DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 5. 结论 本文为了保证跨区域各用水户的利益分配公平性，通过引入用水效益比指标，将跨区多目标水资源配置问题转化为HWP-HRHWP-FWP三阶段模型，大大简化了高维优化求解过程，并以汉江中下游区域水资源优化配置为例，验证了所提方法的适用性，主要得到以下研究结论： 1) HWP模型结果表明，位于丹江口水库以上的分区，包括随州市和襄阳市，其配置效益受其它用水分区配水影响较大，而丹江口干流以下区域由于受水库调蓄优化，配置效益不受其他分区配水影响，全区总配置效益可达2150.55亿元。 2) 从HRHWP模型结果得到的效益比看出，由于夏季需水量最大，效益比值相对较小，而春、秋和冬季的效益比均超过0.9，表明夏季用水满足程度低于其它季节。 3) FWP模型结果表明，2020水平年在50%频率下，汉江中下游湖北区域河道外的总缺水量为3.47亿m 3 ，其中农业和工业缺水量分别为3.37亿m 3 和972万m 3 ，生活用水基本满足要求。 4) 当频率分别为50%、75%和95%时，2020年汉江中下游湖北地区缺水率分别为3.11%、3.69%和3.94%。其中，城镇和农村生活用水基本得到满足，而农业灌溉和河道内生态环境用水缺口较大。随着频率增高，需水缺口逐步增大。 5) 从三级水资源分区来看，由于缺少丹江口水库的调节，唐白河流域的缺水情况明显较丹江口以下干流地区严重，三种频率下总体缺水率分别达到24.84%，27.86%和29.75%。而丹江口以下地区总体缺水率分别仅为0.49%，0.57%和0.65%。
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user: 摘 要 目前压水堆的启动主要是通过外引入中子源的方式，例如反应堆中装载初级中子源和次级中子源。引入的中子提高了反应堆的中子本底水平，使得堆外核探测器获得有效的探测计数，从而确保反应堆的反应性得到有效的监控，以便安全可控地启动核反应堆。但在实际的核反应堆中，核燃料本身可释放相当数量的中子，如何充分利用堆内核燃料自发裂变产生的中子，通过核燃料设计、燃料装填方式、探测器布置、探测器选型等一种或多种方式的综合，达到无外引入中子源的前提下仍可安全可控地启动反应堆，是目前反应堆设计的重要方向之一。本文通过对多种中子探测器的特性分析和性能比较，基于VVER无源启动实践特点，对CAP1000堆型或全新堆芯的低中子源或无源启动设计相关的堆外核探测系统提出优化建议。 关键词 :中子源，无源启动，堆外核探测系统，探测器 Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 压水堆核电厂是依靠受控核裂变来释放能量，实时准确的监控核裂变的受控状态是核电厂长期安全、稳定运行的基础。反应堆各项运行物理参数中，堆芯中子通量密度以及变化率是最直接和快速反映堆芯核裂变受控状态的基本物理量。 压水堆核电厂反应堆启动时的堆芯中子通量密度实时监测主要依靠堆外核测仪表系统的源量程测量通道。由于该探测器的固有物理特性，在满足一定的测量准确度条件下，该探测器必然存在一个测量下限。反应堆启动时反应性缓慢引入，其中子通量密度也从低到高缓慢增加。为了保证反应堆处于可监督状态，防止出现反应性快速引入导致的非受控阶跃变化，常规的堆芯设计中，均设置有额外的中子源组件来提高本底中子水平，以保证探测器有足够大的本底计数，从而避免反应堆启动过程中出现测量盲区，确保反应堆安全启动。美国核管会(NRC)管理导则RG 1.68明确规定 [ 1 ] ：反应堆启动时源量程中子探测器的中子计数率不得低于0.5 cps。 当前压水堆的中子源分为初级中子源和次级中子源，分别针对反应堆的首次启动和后续循环启动。在一定的燃料转载条件下，中子源源强往往决定了堆外核探测器处的中子通量密度。因此，提高核测系统的探测效率可有效降低中子源的源强，甚至取消中子源。降低中子源的需求对反应堆的长期运行会带来显著的益处，包括： • 提高核电厂的运行经济性。降低中子源源强直至取消中子源，会减少核电厂运行对源的资金投入和放射性防护成本，例如：初级中子源中的Cf-252 (锎)是人工合成的稀有昂贵金属；次级中子源会增加氚的产量 [ 2 ] ；中子源的制造、运输、贮存和使用过程中产生额外的放射性，也会给后期的处理带来麻烦。 • 提高核电厂运行的灵活性和可靠性。中子源都是利用了放射性核素的衰变或自发裂变来产生中子，都存在一定的半衰期，特别是次级中子源，其最长半衰期的Sb-124也仅为60.9天。因此降低中子源源强需求为核电厂启动审批、装料和检修等提供了一定的灵活性。国内秦山核电厂已于第四次和第十次换料大修期间，发生了次级中子源强度不够或无法使用的情况 [ 3 ] 。 本文基于反应堆的无源或低中子源启动的特点，通过对各种堆外中子探测器及测量系统的特性分析和性能比较以及VVER堆型可实施无源启动的实践特点，对CAP1000堆型或全新堆芯的低中子源或无源启动设计相关的堆外核探测系统提出优化建议。
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user: 2. 堆外核测基本原理 辐射探测的基本原理都是利用被探测对象与物质的相互作用，一般来说，利用带电粒子在物质中对物质原子产生的电离和激发效应，而对于较高能量的带电粒子，也可利用他们穿过物质时的电磁辐射效应。核辐射探测基本方法是利用各种类型和规格的核辐射探测器探测得到核辐射的信息，再利用核电子学线路的放大、成型、甄别、变换、分析、记录等手段处理，从而得出被探测对象的定量测量数据。由于测量方法和原理不同，输出的核辐射探测信息与被探测对象可能存在以下关系： • 输出信息与被探测核辐射强度成正比的电信号，例如：脉冲计数率、直流电流等； • 输出信息与被探测核辐射的能量成正比的脉冲幅度； • 输出信息与被探测核辐射所发生的时间间隔大小成正比。 2.1. 堆外核测仪表系统 堆外核测仪表系统用来实时监测核电厂启停、运行以及事故过程中中子的注量率水平，以便向电厂运行系统和电厂保护系统提供堆芯反应性的状态信息。 由于反应堆在启动到满功率期间，中子通量密度变化巨大，堆外核探测器位置处的中子通量密度变化范围也较广。以CAP1000堆型为例，堆外核探测器的测量范围约跨越11个数量级。目前无法使用某一种探测器达到如此宽的探测范围。因此，分别采用了源量程、中间量程和功率量程三个通道分别测量反应堆不同功率水平时堆外中子通量密度 [ 4 ] ，该堆型的各测量通道包括： • 源量程测量通道，计数率测量范围为6个数量级，中子通量密度为1 × 10 −1 nv~1 × 10 5 nv，堆功率量程覆盖范围约为1 × 10 −9 %RTP~ 1 × 10 −3 %RTP； • 中间量程测量通道，计数率测量范围为10个数量级，中子通量密度为1 nv~2 × 10 10 nv，堆功率量程覆盖范围为约为10 −6 %RTP~200%RTP； • 功率量程测量通道，计数率测量范围为8个数量级，中子通量密度为5 × 10 2 nv~1.2 × 10 10 nv，堆功率量程覆盖范围约为1%RTP~160%RTP。 