摘要:为培养亚硝酸盐型反硝化聚磷菌实现好氧颗粒污泥（AGS）短程硝化内源反硝化除磷,设置3组同规格以厌氧/好氧/缺氧后置短时曝气（AO₁A-O₂）模式运行的SBR,各反应器好氧段/后置好氧段（O₁/O₂）的曝气强度和曝气时间均不同,通过对比3组反应器60 d的运行情况,探究各系统污染物处理性能和功能菌活性。结果表明,后置短时低氧曝气10 min且O₁、O₂的曝气强度分别为5、2.5 L/(h·L)的R2脱氮除磷效果最佳,其COD、TP、NH+₄-N、TN去除率达95.49%、95.57%、100%、95.52%。通过短时好氧饥饿和低溶解氧可以创造出短程硝化内源反硝化除磷的最适环境,R2中约60%的除磷菌为DPAOs,且亚硝酸盐型聚磷菌最多,可达38.76%,其反应器好氧段的亚硝酸盐积累率(R_NA)为74.19%,实现了较高的NO-₂-N积累,游离亚硝酸(FNA)为1.03 μg/L,可抑制PAOs和NOB,同时富集出更多的AOB和DPAOs。

摘要:纳滤净水技术是应对水资源危机和水质安全保障的核心技术之一。然而,纳滤膜性能长期受渗透性与选择性制约,亟需开发高性能纳滤膜。纳滤膜制备过程涉及水相单体质量分数、水相添加剂质量分数、油相单体质量分数、聚合时间等因素,传统的试误实验法需消耗大量的人力、物力与财力。依据纳滤膜制备参数,构建基于机器学习的纳滤膜预测筛选模型。结果表明,XGBoost机器学习模型可有效预测纳滤膜纯水通量与截留性能,对纯水通量和截留性能的R²评价指标分别为0.84和0.90。采用SHAP值法对XGBoost机器学习模型中的输入参数进行量化分析,发现水相单体质量分数与基膜类型对纯水通量有最高的绝对平均SHAP值,分别为2.77与2.59,而面向纳滤膜截留性能的关键参数绝对平均SHAP值相对接近。单体子结构特征分析结果显示,亲水性子结构特征与支链型子结构特征有助于提升纳滤膜纯水通量,胺基则促进纳滤膜的截留性能。构建的纳滤膜预测筛选模型有助于关键参数的识别与优化,为纳滤膜的开发提供理论与技术指导。

摘要:重力流膜生物反应器（GDMBR）具有低能耗、低维护和出水稳定的工艺特点,然而,目前关于利用GDMBR直接处理农村污水的相关研究较少,为此,探究GDMBR处理生活污水的通量变化规律、污染物去除效能以及不同膜孔径对其的影响。结果表明,GDMBR处理生活污水时可在无反冲洗条件下长期稳定运行,稳定通量为1.3~1.5 L/(m²·h)。这是由于膜表面生物滤饼层内形成了疏松多孔结构,且膜孔内污染物含量极低。GDMBR工艺可在较低污泥质量浓度的前提下实现对COD和UV₂₅₄的高效去除,去除率分别为78%和85%,并有效保留污水中的氮源和磷源。此外,不同膜孔径对GDMBR工艺除污染效能的影响甚微,但微滤膜构成的GDMBR系统的稳定通量略高于超滤膜系统。

摘要:为实现供水管网污染源及时准确地定位,针对配备在线水质监测设备的供水管网系统,提出一种充分挖掘水质传感器时序信息的贝叶斯方法,用于节点需水量随机波动条件下供水管网污染源定位。该方法采用蒙特卡洛模拟生成随机污染事件,构建各节点污染事件的观测信息概率分布,利用贝叶斯推断,根据传感器报警次序及时间观测信息,实时更新各候选污染节点的后验概率,并根据排序确定可疑污染源位置,同时对比不同传感器信息挖掘程度对定位结果的影响。结果表明,所提出的方法能在水质传感器报警信息累积时不断更新可疑候选节点的污染源后验概率,使候选节点个数降低,污染概率信息熵降低,能有效地识别出污染节点所在区域,且传感器信息挖掘程度越深,污染事件定位的准确率也越高。引入传感器首次报警时间作为辅助信息可以减少候选污染节点个数,降低候选节点污染源概率分布的不确定性,提高定位的准确性。

