基于Mie理论的带电沙尘媒质微波衰减特性研究

目的研究带电沙尘媒质中微波衰减特性。方法根据带电球形粒子Mie散射理论,分析带电沙尘粒子的散射特性及带电沙尘媒质的微波衰减。结果在同一频率下,消光系数随着沙粒半径增大而增大,带电沙粒的消光系数要大于不带电沙粒的消光系数。对于同一频率和能见度,带电沙的衰减要比不带电沙的衰减要大,且衰减随能见度的增大而减小。结论带电沙尘粒子对微波传播影响比中性沙尘粒子明显。     

沙尘尺寸分布对微波传输特性的影响

应用沙尘粒子的尺寸分布和沙粒的等效介电常数模型,给出了微波在沙尘暴中的传输模型,表明沙尘的衰减和相移与沙粒的等效半径成正比关系,并对不同能见度、不同频率和不同高度下沙尘暴引起的衰减和相移进行了仿真计算。结果表明,对数正态分布和指数分布对微波的传输特性影响最大,瑞利分布和正态分布的预测结果比较接近且影响最小。     

沙尘的红外衰减特性研究

应用Mie理论分析了沙尘粒子的散射特性,研究了具有一定粒径分布的沙尘粒子的红外衰减特性。研究结果表明,指数分布和对数正态分布下沙尘的衰减预测结果比较接近且随能见度的增大衰减减小。不同沙尘天气衰减计算结果表明,波长为11μm时,沙尘暴引起的衰减最大、自然沙尘引起的衰减最小。     

沙尘的红外衰减特性研究

应用Mie理论分析了沙尘粒子的散射特性,研究了具有一定粒径分布的沙尘粒子的红外衰减特-洼。研究结果表明,指数分布和对数正态分布下沙尘的衰减预测结果比较接近且随能见度的增大衰减减小。不同沙尘天气衰减计算结果表明,波长为11μm时,沙尘暴引起的衰减最大、自然沙尘引起的衰减最小。     

沙尘媒质微波衰减特性研究*

目的研究沙尘媒质中微波衰减特性。方法根据随机媒质电磁波传播理论,给出了沙尘媒质中沿水平路径和沿地空路径的微波衰减和相移模型,与Sharief,Erdenekhuu和尹文言衰减模型计算结果进行比较和分析。结果衰减模型与Goldhirsh模型比较吻合,验证了其正确性。模型预测结果与Sharief模型结果一致。结论仿真结果验证了提出模型的有效性,模型计算方便,适用于不同频率。     

THz波斜入射非均匀磁化等离子体的衰减特性研究

目的 研究太赫兹波在非均匀磁化等离子体中的衰减特性。方法 运用WKB近似法分析太赫兹波斜入射非均匀磁化等离子体后的衰减特征。结果 当入射角度增大时,衰减增大;当碰撞频率增大时,衰减变小;外加磁场强度增大时,衰减的最大值向着太赫兹波频率较高的方向移动;电子密度峰值增大时,衰减增大。结论 可以通过调节外加磁场强度、等离子体电子密度和碰撞频率,使得太赫兹波在等离子体中传播的过程中衰减发生变化,为太赫兹雷达反等离子体隐身技术提供重要参考。     

上海地区霾时气溶胶类型垂直分布的季节变化

采用上海地区2007年1月~2010年11月CALIPSO星载激光雷达Level 2反演资料,对清洁海洋型、沙尘型、大陆污染型、大陆清洁型、污染沙尘型和烟尘型等类型气溶胶垂直分布进行了分析,研究了其季节变化规律.结果表明:霾发生时0~2km高度烟尘型气溶胶出现频率明显高于非霾时,而在2~8km高度,沙尘型、污染沙尘型与大陆污染型明显高于非霾时.0~2km高度春季霾大陆污染型气溶胶出现频率高于其他季节;0~2km夏季污染沙尘型气溶胶与海洋型气溶胶出现频率均高于其他季节,特别是污染沙尘型;秋季霾期间,0~2km高度范围内烟尘型出现频率明显高于2~6km高度;冬季污染沙尘型、烟尘、大陆污染型气溶胶出现频率高于其他季节.     

