生态相关水文指标的优选及其演变归因分析

河流生态系统健康是流域可持续发展的基础,水文情势自然变化是维持河流生态健康的关键因素,因此需进行变化环境下水文情势演变归因研究。以老哈河流域为例,基于1964—2016年水文气象资料,利用趋势及突变检验方法,确定径流序列突变点,划分研究期,并结合可变下渗容量模型重建天然径流;通过主成分分析法确定生态最相关水文指标(ERHIs),并利用变化范围法评估水文指标的改变程度;基于“观测-模拟”对比分析法,定量评估气候变化和人类活动对河道径流和ERHIs的影响。结果表明:流域年径流序列呈现显著减少趋势,突变点为1979年和1999年,将研究期划分为基准期、变化期Ⅰ和变化期Ⅱ;筛选出7个ERHIs,分别为2月流量、6月流量、最大7日流量、年最小流量出现时间、低流量年内发生次数、高流量年内平均历时、上升率;7个ERHIs中,大部分表现为下降趋势,综合改变度在变化期Ⅰ和变化期Ⅱ分别为0.45和0.74;定量归因结果表明,人类活动是影响ERHIs变化的主要因素,其在变化期Ⅱ对水文情势的影响较变化期Ⅰ更为剧烈。研究提供了生态相关水文指标优选及其演变归因的综合方法,揭示了不同时期流域ERHIs变化的主要驱动因子,为河流适应性管理提供科学依据。

不同站台配置的列车风特性差异研究

列车高速运行时会产生可能危害站台人员安全的列车风,而对列车风的大多数研究没有考虑站台带来的影响。为研究站台对列车风特征的影响,基于实际情况提出3种站台(无站台、单侧站台和双侧站台)配置,通过改进延迟分离涡(IDDES)数值模拟方法对比分析高速列车在无站台、单侧站台和双侧站台区域的列车风特性与周围流场差异。研究结果表明:考虑站台时,中间车在轨侧产生的合成列车风速度大于无站台配置的列车风速度,而尾流区域的列车风速度较小;站台配置对一定高度上的列车风速度的纵向分量和垂向分量影响显著;站台的垂直端面与列车壁面之间的狭窄空间会改变周围的流场结构,破坏列车尾部压力和漩涡的对称性,在站台上形成随列车纵向长度发展而上移的漩涡,在车辆与站台间区域内的涡度显著增强。基于站台区域最大列车风速度的分布,当列车以300 km/h的速度通过时,若不存在站台,则人员的安全退避距离约为3.4 m,若存在站台,则该距离减小至约2.5 m。

利用旋涡发生器减小大跨方形平屋盖风吸力的实验研究

在强风作用下,屋盖作为风敏感部位往往最先发生破坏,如何抑制屋盖上的极值负风压是保障大跨建筑抗风安全的关键。基于此,提出一种简单有效的新型屋盖抗风气动措施。在平屋顶屋檐处安装旋涡发生器(PVG),通过旋涡发生器的扰流作用来减小屋盖极值风压。采用风洞测压试验研究在不同风向角下PVG对屋面极值风压的气动控制效果,分析PVG对屋顶流场结构的影响并探讨PVG的工作机理。研究结果表明:PVG可以有效减小平屋盖屋面极值风压,尤其在倾斜风向角下的减压效果显著。在最不利风向角下,屋盖极值风压最大减小幅度可达73.3%。相对于长度来说,PVG高度对屋面风压的影响更明显,较密的安装间距和适宜的安装角度可以更好地降低屋盖风吸力。在安装PVG后,屋盖锥形旋涡的涡核位置和再附位置发生改变,屋顶风压低频部分能量占比大幅度减少,脉动能量减弱,大尺度旋涡减少,而小尺度的湍流造成的脉动能量成分增加。

腐植酸对含多种成分地下水中的Fe^0去除Cr(VI)的影响:对长期PRB(可渗透反应格栅)性能的应用

通过持续9个月的油管柱法实验,研究了腐植酸对促进溶解性铁释放的影响和Fe0圆柱中腐植酸聚合物(如碳酸氢盐和Ca)对受Cr(VI)污染地下水的影响。由于Ca的存在使腐植酸的作用变化显著。在无Ca柱中,由于腐植酸的存在,形成可溶性含铁腐植酸络合物和稳定超细铁(氢)氧化物胶体,促进溶解性铁的释放,而铁腐蚀产物的沉淀被抑制,Fe0表面次生矿物的累积则随之削弱。与无腐植酸柱相比,Cr(VI)的去除能力增加了18%。与之相反,通过SEM和FTIR证明,Ca的存在,会使腐植酸大量与铁(氢)氧化物共同聚合并沉积在Fe0的表面。很大程度上抑制了电子从Fe0表面到Cr(VI)的转移,减少了Fe0基质的排水孔隙度,导致Fe0去除Cr(VI)能力显著降低。与Ca和无腐植酸柱中的Cr(VI)的去除能力相比,在腐植酸和含Ca柱中,当有碳酸氢盐时,Cr(VI)的去除能力减少了24.4%;没有碳酸氢盐时,Cr(VI)的去除能力减少42.7%。本研究为含有丰富天然有机物(NOM)的环境中,Fe0渗透反应格栅(Fe0PRBs)性能预测和设计提供了新思路。