HYDRAULIC GEOMETRY AND STREAM CHANNEL BEHAVIOR: A UNCERTAIN LINK1

ABSTRACT: The at-a-station hydraulic geometry of stream channels can serve as a predictor of alluvial stream channel behavior. This geometry is the empirical relations describing changes in water surface width, mean depth, and mean velocity with changing discharge. The exponent values are correlated with channel morphology and behavior such as scour and fill, flow resistance, bank resistance, and competence. Channel behavior and morphology are apparently related, but some causes for effects are uncertain. Several studies, using empirical and theoretical bases, are reviewed here to illustrate the relation between hydraulic geometry and channel behavior, but the relations are not always consistent. Hydraulic geometry variables are easy to measure and readily available, but they do not always reflect what may be more important ones such as turbulence, the velocity distribution profile, and distribution and cohesion of sediment particles. This paper illustrates some of these problems, provides some solutions, and addresses need for more work to better predict stream channel behavior from hydraulic geometry     

Management concerns for swimming,tubing, and wading in the Great Smoky Mountains National Park

Recreational use of streams in the Great Smoky Mountains National Park has increased remarkably during recent years. To better manage the stream resource for visitor needs and at the same time preserve it for future generations, a user study was initiated in 1978. Use patterns, both spatial and temporal, and possible accompanying ecological impacts at three streams were investigated. Sampling was conducted at several sites per stream. The findings indicated that use was concentrated during afternoons and at certain streams and study sites. In addition, different types of users partitioned the streams according to stream morphology (form or structure of pools, riffles, etc.). Major impacts observed were soil compaction and erosion along the streambanks and physical disturbance of the stream bottoms by moving and placing stones to construct dams and raceways.     

黏性颗粒在滤料表面沉积的动态模拟及规律

为研究颗粒黏性对过滤除尘性能的影响,分析了颗粒沉积过程的受力情况,应用颗粒流计算软件PFC2D对颗粒在滤料表面的沉积行为进行了数值模拟。结果表明:颗粒形成粉尘层的过程中主要受到风流力、惯性力等压缩力和范德华力、滚动摩擦力偶矩等压缩阻力的作用,颗粒黏性的增加,会使颗粒间滚阻系数和摩擦系数显著增加;PFC可实现粉尘颗粒在滤料表面沉积过程的可视化,得到不同黏性颗粒在滤料表面的沉积形态,滚阻系数或摩擦系数越大,粉尘层孔隙率越大,过滤阻力越小,其中,摩擦系数的影响作用弱于滚阻系数。     

附着微生物黄铁矾回流对不同温度酸性硫酸盐体系亚铁氧化及总铁沉淀的强化效果

氧化亚铁硫杆菌(A.ferrooxidans)生物氧化Fe2+与石灰中和相耦合是一种具有发展潜力的酸性矿山废水处理工艺.在Fe2+生物氧化段提高Fe2+氧化与总Fe沉淀效率是调控此类废水高效处理的关键步骤,且该阶段常伴有黄铁矾等次生铁矿物的合成.本研究通过摇瓶实验,在p H约2.50的K2SO4(8 mmol·L-1)-Fe SO4(160 mmol·L-1)-H2O酸性硫酸盐体系中按约3×105cells·m L-1的浓度接入A.ferrooxidans,在15℃和30℃两个温度水平下,探究附着微生物的黄钾铁矾回流对体系Fe2+生物氧化与总Fe沉淀行为的影响.结果表明,15℃条件下培养至144h,体系p H变化至2.40,Fe2+氧化率和总Fe沉淀率分别仅为46.7%和12.2%.当体系接入附着微生物黄钾铁矾10 g·L-1时,体系Fe2+在132h即可完全氧化.144 h时,体系p H降低至2.24,总铁沉淀率为25.3%.30℃条件下体系Fe2+在72 h完全氧化,p H变化至1.89,总Fe沉淀率为34.3%.当体系接入回流的黄钾铁矾10 g·L-1时,体系Fe2+完全氧化时间缩短至60 h,p H降低至1.85,总Fe沉淀率为37.3%.本研究不同处理体系所得次生铁矿物均为黄钾铁矾,附着微生物黄铁矾回流对15℃环境所得黄钾铁矾形貌影响不大,均为粘附紧密、表面光滑的晶体形貌.而30℃环境中,附着微生物黄铁矾回流却使得原本较为分散、晶型棱角明显的黄铁矾晶体结构变得紧密而光滑.本研究结果可为酸性矿山废水处理提供一定的参数支撑.     

