太湖秋季入湖水源中DOM的光谱学特征及通量

秋季是太湖水体DOM含量较高的季节。运用三维荧光光谱和紫外-可见光谱等手段分析了秋季太湖周边不同入湖水源（河水、雨水、污水处理厂水、直排生活污水）中DOM的组成和来源,及对太湖DOM的影响。结果表明：不同入湖水源中DOM的光谱学特征有显著差异。其中污水处理厂进水的ρ（TOC）为（68.5±13.9）mg/L,显著高于其它类型水;而且处理前污水〔ρ（TOC）为（68.5±13.9）mg/L〕、处理后污水〔ρ（TOC）为（21.7±5.15）mg/L〕、直排生活污水〔ρ（TOC）为（25.1±9.74）mg/L〕、河水〔ρ（TOC）为（27.3±1.27）mg/L〕和北太湖湖水〔ρ（TOC）为（27.9±2.35）mg/L〕中DOM浓度高、结构复杂,且均以腐殖质为主,同时类蛋白物质含量也较高;而雨水中的DOM以类富里酸物质为主,且其DOM的f450/500（荧光指数）平均值为1.61,呈现出外源特征,但其DOM结构相对简单。东太湖湖水DOM的f450/500值在1.73~1.92之间,表明其DOM主要为内源生物降解,显示出草型湖区与北太湖藻型湖区DOM组成和来源的显著差异。不同入湖外源DOM相对太湖水体总DOM的贡献为：河水〉雨水〉污水处理厂出水〉直排生活污水。其中河水DOM年入湖总量大（2.42×108kg）且成分复杂,对太湖湖水DOM的组成和含量影响最显著。

望虞河西岸主要入河支流污染物通量研究

利用经率定验证的望虞河西岸平原河网地区河流水量、水质计算模型,根据1995年(丰水年)、1988年(平水年)、1971年(枯水年)的水文资料,以及2006年太湖流域各主要河流纳污量资料,计算了各典型年不同季节入望虞河主要河流的入河水量和水质浓度,由此计算出望虞河西岸平原河网区各主要入河河流污染物入河量,并结合河网中水的流向,得出入河河流污染物通量的综合影响结果:张家港入望虞河污染物通量最大,所以张家港的污染治理是整个望虞河西岸污染治理的关键部分。

大沙河水库主要入库河流氮磷营养输入分析

为了解大沙河水库流域内营养盐输入对水库水质的影响,以2011年3月~2012年2月大沙河水库5条主要入库河流（大沙河、白沙河、双石河、富食河和沃江河）的水文水质监测数据为依据,分析了这些入库河流的流量和氮磷营养盐浓度,并估算了外源负荷总量,旨在为水库进行高效和合理的流域规划以及水质保护方案的制定提供科学依据。结果表明：位于西南方向的白沙河年平均流量最大（1.01 m3.s-1）,西北部富食河流量最小（0.23 m3.s-1）。各入库河流总氮平均浓度变化范围为1.62~4.37mg.L-1,总磷平均浓度范围为0.08~0.36 mg.L-1,其中富食河氮和磷营养盐的浓度最高,大沙河总氮浓度最低,白沙河总磷浓度最低,总体上西北部河流的氮磷浓度高于西南部河流。全年大沙河水库总氮输入量为176.7 t,总磷输入量为13.7 t。在所有入库河流中,位于水库北部的沃江河对水库营养盐输入量贡献最大,氮、磷负荷分别占总输入量的33%和32%,位于西部的双石河氮负荷最小（12%）,西南方向大沙河磷负荷最小（9%）。

轮胎胶料共挤出成型过程的数值分析

利用有限元方法对轮胎胶料(TWD40/FS10)共挤出成型过程进行三维数值模拟,分析入口体积流量比和牵引速度对口型出口处速度分布、界面偏移以及挤出胀大比的影响。结果表明:两熔体共挤出时,入口流量比对口型出口处速度分布、界面偏移影响较大,对挤出总胀大比影响较小;入口流量比接近于口型入口面积之比时,口型出口处速度分布较均匀,界面偏移量较小,且宽度方向界面总体偏向粘度较小的一侧;口型出口处垂直于挤出方向速度较大值出现在界面较小区域会引起界面局部尖角;牵引速度提高,沿挤出方向界面末端平直段逐渐增加,同时两熔体挤出胀大比迅速变小,口型出口处速度分布和沿宽度方向界面偏移量变化很小。

