西部煤矿区微生物修复促进植物水分高效利用策略

西部煤矿区生态环境脆弱,叠加高强度开采致使水土流失、土壤退化、根系受损,植物水分利用效率低,生态恢复困难,提高水分利用效率成为西部矿区生态修复或重建的关键。土壤水是限制干旱半干旱煤矿区生态修复的关键因素,它连接大气水、地表水、地下水与植被生长,是水分循环与养分运输的重要载体。土壤水分的高效与合理利用关系到生态修复的成败,因此探究植物根系水分利用策略对于西部煤矿区生态修复具有重要作用。分析了国内外植物水分利用的主要研究方法,比较了不同方法之间的优缺点及相应研究进展。在干旱半干旱煤矿区受损生态环境中,采用植物-微生物联合的微生物修复技术,能提高植物水分利用效率,改善植物水分利用策略。同时,接种微生物降低了植物从浅层土壤吸收水分的比例,有效地增加植物从深层土壤中吸收和利用水分,提升了植物水分利用效率,使接菌植物在干旱半干旱煤矿区表现出更高的生态适应性。分析了目前西部煤矿区植物水分利用的研究进展和存在的问题,探讨了煤矿区微生物修复对水分利用策略的改善,提出了西部干旱煤矿区生态修复中不同植物组合对水分利用策略的影响及其研究重点,为实现矿区绿色可持续、高质量发展奠定了扎实的基础,具有重要的生态应用价值。

辽宁沿海渔港水域沉积环境监测与评价

为响应《“十四五”海洋生态环境保护规划》,深入了解辽宁省沿海渔港水域沉积环境情况。本文依据《海洋沉积物质量》(GB18668-2002)第三类标准,对辽宁省沿海六市渔港水域沉积物进行采样,通过单因子评价法及潜在生态风险指数法对采样结果进行分析。结果表明:辽宁省沿海渔港水域沉积环境良好,除Cu外各项重金属指标均在标准值范围内,潜在生态危害程度均为轻微生态风险。

可逆SCSC转变中铜(Ⅱ)配合物的可视变色:结构对颜色的影响

设计了一个以单晶-单晶(SCSC)转变这种新的固相无机合成方法为核心的8学时综合化学实验。首先采用直接加成法分别合成了粉末形态与大单晶形态的绿色配合物(H_(3)O)[K(15C5)_(2)][CuCl_(4)](1),其在温度诱导下转变为红色配合物[K(15C5)_(2)][CuCl_(3)](2),这是由于在固相中[K(15C5)_(2)]^(+)的空间位阻效应限制了[CuCl_(3)]−的二聚。并且配合物2在盐酸蒸气诱导下经过SCSC转变恢复为配合物1。配合物1和2之间的SCSC转变也可以通过文字或图画颜色可逆变化的形式在滤纸上呈现,反应迅速,实验现象直观明显,有助于激发学习兴趣。进而,学生可以根据学过的本科无机化学中涉及的晶体场理论内容判断出两种配合物颜色的差异是因为铜(Ⅱ)的配位数不同而导致,有效地促进其将理论知识应用于实践中。通过单晶X射线衍射、粉末X射线衍射、紫外-可见光谱和傅里叶红外变换光谱等对产品进行表征,结果表明,配合物1和2晶型不同而且单晶转化完全,该过程锻炼了学生对剑桥晶体结构数据库的使用,有助于提升学生的数据分析能力和规范安全操作大型仪器的科学素养。本实验学时安排紧凑,可进行模块化教学,试剂成本低廉,适合在化学及相关专业的本科实验教学中推广。

新型混合储能运行模式分析与源荷储协调控制

储能是独立式光伏发电系统中的重要组成部分,可保证供电的稳定性和持续性,在提高电能质量方面起着重要作用。此处研究了一种混合储能系统(HESS)的新型拓扑结构和控制策略,该新型拓扑结构的优点在于对分布式系统中的双向直流-直流变换器额定功率要求低于传统系统。在运行模式切换时,控制系统可有效应对负载突变,确保蓄电池组和双向直流-直流变换器均工作于规定电压范围。此处建立了储能系统的数学模型和4种运行模式的控制模型,并对控制策略进行仿真和实验分析。仿真和实验结果表明新拓扑和控制策略可行,且HESS的性能不受双向直流-直流变换器的功率限制。

