偏转角影响磁纤维捕集Fe基细颗粒的数值模拟

为了研究磁性纤维对钢铁行业细颗粒物的控制效果,基于计算流体力学-离散相模型（CFD-DPM）对高梯度磁场中含尘气流方向与背景磁场方向夹角（偏转角）分别为0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°时磁性单纤维捕集Fe基细颗粒进行数值模拟.分别研究高梯度磁场作用下颗粒粒径、入口风速、磁场强度对颗粒运动轨迹和捕集效率的影响.结果表明：高梯度磁场中偏转角影响磁性纤维捕集区域的位置,当角度为0°时,在纤维正对含尘气流方向区域形成颗粒捕集区,背风侧形成较大空腔;当角度为90°时,在沿气流方向纤维两侧形成面积相等的捕集区域.偏转角对小颗粒捕集效率的影响较小,当角度为0°时,对于0.5μm的颗粒捕集效率为4.1%,当角度为90°时捕集效率为3.9%.随着粒径的增大,捕集效率的增长速率先减小后增大,对于不同粒径的颗粒,当角度为0°时捕集效率最高.当风速在0.02~0.04m/s范围时,随着角度从0°增加到90°,捕集效率先降低,在45°附近达到最小值,然后升高.磁场强度的增加有利于提高捕集效率,但不同角度时的增长速率有所不同.当偏转角为0°和60°时,背景磁场强度为0.1~0.3T范围时增长速率明显大于0.3~0.9T范围内,而当偏转角为30°和90°时,背景磁场强度为0.1~0.5T范围时增长速率高于0.5~0.9T时的增长速率.     

齐口裂腹鱼上溯洄游过程中的感官圈解译研究

选取西南地区典型鱼类齐口裂腹鱼（Schizothorax prenanti,（32.32±2.73） cm）作为实验对象,测试鱼类在上溯过程中应对不同水流环境时的游泳行为,解译不同大小网格尺寸下鱼类的游泳速度、转向次数以及转角和转角差与真实游泳轨迹的匹配程度.结果表明：采用小于或等于0.30m尺寸的网格时,分析得出的鱼类上溯运动平均游泳速度、转向次数以及转角和转角差均与实际情况无显著性差异,另外鱼类更偏向于在0.20~0.40m/s的流速区间内以和水平方向呈-49°~49°的运动搜索范围进行上溯运动.     

鄱阳湖流域水葫芦(Eichhornia crassipes)对水体微塑料的吸附截留效应

微塑料是环境中的新型污染物,随着人们对微塑料污染的认识,微塑料在河流和湖泊等淡水湿地环境中的迁移问题受到普遍关注.中国内陆最大淡水湖鄱阳湖湿地受五河流域及其地表径流的影响,湿地水环境中的微塑料污染问题也不容忽视.为了解鄱阳湖各流域水体中微塑料的分布现状及水生植物对微塑料的吸附截留效应,选择鄱阳湖流域的赣江、信江、抚河、修水和饶河这五河水系入湖段为研究区,以各流域水体及其普遍存在的漂浮植物水葫芦（Eichhornia crassipes）为研究对象,分析鄱阳湖五河流域水葫芦对水体微塑料的吸附截留特征,探讨水生植物对水体环境中的微塑料是否具有吸附或截留效应,阐明水葫芦对微塑料的吸附与水体赋存微塑料的相关性,解析微塑料在湿地环境中的迁移特性,为鄱阳湖湿地环境中微塑料的管控及污染治理提供一定的理论基础与依据.在鄱阳湖流域赣江、抚河、信江、饶河和修水的五河水系入湖区和湖口出湖区共设置18个采样点,分别采集水表漂浮的水葫芦整株样品和水深约1 m处的水样,采用HNO₃（65%）-H₂ O₂（30%）混合试剂消解水样后抽滤分离水体及水葫芦体表微塑料;采用显微鉴定方法观察微塑料的颜色、粒径和形态等特征,采用Nano Measurer 1.2软件统计各流域水体和水葫芦体表中分离出的微塑料丰度;采用傅立叶变换红外（FTIR）光谱仪鉴定不同形态微塑料的聚合物成分.鄱阳湖流域各水体微塑料丰度处于中度偏高水平,丰度范围为65.5~353 n ·L^-1,且以0~0.5 mm范围内的小粒径微塑料为主,占各流域水体中微塑料的80%以上;各流域水葫芦截留或吸附的微塑料丰度范围为36~204 n ·kg^-1,且以0~1.5 mm范围内的小粒径微塑料为主,所占比例达80%以上;水葫芦吸附0~0.5 mm粒径范围内的微塑料丰度含量与水体中0~0.5 mm粒径范围内的微塑料丰度间呈显著相关,水葫芦对水体中占比较高的小粒径微塑料具有明显的吸附效应.鄱阳湖五河流域水体微塑料的聚合物成分以聚乙烯和聚苯乙烯为主体;各流域水体微塑料的丰度处于较高水平,以0~0.5 mm的小粒径微塑料为主,对水体生物及水环境易构成生态风险.各流域水葫芦对水体微塑料具有显著的吸附效应,且以吸附0~1.5 mm的小粒径微塑料为主;水葫芦吸附0~0.5 mm粒径范围内的微塑料丰度值与水体中0~0.5 mm粒径范围内的微塑料丰度间存在显著相关性;水葫芦对水体中的小粒径微塑料具有较强的吸附效应,可为水生植物吸附或截留水体环境中的微塑料提供一定的参考依据.     