微污染原水生物预处理工艺中生物膜的形态和活性

研究发现微污染原水生物流化床预处理工艺中生物膜均匀覆盖于载体颗粒表面，厚度约为60—80μm，远小于污水生物处理工艺中的生物膜厚度；膜内微生物保持一定活性和对污染物的去除效率；以S0UR法测定的该条体下的生物膜活性远小于接种污泥的活性。     

高光和低光下木本植物形态和生理可塑性响应

光资源的时空异质性普遍存在.为了提高光利用效率或有效避免强光的伤害,植物通常采取多种调节措施.植物适应林下异质、多变的环境过程中,表型的可塑性是非常关键的.植物表型可塑性与其环境异质性密不可分.植物通过生长变化、生物量分配、光合器官结构调整、叶氮分配、抗氧化防御系统、热耗散机制,以及长期的表型可塑性来增大截取光资源的潜力和实际光资源利用效率,同时也为自身提供了一种有效的保护机制.大量实验证明,阳生植物比阴生植物表现出较大的表型可塑性,且其可塑性方式存在差异.本文主要阐述了植物对高光和低光条件的形态和生理可塑性适应,为了解植物在极端光照条件下生存与繁殖提供参考.大量的人工模拟与自然光照实验有待进行来阐明植物对自然光照条件的适应,为植被恢复和重建提供参考和依据.参96     

聚合氯化铝镁钛的制备及结构表征

为提高铝基复合混凝剂的混凝效果,以AlCl₃、MgCl₂、TiCl₄为原料,通过共聚反应制备出无机复合高分子混凝剂PCAMT（聚合氯化铝镁钛）,并探究其混凝机理.采用Ferron（高铁试剂）逐时络合比色法、红外光谱、X-射线衍射谱图、扫描电镜与能谱分析（SEM-EDS）、Zeta电位对产物的Al形态、结构形貌、组成及混凝机理进行分析.结果表明:①采用单因素试验法获得最佳合成条件,即反应温度为60 ℃,Mg/Al（摩尔比,下同）为0.5,Ti/Al（摩尔比,下同）为0.5,OH/（Al+Mg+Ti）（摩尔比,下同）为0.6.②形态分析表明,反应温度、Mg/Al、Ti/Al,OH/（Al+Mg+Ti）对Al的形态分布均存在影响.随着反应温度的升高,n（Ala）（Ala在Al的水解聚合形态中所占摩尔分数,下同）先减后增,n（Alb）（Alb在Al的水解聚合形态中所占摩尔分数,下同）先增后减,n（Alc）（Alc在Al的水解聚合形态中所占摩尔分数,下同）逐渐减小;随着Mg/Al的增大,n（Ala）先减后增,n（Alb）、n（Alc）为先增后减的趋势;随着Ti/Al的增大,n（Ala）逐渐增加,n（Alb）逐渐减少,n（Alc）先增后减;随着OH/（Al+Mg+Ti）的增大,n（Ala）逐渐减少,n（Alb）、n（Alc）逐渐增加.③通过红外光谱、X-射线衍射,确定了PCAMT的结构组成,表明PCAMT是一种—OH桥联的铝镁钛复杂无定型聚合物,含有Al—OH—Mg与Ti—O—Ti新基团以及形成了Mg_1.5Ti_1.25O₄、Mg_1.2Ti_1.8O₅、Al₃Ti₅O₂等共聚物.④扫描电镜与能谱结果表明,PCAMT呈紧凑的空间立体网状形貌结构,利于发挥吸附架桥、网捕卷扫作用.⑤由PCAMT投加量对Zeta电位的影响分析可知,低投药量的混凝过程中起主导作用的是电中和作用,高投药量PCAMT处理原水的混凝机制以吸附架桥和网捕卷扫作用为主.研究显示,AlCl₃、MgCl₂和TiCl₄通过共聚反应,可生成具有更高聚合度的无定型共聚物PCAMT,利于电中和、吸附架桥和网捕卷扫,具有较好的混凝效果.      

