Pollutant mixing and transport process via diverse transverse release positions in a multi-anabranch river with three braid bars

A multi-anabranch river with three braid bars is a typical river pattern in nature, but no studies have been conducted to describe mixing characteristics of pollutants in the river. In this study, a physical model of a typical multi-anabranch river with three braid bars was established to explore the pollutant mixing characteristics in different branches. The multi-anabranch reach was separated into seven branches, B1, B2, B3, B4, B5, B6, and BT, by three braid bars. Five tracer release positions located 2.9 m upstream from the inlet section of the multi-anabranch reach were adopted, and the distances from the five positions to the left bank of the upstream main channel were 1/6B, 1/3B, 1/2B, 2/3B, and 5/6B （B is the width of the upstream main channel）, respectively. The longitudinal velocities and pollutant concentrations in the seven branches were measured. The planar flow field and mixing characteristics of pollutants from the bottom to the surface in the multi-anabranch river were obtained and analyzed. The results show that the pollutant release positions are the main influencing factors in the pollutant transport process, and the diversion points and pollutant release positions jointly influence the percentage ratios of the pollutant fluxes in branches B 1, B2, and B3 to the pollutant flux in the upstream main channel.

产出水识别及受污染地下水水化学和氢氧稳定同位素特征

识别地下水污染来源、认识受该类污染源污染的地下水化学特征是地下水污染防治工作的重中之重。产出水作为石油、天然气工业的废水,具有组分复杂、危害性大的特点。针对受产出水污染的地下水研究较少,受污染地下水的特征以及识别该污染源的方法尚不明确的问题,笔者以延安某地下水污染场地为研究区,利用水文地球化学和氢氧稳定同位素的方法探讨受产出水污染的地下水的水化学和同位素特征,并通过对比地下水和油层水的钠氯系数、氯镁系数、脱硫系数和碳酸盐平衡系数对产出水进行识别。研究结果表明,该区域受产出水污染的地下水表现为高TDS和贫化的氢氧稳定同位素特征;其水化学类型以Cl−Na型、Cl−Mg·Ca·Na型为主,且随着受产出水影响程度降低,地下水由Cl−Na型转化为Cl−Mg·Ca·Na型,再到HCO3·SO4−Na·Ca·Mg型;离子比例关系较正常地下水混乱,无线性规律;受产出水污染的地下水的钠氯系数、氯镁系数、脱硫系数和碳酸盐平衡系数大小均在长6油层水的范围内,表明判断油气成藏条件的相关参数可以用来识别产出水污染。该研究探讨了受产出水污染的地下水的水化学特征和氢氧稳定同位素特征,提出对比地下水和油层水的相关参数来识别产出水污染的方法,对产出水污染场地的识别、认识、调查、监测、和修复具有重要意义。

市政污泥与煤配伍(磨制)焚烧特性试验

为探究燃煤电站协同处置市政污泥对机组现有设备系统和运行状况的影响,开展实验室掺烧试验与现场实炉掺烧试验。试验结果表明,实验室掺烧水分13%的干污泥,掺入污泥比例20%,混合燃料着火温度升高36℃,燃尽率下降1.5%;随污泥比例增加,燃料可磨性下降,结渣倾向加重。现场试验掺烧水分40%的污泥,掺烧比例10%及以下,输煤、制粉系统运行正常,锅炉结焦状况、汽水参数、风烟参数等均在正常范围内;烟气中二噁英毒性当量最高值为0.038 ng/m^(3)(11%O_(2),以TEQ计),HCL、HF质量浓度最高分别为2.50、0.23 mg/m^(3),烟尘质量浓度≤10 mg/m^(3),SO_(2)质量浓度≤35 mg/m^(3),NO_(x)质量浓度≤50 mg/m^(3),均满足国家排放标准;飞灰、大渣、石膏中的氰根离子、烷基汞、重金属、氟离子排放均满足国家标准要求。污泥掺烧比例10%及以下时,机组的输煤系统、制粉系统、燃烧系统、送引风机等辅机均能适应,不会对飞灰、大渣、石膏的品质及利用产生影响,且烟气中的NO_(x)、SO_(2)、烟尘、二噁英、HCl、HF等均可达标排放。进一步提高污泥掺烧比例时,仍需注意制粉系统的干燥出力与研磨出力核算,同时需监测炉膛烟温变化及管壁结渣情况、污染物排放情况,合理安全地解决污泥处置问题。