这些探测器均布置于反应堆压力容器外。在满足一定环境条件的前提下，尽量靠近压力容器表面，以保证核测仪表系统获得足够的中子计数。 除中子探测器外，每个序列的堆外核测仪表系统还包含有前置放大器、信号处理机柜和音响装置等设备。而为了保证反应堆的安全，核电厂中往往设置多个序列的堆外核测仪表系统并相互独立。 2.2. 中子探测器原理 由于中子的不带电特性，其不受库仑场的阻碍，所以较容易接近原子核并与之发生散射或被原子吸收。因此用于中子探测的主要过程是势弹性散射、产生带电粒子的核反应和核裂变。同时，由于其不带电的特性无法直接引起物质原子的电离或激发，只能通过中子与原子核相互作用产生各种带电粒子或γ射线来间接探测。主要探测方法包括：核反冲法、核反应法、核裂变法和活化法。 1) 核反冲法 核反冲法是利用了中子与物质原子核(靶核)发生势弹性散射的原理。主要用于探测快中子 [ 5 ] 。 2) 核反应法 核反应法是利用中子与物质原子核(靶核)形成复合核后发射出其他带电粒子的原理。主要用于探测慢/热中子。 核反应法测量中子的方法，其应用最广泛的包括 3 He(n，p)T、 6 Li(n，α)T和 10 B(n，α) 7 Li三种核反应。详细的核反应式和反应能如下： • 靶核为He-3材料的核反应式和反应能详见式(2-1)。 H 3 e + n → p + T + 0.764 MeV σ = ( 5327 ± 10 ) b (1) • 靶核为Li-6材料的核反应式和反应能详见式(2-2)。 L 6 i + n → α + T + 4.780 MeVσ = ( 941 ± 4 ) b (2) • 靶核为B-10材料的核反应式和反应能详见式(2-3)和式(2-4)。 B 10 + n → α + L 7 i * + 2.310 MeV σ = ( 3837 ± 9 ) b (3) L 7 i * → L 7 i + γ + 0.478 MeV (4) 以上式(2)和(3)的核反应约占B-10与中子核反应的93.9%。 3) 核裂变法 核裂变法是利用中子与重核发生核反应生成几个中等质量的核裂变碎片，其裂变碎片是带电粒子的原理。主要用于强γ本底的中子探测。核裂变法的缺点是探测中子的效率较低。 4) 活化法 活化法是利用稳定的原子核(靶核)吸收中子形成放射性原子核(这一过程即为活化)，而后发射放射性粒子的原理。 综上所述，中子探测的四种探测方法由于其原理的不同，探测的特性具有明显的差异，因此，对于不同种类或不同环境的中子探测应选用合适的探测器。其基本的定性比较详见表1。
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user: 3. 堆外源量程中子探测器介绍 堆外核测仪表系统的源量程探测器是用于测量较低中子通量密度的热中子，中子探测方法主要是核 Table 1 Comparison of neutron detection method 方法 中子与核反应 靶核材料 反应截面 (×10 −28 m 2 ) 用途 核反冲法 (n，n’) H 约1 快中子能量密度 核反应法 (n，α)，(n，p) 10 B， 6 Li， 3 He 约10 3 慢、热中子能量密度 核裂变法 (n，f) 235 U， 239 Pu， 233 U 约1~5 × 10 2 热中子通量密度 活化法 (n，γ) In，Au，Dy 热中子约1 × 10 2 ； 共振中子约1 × 10 3 ； 快中子约1； 中子通量密度 表1. 中子探测方法比较 反应法，靶核材料往往采用 10 B或 3 He，核反应关系式详见式(2-1)、式(2-3)和(2-4)。压水堆核电厂实际应用中的源量程探测器一般采用气体探测器，包括涂硼正比计数管、BF 3 正比计数管和 3 He正比计数管等。这些计数管的基本结构大体一致，但材料和填充气体的差异，使得各有其独特的特性。计数管的基本结构参见图1 。 3.1. 涂硼正比计数管 涂硼正比计数管以金属圆筒作为阴极，圆筒中心处用一根金属丝作为阳极。两极之间利用陶瓷或玻璃进行绝缘。筒内充氩和少量二氧化碳的混合气体，阴极内表面涂有含 10 B为90%以上的硼涂层。 当中子入射到涂硼正比计数管灵敏体积，阴极表面硼涂层的硼吸收中子发出α粒子和 7 Li，使得气体电离形成离子对。在电场作用下离子对向两极漂移并形成电脉冲(α脉冲)。γ射线也可产生电脉冲，但幅值相对较小，因此可采用甄别放大器将其甄别和滤除，最终仅放大α脉冲从而得到与中子通量密度成比例的脉冲计数。正比计数管的气体放大倍数为450左右。 源量程探测的涂硼正比计数管在我国核电厂中使用最为广泛，但其最主要的缺点是灵敏度较低。目前我国已基本具备生产与国外知名企业产品性能相似的成熟产品的能力 [ 6 ] 。 3.2. BF 3 正比计数管 BF 3 正比计数管 [ 5 ] 同样以金属圆筒作为阴极，圆筒中心处用一根金属丝作为阳极，也称集电极。两极之间利用陶瓷或玻璃进行绝缘。但筒内充三氟化硼气体。 当中子入射到正比计数管中，硼吸收中子后发出α粒子，使得三氟化硼电离。一次电离所产生的电子在计数管内电场作用下加速，向集电极移动，其能量可以使其他分子电离，这些电子全部到达集电极并在负载电阻上形成一个电压脉冲。形成的电压脉冲频率与中子通量密度成线性的关系。当电压增加到一定程度后，将形成气体放大效应，电流以倍增系数A放大。在电压一定的情况下，A值为常数，最高可达10 6 以上。 BF 3 正比计数管是应用较早的中子探测器。具有优异的γ脉冲幅度甄别性能和明显的价格优势，因此，仍是源量程测量通道所选择的重要中子探测器之一。其最主要的缺点是氟的存在，一旦泄漏容易造成环境污染并破坏大气层。随着技术的发展，国外的优秀制造厂目前所生产的BF 3 正比计数管的探测效率具有显著提升。 3.3. 3 He正比计数管 3 He正比计数管的结构与其他正比计数管基本相同，但筒内充 3 He气体。 当中子入射到计数管中， 3 He与中子发生核反应并生成质子和氚核，其与同时作为工作气体的氦气 图1. 计数管基本结构简图 [ 5 ] 发生电离碰撞并使得氦气电离，这一过程中将形成大量电子和正离子形成的电子对。在外加的高压电场作用下，电子向阳极飘逸，正离子向阴极飘逸，形成电压脉冲。其测量原理也与BF 3 正比计数管一致。 3 He正比计数管的应用极广，不仅较早的应用于反应堆外核测系统，在辐射防护领域也由于其固有的优异特性得到广泛应用。 3 He正比计数管最突出的优点包括：探测效率极高，经过特殊设计，可作为位置灵敏探测器 [ 7 ] 。但其缺点也十分明显，主要包括：密封技术难度大，不易去除γ本底，价格昂贵。 由于天然氦气中的 3 He含量非常低(约为1.4E−4) [ 5 ] ，而人工制备的 3 He多是制造核武器原料钚时的顺带产物。因为核裁军影响，钚的制备相应较少，使得 3 He气体资源也大量减少，因此， 3 He的高昂价格是制约 3 He正比计数管应用的主要原因。 参考以往研究，涂硼、BF 3 和 3 He三种正比计数管的性能比较可见表2。 3.4. 可能的替代探测器-裂变电离室 据国外的某知名制造厂的相关产品样本，该制造厂生产的涂铀裂变电离室已可覆盖源量程和中间量程两个阶段的中子测量，且满足其灵敏度的要求。不仅可通过一种探测器实现较宽的中子通量密度测量，还能通过均方法(即坎贝尔法)在测量较高中子通量密度时能有效抑制γ射线对测量准确度的影响。其系统信噪比高达1000以上。
