地表水环境遥感监测关键技术与系统

介绍了地表水环境遥感监测的关键技术与系统及其典型应用,其代表性机理模型和应用示范成果主要来自于中国科学院遥感与数字地球研究所的高光谱遥感团队在最近几年中取得的一些研究进展,主要包括建立了基于改进双峰法的水体分布自动化遥感提取方法,实现了简单、高效和高精度的水体提取;提出了大型湖泊长时序水量估算方法,并以青藏高原湖区为例,重建了典型湖泊面积、水位和水量序列;发展了基于“软分类”的典型内陆水体叶绿素a浓度反演方法,构建了基于生物光学模型的高度浑浊水体悬浮物浓度遥感反演半解析方法,提高了反演方法的区域和季节适用性;构建了基于水色指数的大范围湖库营养状态和透明度遥感监测方法,实现了全球大型湖库营养状态遥感监测,以及全国大型湖库透明度遥感监测;在此基础上,开发了地表水环境遥感监测系统,提高了水环境遥感监测效率,促进了卫星遥感在水环境监测中的高精度业务化应用。     

污水管道危害性气体浓度分布模型扩展与验证

污水管道危害气体分布模型的建立对管道的维护管理具有重要意义。以SewerX模型为基础,将硫酸盐还原作为产生CO的主要生化过程,并入污水管道总生化反应体系,扩展SewerX模型,建立了污水管道内CO、H_2S、CH_4的浓度分布应用模型。将其应用到某市长度为4 100 m污水管道,管道危害气体浓度模拟结果与实测结果比对发现,浓度变化趋势一致,相关系数达到0.99以上,表明扩展模型具有实际应用价值。在一定设计流量下,可选择不同污水管道水力参数,应用扩展模型分析表明,合理选择参数可降低污水管道危害气体浓度。研究为污水管道内危害性气体浓度的预测提供参考。     

崇明东滩湿地沉积物重金属污染的磁诊断

对取自崇明东滩的高潮滩、中潮滩和低潮滩的沉积物柱样进行了磁学、粒度、重金属含量等指标的分析、比较与综合研究. 结果表明:在以粉砂为主的崇明东滩,通过污染负荷指数法进行评价,除低潮滩无污染外,中潮滩和高潮滩均有中度的重金属污染. 选取中度重金属污染的高潮滩沉积物柱样进行粒度、重金属含量以及磁性参数的相关性分析显示,χ_fd,χ_ARM/SIRM与重金属含量和粘土(粒径<4 μm)之间有较高的相关性,并以此建立了磁诊断线性回归模型;χ_fd和χ_ARM/SIRM可作为重金属含量的替代指标.      

荧光法研究DNA与蒽相互作用机理

利用荧光猝灭光谱和紫外-可见吸收光谱研究了体外DNA对蒽的荧光猝灭机理.结果表明,DNA的紫外-可见光谱没有发生红移现象,通过计算分析不同温度下的荧光猝灭常数和热力学参数,结合两种光谱分析可知DNA对蒽的荧光猝灭属于动态猝灭机理.     

基于黏度时变性的Herschel-Bulkley流体劈裂注浆扩散特性研究

注浆技术作为实际工程中加固和防渗的主要手段,在滑坡、崩塌、泥石流等自然地质灾害防治中发挥着重要作用。但目前大多数注浆扩散模型未考虑浆液黏度的时变性,而浆液黏度在注浆过程中会随着注浆时间而变化,导致得出的浆体液扩散半径理论值与实际不符,影响了注浆用于地质灾害防治的效果。本文基于黏度时变性的Herschel-Bulkley流变模型,从浆液时变性本构方程与均匀流基本方程出发,推导出Herschel-Bulkley流变模型的劈裂注浆扩散半径公式,分析了浆液扩散的影响因素。结果表明：注浆压力和裂隙高度的提高,有利于浆液的扩散;而注浆时间、时变系数、流变指数、初始稠度系数的提高,不利于浆液的扩散。结合工程实测值,与不同流变模型计算结果对比,以验证公式。研究成果对指导工程地质灾害防治具有一定的价值,有利于注浆理论的发展。     