氧化亚铁硫杆菌密度与营养供给对硫铁矿生物氧化的影响

探究硫铁矿生物氧化过程的影响因素有利于揭示酸性矿山废水形成规律.本研究采用摇瓶试验,探究了氧化亚铁硫杆菌Acidithiobacillus ferrooxidans LX5(A.ferrooxidans LX5)密度对硫铁矿生物氧化的影响.同时,在菌密度为1.40×107cells·m L-1的环境中,研究了微生物营养(无铁改进型9K液体培养基)供给对硫铁矿生物氧化的影响.结果表明,A.ferrooxidans LX5及其营养成分的引入显著加速了硫铁矿生物氧化体系H+的释放,0.70×107~2.10×107cells·m L-1A.ferrooxidans LX5的引入,可使得H+释放量较无菌对照提高1.51~3.31倍.半量浓度和全量浓度无铁改进型9K液体培养基的加入,可使菌密度为1.40×107cells·m L-1硫铁矿氧化体系的H+释放量提高3.24与2.75倍.相对于A.ferrooxidans LX5密度为0.70×107cells·m L-1的体系,1.40×107cells·m L-1或2.10×107cells·m L-1A.ferrooxidans LX5的引入明显提高硫铁矿氧化体系总Fe离子与SO2-4的释放效率,且71.9%~88.3%的总Fe离子主要以Fe2+存在.微生物营养供给使得总Fe离子与SO2-4的释放效率加速显著,而总Fe离子几乎全部以Fe3+存在.当菌密度大于1.40×107cells·m L-1时,体系生物氧化后所得硫铁矿表面存在明显的侵蚀坑.相对于半量浓度改进型9K培养基养分供给,全量改进型9K液体培养基的引入由于体系次生铁矿物覆盖硫铁矿明显而抑制了总Fe离子与SO2-4的释放.硫铁矿氧化所得酸性废水经Ca O中和至pH约为7.00,总Fe近乎全部去除,而SO2-4去除率相对较低(26.7%~73.9%).本研究所得结果对明晰酸性矿山废水形成规律具有一定的指导意义.     

基于数字处理技术的航空铝合金材料孔蚀率计算研究

通过航空LD2材料的加速腐蚀试验,获取该材料试件不同腐蚀周期的腐蚀形貌图像,对腐蚀形貌图像进行基于数字处理技术的一系列处理,最终通过二值特征提取方法得到二值化腐蚀图像,并依据二值化结果计算LD2材料不同腐蚀周期的孔蚀率。计算结果表明,此种方法得到的孔蚀率变化规律与该材料的电化学腐蚀机理较为吻合,并且该方法克服了传统方法计算孔蚀率精确性差的问题,为航空铝合金的孔蚀率计算及相关分析提供了新思路。     

苯并[α]芘对海洋微藻生长及细胞特征的影响

采用急性毒性实验方法,研究了苯并[α]芘(B[α]P)对3种海洋微藻生长和细胞特征的影响。结果表明,B[α]P对3种海洋微藻生长的抑制呈显著的时间-剂量效应,其96 h半数效应浓度依次为:湛江等鞭金藻17.00μg/L,塔溪堤等鞭金藻25.18μg/L,牟氏角毛藻83.06μg/L。高浓度B[α]P胁迫96 h后,3种海洋微藻细胞体积和细胞内容物颗粒均有增加,而藻细胞叶绿素含量却随着B[α]P浓度的增加而降低。这一研究说明,B[α]P对微藻细胞形态及光合能力均能造成明显影响,并可抑制藻细胞数量的增长。B[α]P对藻细胞的抑制作用存在种的差异性,相对来说,金藻类微藻对B[α]P更为敏感。