沙、底沙输移方程、初始条件、边界条件、动边界技术及数值计算格式,引进前期含沙量的概念,得到了潮流挟沙能力公式,波浪作用下的挟沙能力采用窦国仁公式,浮泥挟沙能力采用罗肇森公式。计算的瓯江口、温州湾潮位过程与原型吻合良好,8个断面的46条垂线同步流速、流向过程计算值与实测值吻合较好。在此基础上,探讨了多连通域复杂边界条件下瓯江口拦门沙航槽开挖后潮流与风浪作用下悬沙、底沙与浮泥引起航槽回淤的模拟问题。

东营凹陷盐-泥层构成及其特征

含盐层序原始沉积的典型特征是盐类岩石与超压泥岩等构成互层的多韵律结构.盐和泥作为一个整体,与纯粹的厚层的盐或泥相比,其塑性变形能力和行为具有特殊性.针对这一特点,提出了盐-泥层和盐-泥构造的概念.盐-泥层是指盐类岩石与超压泥岩呈互层的沉积层序,具有一定的塑性或流动性.盐-泥构造是由盐-泥层的流动变形而形成的一类构造样式.盐-泥层的概念在含盐盆地中具有较广泛的适用性.

兰新铁路提速区段道床冻胀试验研究

兰新线提速区段线路、路基因冬季冻胀、春季融化后翻浆冒泥等病害,需限速运营.主要分析了兰新铁路提速区段道床冻害机理.结合室内冻胀试验,得出了兰新铁路道床脏污程度比较严重,含泥量超标,且含水率较大.同时阐明了兰新线提速区段道床冻害主要影响因素是含泥量和含水率.并结合兰新铁路的实际情况,根据试验成果,提出了相应的工程整治措施,即清筛道床和做好道床排水.进而达到改善道床工况,延长使用期限,保证行车安全的目的.