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user: 5. 结论和建议 随着科学技术的发展，中子测量技术也得到长足的进步，但中子探测的原理和基本方法并无很大变化。因此，中子探测的发展，特别是用于堆外核测的中子探测，主要集中于探测器及其相关电子器件的工艺制造优化，例如：提高计数管的密封技术、涂覆材料的厚度和均匀性控制、提升电子机柜对信号的处理能力等，在尽可能提高探测效率的同时，降低不利影响。对基于现有工艺制造能力和技术发展，在新堆芯的研发或现有堆芯改进方面，来合理设计堆外核测系统以支持低中子源或无中子源的反应堆启动的主要建议包括： Table 3 Comparison of source range (or physical start range) channels for multi type reacto 序号 反应堆 堆型 探测器类型 (启动) 探测器数量 灵敏度 (cps/nv) 测量范围 (nv) 功率范围 备注 1 二代加 涂硼正比计数管 2 ≈8 1.3 × 10 −1 ~1.3 × 10 5 (1.3 × 10 −9 ~1.3 × 10 −3 )%RTP 探测器环保，去γ本底强，但探测器灵敏度较低，要求测量点处的中子通量密度较高。 2 VVER 3 He正比计数管 [ 4 ] 4 ≈50 3 × 10 −3 ~5 × 10 2 约(7.5 × 10 −10 ~1.25 × 10 −5 )%N nom 探测器灵敏度高，但反应能量小，不易去除γ本底，不适宜堆启动后的复杂辐射环境。 BF 3 正比计数管 [ 4 ] 3 ≈4 4 × 10 −2 nv ~4 × 10 3 nv (1 × 10 −8 ~1 × 10 −4 )%N nom 由于堆芯特点及物理启动量程探测器的存在，采用了较低灵敏度的BF 3 探测器 3 CAP1000 BF 3 正比计数管 4 ≥18 1 × 10 −1 nv ~1 × 10 5 (1 × 10 -9 ~1 × 10 −3 )%RTP 探测器应用广泛和成熟，适用于较高γ场的中子测量，但灵敏度一般，且不环保。 表3. 各机型源量程(或物理启动)通道对比 注：(1) RTP表示额定功率；N nom 表示工程中子注量率。 1) 反应堆堆型的正向设计，需要整体考虑压力容器及其内部设备、燃料以及装载和堆外核测系统等各项因素，通过一次或多次设计迭代的方法，给出堆外核测系统需满足的性能要求，包括但不限于，现有堆型设计条件下，不同装料和不同中子源情况时，通过中子输运等方法技术，获取堆外不同位置和方向上的中子通量密度。以给予堆外核测系统的设计提供明确的性能要求和优化方向。 2) 优化堆外探测器的布置，提高堆外核测的灵活性。CAP1000堆型可适当增加压力容器外部的堆外核探测器测量孔道。一方面在现有核测系统不修改的情况下，可以便于以后的运行人员能从容应对类似文中提到的秦山核电所发生的特殊情况；另一方面，也为堆外核测系统的改进提供了更多的可能，例如可采多探测器、组合式探测器、或多类型探测器的方式提高源量程测量阶段的探测效率，以满足堆外低中子时的反应堆安全启动。 提升核测系统对探测器的可替换性，增加必要的机械装置和屏蔽设施，以提升堆外核测系统的兼容能力。对于不同的燃料和中子源装载情况，在满足全量程测量和安全的情况下，可根据运行的需要适当地进行探测器的替换和必要的核测系统设置。选用高灵敏度探测器时，例如：He-3计数管，增加必要的机械装置和屏蔽设置，对高本底时进行适当保护，以合理增强探测器的寿命。本章节为作者提供“致谢”的示例。
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user: 摘 要 为了深入探究北京市与天津市空气质量的相关性，通过计算相关系数矩阵，分别找出了两地最具代表性的空气质量指标均为PM2.5，利用经验模态分解(EMD)对北京市PM2.5和天津市PM2.5时间序列进行模态分解，基于周期进行模态重构，借助互相关函数对重构后的模态组合进行动态相关性分析。结果表明：北京市PM2.5和天津市PM2.5在趋势项上高度相关，高频部分之间强相关，在PM2.5的低频部分北京市滞后于天津市，且滞后1天时两序列达到最大正相关。 关键词 :PM2.5，EMD，互相关函数 Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 自20世纪30年代以来，美国、英国、日本等不同国家的城市相继发生了轰动世界的8大公害事件，其中有5件都是空气污染引发，给城市安全及居民健康、城市的可持续发展均带来了负面的影响。因此，空气质量问题严重制约国家城市可持续发展战略，也愈来愈引起政府和社会各界的广泛关注。而北京作为我国政治、经济、文化中心，其空气质量就更是大众较为关心的焦点问题，首当其冲成为众多学者讨论和研究的主要对象。同时，在我国大力推进生态文明建设的背景下，空气污染已经成为北京市全面建成小康社会的短板问题。而随着社会经济发展水平的进一步提高，北京市居民对良好空气质量的需求愈发强烈。为了改善北京空气质量，仅从行政区划的角度考虑单个城市雾霾污染防治的“各自为战”的环境管理和污染治理模式已经难以有效解决当前愈加严重的区域雾霾污染问题，加强区域联防联控以形成跨区域协同治污合力势在必行。天津市位于华北平原东北部，东临渤海，北依燕山，人口密集，工商业发达，是北方重要的交通枢纽和最大的沿海开放城市，位于北京市东南方向约110千米，与北京同处于一个大气流场，并且两地常年盛行两个风场辐合带，也就是污染物汇聚带，一条是沿豫北–冀中南–北京–冀北沿线的风场辐合带，另一条是鲁西南–冀东–天津–冀北沿线的风场辐合带，在两条辐合带的影响下，该地区间污染物相互输送，互相影响，形成区域大气复合污染 [ 1 ] 。同时，天津作为仅次于北京的特大城市，高密度的人口，显著增长的机动车保有量，导致天津的污染也相当严重。在此背景下，深入探究北京市空气污染与天津空气污染之间的相关结构，对于完善雾霾污染的跨区域协同治理机制具有重要的理论价值和现实意义。 目前，已有较多文献对北京的空气质量进行综合特征分析，及其影响因素研究，其中，张森2017年利用全局空间相关性理论，得出京津冀13个城市的空气污染呈现出显著的空间相关性 [ 2 ] ；马丽梅、张晓2014年利用局部空间相关性理论，发现北京、天津、河北、山西、山东、河南、黑龙江、吉林、辽宁之间存在高–高类型的集聚 [ 3 ] ，同时，在区域大气污染空间效应的研究中发现：相邻地区的影响是造成北京市PM10较高的重要原因之一 [ 4 ] 。