摘要:为探讨苯并芘对鲤鱼胆囊的毒理机制,以鲤鱼（Cyprinus carpio）为试验材料,采用15 d慢性毒性试验（苯并芘质量浓度分别为0、0.025和0.25 mg/L）,通过检测鲤鱼胆囊中苯并芘质量分数、抗氧化参数、转录应答及免疫基因表达。结果显示:胆囊组织中的苯并芘质量分数积累随着苯并芘胁迫质量浓度显著升高,侧面反映了胆囊在解毒和排毒过程中扮演着重要角色;B[a]P暴露后胆囊抗氧化酶活性（超氧化物歧化酶、过氧化氢酶及谷胱甘肽过氧化物酶）和丙二醛浓度均升高,表明机体可通过激活抗氧化酶系统以应对氧化应激;低质量浓度B[a]P暴露会引起鲤胆囊组织的免疫应答,激活Notch受体信号通路,进而引起细胞凋亡并消除自身组织中过多或异常的细胞;而高质量浓度B[a]P暴露会抑制RIG-I和Notch受体信号通路,引起胆囊免疫稳态失衡,细胞凋亡受到抑制,从而延长异常细胞的存活时间,并进一步激活免疫细胞,导致自身组织的损伤。本研究初步揭示了鲤胆囊细胞应对苯并芘暴露的可能自我保护机制,实现对水环境中多环芳烃污染的早期预警及生态风险评估提供理论基础。

摘要:为提高大型钢制储罐抗冲击性能,开展聚脲涂覆大型钢制储罐冲击响应的数值模拟和理论分析研究。基于前期工作已验证的数值模型,建立聚脲涂覆钢罐的有限元模型。数值模拟结果表明:将聚脲涂覆于罐体外表面能有效降低冲击载荷作用下局部塑性变形,在冲击体撞击角度为45°时能避免罐体穿孔破坏；聚脲涂层的主要防护机制为降速和垫层作用；提高喷聚脲涂厚度能增加罐体最大吸能值和面密度吸能值；当涂层厚度为15 mm时罐体不产生穿透破坏,满足英国储罐设计规范要求。根据罐体冲击响应特征和聚脲涂层作用机制,建立预测罐体断裂临界冲击速度的理论公式,能较精确预测涂覆罐的最大吸能值,可为聚脲涂覆钢制储罐抗冲击防护设计提供科学参考依据。

摘要:核电厂房的剪力墙具有剪跨比低和配筋率高的特点,为满足人员通行以及设备管道的布置,需要在剪力墙中开设洞口,然而,关于低矮开洞剪力墙抗震性能的研究比较有限。为此,设计3个1∶2.7的大比例尺低矮钢筋混凝土剪力墙试件,通过拟静力试验研究剪跨比对此类剪力墙抗震性能的影响。研究内容包括试件的破坏模式、滞回曲线、延性系数、刚度退化、耗能能力和变形能力等方面的分析和讨论。结果表明:低矮开洞剪力墙的破坏主要是由墙肢的斜向主裂缝宽度明显增大引起,导致承载力快速下降；剪跨比的减少使得低矮剪力墙的承载力、刚度和单圈耗能效果增加,但变形能力和极限位移显著降低,从而导致累计耗能较小；剪跨比较小的试件容易在洞口上方产生塑性铰,随后连梁的转动会导致洞口附近的混凝土压碎,且剪切效应较显著。此外,小洞口的存在会产生严重的不对称性,影响其抗震性能。

