• 2023年第51卷第10期文章目次
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    • >特约专题:水质安全保障
    • 水库围油桶与拦藻网对石油类污染的防控优化

      2023, 51(10):1489-1495. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.23266

      摘要 (136) HTML (930) PDF 1.27 M (209) 评论 (0) 收藏

      摘要:当水源地航运设施密集时,会使原水面临较高的突发石油类污染风险。分析了围油桶和拦藻网及组合工艺在不同流速和溢油量下的除油效能。实验探究了围油桶不同安装方式在不同流速下对持续溢油的去除情况。结果表明,淹没深度为0cm对溢油的去除效果最差,淹没深度为1.5cm在各种流速下出口质量浓度均较低(0.14~0.61mg·L-1)。考察了拦藻网的不同布设方式(自由平铺,竖直放置,双层放置,垂直平铺)以及不同藻浓度下对溢油的吸附性能。结果表明,垂直平铺的方式在各初始情况下均有较低的出口质量浓度且效果稳定(0.15~0.28 mg·L-1);组合式工艺相较于围油桶有较好的性能提升,12min出口处质量浓度较单独围油桶分别降低了78.8%,84.6%和78.5%;高浓度藻液处理后的拦藻网除油效果下降,与活性位点的减少有关。

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    • 水体氨基甲酸酯类农药总量快速检测方法

      2023, 51(10):1496-1501. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.23262

      摘要 (123) HTML (701) PDF 1.10 M (155) 评论 (0) 收藏

      摘要:设计、开发了氨基甲酸酯类农药(CMs)长效检测剂,借助混匀仪、消解仪对水中CMs进行提取、碱解,再利用长效检测剂、便携式水质检测仪实现CMs的现场快速检测。该方法相对标准偏差(RSD)为2.86%(0.8 μmol·L-1 CMs)和1.61%(2.4 μmol·L-1 CMs),检出限(LOD)为0.07 μmol·L-1,检测周期仅40 min,实际水样加标回收率为60%~78%,太浦河水样加标分析结果表明该快检法和GC-MS检测结果具有较好的一致性。

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    • 预氯化/粉炭工艺对原水藻源风险的控制效能

      2023, 51(10):1502-1508. DOI: 10. 11908/j. issn. 0253-374x. 23265

      摘要 (80) HTML (929) PDF 1010.32 K (157) 评论 (0) 收藏

      摘要:选用了5种粉末活性炭,开展与预氯化联用的粉末活性炭种类优选和与氯的交互影响研究。结果表明,5种粉末活性炭均可有效吸附三氯甲烷,吸附速率变化均符合拟二级动力学规律,回归相关系数均大于0.99,木质活性炭(k=0.419 12)和椰壳活性炭Ⅰ(k=0.386 93)吸附效果最好。余氯的存在会降低粉末活性炭对三氯甲烷的吸附速率,但未改变各粉末活性炭吸附效果的优劣顺序。在原水背景下,椰壳活性炭Ⅰ和木质活性炭对2-甲基异莰醇(2-MIB)去除效率在60%以上,对土臭素(GSM)去除效率在90%以上,对三卤甲烷吸附效率最高(28%)。尽管加氯会减低活性炭的吸附效率,但是其不影响不同炭型吸附的优劣顺序,木质活性炭和椰壳活性炭Ⅰ的效果依然最佳,煤质活性炭表现较差。将粉末活性炭性质与三氯甲烷、嗅味物质的去除性能进行相关性分析发现,平均孔径、碘值、亚甲基蓝值和总孔容积的相关性较为显著,平均孔径的相关系数最高,在比选优质粉末活性炭时可以将平均孔径作为重要参考因素。

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    • 纳滤饮用水厂的膜工艺处理效能与系统运行

      2023, 51(10):1509-1517. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.23260

