近50年国际海水淡化技术研究的发展状况——基于Web of Science数据库的文献计量分析(1971—2020年)

以Web of Science数据库核心合集内收录的1971—2020年海水淡化文献为数据源,借助CiteSpace对国际海水淡化研究领域的国家和研究机构、关键词、参考文献、期刊与基金等信息进行分析,提出国际海水淡化技术演进大致经历了三个阶段:起步阶段;以反渗透、多级闪蒸、超滤、微滤等研究为主的积累阶段;减压渗透、正渗透、纳米颗粒、石墨烯等海水淡化新材料新技术不断涌现的快速发展阶段。同时,从技术进步和政策支持两个方面提出了对国内相关研究的借鉴与启示。     

临夏盆地新生代沉积物粒度记录与亚洲内陆干旱化

临夏盆地毛沟剖面高分辨率粒度记录研究表明,29-7.4Ma间,临夏盆地的古气候一直保持相对稳定,而其中短暂的沉积相的改变是盆地对该期间青藏高原构造隆升事件的响应;从7.4Ma开始,流域外的风尘物质开始逐步被带人盆地,并经过了6.4Ma和5.3Ma的两次加速过程,揭示了我国西北内陆干旱气候可能从7.4Ma左右开始,且在6.4Ma和5.3Ma左右经过两次加强.通过与青藏高原构造隆升事件记录和全球气候记录对比。揭示高原在9-7Ma开始的逐步隆升和期后的阶段性加速隆升以及同期开始的全球变冷,尤其北极冰盖的形成和扩张可能是亚洲内陆干旱化的重要驱动机制.     

地震下双曲线冷却塔的响应分析

借助ANSYS软件建立双曲线冷却塔的有限元分析模型,讨论自重、风荷载和地震作用下冷却塔的力学性能,通过计算、分析探讨塔筒局部开洞对冷却塔整体及洞口局部强度的影响,主要考虑洞口尺寸和开洞高度对冷却塔整体及洞口局部应力分布规律的影响。结果表明:在一定尺寸范围内,开设洞口对冷却塔的整体强度影响较小,但在洞口局部出现明显的应力集中效应;90 m高度处洞口的应力集中效应低于15 m高度处洞口的应力集中效应,但应力集中效应不容忽视。分析结果为冷却塔结构抗震的设计、加固和施工提供了理论依据和实用的参考建议。     

自然腐蚀环境下钢筋混凝土梁疲劳应用性能试验研究

在海岸与近海结构工程中被广泛应用的钢筋混凝土构件,由于长期处在有海水腐蚀、干湿交替和循环荷载的严酷环境中,导致钢筋因侵蚀结构严重损伤。本文对6根钢筋混凝土试验梁进行了腐蚀与循环荷载作用下的疲劳试验研究,循环荷载幅值设计为2%～40%P_u和2%～60%P_u两种,对试验梁在大气环境中、淡水环境中和海水腐蚀环境中疲劳破坏情况进行试验探索,研究在三种环境与循环荷载作用下钢筋混凝土构件的力学性能及刚度损伤演化规律,同时分析了破坏形态、裂缝宽度、挠度的发展规律和疲劳寿命。结果表明:腐蚀与循环荷载共同作用下,短期内腐蚀溶液不会对梁内部钢筋造成显著影响从而降低耐久性;在循环次数达到一定范围内,试验梁耐久性降低42%,其中两个试验梁在循环荷载上限为0.6P_u时的耐久性分别降低54%和37%。     

中小尺度下植被冠层对屋顶表面温度的调控效应分析

随着城市化进程的加快,城市热岛问题日益严重,对人类健康和城市可持续发展产生了巨大威胁。植被可有效遮蔽阳光直射,并通过蒸腾作用降低气温,是改善局部热环境的重要途径之一。开展植被对建筑物温度的调控效应的研究,对于理解城市热岛成因、缓解城市热环境恶化等方面都有重要意义。然而,当前研究往往是在遥感影像的基础上进行的,缺乏植被结构信息,同时,受制于有限的空间分辨率,研究大多在城市尺度下开展。在中小尺度上定量地研究植被冠层密度对建筑物温度的影响仍然具有一定挑战性。鉴于此,本文使用激光雷达（Light Detection and Ranging, LiDAR）获取的高分辨率冠层密度数据,在楼间尺度和街区尺度下开展圣罗莎市三维植被结构与单体建筑物表面温度之间定量关系的研究,分析不同尺度下植被冠层的降温特征及其在局部环境中的降温贡献。结果表明：植被对建筑物的降温作用与其周围的冠层密度有密切关系：冠层密度需达到17%才能起到有效的降温作用,其中在中小尺度上冠层密度分别高于30%和40%时,能最大限度发挥植被的温度调控功能;当冠层密度相同时,2个尺度下的温度变化显著不同：随着冠层密度的增加,街区尺度下的屋顶温度比楼间尺度下的屋顶温度平均下降了0.89 ℃;中小尺度下的屋顶温度变化不仅受到其周围植被结构的影响,还与整体热环境状况有关。本文的研究思路与结果有助于在有限的城区土地资源上合理规划绿地建设,构建可持续的人类宜居环境。     

