城市内涝灾害风险评估及综合应对研究进展

城市内涝灾害风险评估是城市内涝灾害管理,减少内涝灾害损失的有效途径。基于自然灾害风险评估理论,对城市内涝形成机理和风险评估方法进行了概述。从规划、建设和管理三个层面提出应对城市内涝的总体思路和技术框架,并指出相应的关键技术问题。最后,指出未来城市内涝灾害风险评估和综合应对的研究工作重点:①加强城市内涝形成机理的研究;②完善城市内涝灾害风险评估的理论与方法;③构建城市内涝灾害数据库;④城市内涝应对与城市水生态修复相结合。     

高边坡桥墩倾斜机理分析与安全性评价

高陡边坡桥墩同时承受上部结构传递的竖向荷载和桩周土体的侧向压力,墩柱受力性能复杂,易出现病害,影响桥梁安全。结合某高速公路桥墩倾斜的工程实例,对高陡边坡桥墩倾斜的机理进行分析,并对倾斜桥墩的安全性能进行评价。通过考虑边坡土体和桥墩的相互作用,采用数值方法对高陡边坡桥墩的受力特征进行研究,分析了墩柱倾斜和开裂的机理,并基于不同荷载下墩柱的内力组合,对墩柱的承载力进行评定。结果表明,边坡潜在滑移面受扰动后产生的坡体推力是引起墩柱倾斜的主要原因,坡体推力与车辆荷载及汽车制动力组合后,桥墩的承载力将不能满足设计要求。     

介质阻挡放电等离子体去除水中敌草隆的降解机理

研究了线筒式介质阻挡放电等离子体对水中敌草隆的降解效果,考察了不同因素对敌草隆去除效果的影响及其对敌草隆的降解机理. 结果表明:输入功率、空气流量均对敌草隆的降解产生较大影响. 输入功率为50 W、空气流量为140 L/h时,放电反应6 min敌草隆的去除率达到95.7%. 随着放电时间的增加,水溶液中测出的ρ(O₃)、ρ(H₂O₂)均明显升高,6 min后其产量分别为11.9和1.2 mg/L;放电6 min后pH从最初的6.3降至3.4,ρ(TOC)也从最初的14.2 mg/L降至11.9 mg/L. 采用离子色谱仪分析敌草隆降解过程中产生的离子发现,反应过程中ρ(Cl-)和ρ(NO₃-)呈线性增长. 采用发光细菌抑制率反映溶液毒性,放电6 min后,敌草隆溶液对发光细菌的抑制率高达90.5%,溶液毒性增大. 通过液相色谱-飞行时间质谱对敌草隆降解产物进行分析,敌草隆降解过程中中间产物的形成存在烷基氧化、脱氯羟化、脱氯羟化-烷基氧化3种途径.      

胺型腰果酚醛树脂对Ag~+的吸附

制备了3种胺型腰果酚醛树脂(二乙撑三胺型腰果酚醛树脂(PCD)、己二胺型腰果酚醛树脂(PCE)、己二胺型腰果酚醛树脂(PCH)),采用XPS(X-射线光电子能谱仪)、EA(元素分析仪)、FTIR(傅利叶变换红外光谱分析仪)等手段研究了其结构特征,并考察了其对水溶液中Ag+的吸附行为和机理.结果表明,3种树脂对Ag+有较高的吸附量和吸附作用;在pH值为5.5的条件下,树脂对Ag+的吸附效果最佳;2h内吸附达到平衡;吸附行为均符合Lagergren准二级速率方程;树脂对Ag+的吸附均符合Langmuir等温吸附方程;吸附反应为自发吸热和熵增的过程;可溶性无机盐对树脂吸附Ag+的影响不大;推测其吸附机理是树脂上胺基、羟基与Ag+发生较强的配位作用和较弱的离子交换作用的化学吸附为主.吸附Ag+后的树脂可用硝酸脱附再生;树脂循环使用4次后,吸附率和脱附率仍大于90%.     

荔枝皮吸附孔雀绿的性能和机理

采用批量试验方法研究了荔枝皮对水中孔雀绿染料吸附的影响因素(吸附剂剂量、pH值和接触时间)、吸附等温线、吸附动力学和吸附热力学等,并探讨了其吸附机理。结果表明,荔枝皮和改性荔枝皮对孔雀绿的最佳吸附剂用量分别为4和2 g·L-1,最适pH值均为7.0,吸附平衡时间均为120 min;吸附过程均能用Langmuir和Freundlich等温线模型进行很好的描述,且均符合假二次动力学模型。荔枝皮和改性荔枝皮对孔雀绿的最大吸附量分别为72.46和169.49 mg·g-1。此外,吸附热力学试验结果表明,荔枝皮和改性荔枝皮对孔雀绿的吸附均属于自发吸热过程。     