      摘要 (95) HTML (595) PDF 1.71 M (144) 评论 (0) 收藏

      摘要:以国内投产最大规模的纳滤水厂为研究对象 ,针对“常规工艺+超滤+纳滤”的深度处理工艺,结合水厂运行实况、进行水质分析和工艺处理效能研究。研究表明纳滤工艺可有效去除原水中的类腐殖酸和类富里酸物质等有机物,对原水中溶解性有机碳去除率达到82%。三卤甲烷类消毒副产物(THMs-DBPs)生成势实验显示纳滤出水THMs-DBPs浓度为14.45~18.65 μg·L-1,双膜法工艺出水DBPs前体物浓度极低。根据水厂纳滤单元的日常监测维护,包括进水水质监测、纳滤单元压力变化、膜清洗策略调整,讨论了纳滤膜饮用水厂的系统运维实践。研究结果可为纳滤膜在饮用水处理应用与推广提供技术参考。

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    • 不同消毒方式供水管网中消毒副产物的分布特征

      2023, 51(10):1518-1526. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.23267

      摘要 (60) HTML (904) PDF 941.05 K (133) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对我国东南沿海地区4个使用不同类型二次消毒剂(氯、氯胺、二氧化氯)的局部管网水样的中三卤甲烷(THMs)、卤乙酸(HAAs)、卤乙腈(HANs)的分布特征及影响因素进行了分析。结果表明,3座城市DBPs的超标风险整体较低,采集的117份水样中有10份水样THMs超过国标限值,其余DBPs均符合标准。以氯为消毒剂的管网水样中THMs浓度和HANs浓度远高于其他管网,以二氧化氯为消毒剂可以减少消毒副产物THMs的生成,但以氯胺为消毒剂的上海地区HAAs浓度较高,是其他3个系统的5~19倍,可能与原水中HAAs前体物含量较高有关。在SH-NH?Cl系统中,消毒剂浓度与输配距离成反比(r = -0.57),同时该系统中硝酸盐、亚硝酸盐及氨氮浓度也随距离变化,说明饮用水在管网输送过程中余氯被逐渐消耗,同时管网中发生了硝化反应,氨氮被氧化为亚硝酸盐和硝酸盐。WJ-Cl2系统中DBPs与输配距离相关,HANs浓度沿程减少(r = -0.49),HAAs浓度沿程增加(r = 0.45)。此外,建筑管网中长停滞时间也会影响水样理化指标。该研究揭示了不同类型二次消毒剂的管网水中DBPs浓度水平和变化规律,研究结果可为不同地区水质安全评价和风险控制提供依据。

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    • 改性金属有机框架光催化剂制备及水处理效能

      2023, 51(10):1527-1533. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.23263

      摘要 (81) HTML (724) PDF 1.42 M (190) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用简单的多级搅拌方法,利用AgCl对金属有机框架(MOF)光催化剂(MIL-100(Fe))进行改性。利用X射线衍射仪(XRD)和傅里叶红外光谱仪(FT-IR)等表征手段,证明了新型异质结材料(AgCl/MIL-100(Fe))的成功制备。以磺胺假二嘧啶(SMZ)作为目标污染物,考察了催化剂投量、污染物浓度和pH等因素对光催化去除效果的影响,并初步探讨了SMZ的降解机理和路径。结果表明,异质结的成功构建更合理的利用了光生电子(e-)和空穴(h+),加速了界面处载流子的传递,提高了材料的光催化性能。当pH = 7,催化剂投加量为0.5 g·L-1,反应时间为1.5 h,1.0 mg·L-1的SMZ去除率达到99.9%。在SMZ的光催化降解过程中,超氧自由基(?O2-)、羟基自由基(?OH)和h+起主要作用,主要有氧化、羟基化和脱硝3种方式。

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    • 碳纤维阴极电化学还原氯霉素的效能与机理

      2023, 51(10):1534-1541. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.23259

