黄土高原沟道治理：几百年来与洪水和泥沙的斗争

黄土高原千沟万壑,沟道密集,长度大于500 m的沟道有666700多条。正是这些纵横交错的沟道,把黄土高原切割得支离破碎。在新中国成立前,黄土高原沟道治理的历史实际上是当地老百姓与洪水泥沙作斗争的苦难史。新中国成立后,为保障黄河的安澜,黄土高原水土流失治理纳入到国家议事日程,其中“治沟”一直是重头戏。在黄土高原沟道治理中,淤地坝起到了关键的作用。经过70年的努力,淤地坝建设不断总结经验,提高工程质量,扩大建设规模,为控制黄河泥沙做出了巨大的贡献。近年来,黄土高原沟道治理出现了新的模式——治沟造地工程。实际上,治沟造地是淤地坝建设的继承与发展,包括坝系建设、旧坝修复、盐碱地改造、荒沟闲置土地开发利用、生态建设等多个方面,是一种综合的沟道治理体系。当前,在黄河流域生态保护和高质量发展国家战略的驱动下,黄土高原沟道治理已不仅仅是一个科学技术问题,而是一个需要融合自然科学和经济社会科学的综合性发展问题。因此,未来黄土高原沟道治理,不仅需要与洪水和泥沙的斗争,还需要与贫穷和落后作斗争,将沟道治理与经济社会发展相结合,提高黄土高原农村地区的经济社会发展水平。     

耦合多电极矩阵传感技术在埋地金属腐蚀监测中的应用

目的采用耦合多电极矩阵传感器(CMAS)测量不同状态下的埋地金属腐蚀速率。方法将腐蚀探头插入到含蒸馏水和3.5%模拟海水的饱和土壤中,通过将探头向上提升,测量金属在饱和土壤、水-空气界面、疏松土壤中的腐蚀速率。对两只腐蚀探头分别进行杂散电流干扰、阴极保护处理,一只探头处于自由电位状态,测量三只探头在土壤中的腐蚀速率。结果在含蒸馏水和3.5%模拟海水的饱和土壤中,测量的金属稳态腐蚀速率约为2~15μm/a,金属在含海水饱和土壤中的腐蚀速率并未高于含蒸馏水饱和土壤。在土壤中形成充满水的空间里,水-空气界面附近金属材料的腐蚀速率比饱和土壤中高2个数量级。杂散电流对埋地金属的腐蚀速率影响巨大,与自由状态下的埋地金属相比,受杂散电流干扰的埋地金属腐蚀速率提高2个数量级。在阴极保护电位为-0.9 V的情况下,腐蚀速率约为0.01μm/a,接近CMAS系统检测最低限。结论耦合多电极矩阵传感器(CMAS)能够有效测试埋地金属不同状态下的腐蚀速率。     

基于多环境介质氮素和同位素的滦平盆地地下水硝酸盐来源示踪

选择密云水库上游承德市滦平盆地为研究区,通过不同土地利用类型地下水"三氮"含量、土壤全氮含量和包气带可溶硝态氮含量,结合水体硝酸盐氮氧双同位素、硫酸盐硫氧双同位素多种环境同位素特征和地下水放射性碳同位素测年示踪硝酸盐来源.结果表明,滦平盆地水体氮形态以硝态氮为主,地下水NO₃^-质量浓度与居民用地、旱地土地利用类型显著相关,硝酸盐污染主要集中于居民建设用地和农用地区域浅层地下水中.13.79%地下水样品NO₃^-质量浓度超过国标（GB/T 14848-2017）地下水硝酸盐限值Ⅲ类标准,超标范围为1.04~3.86倍;37.93%地下水样品NO₃^-质量浓度超WHO饮用水硝酸盐浓度限值,超标范围为1.08~6.83倍.地下水NO₃^-质量浓度、土壤全氮和浅层土壤可溶硝态氮空间变异受结构性因素和人为因素共同作用影响.地下水硝酸盐来源主要为家畜粪尿和生活污水混合污染,其次为化学肥料淋滤;盆地山前地下水径流区包气带-地下水氮循环主导过程为硝化作用.以盆地系统作为独立单元研究水环境硝酸盐污染来源和归趋规律,对流域整体地下水污染防治和修复具有重要意义.     

有机改良剂及生物炭对离子型稀土矿尾砂地生态修复的改良探究

选取有机改良剂稻草、锯末、城市污泥、鸡粪及麻杆生物炭进行单施或配施,通过室内杂交狼尾草和红麻盆栽实验,探讨有机改良剂及同时生物炭对离子型稀土矿尾砂地土壤的改良效果.结果表明:①单施4种有机改良剂均能显著提高杂交狼尾草生物量,其中鸡粪处理效果最好;但鸡粪处理中实验前后土壤中有机质亏损高达73.8%,其改良效果持久性较低;而锯末处理中有机质仅亏损16.0%,改良效果持久性更佳.②相对于单施鸡粪,配施麻杆生物炭或锯末均显著增加红麻生物量,显著提高土壤中有机质的含量及土壤持水性,减缓了营养元素的流失;且明显改善有机质亏损,尤其配施锯末后土壤有机质亏损降至45.4%,提高了改良效果持久性.因此,鸡粪配比麻杆生物炭或锯末处理改良长效性较好,环境风险低,可应用于稀土尾砂地基质改良,加快植被复垦.     