中国东海叶绿素浓度变化分析及其海水温度响应

海洋叶绿素浓度时空格局分析及与海水温度的响应研究对于海洋资源的开发和保护及赤潮的预防具有重要意义。本文基于2004—2018年东海叶绿素浓度和海水温度数据运用趋势分析及ArcGIS10.2软件,对东海叶绿素浓度作了时空分析研究,并结合海水温度进行了回归分析,以探究叶绿素对海水温度变化的响应机制。结果表明：①东海叶绿素浓度在2004—2018年间没有明显的年际变化特征。年内则随时间上下波动,冬季为波峰,夏季为波谷。离海岸带越近,叶绿素浓度越高。②东海海域海水温度在年际尺度上呈波动式起伏变化。在季节尺度上夏秋两季温度较高,春季次之,冬季最低。从沿海到外海海域海温逐渐升高。③就空间相关性而言,东海海域叶绿素浓度与海水温度整体呈负相关,在不同海域相关程度不同。长江口和外海区域叶绿素浓度与海水温度具有很强的相关性;在沿海区域,由于受到城市环境、经济发展及人类生产生活的影响,海水温度与叶绿素浓度的相关性不明显。     

春、秋季考洲洋海水质量状况及评价方法初探

文章利用2017年11月（秋季）和2018年4月（春季）对惠州考洲洋海域开展的两个航次水环境调查数据,分析了考洲洋海域表层溶解氧（DO）、化学需氧量(COD)、无机氮(DIN)、无机磷(DIP)和石油类（OIL）等典型水质因子的水平分布和季节变化情况。结果表明,秋季溶解氧、化学需氧量、石油类分别在盐洲岛以东附近海域、考洲洋湾顶海域和盐洲岛东南海域出现高值区,而无机氮在整个考洲洋无明显区域分布差异,无机磷含量呈现考洲洋内湾到湾口逐渐递减的趋势;春季化学需氧量、无机磷均在考洲洋湾顶出现高值区域,无机氮在盐洲岛以东附近海域出现高值区,而溶解氧和石油类无明显变化。从季节变化来看,秋季考洲洋海域溶解氧、化学需氧量和石油类平均含量均比春季高;无机氮、无机磷则相反,平均含量秋季低于春季。同时,文章还分别利用单因子和综合因子方法对海水有机污染状况进行评价并对其进行比较分析,结果表明,有机污染评价指数法可充分考虑多种水质因子,更适合对考洲洋水环境质量进行评价,得到较为客观的综合评价结果。     

基于双缸耦合原理的阀控式能量回收系统原理设计与仿真分析

针对小规模海水淡化需要解决能量回收装置的能回效率与空间问题,将能量回收装置与压力提升泵进行集成一体化设计,研究了一种双缸耦合阀控式能量回收系统。系统两液压缸内活塞各由一个电动推杆推动,叠加高压浓海水压力实现压力交换,同时进行活塞推力的耦合控制,避免了压力交换过程中活塞的压力脉冲波动,保障了反渗透膜工作压力稳定;基于小型海水淡化装置,根据压力能流反渗透工艺节点压力流进行了计算分析,得出电动推杆推力压力0.5 MPa左右的补偿压力曲线。通过AMESim进行液压仿真分析,结果表明在系统回收率为30%,高压浓海水进口压力为4.8 MPa,增压海水压力4.6 MPa的情况下,通过压力补充增压海水压力可增压到5.0 MPa,反渗透膜压力与流量波动较小,满足反渗透海水淡化的压力需求。     

海水中大分子有机质对铂族元素的吸附动力学研究

Adsorption kinetics of the interaction between Pt, Pd and Rh(defined here as platinum group elements, PGEs)ions and macromolecular organic compounds(MOCs, 10 kDa), including humic acid, carrageenan and bovine serum albumin, and different cutoff fractions of natural organic matter(1 kDa and 3 kDa) obtained from seawater using centrifugal ultrafiltration devices were investigated. For a given element, all the adsorption kinetics did not reach equilibrium except the interaction between Pt and 1 kDa cutoff, and between Pd and humic acid.For all the tested MOCs, the adsorption kinetics could be divided into two stages, a rapid adsorption process in the first 8 h and the desorption stage after the first 8 h until the equilibrium. The change trend of partition coefficient(log_(10)K_d) values with experiment time was consistent with that of the kinetic curves. However, in the interaction between PGE ions and natural dissolved organic matter(NDOM), an obvious difference in the change trends of log_(10)K_d and kinetic curves was observed. It indicated that the partition behavior of PGE ions interacting with NDOM in seawater was a combined effect of different organic constituents. The adsorption and log_(10)K_d of PGEs in the 1 kDa NDOM fraction were higher and more stable than those in the 3 kDa NDOM fraction. The results also indicated that the 1–3 kDa NDOM may dominate the interaction between PGEs ions and NDOM. Moreover, no kinetic model could perfectly simulate the adsorption process. It indicated that the colloidal struction and morphology of MOCs or NDOM in seawater might be inhomogeneous. Hence, the interaction between PGE ions and organic matter in seawater was a complicated process and needs further research.     

晋江海域海水淡化工程浓盐水排海方案研究

为科学选择海水淡化浓盐水排海方案,运用MIKE3数值模拟软件,选取福建晋江附近海域,建立了海水淡化浓盐水排海三维数值模型,模型水位振幅误差在10 cm以内,流速、流向计算结果与实测值变化规律一致,精度符合要求。考虑多端口、排放口间距、喷射速度等因素对浓盐水稀释的影响,选取了4种不同的浓盐水排放方案,开展了海水淡化浓盐水排放扩散模拟,计算了不同排海方案下盐升包络面积。结果表明,晋江海域浓盐水排放量为3.5万t/d的海水淡化工程采用扩散器后盐升分布面积显著减少,采用多个排放口且每个排放口多个端口喷射的排放方案,可明显增强浓盐水在受纳海域中的扩散稀释效果,盐升3的分布面积可减少近一半。建议加强我国海水淡化工程浓盐水排海扩散器的研究与应用,保护受纳海域海洋生态环境。