腾发覆盖垃圾填埋场覆盖层机理试验研究及结构分析

研究了腾发覆盖垃圾场覆盖层水平衡机理并探讨了植物、土质和厚度调节对控制覆盖层水均衡的作用.6组腾发覆盖试验结果表明,腾发作用在覆盖层水量平均过程中起关键作用,覆盖层土壤水分耗散与叶面积指数表现出非线性增长关系;植物生长条件下覆盖层土壤水分总耗散量可以达到无植物覆盖情况下的3.3～4.5倍,60 cm覆盖厚度、植物生长条件下能够提供97.2 mm的土壤水库容积,而无植物生长情况下有效库容仅为62.8 mm; 降雨入渗在覆盖层中表现出非均匀运动特性,流动区域随深度的增加而呈指数递减的趋势,20、40和60 mm降雨条件下最大入渗深度与平均入渗深度的比值分别为3.65、1.77和1.40,表明土壤水库容量不仅取决于覆盖层土壤质地,厚度和初始含水率,并且与降雨量有关,非均匀入渗是植物生长条件下渗沥产生的主要原因.Hydrus-2D模拟覆盖层水均衡要素动态结果显示,相比粘土,选用砂壤性土壤能够更为有效利用腾发作用的调节和控制覆盖层水分,达到控制渗沥的目的.     

黄土高原坝系流域干湿季交替下氮输出特征及其源解析:以羊圈沟为例

本研究通过对干湿季氮湿沉降过程、降雨过程及基流过程进行动态监测,分析干湿季交替下降雨及基流过程的各形态氮浓度变化,探讨黄土高原坝系流域氮湿沉降对流域氮输出的影响并利用同位素方法解析氮输出来源.结果表明,2015年湿季(7、8月)共11场降雨,产生的氮湿沉降负荷约达814.18 kg,氮沉降通量约为4.26 kg·hm-2;干季(9月)共3场降雨,产生的湿沉降负荷约达155.58 kg,氮沉降通量为0.83 kg·hm-2,呈现出极大的季节变异性.通过对其中4场降雨过程进行动态分析发现,不同降雨强度对水体氮输出过程影响不同,4场降雨对流域水体的氮贡献量为16.94 kg.降雨径流氮输出负荷占流域水体氮输出负荷的比率为14.45%~64.84%,说明降雨对流域水体氮输出贡献很大.羊圈沟坝系流域δ15N变化范围较大,为-0.844‰~12.791‰,δ18O值在8.166‰~15.115‰范围内波动.     

花岗岩残积土水-力相互作用特性研究

花岗岩残积土在我国东南部分布广泛,在降雨入渗作用下残积土边坡容易发生失稳破坏,研究其水-力相互作用特性对花岗岩残积土边坡的防护与治理具有重要的意义。采用瞬态脱湿与吸湿试验对花岗岩残积土的水-力相互作用特性进行研究。结果表明:花岗岩残积土原状样在脱湿条件下的进气值为3.07 kPa,在吸湿条件下的进气值为1.52 kPa;脱湿条件下获取的土样α~d、n~d、θ~d_s、K~d_s参数与吸湿条件下获取的α~w、n~w、θ~w_s、K~w_s参数存在一定差异性,这些参数的差异性决定了花岗岩残积土样水-力相互作用特性的不同;花岗岩残积土样的基质吸力和吸应力随体积含水率的增大而减小,土样的渗透系数随体积含水率的增大而增大;花岗岩残积土在相同体积含水率下,土样的干密度越大,进气值、基质吸力和吸应力越大,渗透系数越小。     

青海湖流域理物理侵蚀速率对气候变化的响应

气候要素是否影响地表物理侵蚀速率目前还存在诸多争议。以往对此方面的研究均集中在高降雨区域,而对于低降雨条件下气候因子的控制机制研究目前还很有限。青海湖流域对气候变化十分敏感。本文通过对青海湖流域最大两条河流布哈河和沙柳河每日的温度、降雨、径流和河流悬浮物浓度进行为期一年的持续监测,探讨干旱/半干旱区气候要素对地表物理侵蚀速率的影响。研究结果显示:在气候要素中,降雨以及其产生的径流是青海湖流域物理侵蚀速率最主要的控制因素,而温度的影响较弱。最重要的是,降雨强度决定着最终的侵蚀速率。布哈河和沙柳河流域一次瞬时高强度降雨能产生全年侵蚀通量的30%以上。此外,相同流量条件下,季风前期的侵蚀速率要高于季风中、后期,反映了季风前期低温条件下的冰冻作用,以及春季降尘产生的大量细颗粒物质,增加了雨季来临时侵蚀物质的输出。这些认识对于理解长时间尺度上青海湖沉积物钻孔中沉积速率和古气候要素的关系具有重要意义。     