温度分层水库中间层流运动影响因素分析

针对分层水库中存在的间层流运动现象,采用水槽试验对稳定温度分层水库的间层流运动进行了模拟,研究了入流条件和分层环境对间层流分离点位置的影响。试验中取分离点的水深和侵入分层水体间层流的厚度来表征密度流运动,分析了入流条件和分层条件的变化对间层流运动的影响;采用入流的初始浮力通量来代表试验中的入流条件,环境水体的浮力频率来代表分层条件。试验结果表明,分离深度和厚度随着浮力通量的增加而变大,随分层强度的变大而减小。研究结果能够帮助进一步了解温度分层环境中的污染物的运动,并为温度分层水库中的水质监测和水生环境管理提供参考。

湖泊污染物入湖通量的研究进展

我国湖泊富营养化状况十分严重,湖泊污染物入湖通量的研究可为营养盐入湖总量控制管理提供基础数据。针对入湖河流、大气湿沉降以及农业非点源污染这几个湖泊氮磷等营养物质的主要来源,综述了相关污染物通量研究的现状,并提出了目前研究中存在的问题,还对污染物通量研究发展趋势进行了展望。

太湖流域主要入湖河道污染物通量研究

利用经率定验证的太湖流域平原河网地区河道水量、水质计算模型以及太湖流域废水负荷模型,根据1995年(丰水年)、1988年(平水年)、1971年(枯水年)的水文资料,以及1995年太湖流域各主要河道纳污量资料,计算了各典型年不同季节入太湖河道的入湖水量和水质浓度,由此计算出太湖流域河网区各主要入湖河道污染物入湖量,并结合河网中水的流向,得出入湖河道污染物通量的综合影响结果:直湖港最大,主要输送无锡地区的污染物.

“引江济太”对2016年后太湖总磷反弹的直接影响分析

针对"引江济太"工程将总磷浓度偏高的长江水引入太湖后对2016年后太湖总磷反弹的影响,本文实测并收集整理了2016年前后"引江济太"调水入湖水量、磷通量及全太湖入湖水量、磷通量与太湖磷存量等数据,对2016年前后"引江济太"调水入湖水量、磷通量、磷形态与其他入湖河道水量、磷通量、磷形态以及全太湖的水质、受水区贡湖的水质进行了分析.结果表明:2016年前后,"引江济太"年均入湖磷通量为97.56 t,年均入湖水量为8.16亿m^3,从调水量、入湖磷通量、调水后短期磷响应及各湖区磷增量来看,"引江济太"与2016年后太湖总磷反弹相关性不强."引江济太"调水累计入湖磷通量为877.97 t,占太湖总入湖磷通量的4.58%,累计入湖水量占太湖累计入湖水量的7.36%,单位水量携带的磷通量仅为其他来水的一半左右,占比相对有限.与太湖主要入湖河流相比,"引江济太"调水属于优质来水,湖泊的入湖河流总磷浓度一般都高于湖泊本身的总磷浓度,"引江济太"调水总磷浓度偏高属于正常范围.目前"引江济太"工程在保证供水安全、缓解水华危机的同时对处于严重富营养化状态的太湖具有一定的改善效果,但未来引水量增加的情况下,必须继续关注引水带来的磷通量与太湖磷循环系统的关系,确保"引江济太"对太湖继续产生良性的影响.

太湖湖体总氮平衡及水质可控目标

通过对2007～2010年环太湖水文巡测及降水调查,进行了湖体总氮平衡分析,在充分调查现有与规划的各类型污染源总量控制工程措施的基础上,量化出具有空间分布的流域总氮污染削减率,利用构建的太湖流域及湖体水环境数学模型模拟污染削减后的太湖湖体总氮浓度场,并提出水质可控目标。结果表明:太湖出入水量共127.8亿m3,其中通过降水进入太湖的水量为24.9亿m3,占入湖总水量的19.5%;全年总氮收支量达到4.47万t,其中通过干湿沉降进入太湖的总氮量为0.70万t,占入湖总通量的15.5%,可见干湿沉降进入太湖的污染物不容忽视,其变化趋势与太湖地区降水特征相关性较好。同时通过模型推算,定出2015年太湖湖体不同功能区总氮的可控目标,整个湖体平均值约为2.3 mg/L,为太湖总量控制提供科学依据。

苕溪入湖污染物通量计算及区域污染物影响权重分析

为研究苕溪流域入太湖污染物通量的时空变化特征规律,在苕溪流域水文水质同步监测基础上建立一维水动力水质数学模型。利用经率定验证的苕溪流域模型,结合枯水年P=90%(2003年型)、平水年P=50%(1995年型)、丰水年P=20%(1981年型)的水文资料以及2011年流域主要污染物排放资料,计算各典型年的入太湖污染物通量。通过出入区县交界断面河流通量的计算,进一步分析跨区域污染物影响的权重,为污染物溯源做铺垫。结果表明:1污染物因子COD、NH3-N、TP、TN的入湖通量丰水年依次为29111、1828、347、6712 t/a;平水年依次为21297、1248、272、6087 t/a;枯水年依次为14 243、898、187、407 8 t/a,各污染物因子丰水年和平水年的入湖通量较大,枯水年较小;2不同典型年各区县污染物因子对入湖通量影响权重由大到小排序依次为吴兴区(部分)、德清县(部分)、安吉县、临安市、余杭区(部分),对吴兴区的污染治理是苕溪流域入湖污染治理的关键所在。