中国西部本底大气中CO的连续测量

在中国西北部的瓦里关全球基准站(36°17'N,100°54'E,3810m asl)建立了气相色谱-汞置换法大气CO连续测量系统.组装调试和运行标定表明,色谱方法的基线稳定,分离度高,检测方法可靠,系统具有高自动化的操作性能和严格的质量控制,其设计完全符合世界气象组织(WMO)全球大气本底测量的要求.根据采样现场大气CO浓度的变化,采用经国际比对的CO标准气系列,用峰高外标法设定可调整的标准工作曲线计算环境CO浓度,系统对CO的检测限低至1×10^-9(V/V),检测精度小于0.1%,准确度在±0.05%以内,可提供我国本底地区近地层大气CO连续而精确的现场测量结果.     

远程等离子体改善PVC生物填料表面性能的研究

'通过4种远程等离子体(Ar、He、O₂、N₂)对PVC填料进行表面改性,采用接触角测量和X射线光电子能谱分析(XPS)等手段,分析了改性前后PVC填料表面结构性能,评价了在等离子体表面改性中电子、离子、自由基的影响.结果表明,PVC表面经远程等离子体处理后,其表面润湿性和表面化学成分均发生变化,在最佳表面改性条件(放电功率60W,放电时间3min,Ar气流量为20cm³/s在距放电区40cm)下,PVC表面的(O+N)/C即从7%增加到22%,表面的水接触角从97°下降到15°以下.改性后的PVC填料表面生物膜形成速度加快,生物量显著增加.     

基于两相流模型污泥消化反应器内流场分析

污泥作为一种不透明的非牛顿流体,研究厌氧消化反应器内的流场分布对于解决污泥堆积、混合不均问题具有指导作用,并且能为实际工程中反应器优化设计提供依据。基于固液两相流混合模型,借助CFD模拟软件Fluent 15.0对污泥厌氧消化反应器内的流场进行数值模拟。研究得出,反应器内的速度分布与高度和径向距离有关。在某一特定的径向距离r/R内,速度逐渐增大,向壁面扩散速度又逐渐降为0。死区体积随着时间的延长而逐渐降低,但降低的幅度逐渐减小。t=1 s时,Y=0.15 m高度处污泥在r/R为0.3~0.5范围内,其浓度明显大于其他高度的污泥浓度。搅拌至t=20 s时,在r/R为0.5~0.9范围内,污泥体积分数达到10.5%左右。反应器的底部、上端和壁面是混合效果较差的区域。研究桨叶表面的压力分布,结果显示,桨叶末端所受的压力最大。     

大气中痕量挥发性有机物分析方法研究

利用自行研制的累积式大气采样装置、大气痕量有机物二步冷冻浓缩进样系统和气相色谱/质谱(GC/MS)联用技术对大气中的痕量挥发性有机物进行分析(CCS-GC/MS),并对分析方法进行了评估.结果表明,CCS-GC/MS系统将单纯GC/MS分析大气中痕量挥发性有机物检测下限体积分数值从10^-6量级扩展到10^-12,39种目标化合物平均响应因子为2.9×10^-12A^-1,1000cm³进样量最低检出限体积分数值为7×10^-12～40×10^-12;流出峰保留时间定性分析相对平均偏差<2.5s,对目标化合物定性分析准确率达到100%;0～400×10^-9浓度范围内外标定量曲线r²平均值大于0.99;回收率为88%～111%,平均值100.8%±5.6%;精密度误差2%～14%,平均6.6%.     