为了探究周边城市对北京空气质量的影响，多数文献采用大气数值模拟方法研究污染物的输送规律，并计算北京市污染物内外源的贡献率，例如，Streets运用CMAQ模式分析了北京市奥运会期间颗粒物和臭氧的来源，得出周边城市对北京大气污染物浓度的贡献率 [ 5 ] ；王郭臣、王东启运用潜在源贡献因子分析法和浓度权重轨迹分析法，模拟了北京冬季严重污染过程的PM2.5输送路径和主要潜在源区 [ 6 ] 等。但是所有上述文献的研究均是对原始数据进行分析，未考虑数据信号本身包含信息的多样性和复杂性，经验模态分解(Empirical Mode Decomposition，简称EMD)是一种处理非线性、非平稳信号的视频分析方法，该方法依据输入信号自身的特点，自适应地将信号分解成若干个本征模态函数(Intrinsic Mode Function，简称IMF)之和 [ 7 ] 。EMD被认为是对以线性和平稳假设为基础的傅里叶分析和小波变换等传统视频分析方法的重大突破 [ 8 ] 。 本文从时间序列的角度引入一个新的方法，结合EMD将北京市与天津市空气质量信号分解为有限个IMF分量，其中每个IMF包含原信号不同时间尺度的局部特征信号，进而从不同时间尺度对北京市与天津市空气质量的相关结构进行深入探究。本文的空气质量原始数据包括AQI、PM2.5、PM10、SO 2 、CO、NO 2 、O 3 共7个空气质量指标，基于R软件分别计算北京和天津两地七个空气质量指标的相关系数矩阵，北京市与天津市的各个空气质量指标中与AQI相关性由强到弱依次均为PM2.5，PM10，CO等，其中北京市与天津市PM2.5与AQI的相关性分别高达0.947与0.943，进一步计算北京市与天津市PM2.5时间序列相关性系数达到0.76，从统计学的角度进行皮尔逊相关性检验，P值大于0.05，即通过了相关性检验，说明北京市PM2.5与天津PM2.5之间显著相关。同时已有文献得出PM2.5已经成为北京市空气中的首要污染物的结论，故本文将PM2.5作为北京市和天津市的首要污染物进行后续研究。为了从动态的角度分析两者的相关性，与求两个时间序列之间的相关系数不同，本文引入互相关函数的方法，来描述天津市与北京市PM2.5在任意两个不同时刻取值之间的相关程度。另外，相对于常规的大气数值模式，采用大气自动化监测数据是长期的，因为其考虑了污染的滞后及其累积效应，从而能更好地为城市自身减排和加强区域大气污染联防联治提供数据支持。
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user: 2. 数据与方法 2.1. 数据来源 本文数据来自https://www.aqistudy.cn/historydata/daydata，记录了2013年12月至今全国主要城市的历史天气，本文选取北京市和天津市从2014年1月1日至2017年12月12日的历史空气质量作为研究对象，组成两大时间序列，每组样本含有1461个数据，其中每大组时间序列包括AQI、PM2.5、PM10、SO 2 、CO、NO 2 、O 3 共7个空气质量指标。 2.2. 研究方法 2.2.1. EMD分解 经验模态分解法是 N. E. Huang等人为了研究海浪在1998年提出来的一种适用于分析非线性、非平稳的信号序列的方法，它可以把复杂信号分解为有限个固有模态函数，分解后得到的各阶IMF都包含了原始信号中不同时间尺度下的局部特征信号。其中，第一个固有模态函数的振荡频率最高，其余的IMF震荡频率逐步衰减。所有的IMF满足以下两个条件：第一，极点的数量和零点的数量最多相差一个；第二，在任意点处上下包络的平均值为零。经验模态方法的算法大致如下 [ 9 ] ： 1) 对于给定的时间序列 x ( t ) 找到其局部极大值 e max ( t ) 和局部极小值 e min ( t ) ，构造上包络和下包络，分别用三次样条局部极大值和局部极小值算法； 2) 估计两个包络的平均值 M 1 ( t ) = e max ( t ) + e min ( t ) 2 ； 3) 令 h 1 ( t ) = x ( t ) − M 1 ( t ) ，若 h 1 ( t ) 满足上述两个条件，则为第一个IMF (固有模态函数)，如果 h 1 ( t ) 不满足上述条件，将其作为新的时间序列重复以上步骤直到第k次，即 h 1 k ( t ) 为固有模态函数，则： 第一个固有模态函数为： C 1 ( t ) = h 1 k ( t ) ； 第一个残余为： r ( t ) = X ( t ) − C 1 ( t ) ； 4) 一直重复前面步骤，直到 r ( t ) 为单调函数或者常数，EMD分解结束.这样，原始信号 X ( t ) 被分解成 n − 1 个固有模态函数和趋势项： X ( t ) = ∑ m = 1 n − 1 C m ( t ) + r ( t ) 。 2.2.2. 互相关函数 在信号处理中，互相关函数给出了在频域内两个信号是否相关的一个判断指标，把两测点之间信号的互谱与各自的自谱联系了起来。它能用来确定输出信号有多大程度来自输入信号，对修正测量中接入噪声源而产生的误差非常有效。本文对两个时间序列求互相关函数，可以反映出两个时间序列在不同的相对位置上互相匹配的程度 [ 10 ] 。
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user: 4. 结论与讨论 本文利用EMD方法对北京市PM2.5时间序列和和天津市PM2.5时间序列分别进行多尺度分解，通过计算各个IMF分量的周期，将分解后序列重构为高频项，低频项和趋势项，研究发现北京市PM2.5序列和天津市PM2.5序列的趋势项高度相关，高频部分之间强相关，北京市PM2.5的低频部分滞后于天津市PM2.5的低频部分，利用互相关分析发现滞后1天时两序列低频部分达到最大的正相关。这表明北京市PM2.5与天津市PM2.5之间有较大的相关性。本文的研究创新主要体现在利用EMD方法创新性地将北京市PM2.5时间序列信号有意识地分解为长期波动信号和短期波动信号，因为一个时间序列不可能是只有一个因素造成，而不同的因素造成的序列波动特征应该是有差异的，因此将天津市PM2.5时间序列也做相应的分解，然后各个结构的相关性进行检验，这可能是挖掘北京市PM2.5和天津市PM2.5时间序列相关结构的可行方法。
