污水处理多级AO工艺配水比例算法的改进

针对传统分段多级AO工艺算法的弊端,对传统计算方法中基于边界条件假定进行推导计算所存在的问题进行分析,提出一种通过试算方式确定分段数及各段比例的计算方法并在污水处理厂调试中进行实践验证,最终出水水质能够较为稳定的满足生产要求。

应用电磁流量计控制石膏砌块生产配水比

国内石膏砌块生产中水的控制一般采用水箱液位计,由于液位计受高水压飞溅的水滴影响经常造成信号紊乱,导致石膏砌块生产中配水比例控制不准确,成品含水不一致,干燥过程收缩不一样,成品外观尺寸差别很大。应用电磁流量计较好地解决了这一难题。

500 MW级冲击式水轮机配水环管加工工艺研究

介绍了500 MW级冲击式水轮机配水环管的加工工艺以及厂内装配工艺研究。配水环管是冲击式水轮机的重要过流部件,配水环管设计为多节,每节配水环管厂内加工、整体预装完成后分节运输到电站进行装配焊接,各节配水环管的加工尺寸和管口角度对现场安装起决定性的影响,对后期机组的稳定运行有重大影响。通过对配水环管各节加工工艺研究,确定了配水环管制造加工工艺流程,保证了配水环管加工精度和质量,配水环管整体厂内装配,经过高精准测量,保证了配水环管装配后尺寸满足设计和安装要求。

罗田水库—铁岗水库输水隧洞工程配水设施布置

根据罗田水库—铁岗水库输水隧洞工程总体布置、地形地质条件以及功能需求,对该输水隧洞工程配水设施布置型式进行分析和研究。综合考虑地形地貌、区域发展规划、环境制约等因素,确定了输水隧洞工程取水口、分水支线、工作井、地下阀室等配水设施的布置原则、结构型式以及工程布置方案。结果表明:设计方案合理可靠,能有效适应城市独特的地理环境。研究成果可为类似工程案例提供借鉴。

基于供水量的两级渠系优化配水模型

【目的】基于灌区实际供水量构建两级渠系优化配水模型,提供各用水单元的配水量、配水流量、配水时间。【方法】本文分2种情形构建模型,情形1:非充分灌溉,作物某生育时期内供水无法满足需水,模型首先通过水资源配置确定每个用水户的分配水量,再通过渠系优化配水模型确定每条渠道的配水流量和配水时间;情形2:充分灌溉,供水能够满足需水,根据配置系数确定各渠道配水的优先次序,再确定配水流量和配水时间。【结果】将模型运用到山东省簸箕李灌区,验证模型的适用性,结果表明本模型能够根据灌区的供水量提供水资源配置方案和渠系配水方案。供水充足时,模型根据配置系数确定配水次序;供水不足时,模型根据分配系数确定水资源分配量。情形1和情形2支渠的配水流量分别在流量上限的0.8倍与0.75倍以上,做到了大流量配水;2种情形的配水周期分别为10.90、17.84 d,缩短了灌溉周期。【结论】本文建立的模型能够依据供水量首先提供水资源分配方案或配置次序,再以此为基础,提供配水方案,即配水流量、配水开始时间、配水结束时间,从而指导灌区的配水工作。

基于改进自适应遗传算法的渠系优化配水分析

为减少渠系在输水过程中的渗漏损失,提高渠系水利用系数,以两级渠系渗漏损失、水流波动最小为目标函数,以下级渠道配水流量、配水开始和结束时间为决策变量,构建配水模型,并采用改进的自适应遗传算法(SIGGA)进行实例求解.提出了一种基于Sigmoid函数的自适应交叉、变异算子,并通过引入信息熵和新种群来减少种群多样性的损失.与人工制定、向量评估遗传算法(VEGA)、多目标粒子群算法(MOPSO)、粒子群混合模拟退火遗传算法(GSPSO)的配水结果进行对比分析,SIGGA求解的配水时长由25.00,15.00,11.00,11.55 d缩短为10.00 d,渗漏损失由97.89×10^(4),71.76×10^(4),70.36×10^(4),32.63×10^(4) m^(3)减少到31.58×10^(4) m^(3),渠系水利用系数由0.651,0.706,0.745,0.828提高到0.833.SIGGA能够克服传统遗传算法(SGA),VEGA易陷入局部最优的缺点,可实现高效、精确地按需配水,为水资源的集约节约化利用提供理论参考.