摘要:为研究结构空间约束导致现浇钢筋混凝土楼盖梁跨中受弯承载力超强的机制,以楼盖梁在结构中的空间位置和配筋率为变量,设计12根上部架立筋不伸入支座的楼盖梁试件并开展跨中受弯静力试验,并基于建立经典混凝土理论的试验方法进行了4根简支梁对比试验。对梁试件破坏形态、承载力、变形能力、轴向伸长进行研究,结果表明:楼盖梁试件承载力与按受弯构件计算承载力之比为1.57~2.77,与相应矩形简支梁试件和T形简支梁试件承载力相比均有较大提高,超强程度与配筋率成反比；与简支梁试件相比,楼盖梁试件跨中截面破坏形态未因轴压力而发生显著改变,但楼盖梁试件延性降低；楼盖梁试件轴向伸长随挠度的增大而增大。将楼盖梁视为压弯构件,提出根据楼盖梁试验峰值荷载确定相应轴力和弯矩的方法。计算结果表明,楼盖梁试件跨中截面压弯状态弯矩与受弯状态弯矩的比值为1.28~2.19。楼盖梁试件有限元数值模拟结果表明,随着楼盖梁截面包含的楼板范围增大,轴力沿梁跨分布趋于均匀。

摘要:有效的管线接口抗震措施是优化城市供水管网抗震性能和震后功能恢复能力的关键。为此,基于机械自锚设计和自变形补偿等思想,提出一种球墨铸铁管道新型自锚式抗震接口。开展普通承插式接口和新型抗震接口的轴向拉伸拟静力试验及抗震接口精细化三维有限元数值模拟,研究新型管道接口的抗拉承载能力、初始抗拉刚度、抗变形能力和极限破坏状态等力学特性。结果表明:0.2 MPa以内的水压变幅对普通承插式接口的轴向力学性能和破坏方式的影响不大,接口初始漏水至功能失效状态的过渡变形约为2.5 mm；新型自锚式抗震接口具备良好的承载能力和抵抗大变形能力,其抗拉力学性能曲线分为3个阶段,即胶圈受力阶段、卡环受力阶段和卡环失效破坏,其中,在卡环变形量为9 mm左右时,达到峰值承载力330 kN左右。

摘要:为探索地震烈度仪对卷积神经网络模型地震预警震级估计的影响,以2022年中国发生的5次破坏性地震（M_S≥5.8）为例,将地震数据应用到卷积神经网络震级估计模型中,分析引入烈度仪地震数据后的震级估计。结果表明:在P波到达后3 s,烈度仪和强震仪的单台震级估计误差主要分布在±1震级单位范围内；对于震中距100 km以内的数据,在P波到达后10 s内,与强震仪相比,烈度仪震级估计误差均值更接近0；对于信噪比小于20的数据,强震仪震级估计误差均值比烈度仪的震级估计误差均值更接近0,且烈度仪有更大震级估计误差的不确定度。此外,对于这5次地震,与强震仪相比,烈度仪的数量更多、分布更密,引入烈度仪地震数据后,卷积神经网络模型更快地获得鲁棒的震级估计。研究结果为地震烈度仪在卷积神经网络震级估计模型中的适用性提供了依据,也为地震预警系统震级估计提供参考。

摘要:为研究环境温度对隔震橡胶支座力学特性的影响,利用高速压剪试验设备针对直径700 mm的隔震橡胶支座（LRB700以及LNR700）开展一系列不同温度（-20、0、23 ℃）、不同频率（0.2、0.25、0.3 Hz）以及不同剪应变（50%、100%、250%）的压剪试验。鉴于高速高压（15 MPa的竖向压应力）试验设备本身会产生较大的惯性力以及摩擦力,分别提供相应的修正方案以便准确获得支座的力学性能指标。结果表明:随着加载圈数的增加,LRB700内部铅芯的温度变化较为明显,并呈现关于高度的对称性,而LNR700内壁温度变化很小;LRB700及LNR700的相关力学性能指标（如水平屈服剪力、屈服后水平刚度以及水平等效刚度）随环境温度的降低都表现出不同程度的上升趋势,其中,LRB700水平屈服剪力上升15%~32%,LRB700屈服后水平刚度上升7%~16%,LRB700与LNR700水平等效刚度分别上升12%~23%、5%~16%。基于上述结果并结合相关规范针对LRB700以及LNR700提出考虑环境温度效应的力学性能调整系数。