半干旱风沙区采煤后裂缝发育对土壤水分的影响

为探讨采煤沉陷对土壤水资源的影响,针对井工矿采煤产生的沉陷裂缝,研究了采煤裂缝区土壤水分分布特征,并对采煤裂缝宽度、裂缝密度和土壤含水量的关系进行了探讨。研究结果表明:采煤沉陷裂缝造成了土壤含水量的下降,沉陷区内地裂缝处和无裂缝区土壤含水量均小于未开采区,整体上表现为土壤含水量裂缝区<沉陷无裂缝区<未开采区。裂缝密度与土壤含水量呈显著负相关,裂缝密度越大,土壤含水量越小。降雨前,裂缝宽度越大,土壤水分损失量越大;降雨后裂缝区土壤水分损失速度大于非裂缝区。短期内裂缝的闭合对土壤水分的恢复影响不大,沉陷后土壤水分的恢复需要较长时间。

基于传输延时补偿的继电保护网络采样同步方法

为提高网络化继电保护的可靠性,文中提出并实现了基于网络采样传输延时补偿的不依赖于外部参考时钟源的网络采样同步方法。首先分析了网络采样传输延时的构成及其特性,建立了能够实现交换机延时测量和记录的交换机模型,研发了具有相应功能的交换机。搭建了实验测试平台,对其交换延时测量的精度进行了实验测试,同时对测量误差的来源进行了理论分析,测试结果和理论分析表明所开发的交换机具有较高的交换延时测量精度。基于交换延时的实时测量,给出了利用传输延时补偿实现网络采样同步的方法,并以一母线保护系统为例,对网络采样同步进行了应用测试。测试结果表明,基于网络采样传输延时补偿的网络采样同步方法能够有效实现网络采样的同步,保证网络化继电保护的可靠性。

智能变电站通信网络实时故障诊断模型与方法

为提高智能变电站通信网络的运维水平,提出了基于网络报文分析仪所具有的信息来实现通信网络故障诊断的方法。首先阐述了故障诊断方法的实现思路,建立了通信网络信息流通模型,包括通信网络连接模型、信源模型以及信宿模型等,并提出了基于该模型的报文传输路径搜索算法,构建了设备间通信关系与实体设备之间的映射,基于此给出了通信网络故障诊断的算法流程。最终,以一个典型110 kV变电站的110 kV侧过程层网络为例进行案例分析,分析结果表明所提故障诊断方法具有足够的精确性和工程有效性,能够指导运维人员快速恢复通信网络的正常运行。

接种菌根对采煤沉陷区苜蓿生长及土壤改良影响研究

采煤沉陷造成地表土壤质量下降,影响矿区植物生长和根际环境,丛枝菌根真菌作为一类有益的共生真菌对植物生长有促进作用。为评价采煤沉陷区人工接种菌根的生态效应及作用时效,以神东矿区活鸡兔矿沉陷区内接种菌根真菌的紫花苜蓿为研究对象,采用田间试验和室内分析方法,测定接种丛枝菌根真菌处理和未接菌处理植物株高、叶片绿色度(SPAD值)、生物量、菌根侵染率、菌丝密度、根际土壤性状及其相互关系,研究了较长时间内接种丛枝菌根真菌对紫花苜蓿生长及根际土壤性状的影响。结果表明:复垦4年后,与未接菌处理相比,接种菌根处理显著提高了植物株高、SPAD值、生物量,分别提高了18.2%、8.3%、10.4%。紫花苜蓿可以与丛枝菌根真菌形成良好共生关系,接种菌根真菌4年后接菌处理植物菌根侵染率和菌丝密度显著高于未接菌处理,菌根侵染率和菌丝密度较未接菌处理分别提高了35%、34.1%。接种菌根改善了根际土壤性状,有效提高了土壤含水量,较对照分别提高7.5%,同时土壤碱解氮、速效磷、有机质、磷酸酶活性较对照分别显著提高了21.4%、20.7%、22.5%、36.9%。相关性分析表明,菌根侵染率与株高、生物量、磷酸酶、速效磷含量呈显著正相关,菌丝密度与SPAD值、有机质呈显著正相关,与株高、生物量呈极显著正相关。复垦4年后,接种菌根真菌可显著促进紫花苜蓿生长,提高了植株生物量,同时有效改善了根际土壤质量,具有较好的生态效应。

接种丛枝菌根对玉米生长与抗旱性的影响

采用盆栽试验,研究了水分胁迫下接种丛枝菌根真菌对玉米生长及其抗旱性的影响。结果表明:玉米与丛枝菌根可形成良好的共生关系,接种丛枝菌根显著提高了玉米生物量、株高、地径。与未接菌相比,接菌提高了植株水分利用效率,水分胁迫和正常供水条件下,较对照分别提高117%和24.6%。接菌后玉米叶片SPAD值和可溶性蛋白含量增加,叶片过氧化氢酶活性增强。同时,接种菌根显著降低了植株叶片脯氨酸、丙二醛含量,干旱胁迫和正常供水条件下,较未接菌处理分别降低了14.1%、18.9%和59%、69%。由此可见,接种丛枝菌根真菌能够促进玉米的生长,缓解干旱胁迫对玉米生长造成的不利影响,提高了玉米的抗旱性。