多配位水分子的焦磷酸锰用于电催化水氧化研究

自然界水氧化中心Mn_(4)CaO_(5)团簇中的配位水被认为在促进水氧化方面起着重要作用.许多报道模拟了Mn_(4)CaO_(5)结构并研究了其析氧反应(OER)过程,但配位水结构难以模拟,在OER过程中的具体功能尚不明确.目前,揭示配位水在OER中的具体作用存在以下挑战.首先,大多数锰基材料的配位结构,特别是表面结构是模糊的,导致结构-性能相关性难以确定.其次,在Mn位点上引入配位水时,往往不可避免地会改变Mn中心的核心结构,甚至改变Mn的化合价,这些干扰因素可能严重混淆配位水对OER的影响,不利于探究OER过程中配位水分子的作用.因此,构建一个理想的催化剂平台用于研究配位水分子在水氧化过程中的作用具有重要意义.本文提出了一种研究OER过程中配位水分子作用的有效方法,并阐明了OER过程中源于锰中心配位水分子结构-活性关系.采用水热法合成了一种结晶型焦磷酸锰(crystalline MnPi).在相同起始物料比、不同反应条件下,采用共沉淀法制备了分子式相同的非晶型焦磷酸锰(amorphous MnPi).通过X射线衍射、红外光谱、拉曼光谱、热重分析和理论模拟,确定了MnPi催化剂的晶体结构(Mn_(2)P_(2)O_(7)·3H_(2)O).在0.05 mol L^(-1)pH=7.0的磷酸盐缓冲溶液中,crystalline MnPi催化剂比amorphous MnPi催化剂表现出更好的OER活性.晶体结构研究结果表明,crystalline MnPi催化剂暴露的Mn位点上含有四个配位水分子,并且相邻Mn位点通过氢键相互连接形成连续的氢键网络结构.连续的氢键网络使氧原子的电荷中和水平更高,使得crystalline MnPi催化剂中Mn^(Ⅱ/Ⅲ)转换更容易,进一步揭示了配位水在水氧化机理中扮演的重要角色.详细的电化学动力学研究、原位/非原位表面表征和理论计算结果表明,crystalline MnPi催化剂的Mn^(Ⅱ/Ⅲ)氧化过程在动力学和热力学上都比amorphous MnPi催化剂容易发生.同时,crystalline MnPi催化剂中配位水分管子有效参与了Mn(Ⅱ)到Mn(Ⅲ)的质子耦合电子转移过程,此过程是锰基体系中水氧化反应中的起始关键步骤.pH动力学实验结果表明,amorphous MnPi催化剂的Mn^(Ⅱ/Ⅲ)氧化步骤为常见的2H^(+)/le单位点过程.然而,由于crystalline MnPi催化剂表面暴露的Mn位点上存在多个配位水分子,导致crystalline MnPi催化剂的Mn^(Ⅱ/Ⅲ)氧化步骤为3H^(+)/2e双位点过程.双位点上的三个配位水分子失去三个质子生成三个OH基团,OH基团通过彼此之间以及与周围配位水分子之间的氢键来有效稳定中间体电荷,进而促进水氧化的发生.综上所述,以精心设计的催化剂平台进行对比研究,直观地观察和理解了配位水分子对电催化水氧化的重要作用,为阐明锰基催化体系中配位水分子在水氧化过程中的重要作用提供了有价值的见解.