连续弯曲河道点源污染物输运特性三维数值模拟

为研究连续弯道水流中污染物的输运过程,参考连续弯道水流标量示踪试验,构建了水动力-污染物耦合三维大涡模拟数值模型,分析了点源污染物不同横向和垂向释放位置对下游河道污染物浓度分布特性的影响。结果表明:连续弯道内的纵向流速、涡量与紊动能大小存在关联且二次环流对污染物的输运及混合起主导作用;点源在连续弯道进口的横向和垂向布设位置将显著影响污染物的混合速率和空间分布范围;当点源在横向上布置于弯道进口中心和中心偏凸岸处,或在垂向上布置于弯道进口底床或水深中间处,下游污染物的混合速率最大,且影响范围更广;近场的污染物混合速率和影响范围呈正相关关系;连续弯曲河道中,点源位置的差异对污染物混合的影响主要体现在单个周期的弯道内。

群汊河道出口汇流断面污染物混合特性研究

准确预报群汊河道中污染物扩散范围与混合过程,可为工业和市政排放工程的设计、取水口保护区范围的确定、水资源保护等提供科学依据。选取存在3~5个分汊岛的群汊河道,开展不同上游流量和排污位置工况的3种典型群汊河道污染物输移物理模型试验,在群汊段各汊道布置污染物浓度测量断面。选取代表断面并计算污染物混合偏差程度值,分析不同上游流量和排污位置条件下,污染物浓度分布在群汊段沿程变化情况。计算群汊河道出口汇流断面的污染物混合偏差程度值,分析上游流量和排污位置对出口汇流断面浓度分布的影响。结果表明,在相同流量、同一排污位置条件下,断面混合偏差程度值沿程减小;在同一排污位置条件下,随着分汊岛数量的增多,群汊段出口汇流断面混合偏差程度值越小。

浅层城市隧道通风特性的数值模拟研究

【目的目的】为探究常规交通工况下浅层城市隧道内的通风特性和污染物扩散规律。【方法方法】以郑州市某组合立交工程隧道段项目为研究对象,截取隧道入口段430m为计算案例,采用数值模拟的方法构建机械通风混合自然通风的三维隧道模型,开展了不同工况下的模拟对比分析。【结果】在常规交通工况下,不考虑自然风的影响,隧道内的活塞风大小顺序为混合通风、机械通风、无通风、自然通风;射流风机的开启,对隧道内的风速提升约44%。在隧道污染物完全扩散的初始段,隧道内污染物浓度大小顺序为无通风、自然通风、机械通风、混合通风。【结论结论】在设计和运营隧道通风系统时,对射流风机的使用和优先选择混合通风,可以提高隧道内的空气质量和安全性。

分汊型河道水流运动特性和污染物输移规律研究进展

对分汊型河道的水流运动特性和污染物输移扩散规律的相关研究进行综述,分别从分汊型河道中分汊口、交汇口、整个分汊河道的水流特性及分汊型河道中的污染物输移特性等4个方面进行总结。介绍分汊口和交汇口处的水流从其能量损失、水位变化、水流分离等一维、二维过流特征到三维流动结构和紊动特性的研究过程;从野外现场试验、室内物理模型试验和数学模型模拟等角度出发阐述了整个分汊河道的水流特性;认为污染物在分汊河道中的输运规律研究主要集中在数值模拟上,并进行了回顾和分析;提出分汊河道水流水质输移特性研究中一些有待深入探究的问题,尤其亟待加强不同排放方式、不同污染物密度和不同分汊形态下污染物输移机制的试验研究。