具有旋向入流膜组件理论传质通量计算

影响膜蒸馏广泛应用的主要原因是传质通量较小,阻碍传质的主要因素是温度和浓度极化现象及膜污染的存在.基于Knudsen diffusion和Molecular diffusion扩散传质理论,以水为工质,计算了膜热侧溶液温度30～70℃膜蒸馏理论膜通量.实验采用三向旋转切向入流膜组件,通过喷管不同结构参数下测得实验膜通量,并与理论膜通量进行了比较,拟合出具有三向旋转入流膜组件膜通量的修正系数,为工程实际应用提供理论依据.

太湖流域上游降水量对入湖总氮和总磷的影响

为探究环太湖河道入湖总氮和总磷通量的变化原因,分析了其与太湖流域上游降水量的相关性,并阐明了环太湖河道入湖氮磷的主要来源。结果表明:2010—2019年,太湖流域年平均降水量为1322 mm,较1986—2009年平均降水量增加15%,湖西区和浙西区年平均降水量分别为1263 mm和1552 mm;环太湖河道入湖总氮和总磷平均年通量分别为3.24万t和0.18万t,主要来源于湖西区和浙西区;太湖流域、湖西区、浙西区河道入湖总氮和总磷通量与相应区域年降水量之间均呈显著正相关关系,土地利用类型的差异使得湖西区河道入湖总氮和总磷通量随降水量增加的响应程度要强于浙西区;面广量大的城镇和农业面源污染是入湖氮磷的主要来源之一,降雨导致的部分雨污合流污水入河也是氮磷污染负荷增加的原因之一;湖西区和浙西区的降水量增加,尤其是强降水量增加,不仅会导致面源污染负荷增大,而且会导致太湖上游河网水系水力停留时间减少,降低水体自净能力,增大入湖总氮和总磷通量。

河流氮磷和水量输入对太湖富营养化的影响机理研究

针对河湖氮磷控制标准不衔接问题,以大型浅水湖泊太湖为例,基于2013—2018年环太湖主要入湖河流和湖体总氮浓度〔ρ(TN)〕、总磷浓度〔ρ(TP)〕、叶绿素a浓度〔ρ(Chla)〕、水量等监测数据资料,采用湖盆模型(Bathtub模型),构建太湖主要入湖河流与湖体ρ(TN)、ρ(TP)和ρ(Chla)的响应关系,分析了主要入湖河流ρ(TN)、ρ(TP)和水量对湖体富营养化的影响,探讨了太湖主要入湖河流水量及其与湖体氮磷协同控制限值.结果表明:①太湖主要入湖河流氮磷的输入仍显著影响湖体ρ(TN)、ρ(TP),尤其是对西北部湖区的富营养化水平产生了显著影响;②在入湖水量方面,湖西区入湖水量增加可导致太湖富营养化程度增加,而“引江济太”水量输入在一定程度上改善了太湖水质.建议分区域控制直接入湖河流水量,其中,湖西区直接入湖水量控制在60×10^(8)~70×10^(8) m^(3)之间,望虞河“引江济太”水量控制在15×10^(8)~20×10^(8) m^(3)之间;③针对太湖流域而言,现行《地表水质量标准》(GB 3838—2002)在协同控制河、湖氮磷方面存在一定的不足,仅通过控制入湖河流ρ(TN)、ρ(TP),太湖ρ(TN)、ρ(TP)难以达到Ⅲ类水质标准;④与全湖平均值相比,湖西区要达到同一标准限值,入湖河流协同控制限值要更为严格.在河湖氮磷衔接目标制定上,建议湖西区单独设定协同控制目标浓度值.另外,建议结合《地表水质量标准》(GB 3838—2002),开展太湖流域水质、水量协同控制,有效约束入湖通量,达到河湖氮磷协同控制目的.