配水方式对冷却塔热力性能的影响研究

为了研究电厂在调峰影响下低负荷运行时合理的配水方式,探寻冷却塔“带水”检修的可能性,采用三维数值模拟方法,计算了某高位收水冷却塔两机六泵全塔配水、一机三泵全塔外围配水和一机三泵半塔配水方式下的塔内外流场特性及热力性能。分析了外围配水和半塔配水可能存在的进塔空气全部从未淋水区域的填料流过而不与淋水填料换热的问题,并统计了配水方式对冷却能力的影响。结果表明,外围配水、半塔配水虽然不存在进塔空气全部从未淋水区域的填料流过的情况,但分区配水热力性能易受到环境风影响,在改善电厂调峰低负荷运行条件下的冷却塔热力性能方面起负面效果。

不同水氮配施对北疆膜下滴灌棉花生长发育的影响

研究灌水频率、灌溉定额和施氮量对膜下滴灌棉花生长、产量和水分利用效率的影响,探明灌水频率、灌溉定额和施氮量的最优组合模式,为膜下滴灌棉花的水氮管理提供科学合理的灌溉技术依据.试验设置3个灌水频率:7 d(D1),10 d(D2),13 d(D3),2个灌溉定额:4400 m^(3)/hm^(2)(W1),3300 m^(3)/hm^(2)(W2)和2个施氮水平:300 kg/hm^(2)(F1),225 kg/hm^(2)(F2),共12个处理,每个处理3次重复.结果表明:D1的株高较D2,D3分别降低2.90%和7.96%;叶面积指数与灌水频率呈正相关,D1的叶面积指数较D2,D3分别提高1.96%和7.28%;蕾铃生物量和地上部生物量之比随灌水频率的增加而增加;D1的产量较D2和D3分别增加3.84%和11.76%;W1的产量较W2增加5.56%;F1的产量较F2增加13.49%;D1的水分利用效率WUE较D2和D3分别增加2.75%和9.80%;W2的WUE较W1增加22.71%;F1的WUE较F2增加11.37%.说明D1水平避免棉花过度生长,提高棉花群体发展,增强群体光合作用和物质生产能力,确保地上部生物量的生殖生长,并且随着灌溉定额和施氮量的增加,棉花株高、叶面积指数和地上部生物量也显著增加,从而提高棉花产量.此外,高频减水能够保持根层水分的适宜程度,满足棉花水分需求,高氮能够满足棉花生长的需氮量,减少水分蒸发损失,提高水分利用效率.所以,综合考虑棉花产量和水分利用效率,得出灌水频率7 d,灌溉定额3300 m^(3)/hm^(2),施氮量300 kg/hm^(2)为较优管理模式.

基于渠道水动力学的全渠系优化配水模型及其应用研究

【目的】解决传统配水模型中配水时间和流量与实际供水过程不匹配的问题,实现灌区精准配水。【方法】建立基于渠道水动力学的全渠系优化配水模型,以大流量和尽早配水为目标,以渠道过流能力、配水流量、配水顺序、水量平衡、分水口分水过程和渠道输水损失为约束条件,利用一维水动力模型进行配水模型的构建与推演。【结果】将所建立的模型应用到具有四级渠道的某灌区中,结果表明,总干-干渠-支渠-斗渠之间的配水时间和流量配合良好,实现了灌溉过程的全渠系配水。与传统配水模型相比,各级配水渠道的配水开始时间和结束时间更贴合实际供水过程,四级灌溉渠道的配水流量和配水量也能满足农田需水要求。模型采用自上而下依次灌溉的方式进行配水,贴合灌区配水情况,更有利于灌区管理者对闸门的调控。【结论】本研究所构建的基于渠道水动力学的渠系优化配水模型可以实现灌区的精准配水,可显著提高灌区配水效率。

基于智能算法的灌区渠系多目标优化配水模型研究及其系统开发

优化灌区渠系输配水技术是推动农业水资源高效利用的重要举措。针对新疆部分灌区渠系管理上沿用人工传递信息方法来决策配水方案,难以达到优化调配。以轮灌分组和配水流量为决策变量,建立了以渠道输水损失最小、轮灌组内配水时间差最小为目标的灌区支、斗渠优化配水模型,采用多目标粒子群算法进行求解;在深入研究渠系优化配水模型及其算法求解的基础上,采用Visual Studio Code、Matlab开发工具,开发灌区渠系水优化配置系统,并通过实例进行检验分析。结果表明:优化后的配水方案较该时段实际灌溉方案,渗漏损失总量由48.49万m^(3)减少至23.78万m^(3),配水时间由30 d缩短为14.6 d。所建立的渠系优化配水模型贴近渠系实际运行情况,可以实现集中高效配水;开发的渠系水优化配置系统界面友好、参数简洁,能方便快速地为灌区的配水优化编组提供决策依据。