      摘要 (82) HTML (785) PDF 1.91 M (185) 评论 (0) 收藏

      摘要:以CAP为对象,利用碳纤维阴极研究电化学还原氯霉素的效能与机制。重点探究电流密度、pH、CAP初始浓度、电解质浓度和种类对CAP降解效果、TOC去除率和脱氯效果等影响,研究表明电流密度和电解质种类对CAP的降解效果影响较大,阴极还原的最佳反应条件为:电流密度40 mA·cm-2、CAP初始质量浓度10 mg·L-1、Na2SO4浓度0.02 mol·L-1。通过循环伏安法研究发现CAP在电极表面发生直接还原与间接还原,三维荧光测试结果表明反应后水中有机物含量仍较高。利用超高效液相-四极杆飞行时间质谱对中间产物进行检测并分析CAP在阴极降解的机理,还原后的产物主要为毒性较低的芳香胺物质。电化学处理CAP主要通过脱氯还原得到毒性较低的物质,从而降低了后续处理过程产生有毒物质的风险,研究结果为电化学还原去除水中抗生素的应用提供了相关探索和技术支撑。

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    • >土木工程与建筑学
    • 组合桥面板疲劳荷载后剩余承载力试验研究

      2023, 51(10):1542-1552. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.22122

      摘要 (101) HTML (48) PDF 1.97 M (208) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究高性能混凝土组合桥面板经历疲劳荷载后的剩余承载力,设计制作了两个足尺的正交异性高性能混凝土组合桥面板,通过疲劳和静力加载试验测试了正交异性组合桥面板的静力承载能力、破坏形态与疲劳后剩余极限承载力。试验结果表明:正交异性高性能混凝土组合桥面板经历疲劳荷载后的静力破坏形态为受弯破坏,试件达到极限状态时中支点截面U肋屈曲,受拉钢筋屈服,负弯矩区混凝土板开裂严重,组合桥面板的受力性能发生退化。经过疲劳加载后的桥面板的剩余极限承载力较没有经过疲劳加载的桥面板承载力下降了约11.6%。基于钢筋混凝土黏结滑移理论推导了适用于疲劳荷载作用后的高性能混凝土组合桥面板平均裂缝间距计算公式。对比试验结果,所提出的平均裂缝间距计算公式具有良好的精度,可为实际工程应用提供理论参考。

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    • CFRP加固钢绞线-钢筋混凝土剪力墙性能

      2023, 51(10):1553-1563. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.22100

      摘要 (92) HTML (53) PDF 3.09 M (189) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了探讨采用碳纤维布加固塑性铰区对钢绞线-钢筋混凝土剪力墙抗震性能的影响,制作了2个钢绞线-钢筋混凝土剪力墙试件,通过拟静力加载试验,研究了碳纤维布加固塑性铰区的钢绞线-钢筋混凝土剪力墙的抗震性能及其可恢复性能。研究结果表明:采用碳纤维布加固剪力墙塑性铰区可以有效提高钢绞线-剪力墙的承载能力和侧向变形能力,而且在高轴压比作用下对提高其承载能力效果更好,滞回环更加饱满,耗能能力有一定的提高,但对其残余变形没有明显影响。

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    • 循环热力作用下压气储能洞室钢衬的疲劳耐久性

      2023, 51(10):1564-1573. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.22117

      摘要 (76) HTML (41) PDF 1.92 M (276) 评论 (0) 收藏

      摘要:以大同云冈矿拟建的压气储能电站为例,构建压气储能洞室热力耦合计算模型,通过应力疲劳、应变疲劳、裂纹扩展疲劳3种疲劳分析方法对长期运行条件下钢衬的耐久性进行研究。结果表明:钢衬疲劳寿命计算中必须考虑裂纹扩展的影响,应力疲劳法和应变疲劳法由于没有考虑裂纹扩展的影响,会使疲劳寿命计算结果偏大;钢衬疲劳寿命主要受围岩弹性模量、洞室运营压力和初始裂纹尺寸影响,围岩弹性模量越大、洞室运营压力及初始裂纹尺寸越小,相应的钢衬疲劳寿命就越大;此外,钢衬疲劳寿命随着钢衬厚度的增加而增加,但存在一个最佳厚度,当钢衬厚度大于该厚度时,钢衬的疲劳寿命将不会有明显变化。