苏南运河对太湖主要入湖河流污染物通量的贡献率

为了解苏南运河对太湖主要入湖河流污染物通量的贡献,基于一维平原河网水量、水质数学模型,模拟计算了2011年受苏南运河影响的主要入湖河流的入湖污染物通量(COD、氨氮、TN、TP),量化分析了苏南运河对主要入湖河流入湖污染物通量的贡献率。研究结果表明:苏南运河主要影响湖西区的太湖主要入湖河流,对湖西区主要入湖河流入湖通量的总体贡献率约为23%,其中对太滆运河的贡献率最大,约42%,漕桥河次之,约23%,对太滆南运河、社渎港、陈东港污染物通量的贡献率由北向南依次减小。

吸收光谱法冲压发动机隔离段来流质量的流量测量

为实现冲压发动机地面直连试验中来流质量流量的测量校核,研制了吸收光谱法测量系统并开展了台架验证试验。首先,介绍了基于隔离段温度、流速测量计算质量流量的原理,针对台架试验环境适应性、长期工作稳定性问题,介绍了测量系统和光机设计方案,然后介绍了波长标定、温度与流速反演关键算法。在Ma6.5,6.0kg/s流量状态两个独立车次台架试验吸收光谱法计算质量流量的最大偏差为5%,验证了所提出方法的可行性。该方法为吸气式发动机来流状态的精细测量提供了新的方案和技术手段,未来可望用于来流捕获的实时反馈控制。

鄱阳湖流域主要河道入湖污染物通量研究

采用对入湖河道水质水量同步监测的方法,通过水质水量数据计算进入鄱阳湖主要污染物通量以及主要污染物负荷比,为江西省有效减排入鄱阳湖污染负荷比,保障鄱阳湖流域水质安全,推进流域水环境综合整治提供科学依据。

近河口引水工程建设对河口盐水上溯的影响分析——以海南省海口市南渡江引水工程为例

近河口引水工程建设使得河口水动力情况发生改变,从而改变河口盐水入侵。以海南省海口市南渡江引水工程为例,运用数值模拟方法,分析工程建设对南渡江河口水动力和盐水入侵的影响。研究结果表明:南渡江引水工程建设后,南渡江入海水量减小,年内减幅枯水期比丰水期大;河口区余流、海甸溪和北干流盐通量也有所减小,枯水期减小幅度比丰水期大;逐月咸水界出现不同程度的上移,丰水期上移距离比枯水期稍远。

结晶器弯月面液渣周期性流入行为与机理解析

把握弯月面处液体保护渣随结晶器振动的周期性流入机理与控制要素,是稳定和提高连铸坯表面质量的前提。考虑弯月面区域钢液-保护渣-空气三相的几何、接触和运动特性,建立了耦合钢液传热、坯壳凝固与液渣流动的数学模型,预测结果与实际测量以及相关报道吻合,模拟分析了液渣的周期性流动和流入行为。围绕影响保护渣流入和消耗的主要因素,重点研究了液渣流入的周期性行为,探讨了一个振动周期内液渣的流入量、流入速度与渣道宽度的变化特点。通过界定和解析弯月面附近不同区域液渣流入的贡献和规律特征,对主导液渣流入的影响因素和作用机制进行了分析。结果表明,在一个振动周期内,保护渣向渣道的流入过程分为2个阶段和2种过渡状态。在第一阶段,流入的液渣主要由靠近弯月面钢液顶部的区域提供;在第二阶段,流入的液渣基本由靠近渣圈的区域提供;处于过渡状态,2个区域液渣流入渣道的量是此消彼长的过程。在弯月面区域,水平方向速度是制约液渣流入渣道入口或远离渣道入口的主要因素,垂直方向速度是影响液渣流入区域与瞬态流入量的关键,并且瞬态流入量受矢量速度分量与渣道宽度共同的影响。在此模拟条件下,液渣在整个振动周期均流入,流入量峰值为正滑脱中期,流入量低谷在负滑脱中期至负滑脱结束之间。

来流参数对防热瓦横缝旋涡结构及热环境的影响

针对高超声速飞行器表面缝隙内部流动,通过求解可压缩Navier-Stokes方程,自主研发了一套能够较好模拟缝隙流动特性的计算流体力学(CFD)软件。利用该软件研究了来流参数对防热瓦横缝旋涡结构及热环境的影响。计算结果表明:随着来流雷诺数的增加,缝内旋涡结构呈现主涡个数增多形态趋于饱满的变化趋势,缝隙壁面绝对热流和无量纲热流增加;随着来流马赫数的增加,缝内主涡个数、形态基本不变,但主涡旋转速度增加,缝隙壁面绝对热流增加,无量纲热流基本不变;随着来流迎角的增加(迎角较小时),缝内旋涡结构和热流变化规律基本与增加来流雷诺数相同。由此分析可知,涡量向下传递并形成旋涡的距离,即形成所谓"死水区"的深度,主要由来流雷诺数和来流迎角决定。