纳米TiO_2对土壤水分运动及离子迁移过程影响的试验研究

为了研究纳米TiO2对土壤水分养分运动及重金属吸附过程的影响,基于室内一维垂直定水头土柱试验,采用扰动黄绵土均匀添加不同含量纳米TiO2作为研究对象(质量含量分别为0,0.001,0.005,0.01,0.05g/g),分别测定土壤累积入渗量曲线、水分特征曲线、溶质穿透曲线及重金属等温吸附曲线。结果表明:(1)纳米TiO2对土壤水分入渗过程产生阻碍作用,入渗率随着纳米TiO2含量增加而减小;(2)纳米TiO2可以提高土壤的持水能力,随着纳米TiO2含量增加,相同土壤水吸力下的土壤含水量增大,进气吸力(α)随纳米TiO2含量增加而增大,形状参数(n)随之减小;(3)纳米TiO2可以有效提高土壤吸持惰性离子能力,随纳米TiO2含量增加,初始穿透时间提前,完全穿透时间延长,弥散度增大。(4)相同平衡浓度,随着纳米TiO2含量的增加,Cu2+吸附量加大。采用Langmuir方程拟合Cu2+等温吸附曲线,最大吸附量(Sm)随着纳米TiO2含量增加而增大。研究可为改善黄绵土保水保肥性及重金属污染的治理提供理论依据。

地表下纳米碳混合层对土壤入渗过程的影响

以黄绵土为研究对象,将纳米碳在土壤表层以下20cm处均匀混合,研究了不同纳米碳含量(质量含量分别为0,0.001,0.005,0.01g/g),不同纳米碳-土壤混合层厚度(1,2,3,4,5cm)对土壤水力特性的影响,结果表明:(1)土壤表层20cm以下纳米碳层可以增加土壤累积入渗量,当纳米碳含量增加到0.5%时,累积入渗量显著增加。(2)纳米碳层厚度为3cm时累积入渗量明显增大,随纳米碳层厚度继续增加,累积入渗量无显著变化。(3)Philip方程能较好的模拟含有纳米碳层的黄绵土入渗过程,纳米碳含量为0.5%和1%时,吸渗率明显高于对照土壤,纳米碳层厚度为3cm、含量为0.5%为合理施碳厚度与比例。(4)对照土壤不同深度处含水量的变化很小,土层深处含水量亦很高,而含纳米碳层的土壤表层20cm以下的土壤含水量明显变低,当纳米碳层厚度为3-5cm时,效果尤为明显。因此将纳米碳作为土壤改良剂施入地表以下,对于改善黄土高原土质水土流失具有重要意义。

纳米碳对不同植被覆盖下黄土坡地降雨侵蚀的抑制效果

纳米碳对黄土高原地区土壤水分运动具有显著影响。该文基于野外人工模拟降雨试验,研究了不同植被覆盖(空地、柠条、苜蓿、黄豆和玉米)条件下,在黄土坡面上中下位置条施不同质量分数纳米碳(0、0.1%、0.5%、0.7%和1.0%)对坡地产流产沙过程的影响。该文试验设计1.0 m×1.0 m降雨小区,前期在小区坡面种植植被以及埋入不同质量分数纳米碳,其中未做植被覆盖处理和未施加纳米碳的小区作为对照,共25个试验小区。采用针孔式人工模拟降雨器进行模拟降雨,雨强为60 mm/h,降雨历时40 min。降雨过程中定时收集径流及泥沙,用以研究在不同植被覆盖条件下纳米碳对黄土区坡地径流与泥沙的调控机理影响。研究结果显示,在土壤中施入纳米碳,对坡面初始产流时间的影响显著。随着施入纳米碳质量分数的增加,不同植被覆盖的初始产流时间总体随之增加,在4种植被覆盖中,苜蓿延缓产流时间效果最明显,较之空白对照最大增加了287.1%。纳米碳的施入,使各植被覆盖中坡面径流量明显降低,施入不同质量分数纳米碳,各植被覆盖中减流效果最显著的仍为苜蓿,径流量较之对照减少了66.47%,而空地、柠条、黄豆、玉米这4种处理减流幅度均在31.5%~33.6%之间。同时,纳米碳对于坡面径流减沙效果亦非常显著。施入纳米碳后,各植被减沙效果排序依次是:苜蓿>柠条>玉米>黄豆。通过纳米碳对产流产沙量的影响进行相关性分析,得出纳米碳对试验结果具有显著的影响;在水土流失调控效果评价值影响分析中,纳米碳对水土流失调控效果较合适的质量分数为0.5%。综上,在黄土区土壤中施加纳米碳并提高施入纳米碳的比例,对于该地区水土流失的治理具有积极作用。

不同植物截留特征的比较研究

为分析不同植物最大截留量,分别采用浸泡法和人工降雨法测定5种单株植物及其叶和茎的最大截留量,试验中用镊子夹住样本浸在水中30 min,取出控水1 min,待叶片不滴水时称重,或采用针孔降雨器模拟人工降雨,降雨强度是100 mm/h,降雨历时为4 min,最大截留量值为试验前后样本的重量差值,结果表明：（1）对丁玉米、大豆、酸枣、刺槐、紫花苜蓿而言,人工降雨法测得单位叶面积最大截留量值高于浸泡法,而人工降雨法测量茎最大截留量值均低于浸泡法;（2）不同植物茎最大截留量与株高和杆粗乘积、单株植物最大截留量与植株干重均呈线性正相关关系;（3）对于大豆、玉米、紫花苜蓿及酸枣而言,叶片的截留量值明显高于茎,说明叶片截留在植物截留中起到主要作用;（4）浸泡法测定的不同植物叶和茎最大截留量值与人工降雨法测定值均呈很好的线性函数关系;（5）叶长、叶宽、叶周长、叶鲜重与叶片最大截留量的相关性均不显著,而叶面积及叶干重与叶片最大截留量均遵循很好的线性函数关系,且不同植物叶片最大截留量相差较大,浸泡法测定值在30.07～122.84 g/m2之间,人工降雨法测定值在32.76～181.14 g/m2之间,因此精确分析植物降雨截留量时应考虑物种差异.