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    • 软土地区盾构侧穿SF油罐扰动控制数值分析

      2023, 51(10):1574-1583. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.22176

      摘要 (82) HTML (25) PDF 2.62 M (173) 评论 (0) 收藏

      摘要:以宁波轨道交通3号线二期盾构隧道工程为背景,对软土地区盾构掘进过程中引起的SF双层油罐变形及应力分布规律进行数值模拟分析。结果表明,合理选取土体损失率、正面附加推力等参数值可有效控制油罐扰动。罐区变形以竖向变形为主,隆起量极值位于距离隧道较近的油罐,沉降量极值位于中心油罐区。距离盾构隧道较近的油罐壁出现较大附加应力,油罐各项应力值均小于罐体材料许用应力。油罐满载工况下变形及附加应力值均低于空载工况。现场监测数据时程变化趋势与数值分析结果一致,地表变形量及变形速率满足监测要求。

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    • 双导堤工程下潮汐汊道与海岸潟湖地貌稳定性

      2023, 51(10):1584-1594. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.22093

      摘要 (78) HTML (29) PDF 1.81 M (167) 评论 (0) 收藏

      摘要:以渤海湾沿岸具有双导堤工程的单一潮汐汊道的华北最大海岸潟湖—七里海潟湖为原型建立理想模型,通过设置包括临界侵蚀应力、临界淤积应力、泥沙沉速、初始床面高程和径流量等影响潟湖地貌演变的相关参数,得到理想模型达到稳定状态后的纳潮量P和潮汐汊道断面最大流量Qm。分别建立其与潮汐汊道断面面积A的相关关系式以表征潮汐汊道稳定性。比较分析发现在表征潮汐汊道稳定性方面,Qm?A关系较P?A关系的拟合效果更佳。分别利用Qm?A关系以及泥沙净冲淤量计算得到潮汐汊道和潟湖稳定所需时长,对比结果表明潟湖明显滞后于潮汐汊道达到稳定状态,临界侵蚀应力对潮汐汊道稳定性影响更大,而临界淤积应力、泥沙沉速和初始床面高程对潟湖稳定性影响尤为显著,径流量对潟湖和潮汐汊道稳定性的影响相当。

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    • >交通运输工程
    • 低渗透率智能网联环境下高风险事件预警方法

      2023, 51(10):1595-1605. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.22207

      摘要 (118) HTML (40) PDF 1.57 M (213) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出一种低渗透率智能网联环境下高风险事件预警方法。具体而言,基于熵能表征系统状态的特点提出交通熵的概念,将个体车辆的微观驾驶行为量化为交通熵,以表征交通流状态;再将交通熵作为长短时记忆网络模型(Long Short-term Memory, LSTM)的输入参数建立预警模型;最后,使用HighD轨迹数据集提取高风险事件,并验证模型有效性。结果显示,使用交通熵的模型误报率和漏报率大幅降低。以智能车渗透率10 %为例,误报率和漏报率分别从6.18 %和11.47 %下降到了1.95 %和3.12 %;在预测模式下,对高风险事件误报率和漏报率为2.28 %和3.82 %。

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    • 地基加固对隧道下穿铁路路基车致动力响应的影响

      2023, 51(10):1606-1616. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.22186

      摘要 (65) HTML (59) PDF 3.29 M (169) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过现场测试及数值模拟,研究了地表铁路行车作用下地铁隧道下穿铁路路基系统的动力响应规律,分析了下穿节点地基加固体弹性模量、深度等参数对地表振动及地铁隧道结构的影响。研究结果表明:车致地表振动频率由列车轮对分布、轨枕间距及行车速度共同决定;地基加固增加了下穿系统的车致振动响应,降低了高频振动的衰减速度;提升加固体模量,会增大地表振动加速度;加固深度提升至隧道底部可有效降低隧道的附加动应力。

