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[硕士论文] 杨娟
土木工程市政工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:腐殖酸(Humic Acids,HAs)是天然水源中主要的有害大分子有机物、是形成氯消毒副产物的主要前驱物质,也是产生膜污染的主要物质之一,高HAs含量的饮用源水需在预处理单元进行有效处理以保障净水水质。微波高级氧化技术与陶瓷微滤膜耦合处理饮用源水,既能促进有机大分子物质降解,提高陶瓷膜出水水质,又能有效延缓膜通量衰减,延长运行周期。然而,微波高级氧化技术对HAs的降解效率(UV254去除率)以及协同陶瓷膜处理天然源水的效果有待验证。首先通过静态实验验证了微波高级氧化技术对有机污染物的降解效率;进而采用动态小试连续流系统探究该技术对天然源水的净化作用;最后构建中试微波-陶瓷微滤膜耦合工艺系统模拟饮用水处理,从膜通量、膜的运行周期及出水水质三方面评估微波技术联合陶瓷微滤膜处理天然源水的协同效应,研究结论如下:
  (1)微波-氧化剂-活性炭协同作用体系(基于过硫酸钾氧化体系)显著提升UV254的去除率。氧化剂(过氧化氢、过硫酸钾、过硫酸氢钾复合盐)与微波联用均有效提升了UV254去除率,其中,基于过硫酸钾(PS)的氧化剂协同作用体系显著优于其他氧化体系。活性炭作为催化剂,能够显著提升微波-过硫酸钾体系降解腐殖酸的效率,投加量为50g/L时,UV254的去除率74%。此外,该协同作用体系对UV254去除率遵循一级反应动力学方程,表观反应速率常数达到0.0164s-1。
  (2)动态小试连续流系统(MW-PS-GAC体系)处理天然源水(5mg/L,HAs)效果显著。响应曲面法模拟结果显示,CODMn和叶绿素a去除效果影响因子排序为:水力停留时间>微波功率>过硫酸钾浓度,而UV254去除效果影响排序为:水力停留时间>过硫酸钾浓度>微波功率;复合作用影响大小顺序为:微波功率+过硫酸钾浓度>水力停留时间+微波功率>水力停留时间+过硫酸钾浓度。基于响应曲面法模拟,实验验证最终确定微波过硫酸钾高级氧化技术的最优条件为:HRT6min、功率1kW、K282O8浓度0.8mmol/L。
  (3)微波预处理技术耦合陶瓷膜过滤技术模拟饮用水处理,有效缓解膜通量衰减、延长膜的运行周期和提高出水水质。基于静态实验与小试连续流实验探索结果,进一步模拟饮用水处理,微波预处理显著提高陶瓷膜通量,延长陶瓷膜的运行周期(55%);同时在UV254去除率、有机污染物降解率和病原微生物去除率等多方面有效提升出水水质。
  综上,本研究为微波高级氧化技术作为饮用源水预处理提供潜在的研究思路。
[硕士论文] 邓春华
土木工程市政工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:随着山区桥梁的大量修建,山区桥梁的抗风性能研究日益重要。山区桥梁通常跨越峡谷,桥址区的风特性异常复杂,目前抗风规范中的相关规定不再适用,国内外已有的关于山区桥梁抗风的研究资料较少且不具备通用性。本文以位于典型山区峡谷地貌的布拖县冯家坪村溜索改桥工程为例,对钢拱架缆索吊装过程进行抗风性能分析,主要内容如下:
  (1)通过查阅和总结已有山区风特性研究文献,采用假想桥址区存在虚拟标准气象站的基本风速分析方法来确定桥梁抗风设计风速。通过收集桥址区附近气象站风速资料并进行海拔修正,利用考虑山脉遮挡和距离因子的反距离风速加权插值法,推算出桥址区基本风速,对基本风速进行地形修正,并参照国内典型峡谷地形桥位且开展过地形模型试验或CFD计算的桥梁风参数,确定出了桥位设计基准风速。
  (2)采用ANSYS建立钢拱架有限元模型,并通过将钢桁架分解为等效平面桁架求得等效抗弯惯性矩,将钢桁架等效为单箱双室薄壁梁结构求得等效抗扭惯性矩,建立其等效单梁模型。通过对比分析钢拱架的实际模型和等效模型,验证了钢拱架实际模型的有效性。在此基础上,对钢拱架各施工阶段模型开展了动力特性分析。
  (3)回顾了计算流体力学(CFD)的基础知识,采用CFD软件开展钢拱架断面三分力系数计算。通过同雷诺数条件下调整网格数量获得最佳网格划分情况、同网格条件下调整雷诺数获得最佳雷诺数取值的两种方法确保计算结果的准确性。在此基础上,计算了-10°~10°攻角下钢拱架断面的三分力系数。