水葫芦修复富营养化湖泊水体区域内外底栖动物群落特征

于2010年8~10月对滇池白山湾人工控制性种养的约70hm2的水葫芦区、近水葫芦区和远水葫芦区采样分析,探讨了水葫芦种养工程区域内外底栖动物群落结构特征.结果表明,在水葫芦区、近水葫芦区及远水葫芦区,底栖动物总密度分别为294.5,159,261ind/m2,其中寡毛类的霍甫水丝蚓(Limnodrilus hoffmeisteri)为绝对优势种,分别占各自区域总密度的68.3%,59.6%和86.0%.逐步回归分析显示,水体总磷(TP)和底泥非稳定态磷(Labile-P)与霍甫水丝蚓密度呈显著性正相关(P < 0.01),表明霍甫水丝蚓对水体的富营养状况有很好的指示作用.水葫芦区物种组成及生物多样性指数均高于近水葫芦区和远水葫芦区(P < 0.05),在水葫芦区、近水葫芦区和远水葫芦区分别共采集到底栖动物14种、10种和6种;Shannon-Wiener多样性指数分别为1.10,0.57和0.54.种植水葫芦后,在水葫芦区及近水葫芦区,10月份的Margalef、Shannon-Wiener、Simpson和Peilou指数较8月份和9月份有显著性增加(P < 0.05),而远水葫芦区,却未出现类似的结果.一定面积控制性种养水葫芦对大型富营养化湖湾水体无脊椎底栖动物群落结构未表现出不利影响.     

潜流人工湿地负荷变化对脱氮效果的影响研究

通过15个月的现场监测试验,研究了约40种入水负荷下人工湿地的脱氮效果,总结了芦苇、茭草、混合种植以及无植物潜流湿地在不同水力负荷和污染负荷下的单位面积出水氮负荷和去除率的变化规律.4种潜流系统入水负荷从400mg·(m²·d)^-1变化到8 000 mg·(m²·d)^-1,出水负荷小于7 000 mg·(m²·d)^-1,研究表明,潜流湿地出水负荷随着入水负荷的升高而升高,具有明显的线性相关关系.单位面积总氮的去除率在低负荷条件下随入水负荷的升高而升高,但在高负荷时单位面积去除率基本维持在一定的水平,不受入水负荷的影响,去除率变化波动较大.各系统的最佳运行范围在2 000～4 000mg·(m²·d)^-1之间,平均去除率在1 062～2 007 mg·(m²·d)^-1之间.床体间比较认为,植物床脱氮效果明显好于空白床,芦苇床、茭草床单位面积脱氮效率高出空白床63%和27%;同时考察的植物吸收量证明,植物吸收氮的量非常有限,不到去除量的5%,证明植物主要通过吸收以外的其它因素如改善水力条件和根系微环境来提高系统的氮去除效率.研究结果为潜流湿地脱氮机理的理解和设计提供参考.     

贫铀合金球对Q235钢靶侵彻性能研究

目的 研究贫铀合金球对Q235钢靶的侵彻行为,为贫铀合金材料侵彻行为的深入研究以及在战斗部中广泛应用提供支撑。方法 采用Johnson-Cook强度模型和失效模型建立贫铀合金球撞击Q235钢靶的模型,利用Abaqus/explicit模块模拟研究贫铀合金球初速与尺寸对剩余速度、扩孔面积、侵彻深度的影响,并对结果进行分析。结果 通过试验与模拟得到了贫铀合金球的穿靶极限速度,两者结果基本吻合,验证了模型参数的准确性。相同尺寸下,贫铀合金球的剩余速度随初速的增大呈线性增大趋势,穿靶后速度衰减率为14.6%~33.2%。初速为900~1 300 m/s、直径为5~9 mm时,扩孔面积比为1.08~1.286。贫铀合金球的侵彻深度(H)随直径(d)和初速(v)的增大逐渐增大,三者的关系为 。结论 贫铀合金球初速和尺寸是影响侵彻深度的关键因素,但对扩孔直径没有显著影响。     

大水面放养水葫芦对太湖竺山湖水环境净化效果的影响

利用水葫芦等生长快、生物量高的漂浮植物来净化污染水体,已成为目前水体生态修复的一种快捷有效的方法.在太湖竺山湖放养水葫芦后对水体营养盐吸收和水质净化效果的影响进行了研究.结果表明,受风浪扰动等影响,水体交换强烈,水葫芦放养区内溶解氧含量变化幅度在3.50～11.20 mg/L之间,未出现厌氧现象.水葫芦须根具有较强的吸...     