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    • 基于DEM-MBD联合仿真的车致有砟道床破碎分析

      2023, 51(10):1617-1624. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.22185

      摘要 (83) HTML (44) PDF 1.50 M (258) 评论 (0) 收藏

      摘要:为分析车致有砟道床破碎,建立有砟轨道DEM-MBD联合仿真模型,分析列车荷载对道床稳定性的影响及道床内不同位置、不同形状道砟的破碎规律。结果表明:列车荷载作用后,道床横向阻力下降14.82%;枕下深度0.21m内,承轨槽正下方道砟较枕心正下方更易破碎;枕下深度0.12~0.24m内的道砟破碎率最高,为12.5%;砟肩道砟基本未破碎;片状道砟较常规状、针状道砟更易破碎;在运营的有砟轨道线路上,应减少片状道砟含量且重点关注枕下深度0.24m内的道砟破碎情况。

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    • >机械、车辆与能源工程
    • 120kW级燃料电池可变喉口引射器的设计及特性

      2023, 51(10):1625-1632. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.22059

      摘要 (120) HTML (33) PDF 1.53 M (175) 评论 (0) 收藏

      摘要:引射器是质子交换膜燃料电池氢气循环系统中的关键部件,依靠超音速流动的射流工质实现阳极排气的再循环。传统的固定结构引射器通常针对电堆额定工况设计,工作在非设计工况时性能较差;而可变喉口引射器可以动态地改变其喉口大小,有效扩大其工作范围。基于Sokolov设计理论,搭建了引射器的一维模型并探究了其工作特性,在此基础上提出了一种可变喉口引射器的设计方法。研究结果表明,引射器的工作特性主要受其操作压力、喉口直径和混合室直径影响;通过缩小喉口、提高工作流体压力可以使工作喷嘴保持临界状态,这对大负载下的引射性能影响较小,但能够有效提高电堆小负载下的引射比,并使引射器的工作范围向小负载扩展。

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    • 聚双环戊二烯发动机罩结构优化设计

      2023, 51(10):1633-1640. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.22201

      摘要 (79) HTML (56) PDF 1.40 M (162) 评论 (0) 收藏

      摘要:以某乘用车发动机罩为例,建立聚双环戊二烯(PDCPD)发动机罩的结构优化设计方法流程,实现结构设计轻量化。试验测得PDCPD的材料属性数据,应用等刚度等强度计算-拓扑优化-形貌优化-多目标参数优化的设计流程,实现多种工况下的结构优化设计。性能分析结果表明,相较于原始钢制发动机罩,应用此方法流程设计的PDCPD发动机罩能够获得较显著的力学性能提升,同时轻量化效果明显。

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    • 考虑扁管换热的平行流蒸发器制冷剂两相分配特性

      2023, 51(10):1641-1648. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.22063

      摘要 (64) HTML (40) PDF 1.99 M (169) 评论 (0) 收藏

      摘要:考虑换热扁管中制冷剂的相变过程,采用SST(shear stress transm ission)k-ω湍流模型和Eulerian-Eulerian两相流模型对平行流蒸发器内的制冷剂两相分配特性进行研究。发现制冷剂质量流量和入口干度的增加均会导致制冷剂分配均匀性下降:当制冷剂质量流量从15g·s-1增加到25 g·s-1,入口干度从0增加到0.3时,总流量分配不均匀指标分别升高39.4%和50.8%。适当增加出口集管内径和蒸发器长宽比有利于改善制冷剂分配的均匀性:出口集管内径增加一倍,总流量分配不均匀指标降低41.8%;长宽比从1.005增大到1.455,制冷剂分配不均匀指标降低21.6%。

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