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user: 摘 要 本文利用SPSS统计软件，对2012~2016年长江口三峡子系统水质监测断面的4个水质参数，按汛期非汛期/涨落潮/上下层的分类，开展长江口水域主要污染物与悬浮物间的相关性及总磷组成研究分析。分析结果显示，监测时段内各参数浓度总体上为非汛期大于汛期；抽滤样与摇匀样相比，TP平均下降率达到64.8%，COD Mn 为40.6%；全年可溶性总磷占TP 沉 比为47.6%，而颗粒态磷为52.4%；可溶性总磷占TP 混 比为29.8%，而颗粒态磷为70.2%。抽滤样与悬浮物基本不存在相关性，而摇匀样和沉淀样与悬浮物呈极显著正相关或显著正相关。总体上水质参数与SS的相关系数R存在R TP 混 > R TP 沉 和R G 混 > R G 沉 的规律。 关键词 :长江口，相关性，高锰酸盐指数，总磷，总氮，悬浮物 Copyright © 2018 by author and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 综述 水体中悬浮物(SS)能作为污染迁移转化的载体，在迁移过程中发生生物化学作用，还能吸附和富集污染物，不断发生沉降、混合稀释、絮凝作用，使水质环境发生变化而导致局部污染 [ 1 ] 。进入天然水体的大部分营养污染物会被水中悬浮泥沙吸附并随同泥沙颗粒一起运动或沉积在河湖底部，形成具有一定厚度的营养性污染物沉积物层，成为水体污染的内源。 目前对水库、湖泊、河床沉淀物内磷的形态特征及演变报道较多，但对水体中SS含量与磷的形态及高锰酸盐指数(COD Mn )等相关性的研究相对较少。已有研究成果显示，水体中磷和COD Mn 与SS间关系密切。如王华等 [ 2 ] 2005年对滇池及流域环境水中磷与SS的相关性分析研究结果显示，水体中SS含量高低决定了磷的主要存在形式。SS含量高的河道，磷主要以颗粒态磷的形式存在；SS含量低的河道，磷主要存在形式为可溶性总磷，可溶性总磷中一半以上由正磷酸盐组成。总磷(TP)与SS呈显著的正相关性，颗粒态磷、下降率与SS呈极显著的正相关性。牟学军等 [ 3 ] 2001年对松花江佳木斯江段地面水中COD Mn 与SS的相关性探讨研究结果显示，松花江佳木斯江段在丰水期，水中的SS值明显偏高，而COD Mn 的测定结果也高于正常值。对其二者相关性研究结果显示，二者间存在着正相关，SS值偏高，COD Mn 值也随着升高。娄保锋等 [ 4 ] [ 5 ] 对三峡水库干流江段的水样处理方式对水质参数监测值影响结果表明，COD Mn 、TP和重金属(铜、铅和汞)等水质参数会受到显著影响，总氮(TN)受影响较小。 以上研究水域均不受咸潮影响，而在入海河口及其邻近海域，咸淡水发生强烈混合，伴随着各种物理、化学、生物等作用，悬浮体的物质组成、颗粒大小、形态特征等发生了很大变化，多项研究表明，在河口处大量悬浮体对污染物质有着明显而强烈的吸附作用，也即“清除效应”，不同组分颗粒物的吸附效果不同，从而对环境产生了一定的影响 [ 6 ] 。 目前关于长江口水域悬浮物与COD Mn 和TP等相互关系的研究鲜有文献报道。长江流域水资源保护局在吴淞口下23 km设有长江三峡工程生态与环境监测断面(简称“长江口三峡子系统水质监测”)，该断面积累了磷和COD Mn 等不同前处理方式下的长期监测成果。本文按汛期非汛期、涨落潮和上下层分类，进行TP、COD Mn 、TN和SS的变化特征分析，并探讨它们之间的相关性。文中列出了该水域SS的相关研究成果，以了解长江河口水体中SS特征。
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user: 2. 站点及监测概述 2.1. 监测断面基本情况 长江口三峡子系统水质监测断面位于吴淞口下23 km，在长江口南支南港内，位于南港的北槽和南槽分界附近。该断面实行单月监测，全年共6次。每次按涨落潮(落平和涨平)分别采样。断面设5条垂线，每条垂线设上下2个监测点，位于水面下0.5 m和河底上0.5 m。监测项目包括水深、水温等共计22项常规参数。其中磷、高锰酸盐指数(COD Mn )、汞砷铜铅镉共计7项开展了抽滤、沉淀30 min和摇匀3种水样前处理下的水质分析。 2.2. 分析系列及参数选择 选择2012~2016年共计5 a的水质系列。 水质参数选择TP、COD Mn 、TN和SS共4个指标。其中TP和COD Mn 共有3种监测成果，SS为摇匀取样后的监测成果，TN为沉淀30 min后取上层样的监测成果。 2.3. 参数测定方法 4个水质参数的测定方法见表1。
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user: 3. 研究内容及方法 3.1. 研究内容 1) 2012~2016年水质参数总体特征值分析。分汛期(5~10月)，非汛期(11月~次年4月)和全年进行14个项目浓度的变化范围、均值和标准差的统计分析。 2) 相关性分析及显著性检验。分析3种前处理(摇匀、沉淀30 min、抽滤)下的长江口TP和COD Mn 与SS、TN与SS间可能存在的相关性，并进行显著性检验。 3) 为了解悬浮物特性及其与污染物间的关系，收集近年水体悬浮物及其水质相关研究的成果。 3.2. 研究方法 1) 磷形态定义 将水样摇匀或沉淀30 min后取样，消解后再测定为总磷；将水样经0.45 μm滤膜的滤液消解后测定，为可溶性总磷；将水样经0.45 μm滤膜的滤液直接测定的，为磷酸盐；总磷与可溶性总磷之差，为颗粒态磷。 2) 符号定义 P 1 = TP 混 − TP 抽 ，   P 2 = TP 沉 − TP 抽 ，   P 3 = TP 混 − TP 沉 (1) G 1 = G 混 - G 抽 ，   G 2 = G 沉 - G 抽 ，   G 3 = G 混 - G 沉 (2) PXL1 = P1 / TP 混 × 1 00 % ，   PXL2 = P2 / TP 沉 × 1 00 % ，   PXL3 = P3 / TP 混 × 1 00 % (3) GXL1 = G1 / G 混 × 1 00 % ，   GXL2 = G2 / G 沉 × 1 00 % ，   GXL3 = G3 / G 混 × 1 00 % (4) Table 1 List of water quality monitoring project determination method 参数 分析方法 检出限(mg/L) 方法来源 COD Mn 高锰酸盐指数法 0.5 GB11892-1989 TN 碱性过硫酸钾分光光度法 0.05 HJ636-2012 TP 钼酸铵分光光度法 0.01 GB11893-1989 SS 重量法 10 GB11901-1989 表1. 水质监测项目测定方法一览表 式中：TP 混 和G 混 分别为摇匀后取样的总磷和COD Mn ；TP 沉 和G 沉 分别沉淀30 min后取样的总磷和COD Mn ；TP 抽 和G 抽 分别经0.45 μm滤膜抽滤后取样的可溶性总磷和COD Mn 。 根据以上磷形态定义，P1和P2为颗粒态磷，PXL1~PXL3为磷下降率，GXL1~GXL3为COD Mn 下降率。 3) 数据统计分析软件 使用Spss 14.0统计软件做水质参数特征值和相关性分析。当显著性P < 0.05说明两变量具有显著相关性，当显著性P < 0.01说明两变量具有极显著相关性，相关性大小取决于相关系数R，当R > 0时，表示两变量正相关，R < 0时，两变量为负相关。相关程度一般划分为四级：|R| > 0.95存在显著性相关；|R| ≥ 0.8高度相关；0.5 ≤ |R| < 0.8中度相关；0.3 ≤ |R| < 0.5低度相关；|R| < 0.3关系极弱，认为不相关；R = 0无线性相关。