水葫芦渣有机肥在白菜上的肥效试验研究

以白菜为试材,研究了水葫芦渣有机肥在高量、中量、低量3个施用水平下的施用效果。结果表明,水葫芦渣有机肥对白菜的生长发育具有明显的促进作用,从株高的指标看,以施有机肥高量效果为佳;从最大功能叶面积指标看,以施有机肥高量效果为佳;从开展度指标看,以施有机肥中量效果为佳。从白菜产量上看,有机肥化肥配施低用量、有机肥高用量、中用量差异不显著,均比空白增产370%、364%、297%。从白菜对养分吸收的含量上看,全氮以施有机肥高用量最好;全钾以施有机肥低用量最好。将水葫芦渣有机肥与其它常见的有机肥比较,其肥效与其它有机肥相当。     

大水面放养凤眼莲对底栖动物群落结构及其生物量的影响

为研究在太湖竺山湖进行200 hm2的水面放养凤眼莲后对底栖生态环境的影响,进行了连续3个月的底栖生物调查.结果表明,软体动物(主要是铜锈环棱螺)的平均密度从远离到种养区内分别为276.67、371.11和440.00 ind/m2,生物量从远离到种养区内分别为373.15、486.57和672.54 g/m2;表现为种养区内要高于种养区外围;种养区内寡毛类(主要是霍甫水丝蚓)和摇蚊幼虫类的密度和生物量的变化表现为种养区内远种养区近种养区.在8～9月间3种底栖动物优势种的密度和生物量都表现为快速增加、但在10月为快速下降的趋势.出现这种情况可能是在9～10月大量蓝藻开始死亡,蓝藻在死亡分解过程中消耗大量溶解氧,并释放出大量的N、P营养盐,提高水体富营养化程度,导致底栖动物死亡.利用Shannon-Weaver和Simpson指数来评价底栖环境,表明水体处于中-重度污染状态.因此,短期内(6个月左右的放养时间)的大水面、高密度的凤眼莲的种植模式尚未表现出对底栖生境及底栖生物的较大影响.     

两种漂浮植物的生长特性及其水质净化作用

采用自主研发的漂浮水槽,对两种常用于水体净化与修复的漂浮植物（凤眼莲和水浮莲）在水质净化效果和生长特征等进行了比较研究.结果表明,水浮莲对水体氮磷浓度有更高的要求,对水体中浮游藻类和叶绿素a去除率分别高达94.38%和95.06%,优于凤眼莲;凤眼莲对水体TN的去除率（82.08%）以及其叶片净光合速率（20.28～27.90μmol CO₂/（m²·s））和叶绿素a含量（1.05～1.08mg/g鲜重）均显著高于水浮莲（分别为71.82%、8.64～16.50μmol CO₂/（m²·s）和0.25～0.31mg/g鲜重）（P<0.05）.与凤眼莲共存情况下,水浮莲有更强的扩繁能力,但后者在实际工程应用中更具逃逸风险.为使两种漂浮植物的优势得到充分发挥,我们提出了基于这两种水生植物水体净化的“三明治”模式,为今后选用水生植物进行水体净化与修复的工程实践提供借鉴.     

基于葵花影像中国地区夜间云识别方法研究

目的实现适用于中国地区的夜间云识别。方法根据红外波段云与非云的亮温差异,采用亮温阈值法研究适用于中国地区的夜间云识别算法。中国地形高程差异明显,其地表辐射能量也存在较大差异,影响云检测结果精度,因而提出基于三个高程阶梯的云识别方法。由于云检测结果验证缺少可见光波段,使用MODIS云数据产品和雷达数据CALIPSO分别做定性和定量验证。结果云检测区域与MODIS的MYD06云产品基本一致,CALIPSO雷达数据四个月的平均验证结果为:非云区域的提取精度约77.86%,云区域的提取精度为79.67%,将有云区域错提为非云的误差率为2.76%,而将非云区域误提取为有云区域的错误率为12.31%。结论利用日本静止气象卫星Himawari-8影像数据,根据阈值法提出的基于三个高程阶梯的云检测算法,较好地实现了适用于中国地区的夜间云识别。     

Performance of a water hyacinth （Eichhornia crassipes） system in the treatment of wastewater from a duck farm and the effects of using water hyacinth as duck feed