不同雨强下黄土裸坡水-沙-氮磷流失耦合模拟

采用室内人工模拟降雨试验研究6种雨强3种坡度下黄土裸露坡面水沙及氮磷养分流失规律.结果表明：1）降雨强度与土壤入渗速率,坡面产流产沙量的线性拟合决定系数均大于0.8,有较好的正相关关系;2）25°黄土坡面下：NO₃^--N初始浓度较高,随降雨历时呈波动性减少,具有明显的初期冲刷效应;NH₄⁺-N初始流失浓度由90mm/h雨强下0.6057mg/L增至120mm/h的1.3076mg/L,但其浓度随降雨历时均不断减小;TN流失浓度在雨强为90,105和120mm/h时分别为0.6056,0.8011和1.3076mg/L,随雨强增大而增大;TP初始流失浓度在105mm/h时最大,90mm/h时最小,且不同雨强下TP流失浓度相互交错,不稳定;3）养分流失与坡面产流量具有较强的线性相关性,与产沙量呈显著的幂函数关系.15°坡面时,氮素流失在6种雨强下均以颗粒态为主,平均约占72%,但在雨强增大过程中,颗粒态所占比例先减少后增加;而磷素流失颗粒态所占比例均大于90%,与降雨强度和坡度均没有直接关系.     

加油站埋地油罐油气爆炸事故模拟试验

为探索加油站埋地油罐油气爆炸破坏效应,搭建埋地油罐燃爆试验平台,在油罐内布置压力传感器和温度传感器,在人孔井周围布置热流传感器,向罐内注入少量汽油,利用鼓吹方式使油气浓度达到爆炸极限,通过电火花点火模拟清罐、检修过程中的爆炸事故,掌握埋地油罐、人孔井及周围环境受爆炸影响的压力冲击波和热辐射数据。结果表明,加油站发生埋地油罐敞口爆炸时,爆炸会对罐壁产生峰值强度为100~400 k Pa的冲击波。爆炸形成的火焰和冲击波向人孔井口正上方释放,不会向四周扩散。     

探地雷达在加油站地下罐区泄漏检测中的应用

运用探地雷达进行加油站埋地罐区油品泄漏检测,先后对8座加油站进行了埋地罐区泄漏测试,发现某加油站埋地罐区的疑似泄漏区域,并对疑似泄漏区域进行了验证确认。     

城际铁路地下段运营振动对上部埋地燃气管道的影响

以某城际铁路下穿埋地燃气管道工程为例,应用车辆-轨道耦合动力学理论建立了车辆-轨道垂向耦合动力学模型,计算了250 km/h行车速度下的钢轨扣件支点反力;利用ANSYS建立了包括轨道、隧道结构、土体和燃气管道的三维有限元模型,以钢轨扣件反力为输入荷载,分析了列车运营条件下燃气管道的振动响应特性,并分析了会车对燃气管道振动响应特性的影响。结果表明,当列车单向运营速度为250 km/h时,燃气管道的最大振动加速度为1.175×10~(-3)m/s~2。如果在管道下方会车,列车运行振动对埋地燃气管道的影响范围显著增大,振动位移幅值和加速度幅值增幅分别为85.2%和75.8%,最大位移为2.21×10-5m,最大振动加速度为2.12×10~(-3)m/s~2。根据预测计算结果判断,本工程列车单向运营引起的埋地燃气管道的振动烈度小于I度,会车时振动烈度略大于I度。     

徐亚平:江豚的守望者

"为什么我的眼里常含泪水,因为我对长江和洞庭充满深情,为江豚的命运感到悲伤!为什么我时常感到痛苦和惆怅,因为作为人类的我们还没有自省和觉醒!"2002年7月14日,全世界人工饲养最成功的白鳍豚"淇淇"彻底离开人们的视野,这让长江鲸类保护工作者们十分悲伤。10年后,白鳍豚在长江唯一的近亲,也是全世界江豚种类中唯一生活在淡水中的长江江豚,正在步白鳍豚的后尘。"据最新监测数据显示,2006年至2012年,长江     

预应力锚索-地梁结构在岩体中传力规律研究

在建立受非均布线形荷载作用的地基力学模型的基础上,应用叠加原理推导出地基表面在非均布的线形荷载作用下,预应力锚索-地梁结构中垂直于梁轴线平面内的地基中深处的应力和位移计算公式,为研究预应力锚索-地梁结构在岩体中的传力规律提供了理论基础.以湖南省常张高速公路K123+160～K123+369边坡为试验区域,通过理论分析得出,在对锚索施加预应力后,锚索预应力通过地梁传递给被加固的岩土体,其传递方式在垂直于地梁轴线的平面内是以梁轴线与该平面的交点为端点的近似椭圆的等值面形式由内向外呈逐渐衰减趋势分布的.现场试验得出,两地梁周边岩体中的压应变随深度增加由小到大增至峰值,然后逐渐衰减为0,这种分布形式与理论结论一致.