  (4)采用只考虑抗风规范中的阻力系数和考虑随风攻角变化的三分力系数两种分析方法,对钢拱架各施工阶段模型开展静风响应分析和风致动力响应分析。分析结果表明,钢拱架各构件应力均满足设计强度要求,且位移响应较小。通过对比两种分析方法的响应差异得出:依据规范阻力时的静风响应分析结果整体大于考虑三分力时的静风响应结果,两种分析方法下的风振响应结果基本一致。
[硕士论文] 范杰
土木工程市政工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:三峡库区河湾型边滩的生态环境建设,直接关系到库区生态景观、生物栖息繁殖生长、库区水质、泥沙淤积、河岸稳定性及边滩生物多样性。本文通过研究三峡库区典型河湾型边滩植被群落环境现状及理化性质变化趋势,理化性质对植被和土壤的作用效果,有助于更好了解植被、土壤和环境对三峡库区河湾型边滩的影响,进而为三峡库区河湾型边滩的植被恢复与重建提供科学参考。本文对三峡库区河湾型边滩(彭溪河黄石段)设置了6个样带18个取样点,对其植被群落和土壤进行了调查和采样。野外调查包括植被组成、高度、频度、盖度。各样带土壤实验室分析包括土壤含水量、有机碳含量、pH值、铵态氮、速效氮、速效磷、速效钾、土壤CO2浓度、土壤CH4浓度和土壤重金属含量。主要结论如下:
  (1)彭溪河黄石段河湾型边滩植被比较丰富,主要有狗牙根、水蓼、蜈蚣草等共12科、15属、16种,包括灌木4种,草本植物共12种,草本植物主要为一年生草本植物。科、属和种的具体分布情况是:马鞭草科、漆树科、冬青科各1属1种,为种灌木或小乔木植物;菊科1属1种,为半灌木;豆科、十字花科各为1属1种,为一年生草本植物;蓼科1属2种,为一年生草本植物;禾本科3属3种,为一年生草本或多年生草本植物;莎草科、堇菜科各1属1种,为多年生草本植物;车前科1属1种,为一年生草本植物。葫芦科2属2种,为一年生蔓生植物;根据植被高度、频度、盖度和重要值分析,边滩植被分为5个群落:油菜-玉米群落、盐肤木-水蓼群落、水蓼-小苔草群落、水蓼-狗牙根群落和狗牙根群落。
  (2)从样带内各群落物种组成上看,1月-2月草本植被群落大多为枯萎期,灌木和乔木植被生长优势明显。3月-5月草本植被群落迅速生长,成为样带内优势物种,草本植物在淹没区占绝对优势,说明草本植被耐水性强,繁殖力强,适应环境能力强。相反,在175米以下淹没区灌木植被和乔木植被缺失或数量极少,说明原生灌木和乔木在河湾型边滩自然环境改变后生存较为困难。可见,三峡库区河湾型边滩植被群落演替表现出了由复杂灌木-草本群落向多草本群和单草本群落发展的趋势。因此,通过人为植入耐水性、耐碱性草本和灌木,可以增加河湾型边滩物种多样性,以实现库区河湾型边滩植被群落改造,促进河湾型边滩植被群落的交替和植被群落的多样性。
  (3)边滩不同样带内植被土壤的pH、有机碳、铵态氮、速效钾、速效磷均发生了不同程度的变化。草本群落pH值高于其他群落,越靠近河边pH值有增高的趋势。植被群落土壤有机碳出现了类似pH值的变化趋势,但有机碳、速效磷、速效钾含量变化受非淹没区农田灌溉影响较大,导致不同植被群落有机碳、速效磷、速效钾含量随月份出现较大波动,边滩植被各项土壤营养值较高,土壤肥沃。草本群落土壤各项营等级逐渐增加,说明土壤和水体富营养化风险增加。
  (4)边滩不同样带内植被群落土壤CO2、CH4含量受气候、水位等因素出现的差异而变化,狗牙根群落土壤CO2、CH4含量高于其他植被群落。随海拔升高土壤CO2、CH4含量逐渐降低,说明有机碳分解、枯萎植被分解、植被根系呼吸会加大土壤CO2、CH4含量。土壤CO2含量和土壤有机碳、pH、速效钾存在显著性相关。
  (5)边滩不同样带内植被群落土壤重金属含量变化不明显,重金属有向河边草本植被群落土壤迁移的趋势,但趋势不明显。不同植被群落在生长阶段,对土壤重金属有一定吸收作用,因此,人为增加河湾型边滩植被多样性和种类有利于减少三峡库区水体的重金属污染。植被群落的高度、盖度和植物种类和土壤的各种理化性质不存在显著关系。说明三峡库区边滩生态系统比较脆弱,未能形成比较稳定的生态体系。加强库区边滩生态修复和建设,有利于增强边滩生态系统的多样性与稳定性。
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