Nowadays, intensive breeding of poultry and livestock of large scale has made the treatment of its waste and wastewater an urgent environmental issue, which motivated this study. A wetland of 688 m2 was constructed on an egg duck farm, and water hyacinth (Eichhornia crassipes) was chosen as an aquatic plant for the wetland and used as food for duck production. The objectives of this study were to test the role of water hyacinth in purifying nutrient-rich wastewater and its effects on the ducks’ feed intake, egg laying performance and egg quality. This paper shows that the constructed wetland removed as much as 64.44% of chemical oxygen demand (COD), 21.78% of total nitrogen (TN) and 23.02% of total phosphorus (TP). Both dissolved oxygen (DO) and the transparency of the wastewater were remarkably improved, with its transparency 2.5 times higher than that of the untreated wastewater. After the ducks were fed with water hyacinth, the average daily feed intake and the egg-laying ratio in the test group were 5.86% and 9.79% higher, respectively, than in the control group; the di erences were both significant at the 0.01 probability level. The egg weight in the test group was 2.36% higher than in the control group (P < 0.05), but the feed conversion ratios were almost the same. The eggshell thickness and strength were among the egg qualities significantly increased in ducks fed with water hyacinth.We concluded that a water hyacinth system was e ective for purifying wastewater from an intensive duck farm during the water hyacinth growing season, as harvested water hyacinth had an excellent performance as duck feed. We also discussed the limitations of the experiment.     

凤眼莲在城市重污染河道修复中的应用

外港河是秦淮河重要支流，长期以来遭受严重污染。2006年4月份起对外港河进行了综合生态治理。在前期清淤和截污的基础上，7月份开始引种凤眼莲。在上游排污口附近和外港河河口段分别设置的4个生态区以及河面上布设的水面载体内全面放养以凤眼莲为主的浮水植物。经过5个多月的初步治理，外港河水体透明度从40cm以下提高到120cm左右，COD下降了70．4％，TSS、TN和NH3-N分别下降了39．6％、49．7％和21．8％。结果证明，凤眼莲在净化严重污染的河道方面起到了良好的效果，引种凤眼莲治理城市重污染河道是切实可行的；此外，用PVC管设计制作的水面载体来放养浮水植物可以点缀水面环境，美化城市河道景观。     

受限空间小型急冷塔内喷雾蒸发的数值模拟

针对受限空间内小型急冷塔冷却水蒸发过程,运用计算流体力学(CFD)进行数值模拟,基于涡壳进气型急冷塔研究了喷嘴雾化粒径、喷射速度、喷射角度等喷嘴运行参数对急冷塔内蒸发过程的影响机制。结果表明:随着液滴粒径的增大,液滴蒸发时间、轴向以及径向蒸发距离均随之显著上升,粒径由40 μm增大至80 μm时蒸发时间增加了293%;当液滴喷射速度增加时,液滴的蒸发时间、轴向以及径向蒸发距离均有所下降,但增大至一定程度后其影响作用减弱;随着液滴喷射角度的增大,液滴蒸发时间及轴向蒸发距离减小,而径向蒸发距离无显著变化。因此,在急冷塔尺寸受限时选用70 μm以下的小雾化粒径喷嘴能够直接有效提升急冷塔的运行安全性。同时,与均匀进气型急冷塔相比,采用涡壳进气型急冷塔以及喷嘴成切圆布置方式能够在急冷塔上部形成湍流强化区域,喷嘴雾化粒径为80 μm时,轴向安全裕度可提升7%。该模拟结果可为小型化急冷塔的工程应用提供优化设计方案与运行指导参考。     

黄土高原历史时期沟谷侵蚀量计算方法探讨

历史时期沟谷侵蚀量的计算多采用传统实地测量或计算方法,而现代地理信息技术的发展为沟谷侵蚀量计算提供了更为简便、快捷、高效的方式。等高线图形概括法即为一种将传统制图学与现代地理信息技术相结合的方法。本文以神木县东山旧城冲沟为切入点,采用等高线图形概括方法,基于30 m 分辨率ASTER DEM,利用Arcgis10 平台计算历史时期沟谷侵蚀量,并将其与基于野外测量计算侵蚀量进行对比。结果对比发现,基于野外测量的沟谷侵蚀量约占基于DEM 侵蚀量的89.11%,两者之间存在一定差距,但是可被接受的。进一步分析显示,等高线简化前后,DEM 平均坡度、等高线长度和表面积均发生变化,平均坡度、等高线长度变化率分别为2.78% 和4.3%,表面积变化不是特别明显。三维分析显示,简化后等高线更加平滑,平均坡度趋于平缓,坡度的分布更为均匀。总体而言,等高线图形概括方法在沟谷侵蚀量计算方面具有较高的可靠性,对更大时空尺度内的沟谷侵蚀量计算具有借鉴意义。