大型冲击式水轮机球型分岔配水机构水力特性及磨蚀预测

随着冲击式水轮机向大容量发展,配水机构的水沙气多相流特性和泥沙磨蚀受到广泛关注。为此,提出一种月牙肋球型分岔六喷嘴配水机构,采用RANS-ELES混合紊流数值模型模拟了配水机构的水力特性,水气交界面采用VOF模型进行追踪,并分析了不同肋宽比对流场和泥沙磨蚀的影响。结果表明:小肋宽比能改善配水机构射流质量,并有利于配水环管分叉部位抗泥沙磨蚀。研究成果可为类似冲击式水轮机的设计与运行提供借鉴。

新疆五家渠灌区渠系优化配水研究

通过建立多目标渠系优化配水模型,优化渠系配水过程,为新疆农业节水灌溉提供科学依据。以新疆五家渠灌区新东干渠作为研究对象,采用多目标粒子群优化算法以配水渠道的渗漏损失量最小,水流稳定为优化目标,建立多目标渠系优化配水模型,并与回溯搜索算法就配水时间和渗漏损失量进行比较。研究表明,多目标渠系优化配水模型能将配水时间从15 d缩短至约11 d,渠系配水量为71.58万m^(3),与回溯搜索算法相比,配水时间从14 d缩短至11 d,渗漏量减少了8.39万m^(3)。采用多目标粒子群优化算法对新疆五家渠灌区新东干渠进行配水过程优化,不但满足了优化目标,减少了渠系渗漏,缩短了配水时间,且比回溯算法更具有实用性。

浅埋滴灌水氮配施对冬小麦生长发育、产量及水分利用效率的影响

【目的】研究滴灌带浅埋、水氮配施对冬小麦生长发育、产量及水分利用效率的影响。【方法】试验为完全区组设计,设置3个因素:覆土深度(0和5 cm)、灌水量(270、315和360 mm)、施氮量(195、255和315 kg/hm^(2))。【结果】在浅埋滴灌(5 cm)下,灌溉定额为315 mm、施氮量255 kg/hm^(2)时,冬小麦产量、水分利用效率及氮肥偏生产力提升最明显。浅埋滴灌使冬小麦株高和叶面积指数分别提高5.58%和16.77%,产量、水分利用效率与氮肥偏生产力分别显著提高8.32%、8.20%和8.16%。浅埋滴灌较不覆土滴灌(0 cm)处理净收益平均增收1092元/hm^(2),浅埋滴灌下灌水315 mm、施氮255 kg/hm^(2)净收益最高(10883元/hm^(2))。【结论】冬小麦较优的灌溉施肥方案为浅埋滴灌灌水315 mm,施氮255 kg/hm^(2)。

基于布谷鸟优化算法的灌区渠系输配水水量优化调控模型研究

渠系输配水渗漏损失和闸门调节的水力损失是灌区多级输供水系统水利用效率低下的主要原因,对灌渠输配水过程进行优化调控是实现农业高效节水的重要途径。以湖北省漳河灌区三干渠为研究对象,建立了多级渠系多因素综合影响下的灌渠优化配水模型,运用元启发式优化算法布谷鸟搜索算法进行模型求解。与实测配水过程相比,优化配水模型和常规配水模型的灌溉历时分别为13.2、13.5 d,减少45.00%、43.75%的配水时间,且配水流量过程均匀稳定,能有效减少闸门调节次数。采用布谷鸟算法(CS)、粒子群算法(PSO)和差分进化算法(DE)求解的优化配水模型和常规配水模型输水渗漏损失分别减少了27.22%、26.72%、27.06%和24.96%、23.90%、24.55%。布谷鸟算法能快速、高效、稳定地求解多维渠系输配水问题,为灌区渠系输配水水量优化调控模型构建和求解提供科学参考。