植物叶片截留特征分析

植物最大截留量是分析植物截留量的重要参数,分别采用浸泡法和喷水法测定了13种植物叶片的最大截留量。结果表明:(1)不同植物叶片最大截留量相差较大,喷水法测定的植物叶片最大截留量从腊梅叶片的0.008g/cm2到小叶杨叶片的0.03g/cm2,差异性显著(p<0.05),因此精确分析植物截留量时应考虑物种差异。(2)叶长、叶宽、叶周长、叶鲜重与叶片最大截留量的相关性不显著,而叶面积与叶片最大截留量遵循线性函数变化。(3)对于刺槐、杏树、石楠、柿子、柳树、小叶杨、石榴、白榆树、竹子、马铃薯、腊梅叶片而言,喷水法测得叶片最大截留量大于浸泡法,对于毛豆、樱桃而言,浸泡法测量的最大截留量值大于喷水法测量值。

一种具有双阻带特性的超宽带单极子天线设计

为克服无线通信中系统间的相互干扰,采用频带抑制技术设计了一种具有双阻带特性的超宽带单极子天线。首先采用共面波导进行馈电,辐射贴片和共面波导均为阶梯结构,使其在2.9～12GHz频带内电压驻波比小于2;其次在辐射贴片上分别引入C形和倒U形槽谐振结构,使其在3.3～3.9GHz和5.1～5.9GHz的频带内电压驻波比大于2;最后通过仿真与测量,验证该天线实现了良好的频带抑制功能。

Ku波段平行耦合线带通滤波器的仿真设计

阐述平行耦合线带通滤波器的基本原理,利用Matlab编程结合ADS 2009软件的原理图与Momentum协同优化仿真,并给出中心频率在15GHz的带通滤波器设计实例及详细步骤。仿真与实测结果表明,方法在满足工程设计要求的同时,大大缩短了设计周期。

深埋水工隧洞外水压力规律及设计措施

随着水利工程项目的增多,水工隧洞技术与方法已经在水利工程领域中得到显著发展。作为一种重要工程设施,它对于保障人民生命财产安全及促进我国经济发展有着极其重要意义。水工隧洞承受的荷载条件比较复杂,其中,外水压力是一种主要的表现形式,其将直接影响水工隧洞稳定性,再加上场地围岩的渗透、衬砌结构形式以及其他多重因素影响,容易诱导出各种质量问题。因此,本文就深埋水工隧洞外水压力的规律及设计方法进行探讨,以期为同行提供参考。

植被覆盖条件下纳米碳对黄土坡面养分流失调控的试验研究

将纳米材料应用于坡面养分流失调控对减少黄土坡面养分流失等有着重要意义。基于神木六道沟流域上的坡面人工模拟降雨试验,分析了不同纳米碳含量(质量百分比分别为0%,0.1%,0.5%,0.7%,1.0%)对黄土坡面养分迁移过程的影响。结果表明:(1)同一作物的小区添加不同纳米碳含量对养分流失影响不明显;5种下垫面条件下,养分流失量均呈随纳米碳含量增加而降低的趋势,其中纳米碳含量为0.5%及0.7%对降低径流养分流失量的效果最好。不同纳米碳含量条件下,径流中的养分流失量从小到大为:空地>玉米>柠条>绿豆>苜蓿。(2)人工模拟降雨条件下,土壤表层养分在0—5cm内均有明显减少。而大于5cm深度的土壤中的养分值在降雨后有所增加,但随着深度增大养分增加量减少,而且添加不同浓度纳米碳导致养分值减少的速率不同。(3)不同纳米碳含量下与不同植被覆盖下径流中各离子的养分流失调控效果评价是径流中不同离子的平均浓度与平均流失率均随纳米碳含量的增加而减小,规律性较为明显。

BIM技术在水利工程全生命周期中的应用研究

在城市化进程加速发展背景下,国家水利设施的数量不断增加,对其质量要求也不断提高。水利水电是国家重大的基础设施,涉及众多专业,在防洪安全、水资源合理利用、生态环境保护和促进国民经济发展等诸多领域发挥着举足轻重的作用,因此,需要对水利工程设计—施工—运维等过程加以重视,通过加强BIM技术在工程全生命周期中的应用,进而实现项目的多维可视化、多功能立体化展示,为工程全生命周期的信息共享与协作提供保障。基于此,文章对BIM技术在水利工程全生命周期规划设计中的应用进行了深入的研究。

X/Ku双频段微带天线设计

设计一种工作于X/Ku双频段的背腔式微带贴片天线。它采用背腔式口径耦合馈电扩展单层微带贴片的工作带宽,通过在微带贴片上加载"王"字形缝隙使其可以工作于X和Ku两个波段。基于HFSS的电磁仿真结果表明,设计的微带天线在X和Ku两个波段均有优良的辐射性能。