基于GIS的安徽省土壤空间分布的分形特征研究

分维数和稳定性指数是土壤空间分布的重要指数。通过建立安徽省土壤的空间数据库,运用分形理论,获得安徽省土壤类型周长与面积的关系,进而计算出各类土属在空间上的分维数和稳定性指数大小,得出如下结论:①安徽省土壤图斑的周长与面积之间存在双对数函数关系,相关性系数大部分在0.9以上,证明了安徽省土壤空间分形的客观存在。②安徽省各类土壤空间分维数大小在1.1375—1.9948之间,平均值为1.6138,最大的是泥质岩砾质土,最小的是脱青湖泥田。分维数在空间分布上存在差异,总的趋势是从西北向东南逐渐变大。③各种土属的稳定性指数在1.0252—0.0124之间,平均值约为0.2324,最大的是湿潮土,最小的是砂礓黄土。     

烟颗粒对太赫兹波衰减特性的影响研究

太赫兹成像系统相对于普通红外线成像系统而言,其受温度和烟雾密度的影响较小,将其引入火场环境侦测中能较好地解决火场环境能见度低的问题.但太赫兹波在火场烟气环境中传播时,会受到烟颗粒的吸收和散射作用影响,造成其传播特性发生变化,因此有必要开展烟颗粒对太赫兹波衰减特性的影响研究.采用离散偶极子近似法进行模拟运算,结合烟颗粒分...     

水环境模拟中多孔介质场空间变异性研究方法述评

阐述了研究多孔介质空间变异性的经典统计法、地质统计学方法以及新兴的分形方法.经典统计方法由于不考虑研究对象的空间相关性,已经不能对这种变异性做出客观的分析;地质统计学方法很好地克服了经典统计学的缺点,是目前应用最多的一种方法;分形的研究对象为无规则和具有自相似性的体系,这一特性决定了它研究这种变异性有着独特的优点.最后对多孔介质空间变异性研究的趋势进行了展望.     

基于MDE和分形优化SVM的周期来压预测

为了解决周期来压的预测问题,首先对已知支架周期来压荷载曲线使用多重差异进化算法(MDE)进行拟合,将每重拟合形成的单一正弦曲线与上次差余曲线(Ei)再作差余曲线(Ei+1)。将这些Ei图通过分形几何的盒子法计算维度和相关系数(r)。将每条Ei的维度、r和支架相对距离(L)作为输入值,对应的Ei的周期Ti、缩放系数Si和纵移系数Di作为目标值,使用支持向量机(SVM)进行训练。通过对维度和r规律的研究得到拟设置支架处荷载各Ei的维度和r,带入训练后的SVM模拟得到Ei的Ti、Si和Di,进而得到Ei的表达式。将上述Ei求和即为所求拟设置支架处的周期来压荷载。实例分析说明,该种方法预测结果可以大体反映支架周期来压的基本形式和变化规律。     

微生物絮凝剂的絮凝性能及其絮凝形态研究

利用本实验室分离、筛选的微生物絮凝剂菌株G15,对其进行发酵培养,研究了絮凝剂投加量、絮凝反应体系pH值等对其絮凝性能的影响;对反应体系的ζ电位进行了测定,并且对所形成絮体的微观形态进行了观察。研究结果表明:该微生物絮凝剂在碱性条件下有较强的絮凝活性,当pH=10时最佳投加量为2.5mL;絮凝剂具有较强的热稳定性;加入菌株G15的发酵液后,高岭土悬浊液的ζ电位从-36.27mV显著上升至-12.97mV;并且该微生物絮凝剂产生的絮体颗粒大且结构密实,形态上有明显的分形特征。     

微絮凝对腐殖酸超滤过程膜污染的减缓特性

以硫酸铝[Al_2(SO_4)_3·18H_2O]为絮凝剂,腐殖酸(humic acid,HA)和高岭土(Kaolin)水溶液为原水,研究微絮凝过程产生的不同絮体形态,对自制聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜过滤过程的影响.主要考察了微絮凝过程中絮体的特性(粒径大小及分布,分形维数)以及不同条件下形成的絮体形态对膜通量的影响,利用扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)对污染膜的表面形貌进行表征,并测定了PVDF膜与有机污染物之间黏附力大小,来解析不同絮体形态对超滤膜的膜污染影响机制.结果表明,Al~(3+)以电性中和作用水解去除有机物,随着絮凝剂投加量的增加,絮体粒径不断增大,絮体的分形维数减小.膜通量衰减速率与絮体的粒径呈负相关,絮体粒径越大,膜通量衰减速率越小,超滤过程中形成的滤饼层越疏松,同时,较小分形维数的絮体引起的膜污染较轻,其膜通量恢复率也较高.PVDF-有机污染物之间的相互作用力大小与运行初期相应污染膜通量衰减速率呈正相关.当Al~(3+)投加量为5 mg·L~(-1),初始pH=7时,HA去除率为96.7%,膜通量衰减最小,通量恢复率达到88%.     