乌鲁木齐近30a大气稳定度和混合层高度变化特征及与空气污染的关系

基于1979-2008年乌鲁木齐1天4个时次的地面常规气象观测资料,运用Pasquill-Turner稳定度分类方法和修正的罗氏法计算得出了乌鲁木齐市近30 a大气稳定度和大气混合层高度随时间序列的变化特征,分析了2001-2008年混合层高度和稳定度与空气污染的关系。结果表明:近30 a乌鲁木齐大气混合层高度随时间基本呈现缓增的趋势。混合层高度在冬季夜间最低,说明此时大气垂向平均稀释能力最差。近30 a大气稳定度以D类频率出现最高,F类次之;其日变化为夜间多稳定层结,傍晚和清晨中性层结占居主导,中午弱不稳定层结出现最多。混合层高度与API相关系数-0.95,表明大气混合层高度是影响空气质量的重要因素,为开展空气污染潜势预报提供了一个很好的预报指标。F类稳定度的出现频率与API相关系数0.80,也是一个比较好的空气污染潜势预报因子。

五岛群汊河道污染物输移混合特性的试验研究

污染物在有多个分汊岛的群汊河道中的输运混合特性目前尚不清楚,建立存在5个分汊岛的群汊河道物理模型试验系统,通过试验研究了恒定点源排放下群汊河道中污染物扩散特性和汊道污染物混合机理,试验结果表明:来流流量的增加,使得污染物浓度整体下降,污染物混合均匀程度降低;污染物排污位置的改变,对污染物浓度的分布影响显著;支汊中,污染物沿程输运是一个逐渐混合均匀的过程,但是突扩型支汊例外,其混合均匀性有降低的现象。研究为掌握污染物在群汊河道中的输移混合特性提供了科学依据。

重庆市多年大气混合层厚度变化特征及其对空气质量的影响分析

根据2000—2005年逐日4个时次的常规气象资料,采用国家标准GB/T 3840—91中规定的方法计算并分析了重庆主城区大气混合层厚度的频率分布、时间变化等基本特征;在此基础上,进一步以2005年为例分析了混合层厚度与空气污染指数的相关关系。结果表明:重庆市大气混合层厚度以0—800 m范围出现频率最高,多年平均值为428 m;混合层厚度的季节变化和日变化特征明显。与1980—1990年相比,2000—2005年期间年平均混合层厚度总体上有所增加。混合层厚度与空气污染指数的相关性分析显示,月平均混合层厚度和月平均API呈显著负相关(r=-0.72);分析表明,大气混合层厚度是影响城市空气质量的重要因素。

微污染水处理中混合液特性对膜污染的影响

重点研究了各工艺条件下的膜污染状况和混合液特性变化对膜阻力分布的影响。结果表明投加PAC和原水可生化性较好时都利于减缓膜污染。它们分别通过增加膜表面泥饼层的孔隙率和增大混合液的粒径分布来提高混合液可过滤性,使沉积层阻力Rc分别降至原MBR工艺的51.4%和33.3%。试验证实与原MBR工艺相比,投加PAC和采用可生化性较好的原水后,单位膜面积处理单位体积湖水时膜比通量的下降率分别由4.64%m-1下降至1.85%m-1和4.31%m-1。

考虑河流流速和横向扩散系数变化的污染混合区理论分析及其分类

宽阔河流的中部深槽和远岸地形变化,对排放岸附近污染混合区范围的影响很小。因此,河流断面平均流速和横向扩散系数不能很好地反映排放岸附近污染物的移流扩散特性。通过对长江黄沙溪排污混合区平水期同步观测资料的分析,提出了深度平均流速的横向指数分布和横向扩散系数的二维变化关系式。在宽阔河流顺直岸边稳定点源条件下,求解了变系数二维移流扩散方程浓度分布的解析解,进行了浓度分布的特性分析。在此基础上,推导了污染混合区最大长度、最大宽度和对应纵向坐标以及面积的理论公式,给出了污染混合区边界归一化(等浓度)曲线方程。讨论了深度平均流速和横向扩散系数分布的特性参数(m,n和α)对污染混合区形态的影响规律,提出了河流岸边排放污染混合区的类别、形状特征、分类条件和变横向扩散系数的估算方法。实例表明,α-Ⅰ型污染混合区、边界曲线方程和几何特征参数,能够较好地表征长江黄沙溪排污混合区平水期COD_(Cr)现场观测等值线形状。

