Empirical Estimation of Stream Discharge Using Channel Geometry in Low‐Gradient,Sand‐Bed Streams of the Southeastern Plains

Manning's equation is used widely to predict stream discharge (Q) from hydraulic variables when logistics constrain empirical measurements of in‐bank flow events. Uncertainty in Manning's roughness (n_M) is the major source of error in natural channels, and sand‐bed streams pose difficulties because flow resistance is affected by flow‐dependent bed configuration. Our study was designed to develop and validate models for estimating Q from channel geometry easily derived from cross‐sectional surveys and available GIS data. A database was compiled consisting of 484 Q measurements from 75 sand‐bed streams in Alabama, Georgia, South Carolina, North Carolina (Southeastern Plains), and Florida (Southern Coastal Plain), with six New Zealand streams included to develop statistical models to predict Q from hydraulic variables. Model error characteristics were estimated with leave‐one‐site‐out jackknifing. Independent data of 317 Q measurements from 55 Southeastern Plains streams indicated the model (Q = A_cR_H^0.6906S^0.1216; where A_c is the channel area, R_H is the hydraulic radius, and S is the bed slope) best predicted Q, based on Akaike's information criterion and root mean square error. Models also were developed from smaller Q range subsets to explore if subsets increased predictive ability, but error fit statistics suggested that these were not reasonable alternatives to the above equation. Thus, we recommend the above equation for predicting in‐bank Q of unbraided, sandy streams of the Southeastern Plains.     

雨水水质监测与常规处理技术的试验研究

对南京城区屋面雨水径流及某住宅小区的雨水调节池水质做了分析测定,发现屋面初期径流污染很严重,最大值能够达到CODcr290.08 mg/L,NH3^＋-N5.47μg/L,浊度220.5NTU。采用混凝-砂滤工艺对调节池雨水进行了中试规模的试验研究,结果表明选用硫酸铝作为混凝剂时,其最佳投加量为25 mg/L,此时CODcr的去除率为85.14%,浊度的去除率为88.79%,TP的去除率为63.18%。后续选用0.5 mm粒径石英砂过滤混凝沉淀后水,处理后出水水质均值分别为浊度7.5 NTU,TP 0.07 mg/L,NH3^＋-N3.68 mg/L,CODcr27.04 mg/L,水质满足《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB/T18920-2002）、《城市污水再生利用景观环境用水水质》（GB/T18921-2002）的水质要求。     

BP和Elman神经网络在砂土液化预测中的研究

基于砂土液化的影响因素具有非线性关系,而神经网络模型能够逼近任意非线性函数和适合于动态系统辨识的特性,分别建立输入层为4,隐含层神经元为2,输出层为1的三层BP神经网络和Elman网络,并且通过matlab软件运算,实例比较得出Elman模型比BP模型收敛速度快、精度高,在砂土液化的预测中效果更好。     

风沙土成土演变过程中土壤微生物生物学特性研究进展与展望

对风沙土成土演变过程中的土壤微生物分布及组成、微生物生理群、微生物活性及固沙植物的根际微生物特性等微生物学特性研究成果进行了归纳和总结,得出了在风沙土成土演变过程中,随着生境的不断变化,各类微生物的数量显著增加,其分布随着土层深度、种植年限和季节的不同而不同、微生物活性也明显增加。流沙上种植固沙植物后,根系产生的各种代谢物改变了根际的理化环境,促进了根际微生物的发展,同时微生物的旺盛繁殖,也促进了风沙土向良性方向演变。     

和田降尘与浮尘、扬沙、沙尘暴关系的研究

通过野外调查、定位试验和室内分析,探索了新疆和田扬沙、沙尘暴、大风和浮尘产生的原因及发生规律与土壤降尘量的关系及其时空变化特点。结果表明,和田地区的降尘受浮尘、扬沙、沙尘暴日数和强度的影响,对土壤有重要作用。      