摘要:城市的抗震韧性建设已成为国际社会关注的重要议题。作为城市中最关键的基础设施系统之一,道路交通系统在历次大地震中均遭受严重的损坏甚至丧失功能,极大地阻碍震后应急救援和恢复重建工作的开展,造成巨额的间接损失和深远的社会影响。为此,如何有效评估潜在地震威胁下道路交通系统的抗震韧性水平,并提出科学合理的改进建议,对韧性城市的建设以及人类文明的可持续发展具有重要的理论意义和实用价值。本文首先介绍韧性城市理念的发展历程,以道路交通系统为主要研究对象,阐述抗震韧性的定义和内涵；然后,分别从道路交通系统的震后功能评估方法、抗震韧性评价指标、震后恢复策略和震前加固策略4个方面,系统性地总结现有研究的主要方法与成果,并指出当前研究的局限性；最后,对未来的研究趋势进行展望。

摘要:列车荷载作用下路基翻浆冒泥的实质是路基土体细颗粒迁移,细颗粒迁移会改变路基上覆碎石层孔隙结构,影响上覆碎石层力学及水力学性质。为此,采用自主研发的路基翻浆冒泥试验模型进行试验,结合X射线计算机断层（computed tomography,CT）扫描技术,分析循环荷载作用下路基土体细颗粒迁移对上覆碎石层细观孔隙结构的影响。结果表明:循环荷载作用下,碎石层孔隙的压缩作用及路基土体细颗粒迁移至碎石层的堵塞作用,不仅改变碎石层面孔隙率的分布特性,还减小碎石层孔隙率及孔隙连通度；孔隙尺寸分布特性不受加载影响,加载前后,碎石孔隙均呈现小孔隙多、大孔隙少的特点,孔隙分布特征曲线满足对数正态分布,但随着循环荷载的施加,碎石层内孔隙总数量减小；孔隙的形状参数（细长比和扁平度）均呈正态分布,细长比随循环荷载作用次数无明显变化规律,而加载后碎石层孔隙扁平度的分布更加均匀；碎石层孔隙具有明显的分形特性,加载前孔隙三维分形维数为2.40~2.50,随着循环荷载的施加,孔隙三维分形维数逐渐减小。

摘要:在碳达峰与碳中和的“双碳”能源背景下,传统封装相变材料（PCM）的储热单元与潜热储热堆积床（LHTES）系统无法满足当前的储热需求,而仿生学在储热领域的应用,可以为二者储热效率的提升提供一种全新的思路。为此,提出一种仿生葫芦结构的新型储热单元以增加传热面积,提高LHTES系统的热性能。优化仿生葫芦单元结构的尺寸参数对单元熔融特性的影响,确定最优熔融特性的尺寸参数。分析传统球形和仿生葫芦LHTES的温度分布、液相率、蓄热能力等性能指标的影响。结果表明,葫芦结构可提升14.5%的单元换热面积,与传统模型相比,仿生模型液相率和储热完成率最大可分别提升12.67%和6.2%。在此基础上,分析入口温度和流速对系统性能的影响,结果表明,进口温度对系统的储热性能影响较大,进口温度增大15 K,堆积床系统的储热时间比原来缩短59.6%。该研究可为优化LHTES系统、提高实际条件下的热性能提供参考。