某轻稀土尾矿库土壤铀、钍污染特征及植物筛选

该研究选择中国北方某轻稀土尾矿库围墙外100 m范围内土壤和植物中铀、钍核素的含量为研究对象,采用野外采样、电感耦合等离子体质谱仪分析、单因子污染指数、富集系数、转运系数、根滞留系数等方法,分析计算该区域5种优势植物(紫花苜蓿Medicago sativa、盐地碱蓬Suaeda salsa、芦苇Phragmites communis、大籽蒿Artemisia sieversiana、波斯菊Cosmos bipinnata)并筛选铀、钍核素的富集植物。结果表明:优势植物铀核素的富集系数为0.01～0.03,转运系数为0.07～0.22,根滞留系数为0.78～0.93。优势植物钍核素的富集系数为0.01～0.08,转运系数为0.03～0.33,根滞留系数为0.67～0.97。该区域5种优势植物富集、转运能力钍核素强于铀核素;富集系数、转运系数均小于1,不是该污染物质的富集植物,不能直接利用当地植物进行土壤铀和钍核素修复,应引种乡土富集植物进行土壤污染修复。     

降雨变化对荒漠草原植物群落多样性与土壤C:N:P生态化学计量特征的影响

研究降雨格局变化对植物群落多样性、土壤C：N：P生态化学计量特征的影响,以及关键土壤因子与植物群落多样性间的关系,对于荒漠草原植物群落多样性的保护具有重要意义.本文以黄土高原西部荒漠草原为研究对象,通过3 a野外降雨控制试验（减少40%降雨、减少20%降雨、自然降雨、增加20%降雨和增加40%降雨）,探讨干湿年份下降雨变化对植物群落多样性及其土壤C：N：P生态化学计量特征的影响,以及降雨变化下土壤C：N：P生态化学计量特征及关键土壤因子与植物群落多样性的关系.结果表明,在正常年份与偏干年份（2013年与2015年）,Patrick丰富度和Shannon-Wiener多样性指数分别以减雨20%处理显著低于对照和增雨40%处理,在偏湿年份（2014年）,Patrick丰富度和Shannon-Wiener多样性指数对降雨处理无显著差异.在正常年份与偏干年份,随降雨量的增加土壤有机碳（SOC）、全氮（TN）、全磷（TP）、碳氮比（C：N）、碳磷比（C：P）和氮磷比（N：P）呈降低趋势,其中,C：N显著降低;在偏湿年份,随降雨量增加土壤SOC、TN、C：P和N：P呈上升趋势.在正常年份,降雨处理对土壤含水量影响不显著,导致土壤含水量对植物群落影响有限,SOC、TN、N：P、C：N和微生物量氮（MBN）对植物群落多样性的影响更为突出;在偏湿年份,年降雨量丰富,降雨量增加导致土壤养分上升,水分不是限制植物生长的最重要因素,土壤含水量、土壤养分与生态化学计量特征共同调节和控制着植物群落多样性;在偏干年份,降雨处理对土壤含水影响显著,且降雨量增加导致土壤养分流失较多,因此,土壤含水量成为影响植物群落多样性的最主要因素.由此可知,在不同干湿年份,植物群落多样性与土壤C：N：P生态化学计量特征对降雨变化的响应不同;土壤C：N：P对植物群落多样性的影响也不同,本文的研究结果旨在为未来降雨变化下荒漠草原的保护与管理提供一定的理论依据.     