川西北高寒草地沙化土壤特征及治理模式探讨——以阿坝州红原县为例

通过对川西北高寒草地不同类型的沙化样地0—10cm,10～20cm和20～30cm土壤有机质、pH和含水量进行分析。结果表明：（1）随着沙化程度加重,土壤有机质含量和土壤含水量明显降低;（2）随着土层深度增加,土壤有机质含量降低;未沙化、轻度沙化样地的土壤含水量随土层深度增加而降低,重度沙化样地则相反;（3）中度和重度沙化样地土壤pH约7．0,未沙化和轻度沙化pH值在6．5左右;沙地土壤有机质与pH值呈显著负相关关系,沙化土壤有机碳与水分损失是一个正反馈。鉴于川西高寒草地特殊环境,探讨了选用适宜的多年生高原药用植物或者其他高价值资源植物作为固沙材料,将治沙与经济发展相结合,建立高寒沙化草地治理模式。     

高炉渣在微动力砂滤器中的应用研究

利用高炉渣作为微动力砂滤器的滤料,研究了它去除水中总磷、悬浮物的效果.结果表明：高炉渣对总磷的去除率可达到 85%以上,对悬浮物的去除率可达到 90%以上.     

纤维与石英砂过滤技术的比较研究

提出了无需额外反冲洗装置与动力消耗的水力自清洗纤维过滤技术,与石英砂过滤进行了比较研究,探索该技术应用的可行性。结果表明,10 m/h滤速下纤维过滤与石英砂过滤相比,出水浊度、SS分别降低59%和86%,COD、TOC、TP和TN降低5%～20%,水头损失大幅降低,两者初始水头损失分别为0.12 kPa和3.97 kPa,5 h后分别达到1.58kPa和5.98 kPa。纤维滤柱反冲洗历时40 s,而石英砂滤柱为15 min,反洗耗水率分别为2.9%和6.9%。反洗后纤维滤柱出水浊度和SS分别为4.08 NTU、6 mg/L,低于石英砂滤柱的5.81 NTU、28 mg/L。水力自清洗纤维过滤技术可节省动力装置和动力消耗,反冲洗历时短、耗水率低,具有较好的应用前景。     

不同滤料滤池启动期内对铁锰离子的去除机制

采用两座小试生物滤池,考察了锰矿砂和石英砂滤料在启动期内对铁锰离子的去除特性,并结合材料表征手段解析了过滤去除机制.启动运行结果表明,在进水铁锰质量浓度为2～3 mg·L~(-1)和0. 3～0. 6 mg·L~(-1)时,石英砂滤池分别需要15 d和30 d完成铁锰的去除,而锰矿砂滤池在10 d内完成除铁过程,而出水锰质量浓度始终低于0. 1 mg·L~(-1),满足国标要求.锰矿砂表面天然铁锰氧化物的吸附催化作用是其去除效果优于石英砂的关键.一方面,当铁氧化物在石英砂滤池内形成后,其同样能继续吸附催化铁离子,两滤池对铁离子的最终转化产物为复合氧化物,2价与3价铁的比值在1∶1. 44～1∶1. 54之间.其次,在启动期内,锰矿砂滤池对锰离子的去除以吸附催化氧化完成,其产物为3价态锰,而后续在生物作用下趋于转化为4价;石英砂滤池对锰离子的去除以吸附主导,但吸附容量饱和后以生物作用为主.最终,锰离子转化产物为2价、3价和4价态的复合态氧化物.此外,锰氧化产物呈层状结构,铁氧化产物为颗粒形态,二者均能披覆在滤料表面,但后者更容易被反洗出滤层,而前者则倾向于披覆在锰矿砂表面或积累在石英砂滤层孔隙间.     

2004年辽宁地区一次沙尘天气过程的动力机制分析

利用NCEP再分析资料、气溶胶指数资料和污染物监测资料,从气候背景和环流形势入手,着重探讨了2004年4月14-16日辽宁地区的一次典型沙尘天气过程的形成动力机制.研究结果表明:2004年春季我国北方的气候背景为春季沙尘天气的发生提供了丰富的沙尘源;此次过程中,高空大槽引导极地强冷空气南下,配合低层强大的蒙古气旋构成了东北地区沙尘过程的典型天气环流形势.在起沙的动力机制方面,高低空急流的耦合加速了低层的辐合上升运动,加速了低层的辐合上升运动,高低空急流的有利配置所触发的强烈上升运动构成此次沙尘过程的主要动力机制.螺旋度上负下正的垂直分布是此次沙尘过程发生发展的重要动力机制,这是由于这种垂直结构对于沙尘过程这种中尺度天气系统而言,构成了低空辐合、高空辐散的深厚上升区,这种螺旋度的垂直分布十分有利于沙尘的发展.