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一种用于突发性场地污染模拟的解析模型

为了及时有效地应对各种突发性环境污染事故,有必要开发一种简单实用、适于各类型污染物的场地污染数学模型。通过污染事故发生后污染物在包气带、饱和带迁移转化的概化,建立了污染物运移的自由入渗模型以及降雨入渗模型并给出各自相应的解析解。无降雨时,考虑污染物在重力作用下随包气带向下渗透的作用,建立一维垂直入渗模型。有降雨时,考虑污染场地(包气带)中污染物迁移和转化的对流作用、扩散作用及挥发、生物降解、吸附、根系吸收等作用,建立包气带剖面二维溶质运移模型和饱和带平面二维溶质运移数学模型。建模过程中,假定降雨量的平均分布及土壤质地、水力参数以及有机物成分、种类均相同,同时假定污染物与多孔介质间的作用为线性吸附,植物根系对污染物的吸附遵循一级动力学。基于模型的解析解,实现案例的模拟计算。模拟结果表明:该模型具有适用范围广、模拟高效快捷等优点,能够较准确预测污染发生后污染物在土壤中的动向、到达饱和带的时间以及饱和带中污染物的迁移情况。     

太湖疏浚底泥堆场黏土防渗层阻隔污染物的试验研究

底泥疏浚是治理太湖污染的必要途径之一。限于目前国内的经济与技术条件以及疏浚底泥的数量巨大,太湖雪浪底泥堆场只能直接采用下部的天然黏性土层作为防渗层而不加任何处理。为了确保疏浚污染底泥在堆放期间不对周围环境和地下水造成污染,采用渗透与阻隔、静态吸附、动态土柱等试验测定和分析了黏土层对底泥中主要污染物（总氮、氨氮、硝氮、亚硝氮、总磷、化学耗氧量（COD））渗透和运移的阻隔能力,同时得到了可用于分析污染物在土层中运移和转化规律的一些重要参数。试验结果表明,雪浪堆场下部的黏土层对疏浚底泥中的主要污染物具有较强的吸附和阻隔能力。     

空沟对列车运行引起的地基振动隔振效果研究

为研究空沟对高速列车引起地基振动的隔振效果,在已有研究基础上改进出一种新的解析研究模型。模型中首次运用了饱和半空间模型来研究地基上隔振沟对高速列车的隔振效果;隔振沟则通过在饱和半空间土体上设置3个合适宽度、截面为矩形的弹性层来模拟;中间矩形弹性层为路堤,路堤上方放置了枕木与轨道。枕木与轨道分别通过纵向异性Kirchhoff薄板与Euler梁来模拟,饱和土地基采用Biot多孔饱和介质理论来描述。控制方程通过傅立叶变换与傅立叶级数展开,在变换域中进行求解。研究表明,随着列车运行速度的提高,空沟的隔振效果明显提高;饱和土体固-液相的耦合作用对隔振沟的隔振效果的影响明显,尤其当列车运行速度超过土体表面Rayleigh波速时,随着土体渗透系数的增加,空沟隔振效果显著降低。此外,列车运行速度超过土体表面波速时,饱和土地基上空沟的隔振效果明显优于相应单相弹性地基上空沟的隔振效果。     

Uncertainty of rainfall-induced landslides considering spatial variability of parameters

A cross-correlation analysis is conducted to determine the impacts of the heterogeneity of hydraulic conductivity K_s, soil cohesion c′ and soil friction angle (tan φ′) on the uncertainty of slope stability in time and space during rainfall. We find the relative importance of tan φ′ and c′ depends on the effective stress. While the sensitivity of the stability to the variability of K_s is small, the large coefficient of variation of K_s may exacerbate the variability of pore-water pressure. Therefore, characterizing the heterogeneity of hydraulic properties and pore-water distribution in the field is critical to the stability analysis.     

地表水入渗对垃圾填埋场水质水量影响的数值模拟分析

将填埋垃圾视作一种特殊土体,建立了综合描述垃圾填埋场内渗滤液水分的饱和-非饱和渗流、垃圾土体沉降变形、有机污染物的释放、迁移、转化,以及微生物的生长、衰减等物理化学过程的多场耦合仿真分析模型,将任意的Lagrangian- Eulerian（ALE）方法引入到模型求解中,基于自行开发的仿真分析程序,开展了地表水入渗对垃圾填埋场水质、水量影响的数值仿真分析研究。模拟结果表明：300 d的非饱和水分入渗及内源水产生可使填埋单元内渗滤液饱和液面最高达6 m;地表水入渗对水相可溶性可降解有机物浓度和厌氧微生物浓度具有显著的影响,并间接地影响固相可溶性可降解有机物和微生物的浓度分布。     

层状地基中空沟对交通荷载的竖向隔振分析

空沟是一种常用的连续隔振屏障,可以有效地降低人工振动。以位移为变量的二维格子法在波动问题计算中具有良好的适应性、高效性,兼备有限元与差分法的一些优点,应用该法针对层状地基中作用于路堤上的交通荷载引起振动的空沟竖向隔振问题进行了参数研究,分别考虑了上软下硬地基和上硬下软地基两种情况。研究结果表明：空沟宽度对隔振效果的影响较小;空沟深度与空沟的位置是影响隔振效果的关键因素,它们相互关联,其取值应综合考虑;在上述两类层状地基中,若空沟深度与上层土的厚度接近或相等均对竖向隔振不利;路堤高度越大对竖向隔振效果越不利。     

Modelling infiltration enhancement in a tropical urban catchment for improved stormwater management

To mitigate the impacts of impervious surfaces in urban areas, structures such as bioretention systems and permeable pavements have been installed to enhance infiltration in many countries. However, relatively little knowledge is available regarding the performance of such infiltration‐based structures in humid tropical and highly urbanized areas. This study investigates the feasibility of enhancing the infiltration of stormwater in tropical urbanized areas using Singapore as a case study. It first shows that the rainfall depth and intensity are both high, but the time interval between consecutive rainfall event is long in Singapore. It then numerically simulates single‐event local infiltration and finds that the fraction of infiltrated rainfall is actually high. It finally performs catchment‐scale simulations and finds that bioretention systems can enhance infiltration and groundwater recharge particularly during wet periods. However, local mounding of groundwater can be significant and can hinder the performance of those structures. Furthermore, with 5% of catchment area being converted to such structures, the infiltration of the entire catchment is enhanced but still not yet up to the natural level. To increase the overall effectiveness, future studies can look into bioretention systems with underdrain systems. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于广义极值理论的潜在地震海啸源震级上限及强震重现水平的估计——以琉球海沟俯冲带为例

以琉球海沟俯冲带作为研究区,将广义极值理论用于估计潜在地震海啸源震级上限,首先分析了琉球海沟俯冲带的地震地质构造特征以及历史地震资料,界定潜在地震海啸源区,然后根据地震活动性特征按时间域进行分割,并提取各时间段发生的极限震级的地震样本,最后通过广义极值分布模型估计了该区域的震级上限值和强震重现水平,并对其进行了不确定性分析。     

河南省修武县东交口新村房屋裂缝原因及

东交口新村房屋裂缝是采空区地表变形、地表水入渗冲蚀和建筑荷载等众多因素综合作用的结果,主要归纳为二：1991年前,采空区未稳定,以采空区的地表残余变形破坏为主;1991年后,采空区基本稳定,以地表水的大量人渗冲蚀破坏为主。针对房屋裂缝的原因和主要影响因素,采取地表排水、采空区深孔注浆与“离层裂隙区”浅孔注浆加固相结合的综合治理方案,取得明显成效。