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user: 5. 水体悬浮物及其水质相关研究 5.1. 长江口水域悬浮物相关研究 根据已有研究成果，长江口水域悬浮物含量影响因素包括以下几点： 1) 许多实测研究证明，最大沙含量出现在河口最大浑浊带上，向上游和下游方向含量都低于最大浑浊带的，而影响最大浑浊带最重要的因素是水动力作用。风也是影响沙含量高低的重要的动力要素，风引起的波浪掀沙作用会增高水体中的沙含量。 2) 根据前人 [ 7 ] 研究结果，潮周期内沙含量的大小是与潮汐状况有关的，潮流流速大时，底部再悬浮作用强烈，沙含量较高。大小潮周期内大潮时沙含量高于小潮的，沙含量具有与潮汐变化相类似的周期。不同季节中口内径流作用占优，沙含量在夏季高而在冬季低，在口外由于冬季叠加了风引起的波浪掀沙作用，冬季的含量高于夏季的。 3) 对于长江口悬沙粒径，邢超锋等人 [ 8 ] 开展的长江口航道沉积物特征及泥沙来源研究结果显示，长江口北槽底层悬沙中值粒径变化范围为5~25 μm，且组分主要以粉砂为主。而据刘红研究，河口上段悬沙中值粒径为8~12 μm，拦门沙海域为12~24 μm，拦门沙口外区域为6~12 μm。而7.8~26.3 μm组分对应的是粉砂组分，结合上下游悬沙粒度、组分特性，发现两者有直接联系，可见7.8~26.3 μm组分正代表了流域来沙和海域来沙的沉积环境。 5.2. 长江上游悬浮物与水质关系研究 张筑元等学者 [ 9 ] 于2006年对长江寸滩断面水样，就不同自然沉降时间时SS对测定结果的影响进行研究。研究结果见表7。由表可见，水样自然沉降30 min后，SS含量几乎降低了二分之一；自然沉降时间在6 h内，随着自然沉降时间的延长，SS含量迅速降低；6 h后，随着自然沉降时间的延长，SS含量缓慢降低；对于TN、TP、化学需氧量(COD)和COD Mn ，其测定结果随自然沉降时间的延长和SS含量的降低而降低。 根据0、30 min和抽滤下的水质浓度计算下降率，PXL1、PXL2和PXL3分别为89.2%、80.8%和43.7%，GXL1、GXL2和GXL3分别为89.5%、83.7%和35.7%，以上结果均在本研究监测断面的下降率变化范围内。
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user: 6. 结论 1) 2012~2016年间G 混 、G 沉 和G 抽 均值分别为3.8 mg/L、2.7 mg/L和2.1 mg/L，TP 混 、TP 沉 和TP 抽 分别为 Table 7 Summary of sedimentation time and parameter concentration at Cuntan section (unit: mg/L 参数 沉淀时间(min) 抽滤 0 30 60 120 240 360 480 720 SS 1002 412 230 185 170 38.0 42.0 42.0 TN 1.87 1.54 1.48 1.36 1.33 1.29 1.27 1.24 0.53 TP 0.378 0.213 0.158 0.136 0.115 0.114 0.110 0.092 0.041 COD Mn 19.2 12.3 9.73 8.75 6.54 5.66 5.15 4.87 2.01 COD 33.1 21.8 18.0 14.5 14.1 12.6 12.9 12.6 5.28 表7. 长江寸滩断面水样沉淀时间与参数浓度汇总表(单位：mg/L) 注：抽滤为经0.45 μm滤膜过滤。 0.228 mg/L、0.143 mg/L和0.068 mg/L，SS和TN分别为115.9 mg/L和2.61 mg/L，各参数浓度总体上为非汛期大于汛期。 2) 抽滤样与摇匀样相比，下降率为最大。其中TP下降率平均达到64.8%，COD Mn 为40.6%。6个下降率指标标准差在11.5%~17.8%范围内变化。 3) 全年可溶性总磷占TP 沉 比为47.6%，而颗粒态磷为52.4%；可溶性总磷占TP 混 比为29.8%，而颗粒态磷为70.2%；汛期和非汛期前者比值相差在3%左右，后者相差仅为0.4%。 4) 各分析时段或测点的G 抽 和TP 抽 与SS基本不存在相关性，而TP 混 、G 混 、TP 沉 、G 沉 与SS多数呈极显著正相关或显著正相关，R在0.12~0.47范围内变化，表现为低度相关或关系极弱。 5) TN仅在汛期和落潮与SS呈极显著正相关，R分别为0.301和0.217；而上层TN与SS不存在相关性，下层则为显著正相关；总体上，TN与SS存在极显著性正相关，R为0.121。 6) 总体上水质参数与SS的相关系数存在R TP 混 > R TP 沉 和R G 混 > R G 沉 的规律。
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user: 摘 要 针对CPR1000核电厂凝结水抽取系统喷淋阀闭合产生水锤的问题，利用FLOWMASTER一维流体软件与CEASAR II管道应力分析软件结合的时程分析方法计算阀门关闭时产生的水锤力。对某核电厂凝结水抽取系统关闭喷淋阀时产生的水锤力进行计算，根据计算结果在阀门所在管线相应位置增加支架，保证管线强度在阀门开关时满足要求，同时大幅降低管线振动现象，形成该类核电厂管道水锤问题的通用计算方法。 关键词 :水锤，凝结水抽取系统，时程分析 Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 CPR1000核电厂在启机过程中需要启动汽机旁路系统疏导多余蒸汽，该系统通过喷淋管喷淋冷却水对蒸汽进行冷却。两路喷淋管均设置了冷却水喷淋阀，阀门开关时间较短(约2 s)且阀门前后压差最大可达到2.5 MPa，高压差情况下快速开关阀门容易导致严重的水锤问题。该水锤问题需要考虑开关阀时内部水锤力的强度和频率，判断是否满足管道强度要求，同时需要考虑支架的布置如何减小管线的振动等方面的问题。 目前国内通过FLOWMASTER计算水锤发生时压强变化的技术已相当成熟，一般的分析方法是通过FLOWMASTER计算峰值压力，以此确认管道强度是否满足要求 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] 。同时通过延长开关阀门的时间和改变管道的布置，达到降低水锤引起的压力波动和抑制管道振动的目的。 本文通过FLOWMASTER计算管道振动段受力强度和频率的数值解，将该数值解作为CEASAR Ⅱ软件的边界条件，对管线的一次应力和二次应力进行分析计算，并根据ASME B31.1-2012规范中的相关内容对结果进行评估，分析应力是否满足要求。这种时程分析方法可以高效快捷计算水锤力，同时保证结果准确性。