用EXAFS研究Zn在水锰矿上的吸附-解吸机理

用延展X光吸收精细结构光谱(EXAFS)研究了重金属Zn(Ⅱ)在水锰矿(γ-MnOOH)上吸附产物的微观结构及其吸附机理.结果表明,Zn(Ⅱ)-水锰矿体系中(pH 7.5,0.1mol/LNaNO₃介质,25℃),Zn²⁺主要是通过共用水合Zn²⁺的O原子及水锰矿表面上的O原子形成Zn-O键,从而结合到水锰矿固体表面上的.平均Zn-O原子间距为1.998±0.010 A(n=3).这个Zn-O键键长是六配位的Zn(H₂O)²⁺₆及其水解产物四配位的Zn(OH)₂或Zn(OH)₄^2-各以一定比例混合吸附于水锰矿表面而形成的.同时,对第二配位层(Zn-Mn相互作用)的EXAFS图谱分析证明存在2个典型的Zn-Mn原子间距,即R₁=3.08±0.024A(n=3)和R2=3.54±0.018 A(n=3).这2个Zn-Mn原子距分别对应于水锰矿结构单元MnO6八面体与Zn水合离子ZnO多面体结合的2种方式,即共用2个O原子的边-边结合与共用1个O原子的角-角结合.边-边结合是较强的吸附位,Zn-Mn原子距较短(R₁=3.08A),吸附较不可逆.角-角结合是较弱的吸附位,Zn-Mn原子距较长(R₂=3.54A),吸附较为可逆.这一结果从微观上证明了亚稳平衡态吸附理论(MEA理论)的基本假设,即具有相同吸附密度的同一吸附质由于吸附力强弱以及微观构型的不同可具有不同的化学位,因而证明了修正传统吸附热力学的基本假设(吸附密度为热力学状态函数)的必要性.宏观的吸附-解吸热力学实验表明Zn(Ⅱ)在水锰矿上的吸附是不可逆的,EXAFS结果指出这种不可逆性主要是由Zn水合离子中ZnO多面体与水锰矿结构单元MnO₆八面体之间的边-边结合所导致的.     

通渭黄土滑坡变形特征及致灾机理分析∗

2019 年 9 月 14 日,甘肃省定西市通渭县发生大型黄土滑坡。通过对该黄土滑坡的现场调查和无人机航测,查明了孕育滑坡的地形地貌、水文地质等条件,对滑坡体的形态特征、结构特征和运动模式进行深入研究,揭示了常家河滑坡的致灾机理。运用高密度电法对滑坡体进行探测,探明滑坡区域的地层结构、滑体厚度、地下水分布及空间展布情况。结合有限元法和严格的极限平衡法计算坡体的稳定性,得到降雨条件下滑坡坡体的最大剪应变区域分布及斜坡稳定性随着降雨持时的变化规律。研究结果表明：(1)通渭滑坡整体形态呈圈椅状,分为 3 个典型破坏区域,形成大量垂直陡坎,黄土滑动厚度约为 8~50 m;(2)通渭滑坡属“牵引?推移”式顺层滑坡,运动方式为“坡脚失稳牵引?中部受阻滑移?后部失稳推移”;(3)地下水多为裂隙岩溶水,地层结构不明显,早期地震等地质构造活动对地层形状影响较大;(4)黄土斜坡稳定性受降雨持时影响持续降低,斜坡最大剪应变区域多分布于斜坡中上部, 且从泥岩接触面向坡面发展;(5)降雨是触发通渭滑坡的最直接因素,冲沟发育、河流侵蚀与农业生产活动是重要的孕灾条件。     

双氯芬酸在水环境中光降解的初步研究

考察了在模拟太阳光照射下,双氯芬酸初始浓度、pH值、光强、温度、丙酮和双氧水对双氯芬酸光解的影响,并通过淬灭实验初步探讨了双氯芬酸光解.结果表明,双氯芬酸的光降解过程符合准一级动力学方程.光解速率随着双氯芬酸初始浓度的降低、光强的增强以及温度的升高而增大.当pH值从3变化到5时,反应速率常数变大;pH值从5变到8时,反应速率常数变小,再继续增大pH值,反应速率常数增大.水环境中存在的双氧水和丙酮对双氯芬酸的光解具有促进作用.最后,通过淬灭实验表明双氯芬酸的光解过程包括直接光解以及通过活性氧物种进行的自敏化光解.     

洞庭湖湿地Cd富集植物蒌蒿(Artemisia selengensis)的耐性生理机制研究

采用盆栽植株和外源Cd胁迫的方法,分别对不同生长期蒌蒿植株根、叶组织中的抗氧化酶活性、可溶性蛋白及MDA含量进行测定,以揭示蒌蒿在Cd胁迫下的抗氧化机理和耐受机制。研究结果表明,Cd胁迫对上述生理指标均有显著影响:≤20mg·kg-1的Cd处理可使幼苗期植株器官中的可溶性蛋白含量增加16.5%～19.1%,100mg·kg-1的Cd含量水平则导致其含量减少近30%,可溶性蛋白含量的变化与植株的生物量积累关系密切;3种酶活性在0～10mg·kg-1的Cd处理下未显示出明显变化,幼苗期植株CAT、POD活性在10～80mg·kg-1的Cd胁迫下增加明显,高于此浓度范围则使酶蛋白受到破坏而失活,中等含量水平(≤40mg·kg-1)的Cd处理经过长时间作用可使植株逐渐适应胁迫环境,胁迫强度较大的Cd处理可显著提高SOD酶的活性;Cd胁迫过程中植株MDA积累量不断增加。3种抗氧化酶活性的增强在蒌蒿植株耐受Cd胁迫方面能起到较好的防御作用。     

钛改性锰矿的除砷效果及机理研究

天然锰矿是一种廉价、易得的除砷矿物材料,为了进一步提高天然锰矿的除砷效果和吸附容量,采用TiCl4对广西桂林天然锰矿进行改性,并对其改性的条件进行优化。实验结果表明最佳的改性条件为:TiCl4浓度为10 mg/L,浸泡时间为18 h,pH=3.05,振荡吸附时间为1 h。与天然锰矿的去除效率(82.95%和77.93%)相比,改性锰矿对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)去除率分别可达94.87%和99.31%,相应的饱和吸附量分别为3.48 mg/g和3.27 mg/g,较天然锰矿各自提高了1.25 mg/g和1.21 mg/g。改性锰矿对As(Ⅲ)的吸附符合Freundlich等温吸附模型,对As(Ⅴ)的吸附更符合Langmuir等温吸附模型。