太赫兹波斜入射均匀非磁化等离子中传输特性研究

目的 研究太赫兹波斜入射均匀非磁化等离子体中的传输特性。方法 根据分层介质中的电磁波传播理论,给出了等离子中太赫兹波的功率反射和透射系数,分析了太赫兹波频率、入射角、等离子体的碰撞频率和电子密度对太赫兹波传输特性的影响。结果 垂直入射时,模型结果与已有文献结果一致;斜入射时,入射角度增大,反射系数增大,透射系数变小。太赫兹波频率增大,反射系数减小,透射系数起初快速增大,而后变得平缓。等离子体的电子密度增大,透射系数减小,碰撞吸收增大,太赫兹波衰减增大。结论 入射角变大,反射率增大。太赫兹波频率较低时,入射角对透射率影响明显。     

沙尘天气发生频率对大气能见度方差的影响研究:以北京及其沙尘过往路径典型站点为例

利用1971～2000年北京及其沙尘过往路径典型站点日能见度和各种沙尘天气发生日资料,分析了沙尘天气发生频率与能见度方差的关系.发现当沙尘天气频率减少(增加)1次时,能见度方差就偏强(偏弱)1个标准差.沙尘天气发生频率对日能见度变率的影响主要是通过风速的高频变率实现的,当风速变率偏强(偏弱)1个标准差时,沙尘天气发生频率增强(减弱)约30%,近地面风场的高频变率影响了沙尘天气的产生,从而影响日能见度方差的波动.异常低能见度事件(日能见度距平<-2σ,σ为各站各日能见度距平的标准差)频次与能见度方差之间存在显著的正相关性.风速距平频次增加,使得沙尘天气发生频次增加,从而导致低能见度事件频次上升;反之,异常低能见度事件下降.浮尘、沙尘暴和扬沙与低能见度事件的相关程度是不同的.     

跃移层风沙输运数值模拟

利用fluent软件,选用欧拉-欧拉法对跃移层风沙输运进行模拟,分析了粒径、风速对沙粒体积浓度的影响。结果表明:风沙流发育分为增长、回落和稳定3个阶段;风沙流稳定后沙粒体积浓度沿高度按层分布;输运层主要集中于地表30 cm以下;同一粒径沙粒,随着风速的增大,沙粒体积浓度最大值与最大值出现的高度增大;同一种风速下,粒径增大,体积浓度最大值减小,最大值出现的高度则增高。     

深度及含水率对包气带砂层中柴油降解作用的影响

通过模拟砂柱实验,研究了不同深度及含水率砂层(包括细砂、中砂和粗砂)中的柴油降解特性.结果表明,介质的深度及含水率是影响柴油降解效率的重要因素.相同介质条件下,介质的含水率越大,其生物活性越强,生物作用降解柴油的效率越高.介质性质影响柴油在包气带介质中的降解效率,介质的颗粒越细,其降解柴油的能力越高,即细砂>中砂>粗砂...     

人工生物结皮的发育演替及表土持水特性研究

为了解接种蓝藻对荒漠地区表土持水特性的改善作用,对库布齐沙漠东缘达拉特旗地区人工接种蓝藻后形成的生物结皮进行了发育演替及持水特性研究.结果表明,在人工接种荒漠蓝藻之后,藻结皮能够很快形成,并在一些微环境下藻结皮直接演替为藓结皮(接种2~3 a后).随着结皮的发育演替,表土生物量、多糖含量、厚度以及孔隙度增加,而土壤容重减小;同时,形成结皮之后表土质地也发生了明显的变化,其中沙粒含量逐渐减少,粉粒、黏粒含量增加.实验还发现随着结皮的发育演替,表土含水量与饱和持水量都呈增加的趋势,即:藓结皮>藻结皮>流沙,藻结皮中的含水量(饱和持水量)为流沙中的1.1~1.3倍,藓结皮中的含水量(饱和持水量)为流沙中的1.8~2.2倍.相关分析表明表土含水量及饱和持水量与表土生物量、多糖含量、厚度、容重、粉粒和黏粒含量呈正相关,与表土孔隙度和沙粒含量呈负相关.通过逐步回归分析发现影响含水量的主要因素为表土黏粒的含量,而影响饱和持水量的主要因素为表土孔隙度.     

烟颗粒对太赫兹波衰减特性的影响研究

太赫兹成像系统相对于普通红外线成像系统而言,其受温度和烟雾密度的影响较小,将其引入火场环境侦测中能较好地解决火场环境能见度低的问题.但太赫兹波在火场烟气环境中传播时,会受到烟颗粒的吸收和散射作用影响,造成其传播特性发生变化,因此有必要开展烟颗粒对太赫兹波衰减特性的影响研究.采用离散偶极子近似法进行模拟运算,结合烟颗粒分...     