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user: 2. 水锤力计算模型 2.1. 压力峰值估算模型 水锤是因为阀门快速开闭、泵或汽轮机的快速启停、流体热力状态瞬变等事件的发生，导致流体局部动量发生变化，从而引起压力波震荡的现象。保守的压力峰值可以通过直接在管内关联速度变化的求解公式进行估算。最经典的计算压力峰值的模型为Joukowsky公式 [ 4 ] ： Δ P = ρ c Δ v 其中：ΔP为压力变化量，N/m 2 ；ρ为液体密度，kg/m 3 ；c为波传播速度，m/s；Δv为流体速度变化，m/s。 该公式的局限性在于无法准确确定流体的速度变化量，特别是在现场没有测速度或流量仪表的情况下。普遍的解法是保守估计速度变化量，代入Joukowsky公式后计算保守的压力峰值。这种分析将导致不同程度的保守性，不利于最优化决策。 2.2. 水锤力的数值解法 水锤力的数值解法是基于流体力学的连续性、动量和能量方程进行求解，但动量方程和连续性方程通过实际受力进行改造。 如图1所示，假设流动过程为一维非定常流动时，在管道中取一长为 Δ x 的流体微元，该微元的横截面积等于管道的横截面积，根据牛顿第二定律应有： d v d t = F M (1) 其中F为流体所受合力，流动过程主要受压差力、重力和粘性阻力影响，其中压差力、重力和粘性力分别为： 压差力： − ∂ p ∂ x Δ x A ；重力： − ρ g A Δ x sin α ；粘性阻力： − ∫ Δ x 2 D ρ v 2 A 流体微团质量实际为连续流体的质量流量，即： M = ρ A Δ x 将以上变量代入动量方程(1)，可得到流动动量方程为： ∂ V ∂ t + V ∂ V ∂ x + g sin α + 1 ρ ∂ p ∂ x + f V 2 2 D = 0 (2) 对于所取微元段流体，不管它如何运动，根据质量守恒原理： d ( ρ A Δ x ) d t = 0 (3) 式(2)和(3)决定了水力条件下的流体微团运动方程，引入实际管道对压力波的响应，即将方程中的压力P用压力波传播方程代替，即可得出水锤条件下的运动-连续性方程： ∂ H ∂ t + V ∂ H ∂ x − V sin α + c 2 g ∂ V ∂ x = 0 (4) 在无传热条件下，只需要对式(4)进行数值求解，即可得到相应的压力变化结果 [ 5 ] 。其中H为相应压力置换的液柱高度，而c为实际压力波在管内的传播速度。故发生水锤时实际的管道峰值压力将和管内压力波传播速度正向相关。
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user: 3. 建模过程 3.1. 一维流体建模过程 使用FLOWMASTER对凝结水抽取系统进行建模，以凝结水泵为动力源及起点，经过凝结水回路进入蒸汽旁路排放系统，直至喷淋管下游对空排放，如图2所示 [ 6 ] 。 图1. 流体微团运动图 图2. 建模范围 根据实际图纸使用FLOWMASTER软件对图(2)范围进行全尺寸建模，边界条件设定为凝结水泵额定扬程2.5 MPa，选择基于压力的瞬态求解器，不考虑传热模型，忽略温度变化对流体物性参数的影响，流体设为定温。根据时程分析方法，建模后启动瞬态计算，输出振动管道两个弯头处的压强，并根据压强得出两个弯头间的受力不平衡曲线。 3.2. 管道应力建模过程 使用FLOWMASTER进行水力载荷计算后，将输出的结果导入进CAESAR II软件中，根据水锤特性选取受影响的弯头处节点进行加载，创建时程响应曲线，并对载荷进行组合计算，同时对管线的一次应力和二次应力进行分析计算，模型见图3所示。
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user: 4. 水力建模结果 建模后启动瞬态计算，阀门开启和关闭时间均按照1.5S进行，得出喷淋阀处上下游管道不平衡力随时间变化如图4和图5。 阀门上游下游弯头对处存在高频振动，而下游喷淋管存在较大的峰值受力不平衡。根据瞬态水锤方程，若阀门瞬间关闭，管道瞬间增加的不平衡压力为(密度为993 kg/m 3 ，根据最大流速4.2 m/s，波传播速度1200 m/s计算)： Δ P max = ρ c Δ V = 4.76   Mpa 考虑关阀时间1.4 S后，对实际振动最大的管线(喷淋阀2上游直管)进行周期计算，直接水锤传播的周期为：T = 2L/a = 2 × 12.84/1200 s = 0.0214 s，实际开阀时间t = 1.5 s，则实际该管线承受的最大不平衡压力约为：Δ𝑃 = Δ𝑃max*t/T = 0.073 Mpa。 所受的不平衡力为：F = Δ𝑃*S = 0.25 × 0.2 2 × 3.14 × 0.073 × 10 6 N = 2300 N。该结果假设阀门瞬间关闭的速度变化形成的水锤强度与1.4 S关闭阀门的速度变化形成的水锤强度呈线性关系，仅为近似计 图3. 管道应力计算建模范围 图4. 喷淋阀上游受力不平衡图谱 图5. 喷淋阀下游受力不平衡图谱 算，为佐证软件建模模拟结果。实际计算最大不平衡力约为3600 N，与瞬态水锤方程假设计算的数量级一致，说明模拟结果的正确性。
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user: 5. 管道应力建模结果 建立模型后进行静力分析，然后通过DYNAM模块进行动态分析，动态分析中的响应谱分析和时程分析都可对水锤响应进行模拟。FLOWMASTER虽然只能输出各节点的压力，但通过理论公式可以转化为时程谱，时程分析在CAESAR软件中精确度更高，但谱分析更加保守，所以在本文中分别采用时程分析法及频谱分析，选取保守的结论，同时也根据水锤简化计算公式进行等效静力计算对比结论。管道模态只取前10阶进行展示，频率结果见表1所示，管道应力结果见表2所示。根据管道应力计算，管道强度满足条件，但仍需要采取措施抑制管道振动，保证管道不会因为疲劳损伤导致断裂。
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user: 6. 改进方案 由于蒸汽降温速率和液化速率有限制，喷淋阀的开启时间无法进一步延长，且即使在水锤条件下应力条件也满足要求，故改进方案的重点在于抑制管线振动。根据以上原则，在管道布置不变的情况下，可以通过增加支架抑制管线振动。根据水锤原理及现场实际情况，受水锤影响最大位置会出现阀门1、2的中间处的长直管段，增加支架位置如图6圈示。 增加支架后，在静态分析中会出现改变约束类型而导致二次应力增大甚至超标的问题，此时需要对管线进行重新计算，使一次应力及二次应力结果满足规范要求(表3)。 根据水锤响应结果，提取的具有代表性的三个节点，三处皆为受水锤影响最大的地方，如图7所示。改进后的效果可由此3个点的应力水平判断。从表4可直观看出水锤工况下的应力对比情况，单纯的水锤应力不参与规范应力评定，但可直观看出改进方案对水锤应力的抑制作用明显。通过改进方案增加支架后，该电厂凝结水喷淋管道未再次出现振动情况。 