电子束持续辐照下无机气溶胶颗粒PM_(1.0)污染特征研究

利用场发射透射电子显微镜TEM及能谱仪EDS,对2014年元月徐州市区强霾污染天气下采集的PM_(1.0)进行了单颗粒EDS分析。通过电子束平行辐照模式下的持续辐照/分段采谱方式,分析了不同来源无机气溶胶颗粒PM_(1.0)的颗粒混合模态和污染特征。基于透射电子显微镜结合能谱仪对颗粒形态特征及化学组分变化的动态监测为单颗粒污染特征表征及颗粒物表面非均相反应过程研究提供了重要分析手段。

考虑边界反射的河流离岸排放污染混合区计算方法

在等强度点源离岸排放条件下,从简化二维移流扩散方程的解析解出发,探讨了考虑两岸反射作用的中宽河流污染混合区的计算方法。给出了污染混合区边界形状曲线与量纲一方程的形式;采用迭代计算和试算比较法,给出了靠岸与离岸两种类型混合区各几何特征参数(坐标)、面积及面积系数与相对离岸距离的关系曲线,提出了以相对离岸距离a'作为判据的排放类型分区条件。给出了河流岸边、离岸与中心排放的分类判别准则:(1)当0≤a'≤a'1时,简化为岸边(近岸)排放类型;(2)当a'1<a'<a'2时,称为离岸排放类型;(3)当a'2≤a'≤0.5时,简化为中心排放类型,并给出了岸边排放类型与离岸排放类型的临界相对离岸距离a'1和中心排放类型与离岸排放类型的临界相对离岸距离a'2的表达式。通过回归分析,给出了中宽河流离岸排放类型混合区主要特征参数的实用计算公式,可作为中宽河流污染混合区范围计算和排污口位置优化设计的依据。

北京地区平均最大混合层厚度的时间变化特征

大气混合层厚度是大气环境质量影响预测中所需的重要参数。应用Holzworth干绝热法计算最大混合层厚度的基本原理,采用王式功等提出的逐步逼近法计算了北京观象台站1970—2007年的最大混合层厚度,分析了最大混合层厚度38年的变化和月平均值的年变化特征,同时应用2004—2007年同期的北京地区空气质量等级与同期大气混合层厚度逐月分布频率进行比较。结果表明,北京观象台的平均最大混合层厚度自1970—1998年有逐年减小趋势,1998年达到最小值,而从1998—2007年有逐年增加趋势,年平均最大混合层厚度与年降水日数有较为明显的负相关关系。最大混合层厚度的年变化表现出冬季低和夏季高的特征,且在夏季的7月和8月出现一个相对的低谷。空气质量等级与同期大气混合层厚度逐月分布频率表明,较高的最大混合层厚度出现频率较大的月,空气质量等级为1级和2级出现的频率高,而较低的最大混合层厚度出现频率较大的月,其空气质量等级为3级和4级出现的频率高。

弯曲河段污染混合区几何特征参数的实用化算法

在弯曲河段中因流线弯曲和副流的存在,使其污染混合区的几何特征参数与顺直河段有很大不同。为将顺直河段污染混合区的相关理论公式拓展应用于弯曲河段,需对其进行修正,即在与顺直河段断面形状和来流流速相同的条件下,通过地表水模型系统SMS软件模拟计算了一系列不同弯曲半径、弯曲角度的河段凹岸和凸岸排污浓度分布,分别读取不同相对允许浓度升高值时的污染混合区最大长度、最大宽度和面积,在顺直河段污染混合区几何特征参数理论公式的本构关系基础上,结合量纲—分析和曲线拟合,分别给出了弯曲河段污染混合区最大长度、最大宽度和面积的修正系数,并验证了其合理性和可行性。为弯曲河段污染混合区范围的计算提供了一种快捷、有效的实用化方法。