摘要:标准铂钴电阻温度计是0.65~24.556 1 K（氖三相点）温区重要的测温器件,特别是高稳定的标准铂钴电阻温度计有潜力作为温度标定和温度国际比对的数据载体。为筛选出高稳定的标准铂钴电阻温度计,在前期研究基础上,建立以制冷机为冷源的温度计低温考核装置,5 K控温稳定性达13 μK,24.556 1 K控温稳定性达27 μK,优于当前同类考核装置公开报道的控温稳定性结果。基于此,在5~24.556 1 K温区开展标准铂钴电阻温度计百次低温温循研究,获得5支高稳定的标准铂钴电阻温度计,其中,4支50 Ω标准铂钴电阻温度计的稳定性均优于0.2 mK@24.556 1 K,1支100 Ω标准铂钴电阻温度计的稳定性优于0.5 mK@24.556 1 K,为当前标准铂钴电阻温度计低温稳定性国际最好结果。未来本文筛选的高稳定性标准铂钴电阻温度计将用于低温温度标定和低温温度国际比对等相关应用和研究。

摘要:Maisotsenko燃气轮机循环(MGTC)的能效需进一步提升且其经济适用性未被合理评估,为此,区别于具备后冷及回热过程的两级MGTC,充分考虑对于冷却水的重复使用和能量回收,构建另耦合有中冷过程的3级MGTC系统(IMGTC)布局。研究压比(R_c)、饱和器出口气流湿化程度(H_ASD)以及燃烧室出口温度（T_CO）对于热效率、饱和器载水量、当量二氧化碳排放（E_EC）和平准化电力成本(C_LOE)的影响。最后,基于ISIGHT平台对系统展开多目标优化并筛选出最佳参数组合。结果表明,IMGTC的中冷器及其能效增进能够调节并有效减少饱和器载水量,可实现IMGTC系统饱和器最低载水量仅为无中冷模式下饱和器载水量的57.55%。多目标优化表明,IMGTC在采用最佳参数组合时热效率达49.89%,E_EC和C_LOE分别仅为5.496 kg/s和0.059 5 USD/kWh。研究证实了IMGTC相比MGTC在热力学性能及经济性方面的显著优势。

摘要:结冰是传热传质流动耦合的非线性、变密度液固相变过程,在自然界与工业界广泛存在且多呈负面影响。溶解于液态水中的微量空气在结冰时因冰晶挤压而汇聚后成核,形成较大气泡后因界面黏附力而停留在冻结锋面处,最终形成冰中大小各异、分布不一的微尺度受陷气泡。形成于结冰过程的微尺度受陷气泡,不仅因改变冰的内部结构、密度分布、导热系数及冻结速率而影响后期动态结冰过程,亦会影响结冰过程和结束后冰体的整体导热系数、热阻分布、抗压强度、应力分布等宏观热学、力学物理特性。为精准预测及控制结冰过程,开发和优化各类防除冰技术,微尺度受陷气泡的生长分布特性与宏观热力影响研究在学术界和工业界均备受关注。首先,以冰中微尺度受陷气泡为研究对象,从微观与宏观尺度对其成核机制、生长过程、分布特性和静态稳定性等进行综述。结果显示:气泡形状与冻结速率直接相关,当冻结速率大于25 μm/s时,冰中出现长短轴比小于5的蛋状受陷气泡；当冻结速率在5~25 μm/s时,冰中出现长短轴比大于5的针状受陷气泡；当冰冻结速率小于3 μm/s时,冰中未能发现任何受陷气泡。其次,通过对既有文献中各类研究成果的梳理分析,对受陷气泡全生命周期的影响因素及其对结冰时、成冰后热力物性的不同影响机制进行了梳理与解释。冰中受陷气泡因降低冰的密度及改变内部冰晶结构而会显著降低冰的有效导热系数。在融冰实验中,气泡体积分数为57%的冰比不含气泡的透明冰开始融化时间滞后约50%,相同时间内的融冰高度低36.81%。随气泡体积分数增加,冰的水平和竖直抗压强度均逐渐减小,当气泡体积分数由4%增加到34%时,水平和竖直方向抗压强度分别降低为原来的8.38%和8.10%。最后,基于既有受陷气泡研究成果,对目前存在的研究空白及发展趋势进行了预测与阐述。本综述对理清受陷气泡复杂特性、丰富结冰过程传质理论有较大帮助,亦可为既有防除冰技术的优化设计提供参考与借鉴。