Investigation of the hydrodynamic behavior of diatom aggregates using particle image velocimetry

The hydrodynamic behavior of diatom aggregates has a significant influence on the interactions and flocculation kinetics of algae. However, characterization of the hydrodynamics of diatoms and diatom aggregates in water is rather difficult. In this laboratory study, an advanced visualization technique in particle image velocimetry (PIV) was employed to investigate the hydrodynamic properties of settling diatom aggregates. The experiments were conducted in a settling column filled with a suspension of fluorescent polymeric beads as seed tracers. A laser light sheet was generated by the PIV setup to illuminate a thin vertical planar region in the settling column, while the motions of particles were recorded by a high speed charge-coupled device (CCD) camera. This technique was able to capture the trajectories of the tracers when a diatom aggregate settled through the tracer suspension. The PIV results indicated directly the curvilinear feature of the streamlines around diatom aggregates. The rectilinear collision model largely overestimated the collision areas of the settling particles. Algae aggregates appeared to be highly porous and fractal, which allowed streamlines to penetrate into the aggregate interior. The diatom aggregates have a fluid collection efficiency of 10%-40%. The permeable feature of aggregates can significantly enhance the collisions and flocculation between the aggregates and other small particles including algal cells in water.     

土壤优先流的理论研究和试验分析

在活动流场模型的基础上建立了新的溶质运移控制方程,研究了流场分形特征参数的计算方法;采用4组染色示踪试验资料,分析了活动流场模型模拟土壤水流运动和溶质运移宏观非均匀特征的适用性.模拟分析表明,活动流场模型能较准确地捕捉到土壤中的优先流特别是不稳定流的宏观运动特征;土壤存在大孔隙结构的情况下,水流和溶质将更快的迁移到深层土壤,活动流场模型模拟计算的入渗深度偏小,但大于连续性模型的模拟计算结果;当土壤中的大孔隙结构较少时,活动流场模型模拟预测的土壤含水率分布和溶质浓度分布与实测结果比较一致.     

新型硫酸铝-壳聚糖助滤剂强化砂滤效能研究

将硫酸铝和壳聚糖复配作为微絮凝助滤剂（AS-CTS）,考察其强化过滤性能.利用分子量分级、荧光光谱等手段分析有机物的去除特性,通过Zeta电位、絮体粒径、分形维数的变化分析其强化过滤机理.结果表明：AS-CTS较AS、CTS强化过滤效果明显,在AS/CTS复配比为2：1、CTS投加量0.3mg/L,转速300r/min,搅拌时间2min的条件下,砂滤出水浊度能达到0.1NTU、颗粒物125个/mL,残余铝浓度0.02mg/L;浊度和颗粒物去除率较未加AS-CTS分别提高了58%、61.7%.AS-CTS强化过滤可有效去除分子量>30KDa的腐殖酸和1~3KDa间的色氨酸类蛋白、溶解性微生物代谢产物、类富里酸.AS-CTS主要靠高分子吸附架桥作用和界面化学作用,增加胶体颗粒在滤料表面的粘附;通过形成较大粒径和分形维数的微絮体,增强絮体向滤料表面的迁移.     

微涡旋絮凝-逆流气浮-纳滤集成工艺去除水中腐殖酸的研究之二——以聚合氯化铁(PFC)为絮凝剂

试验研究了微涡旋絮凝-逆流气浮-纳滤集成工艺去除水中腐殖酸的工艺特征和效果.试验结果表明,微涡旋絮凝-逆流气浮工艺去除水中腐殖酸时,在聚合氯化铁(PFC)的最佳投药点0.62 mmol·L-1(Fe3 )下,出水水质符合纳滤膜系统预处理单元的要求,而且该工艺需要PFC絮凝剂的量较低.该预处理系统与纳滤系统组合的集成工艺可以使水中的腐殖酸有机物浓度大大降低,且含TQ56-36FC型纳滤膜的流程1比含M-N1812A型纳滤膜的流程2效果好.前者出水的TOC值可达0.48 mg·L-1,CODMn值为0.64～0.69mg·L-1,UV254值为0,且有95%以上的脱盐率.后者出水的TOC值为0.61～1.00mg·L-1,CODMn值为0.72～0.97mg·L-1,UV254值为0～0.0109,脱盐率很低.另外,尽管保安过滤/活性炭预处理有利于纳滤膜出水水质的提高,但活性炭柱的存在也降低了纳滤膜对有机物的去除率.动态实验结果表明,该集成工艺在本试验中运行周期为72h.水中颗粒物粒度分布表明,原水、絮凝后和气浮出水中颗粒物粒度分布的中位直径(d50)分别为2～5 μm、21 μm和16μm;经过保安过滤器或保安过滤器/活性炭柱,水样中的颗粒物的d50为0到几个μm;经过纳滤膜后,出水基本无颗粒物.初步研究表明,微涡旋絮凝过程中投药量对絮体的分形维数有着显著影响.