索杆预张力结构连续倒塌非线性分析与评价

针对索杆预张力结构缺乏有效的连续倒塌发展机理及各类杆件在连续倒塌过程中的重要性评价方法,文中结合某具体工程案例、基于ANSYS/LS-DYNA分析平台、采用全动力等效荷载瞬时卸载法动力分析方法,研究了移除不同构件引发的连续倒塌全过程动力响应及倒塌模式,提出了基于倒塌模式的杆件重要性分类方法;在此基础上,通过比较构件移除前后的节点位移引入了杆件重要性系数指标,进一步探明了各类杆件重要性系数与其杆件重要性类别及移除该杆件引发的相应倒塌模式的关系,最后分析了各设计参数对结构连续倒塌性能的影响。结果表明：（1）移除不同杆件将产生不同的动力响应和倒塌模式,其中移除内环索和外环索后动力响应最大,拉力环上弦次之,其余杆件动力响应较小;（2）各杆件具有的不同的杆件重要性系数,外环索、内环索的杆件重要性系数超过0.18,移除此类杆件将会导致结构产生连续倒塌,属于关键杆件;拉力环上弦的重要性系数在0.18～0.07之间,移除此类杆件将会导致结构产生局部连续倒塌,属于重要杆件;其余杆件的重要性系数均在0.07以下,移除后不会产生连续倒塌,属于普通杆件;（3）预应力水平、杆件截面积及环索半径、压杆长度等设计参...     

不同土体类型工程堆积体坡面径流侵蚀动力差异

我国不同土壤类型区工程堆积体重构土体差异显著,然而不同土体类型工程堆积体坡面的径流侵蚀动力差异尚不明确。通过室内人工模拟降雨试验,研究了风沙土（ST）、红土（HT）和塿土（LT）含砾石堆积体在不同降雨强度条件下的坡面水动力学参数和侵蚀动力机制。结果表明：风沙土堆积体坡面水动力学参数均大于红土和塿土堆积体,更易发生侵蚀。径流功率、单位径流功率和过水断面单位能是与风沙土、红土和塿土堆积体坡面产沙率关系最密切的水动力学指标;各水动力参数对应的土壤可蚀性参数表现为风沙土堆积体坡面最大,红土坡面次之,塿土坡面最小。该研究可为我国工程堆积体土壤侵蚀预报模型构建提供参考。     

含硫气田水微正压气提过程分析优化

针对含硫气田水正压气提效率低、负压气提设备投资较高且工艺流程较复杂的问题,开展了微正压气提除硫试验。同时采用Aspen Plus软件进行微正压气提过程模拟分析,以气提效率和水处理成本作为评价指标,分析了气水比、塔压、进水pH值、进水流量和进水硫化物含量对气提效果的影响。结果表明,微正压气提在进水pH值为4.5～5.5,塔压30 kPa以下,气水比为6～10条件下,气提效果较好。现场应用表明,优化后微正压气提效率平均为93.15%,比优化前气提效率提高了13.86%,可节约水处理成本约46.11万元/a,为同类含硫气田水处理技术提供一定的参考。     

QUAL-2K模型及其主要参数确定

分析了描述污染物一维迁移转化模型的基本方程,在此基础上,引入了用于描述水中生化需氧量（BOD）与溶解氧（D0）两者之间关系的S-P模型及其主要的3种改进型：Thomas模型、Oconnor模型及Camp—Dobbins模型,这几种模型都是单一模型,在精度和使用范围上都有一定的局限性。随着计算机技术的发展,水质模型从单一模型发展到集成模型,典型代表为QUAL-2K,探讨了QUAL-2K的基本方程及其主要参数：耗氧系数（K1）、复氧系数（K2）和离散系数（E）在实际应用中的确定方法,并以新安江大坝附近流域为例,对此模型进行了验证,结果表明：该模型能较好的反应实际情况。