珠三角一次严重雾霾混合污染数值模拟分析

为了解2017年1月1日到12日珠江三角洲地区一次严重的雾霾混合污染演变过程的气象条件及微物理特征,运用区域空气质量模式(WRF-CMAQ)对这次过程进行数值模拟。结果表明,模式系统对此次过程中温度、湿度模拟效果较好,风速模拟值总体偏高,模拟的PM_(2.5)浓度总体偏低。该模式较好地模拟了该次雾霾污染的时空分布。通过分析污染严重的肇庆市的边界层高度、温度、风的垂直分布和气溶胶粒子的精细模拟值,探讨了霾转化为浓雾污染的发生发展过程。结果发现:持续稳定的高空环流形势是雾霾混合污染的前提条件,925 hPa西南风转为偏东南风是霾转化为雾的湿度因素,925 hPa弱小风辐合是浓雾产生的有利的大气环流形势。肇庆市近地面平均风速低于3 m·s^(-1)和接地逆温的存在,使污染物浓度增加,易形成较轻的雾霾污染;当925850 hPa转吹偏东南风,地面平均风速出现低于2 m·s^(-1)甚至是持续5~16 h的静风,空间上周边出现小风辐合,边界层高度低至100 m,小风层增厚至925 hPa以上,同时接地逆温与近地面湿度的增长叠加,相对湿度增长到接近100%时,是霾转化为浓雾污染的气象因素。此外,还发现这次污染气溶胶粒子爱根核(d≤0.05μm)质量浓度很低,在10μg·m^(-3)以下;较轻的霾污染时细颗粒污染物积聚核模态(0.05μm<d<2.00μm)浓度明显高于粗粒核模态(d≥2.00μm)浓度;出现浓雾严重污染时粗粒核模态与积聚核模态浓度相当。而广州的表现则与肇庆不同,霾污染过程粗粒核模态比积聚核模态质量浓度略高,浓雾时则约高出1倍。

绵阳城区一次连续重污染过程的气象条件分析

基于高密度逐时气象观测资料以及国家环境保护部公布的空气质量日报,对绵阳城区2014年1月9日至2月4日一次污染过程的气象条件,分3种类型(轻度污染型、中度污染型、重度污染型)进行研究。结果表明:整个过程风速和混合层厚度与空气质量指数均呈负相关,相关系数为-0.637、-0.487;分类型讨论时,仅轻度污染型风速与空气质量指数呈负相关,相关系数为-0.739;风速日变化均呈现"单峰型"的特征,峰值出现在12:00—18:00之间;风向以东南、西北气流为主,东南气流能加重空气污染;混合层厚度表现为"早晚低,午后高"的日变化特征,轻度型的混合层厚度平均高583.78m,中度型反比重度型低6m,分别为481.92m,487.69m;溃变理论V-3θ图对连续重污染过程的转折性天气起到较好的预报和指示作用,主要表现在强对流和降水天气两类。

^(12)C^(6+)重离子突变藻株混合处理黑臭水性能研究

微藻混合培养可以在高效去除水质污染物的同时,积累更多生物量及油脂,促进微藻生物质资源化利用。然而存在菌种间相互竞争导致处理效果不佳的问题,故找出微藻藻种间最佳协同组合至关重要。该文通过将一株可在黑臭水中快速生长的原壳藻Auxenochlorella protothecoides,分别与污水处理中常用的普通小球藻Chlorella vulgaris、蛋白核小球藻Chlorella pyrenoidosa和斜生栅藻Scenedesmus bliquus进行不同比例混合培养,结果显示4种微藻1∶1∶1∶1混合培养为最佳组合。为进一步提升水中污染物去除效率,促进资源化利用水平,将经C重离子辐照诱变后的4种藻株按相同比例混合培养进行性能强化,结果表明:相比初始藻株组合,^(12)C^(6+)重离子突变藻株组合COD、NH_(4)^(+)-N及TP最大去除率分别提高了12.12%、11.01%及22.12%,其最大比生长速率和油脂增长率分别提高了63.03%和79.71%。

弯曲河段污染混合区变化规律研究

弯曲河段是自然界中河流的重要组成部分,研究弯曲河段污染混合区的变化规律对排污口规范化建设和入河排污口的优化布局与整治具有重要的指导作用.在弯曲河段两岸起点处排污条件下,运用地表水模型系统SMS模拟计算了一系列不同弯曲角度和中心半径相应的水流流场及污染物浓度场,分析了其流场及浓度场的变化规律.研究表明,由于河岸弯曲对水流的阻滞作用和离心力导致的水流横向副流,使得两岸水流的流速、水深以及岸边流管的流量,随着弯曲角度和中心半径变化呈现不同的变化规律;弯曲河段凹岸污染混合区几何参数(长度、最大宽度和面积)随着弯曲角度的增大而减小,随着中心半径的增大而增大;弯曲河段凸岸污染混合区几何参数随着弯曲角度和中心半径的增大而减小.