基于全过程输水损失的灌区渠系优化配水模型构建——以长岗灌区为例

为发挥灌区用水调度决策潜能,以黑龙江省长岗灌区为研究区,提出一种基于全过程输水损失的灌区渠系优化配水多目标模型,该模型充分考虑灌区骨干渠系内不同渠段、渠道之间的水量平衡和各级渠道的输水能力,兼顾渠系输水损失、配水及时性与公平性多目标的协同,优化决策配水流量与输水历时。此外,利用随机森林模型预测未来气候变化情境下灌区的供需水量,基于此,计算未来气候模式下的渠系输水损失并获得长岗灌区渠系优化配水方案。结果表明:同一生育阶段内上级渠道不同渠段的输配水损失水量占上级渠道输配水损失总量的比例差异性显著,任一生育阶段内上级渠道靠近渠首的第一个渠段的输配水损失水量占比最大(返青期、抽穗开花期和乳熟期均为20.71%、分蘖期为21.21%、拔节孕穗期为25.43%);通过渠系优化配水模型得到长岗灌区作物全生育期渠系输配水总量为230.51万m^(3),总配水历时为494.32 h,输水损失总量为8.66万m^(3),与灌区采用经验系数法计算的输配水损失水量相比,输水损失减少24.89%,显著提高输配水效率。该模型有助于提供科学、合理的渠系配水方案,为综合提升灌区水资源管理能力和精细化管理水平提供决策支持。

基于公平-经济-减排的多目标水资源配置模型

为了解决水资源分配中的公平、经济和可持续问题,提出一种多目标水资源优化配置模型,在提高经济效益的同时减小区域总污水排放量;以青海省龙羊峡水库为研究对象,分析研究区域的水资源状况,以区域系统经济效益、各用水分区的配水满意度最大化和区域污水排放总量最小化为目标,建立多目标水资源优化配置模型探究区域的最佳配水方案;根据区域实际情况设定较高、较低2个不同可用水量水平,探究在用水分区不同最低配水满意度下配水方案的变化。结果表明:多目标水资源优化配置模型生成的配水方案经济效益最高可提升约2.57×10^(10)元,污水排放量最高可减少约1.8×10^(7) t;该模型在提高经济效益和分配公平性的同时促进污水减排,实现减排和经济效益之间的权衡,为区域不同情景下的水资源配置和规划提供经济、有效的决策支持。

基于粒度识别的烧结智能配水技术研究与应用

针对烧结混合料水分难以精准测量的问题,本文将粒度识别技术与智能配水相结合,开发了烧结智能配水系统。该系统直接将水分的调整与混合料粒级组成建立关系,通过建立基于混合料粒度的有监督自学习优化控制算法对加水量进行实时调整,以达到烧结混合料加水的自动闭环控制。经工业实践跟踪发现:应用该智能配水系统后,烧结利用系数由1.36 t/(m^(2)·h)增加到1.41 t/(m^(2)·h),烧结矿转鼓指数由78.10%增加到78.64%,烧结负压由12.71 kPa下降到12.14 kPa,烧结主抽频率由39.4 Hz下降到38 Hz。

基于管道配水技术及水泵机械维修的直饮工程应用研究

面向直饮工程的管道配水技术中,对高处供水管道供水压力的设计考虑存在一定的不足,并且在该方面的设计还很少。研究根据高处优先供水的原则,设计了一种马鞍形管道配水技术,通过以同径三通为核心,最大化实现高处供水效率的提高。此外,研究对面向直饮供水泵站的水泵机械维修密封技术进行研究,设计实验验证。结果表明:研究提出的水泵机械密封技术表现出了更加明显的磨损损失,不锈钢与橡胶磨损损失分别为1.22和0.24;机械密封磨损寿命在可信度为0.98左右时,磨损寿命达到了4.9 a,安装马鞍形配水管道的供水效率更高,并且供水稳定。实验验证了此项技术可以实现高达98.3%的高层建筑供水效率输出,为直饮工程高处供水、水泵维修提供了技术参考。

基于物联网的农村配水系统构建与实践探索

随着农村经济的不断发展,饮用水安全配置已经成为社会关注的焦点,直接关系到民众健康和社会稳定。但是,水质监测和净化能力不达标,缺乏现代管理和技术,导致部分农村地区配水问题严重。基于物联网技术的融合应用,探索农村配水系统构建与实施的路径,从而逐步达成农村饮用水安全保障的根本目标。