广东湛江白骨壤红树人工林消波效应初步研究

以广东湛江红树林国家级自然保护区内白骨壤人工林（Avicennia marina）为研究对象,通过对白骨壤人工林林内距离林缘25 m、50 m、75 m、100 m 处的消波观测,分析红树林消波效应。研究表明：白骨壤人工林消波效果显著。波浪从林缘经过白骨壤01 样地（0~25 m）、02 样地（25~50 m）、03 样地（50~75 m）、04 样地（75~100 m）后的1/10 波高减低率分别为31.49%、35.23%、40.85%、38.88%,可以看出消波率受林分结构指标林分生物量体积密度的影响;波高减低率随水深的增加而增加;而白骨壤人工林消波率随着波高的增加未呈现出规律变化。总体看来,白骨壤消减程度是随着林分生物量体积密度的增加而增加的,当植株较矮时,受枝叶层影响消波效果会更明显;波浪传播距离越长,1/10 波周期越大。     

金属离子污染砂土复电阻率的时变特征及形成机制

为研究不同污染情况下土壤复电阻率的时间变异特征及控制机制,设计了人工砂土和水2种不同的介质作对照,以NaCl、MnCl₂和模拟海水作为污染物分别模拟海水入侵和金属离子污染场景,测量10⁰~10³Hz范围内的相位变化并观测其时变特性.结果显示,无论在纯液相介质中还是在土壤介质中,相位值都随着污染物浓度的增大而减小,随频率的增大而增大.随着污染物浓度的变化,土壤介质中的相位比水相介质中更加敏感.在土壤和水的背景环境下,通入1g/L的NaCl溶液,在1Hz条件下测量,土壤相位下降了约42%,而水相介质几乎看不出相位变化.针对固定频率进行多次测量的结果表明,水相介质中的相位值稳定而土壤介质中的相位值在中高频段（>16Hz）表现出了明显的时变特征,这种时变性也随着污染物浓度的增大而减小.在10²Hz时,测得沙柱背景值的相位浮动范围在-4.05~-11.67mrad,方差达到4.8,而在水相溶液中方差仅为0.09.复电阻率法对金属离子污染土壤的反应很灵敏,有较好的指示意义,其参数变化主要与孔隙水中金属离子含量有关.但由于多相介质的相界面特征以及孔隙结构的复杂性,使得交变电流下电荷载流子在介质中的迁移极化规律混乱,造成相位波动.     

细砂比例对均匀级配石英砂滤料过滤性能的影响

石英砂过滤是去除水中颗粒物最常用的技术,其中均匀级配滤料因纳污能力较强、过滤周期较长而得到广泛应用。但目前工程设计标准中对均匀级配滤料的有效粒径（d₁₀）和均匀系数（K₆₀）的界定较为宽泛,为进一步探明滤料组成对均匀级配滤料过滤性能的影响,通过中试试验考察了不同比例细砂（<0.9,0.9~1.0 mm）的2种均匀级配滤料滤柱的除浊效果和运行特性,并采用不同表面电位和粒径的粉末活性炭作为示踪颗粒,研究2种滤料对颗粒物的截留特性。结果表明:与细砂比例较低（16%）的滤料相比,细砂比例较高（29%）的滤料出水浊度低0.2 NTU左右,滤柱水头损失平均增长速率高8.7%~31.6%、滤层含泥率高12%~27%,以滤后水浊度为控制指标时运行周期长7 h;颗粒物截留方面,2种滤料对颗粒物的截留均随着颗粒表面电负性增大和粒径减小而降低,其中细砂比例较高的滤料对颗粒物的截留受颗粒性质影响较小,表现出更稳定的截留效果。因此,适当提高均匀级配石英砂滤料中细砂比例虽然使过滤水头损失略有增加,但能获得更低的出水浊度和更稳定的颗粒物截留效果。     

地下水循环井技术对含水层典型NAPL污染物的修复模拟

采用静态批试验分析苯和萘在均质中砂上的吸附特性,同时利用二维模拟槽分析其在地下水中的迁移特性并采用地下水循环井技术进行修复治理. 结果显示:苯和萘在均质中砂上的吸附符合线性等温吸附,萘的吸附系数为0.0075L/g,明显大于苯(0.0034L/g);苯在横向和纵向的浓度锋面迁移距离均明显大于萘, 50d后,地下水中ρ(苯)、ρ(萘)的最高值和平均值分别为119.11、14.97mg/L和64.03、5.19mg/L;启动循环井修复,靠近循环井的地下水循环扰动大,气、水两相间的传质作用强,有机物被优先去除,逐渐形成一个以循环井为中心的锥形修复区域;累积曝气14h后,地下水中ρ(苯)趋于检测不出,但ρ(萘)存在明显拖尾现象,拖尾浓度达到1.82mg/L;各列单元苯衰减系数变幅较小,萘的衰减系数则存在两侧低、中间高的趋势,残留的萘基本上集中分布于远离循环井、模拟槽的两侧区域. 可见污染物的挥发性及其在地下水中的迁移性是影响循环井修复效果的主导因素,污染物挥发性越强,其迁移越快,循环井修复的效果越好.