合肥市不同下垫面降雨径流水质特征分析

通过对合肥市4种不同类型下垫面27场降雨径流和自然降雨水样中SS、COD、TN和TP水质指标的分析,探讨了草地、屋面、校内路面和校外道路降雨径流污染物历时变化规律及初期冲刷效应,比较了不同类型下垫面降雨径流和自然降雨水样中污染物浓度分布的差异,计算了场次降雨径流污染物的事件平均浓度.结果表明,不同下垫面降雨径流污染物浓度随时间变化的规律相似,且大多存在初期冲刷现象,一般在降雨初期污染物浓度较高,随着降雨历时的延长污染物浓度呈下降趋势,并趋于平稳;不同下垫面降雨径流和自然降雨水样中TN污染负荷较高,大气湿沉降对降雨径流中TN的贡献很大;校外道路降雨径流水样中SS、COD、TN和TP浓度的变化范围冬半年大于夏半年,不同下垫面条件对降雨径流中污染物EMC的影响存在差异.     

降雨过程中气溶胶湿沉降的数值模拟

为了参数化降雨湿去除气溶胶的过程,首先定量计算了雨滴和气溶胶的碰撞效率与它们尺度之间的依存关系,以及雨滴尺度谱满足对数正态分布时气溶胶的清除系数与其尺度的依存关系;然后利用多重Monte Carlo算法模拟了降雨过程中气溶胶尺度谱的时间演变过程,考察了气溶胶湿沉降过程与降雨类型和雨强的相关性.当雨滴尺度谱和气溶胶尺度谱均满足对数正态分布时,数值模拟的结果表明,典型的小雨、中雨和大雨过程对中等尺度气溶胶的湿去除效果均不理想,但都可以有效地湿去除大尺度气溶胶和小尺度气溶胶;3种降雨类型对大尺度气溶胶的湿去除效果均依次好于小尺度气溶胶和中等尺度气溶胶;对于任何尺度的气溶胶,雨强的增加将有利于其湿沉降.     

火箭弹多模导引头对复杂气象环境适用性研究

目的计算分析火箭弹多模导引头对复杂气象的环境适用性,为作战使用提供参考。方法采用气溶胶衰减计算公式,建立探测距离与波长、相对湿度、能见度关系,运用MATLAB计算光学成像系统在雾霾条件下的探测距离。依据约翰斯顿准则计算光学探测设备一定高度上对目标的捕获识别概率,从而判断有云环境条件下,云底高度对探测设备的影响。根据毫米波雷达最大作用距离模型和雨滴特性,建立其降雨衰减模型,计算分析降雨率对毫米波雷达探测距离的影响。结果获取了雾霾条件下探测距离随相对湿度和波长的变化规律,确定了有云条件下导引头对云底高度的最低要求,绘制了降雨条件下毫米波雷达对不同目标的探测距离随降雨率的变化曲线。结论火箭弹多模复合导引头充分发挥了不同探测设备的优势,对复杂天气环境具有较好的适用性。     

不同降雨强度下铅在屋面径流中迁移规律的模拟研究

针对面源污染日趋严重的实际问题,研究采用模拟降雨的方式与铅同位素示踪技术,对不同降雨强度下不同来源铅(屋面累积颗粒物源与湿沉降源)在屋面径流系统中的迁移与分配特征进行了探讨.结果表明屋面径流系统中不同来源铅的行为特征受降雨强度影响较大,降雨持续时间为30 min,雨强分别为9.8、21.8、42.5、82.2 mm·h~(-1)时,屋面累积颗粒物源铅被冲刷进入径流的速率分别为0.275、0.434、0.595、1.019mg·m~(-2)·h~(-1),湿沉降源铅进入径流的速率分别为0.102、0.269、0.642、1.288 mg·m~(-2)·h~(-1).降雨强度对不同来源铅在屋面径流系统中的分配特征有显著影响.不同降雨强度下累积颗粒物源铅在屋面径流,屋面剩余颗粒物,屋面材料中的分配比例依次为(9.8 mm·h~(-1))29.0%、33.5%、37.5%;(21.8 mm·h~(-1))45.0%、19.0%、36.0%;(42.5 mm·h~(-1))61.2%、7.8%、31.0%;(82.2 mm·h~(-1))92.9%、2.2%、4.9%;湿沉降源铅相应归趋中的比例依次为(9.8 mm·h~(-1))62.6%、36.3%、1.1%;(21.8 mm·h~(-1))74.1%、14.3%、11.6%;(42.5 mm·h~(-1))90.7%、2.6%、6.7%;(82.2 mm·h~(-1))94.0%、0.5%、5.5%.