Table 1 Pipeline mode grarp 阶数 周期 频率 1 0.291 1.829 2 0.432 2.717 3 0.497 23.121 4 1.093 6.866 5 1.33 7.122 6 1.148 7.21 7 1.19 7.475 8 1.369 8.599 9 1.413 8.879 10 1.522 9.562 表1. 管道模态 Table 2 Pipeline stress resul 序号 应力类型 应力值MPa 许用值MPa 应力比 结果 1 一次应力 54.53 117.8 0.46 通过 2 二次应力 120.65 269.3 0.45 通过 3 动态应力 68.23 135.5 0.51 通过 表2. 管道应力结果 图6. 增加支架位置图 图7. 应力最大的受力点 Table 3 Pipeline stress result after increased suppor 序号 应力类型 应力值 许用值 应力比 结果 1 一次应力 54531 117900 0.46 通过 2 二次应力 120653 269082 0.45 通过 3 动态应力 54531 135585 0.41 通过 表3. 增加支架后管道应力结果 Table 4 Maximum stress points comparison before and after reformin 序号 改进前应力MPa 改进后应力MPa 1 46.18 0.76 2 12.29 1.47 3 23.86 0.12 表4. 改进前和改进后最大应力点受力比较
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user: 7. 结论 本文通过水力学和结构力学软件的瞬态分析功能，建立了核电厂凝结水抽取系统喷淋管的流体和管道应力分析模型。利用FLOWMASTER软件模拟得到振动管道两端受力不平衡图谱，为CEASAⅡ管道应力建模提供输入条件，计算实际水锤力产生的应力影响和疲劳振动影响。根据受力不平衡的时程图谱分析水锤受力的时程分析方法，可以清晰地计算出水锤力的真实强度和频率，准确判断管道是否存在应力超标的情况，便于高效快速评估电厂管道水锤振动问题，为管道方案改进决策提供准确参考信息。CPR1000核电厂该类机械式水锤问题，均可以采取时程分析方法进行评估。
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user: 摘 要 高级氧化技术处理垃圾渗滤液是利用电解法制备的羟基自由基活性氧药剂对原液进行预处理，对膜生物反应器(MBR)处理后的水样做末端深度处理。原液预处理结果显示：COD由9000 mg/L降低至5270 mg/L，末端深度处理结果显示：COD由2000 mg/L降低至506 mg/L。原液预处理结果显示重金属含量Pb降低了57.2%，As降低了26.3%，Cd降低了18.7%，有毒有害的有机物如酚类、大分子烷烃类、生物难降解的羧酸类等有机物经过末端深度处理后均显著降低。该技术对改善垃圾渗滤液的处理工艺、减轻生物处理的负荷、提升处理效率，灭杀病原微生物，消除臭味，降低处理成本，具有重要参考价值。 关键词 :垃圾渗滤液，羟基自由基活性氧，高级氧化，预处理，MBR深度处理 Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 随着经济快速发展和城镇化水平的提高，工业、生活等固体垃圾产量逐年增加，常用卫生填埋法处理固废。然而，城市垃圾填埋场随着填埋时间的增长，由于雨水渗透和垃圾本身含有水分在重力场的作用下会产生大量高浓度难处理的垃圾渗滤液 [ 1 ] 。由于我国生活垃圾分类工作还不完善，如废旧电池等难处理电子垃圾与生活垃圾混到一起，导致垃圾渗滤液不仅含有较高浓度的氨氮和有机物，还含有大量难处理的重金属，如Cd、Pb、Cr、Ni、As等。根据常青山等人的研究，随着填埋时间的增加重金属的浓度也会有所增加 [ 2 ] 。如处理不当，会污染地表水和地下水饮用水源。 国外主要依托生化降解法和物理化学法对垃圾渗滤液进行处理 [ 3 ] 。生化法包括厌氧法、兼氧法、好氧法等。物化法包括化学氧化法、化学沉淀法、活性炭吸附法、膜渗透法、离子交换法等。生化法运行成本较低，国内对垃圾渗滤液的生化处理技术研究较晚，近几十年也有取得了一些成果，由于垃圾渗滤液成分复杂，具备较高的氨氮含量，其C、N比严重失调，多种重金属元素含量超标，导致微生物的活性受到抑制，特别是老龄化的渗滤液具有高COD、难降解的特点，单靠生物处理达不到排放标准。因此用物化法对垃圾渗滤液做预处理和深度处理的研究越来越多。高级氧化技术用于垃圾渗滤液的预处理，目前已经成为国内外研究的热点。国内外研究较多的包括O 3 氧化法、Fenton试剂法等 [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] 。本课题采用电解法制备羟基自由基(∙OH)，利用其强氧化性强氧化，对老龄化的垃圾渗滤液进行预处理，降解有毒物质和难生化降解的大分子有机物，增强垃圾渗滤液的可生化性并同时实现脱色除臭的功效；并对MBR生物膜反应器处理后的水样做深度处理，实现生化降解–物理化学法的有效结合，以除去垃圾渗滤液中生化法难去除的病原体细菌、病毒等有毒有害微生物。羟基自由基(∙OH)在中水处理中对粪肠杆菌的杀灭率达99.9% [ 7 ] ，本文对高级氧化技术处理前后渗滤液的COD、重金属、有机物含量、脱色除臭效果、处理工艺条件进行分析，进一步论证高级氧化技术处理垃圾渗滤液的有效性和可行性。
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user: 2. 研究方法 2.1. 研究内容 垃圾渗滤液取自北京环卫集团公司大屯垃圾转运站。水样包括垃圾渗滤液原液和膜生物反应器(MBR)出口末端水样，实验采用活性氧高级氧化技对这两种水样做预处理和深度处理。并测定处理前后水中COD、重金属含量、有机物含量的变化。 本研究通过加入不同自制的羟基自由基活性氧药剂，并与絮凝剂协同使用，考察药剂加入量对垃圾渗滤液中COD，重金属，有机酸、有机醇、烷烃、苯酚等物质的影响，考察其去除臭味的效果，进而对其处理垃圾渗滤液的工艺技术和经济可行性做出初步的判断。 2.2. 药剂制备 研究采用电化学法制备氧羟基自由基活性氧，活性氧药剂制备装置的核心部分是一个离子膜电催化反应器，该反应器以空气、水和电解质溶液为原料采用点解的方法在常温和低压条件下通入直流电源制得。离子膜电催化反应器集传质、反应与分离为一体，工艺操作简单，还具备自动连锁保护功能，反应条件比较温和，安全系数高，产物浓度可调控在一定范围内，对环境无污染，生产过程中无“三废”排放，属于绿色化工的范畴。由该装置提供活性氧药剂，同时选择使用聚合硫酸铁和聚丙烯酰胺助凝剂配合使用，可增强处理效果。制备工艺如图1所示 [ 8 ] 。 电极反应方程式： 阳极： 2 OH − → H 2 O + 1 / 2 O 2 + 2 e 阴极： H 2 O + O 2 + 2 e → HO 2 − + OH −