接种不同丛枝菌根真菌对黄花苜蓿生长影响

呼伦贝尔草原区露天煤矿开采会造成大面积土壤和植被的损毁,恢复难度较大。丛枝菌根真菌可以与80%以上的高等植物形成菌根共生体,能促进植被的生长,加速矿区植被恢复。以黄花苜蓿为供试植物,通过温室盆栽模拟实验,研究了在土壤灭菌条件下接种3种丛枝菌根真菌即摩西管柄囊霉(Funneliformis mosseae,简称F.m)、幼套球囊霉(Glomus etunicatum,简称G.e)、地表球囊霉(Glomus versiforme,简称G.v)对黄花苜蓿幼苗根系菌根侵染率、根外菌丝密度、植株生长及其生理、营养状况的影响。结果表明:3种接菌处理均可与黄花苜蓿形成良好的共生关系,不同菌种与宿主植物的亲和程度存在差异。与对照处理相比,3种接菌处理均显著提高了植物株高(9.9%~23.5%)和叶色值(17.6%~21.0%)。接种F.m显著增加了植株地上和根系生物量、叶片可溶性蛋白、净光合速率、蒸腾速率和气孔导度及根系P含量。接种G.e显著提高了地上生物量、叶片可溶性蛋白、蒸腾速率、植株地上和根系P含量。相关分析结果表明,菌根侵染率与植物生物量、叶片可溶性蛋白、气孔导度、地上部分N质量分数呈显著相关,与根外菌丝密度、株高、蒸腾速率、根系P质量分数呈极显著相关,菌根侵染率、根外菌丝密度与植物生长、生理及营养状况之间存在协同效应。3种接菌处理对黄花苜蓿幼苗生长均有不同程度的促进作用,其中以摩西管柄囊霉的效果最好,幼套球囊霉次之,地表球囊霉效果最差。

带状白沙蒿防风效果模拟试验研究

以白沙蒿作为实验材料,通过野外实地试验模拟研究不同带状配置白沙蒿对近地表风速的影响。研究结果表明:株间距为0.5m和1m带状配置防风效果较好,对林带后1H～3H处降低风速的效果明显,0.1m高度处防风效能均能达到40%以上,株间距2m防护效果则较差。两带的防风效果要优于单带1,0cm处平均防风效能分别增加3.33%、10.16%3、.14%。不同配置最小风速均出现在林后1H处,在林后1H～4H范围内能够形成一个相对明显的弱风区,减风效果较好。行距不同能影响防风效果,但一定范围内变化不明显。通过回归方程得出,林带的主要影响因子为株间距,同时随着高度的增加,其防风效能下降明显。

采煤塌陷对毛乌素沙地油蒿(Artemisia ordosica)根际环境影响

以毛乌素沙地油蒿根际土壤为研究对象,研究了1~3 a内塌陷对油蒿根际土壤主要肥力指标(理化性质、根际微生物数量及酶活性)的影响。结果表明:与未开采区相比,采煤塌陷区土壤容重、田间持水量下降,根际土壤速效磷、速效钾、碱解氮含量显著降低(P<0.05),土壤p H值、电导率显著增大。塌陷区表层0~20 cm细菌、放线菌数量下降,真菌数量增加;20~40 cm、40~60 cm层土壤细菌、真菌、放线菌数量较未开采区有所增加。塌陷1~3 a区域根际土壤酸性磷酸酶显著高于未开采区(P<0.05);塌陷2 a、3 a表层土壤蔗糖酶活性显著高于未开采区,深层土壤蔗糖酶活性高于未开采区但未达到显著差异(P>0.05)。塌陷3 a时土壤速效磷、碱解氮、表层细菌数量、脲酶、蔗糖酶等指标与未开采区无显著差异,而其他指标仍未恢复到未开采前状态。植物根际具有一定的自修复能力,但是恢复到未开采状态下仍需要较长时间。

乌兰布和沙漠绿洲4种灌木片林防风效果研究

选取了乌兰布和沙漠绿洲边缘4种灌木防风阻沙林地为研究对象,对4种林地的地表粗糙度、防风效能及其风速变化规律进行了观测和研究。结果表明:4种灌木均能够有效地减小风速,并随着高度的增加风速均呈增加的趋势。与林前相比,林内5H处的风速明显降低。4种灌木林的粗糙度均显著高于迎风面旷野处;2 m高度处,在林内距迎风侧1H^5H范围内,其防风效能花棒最大为24.79%;在20 cm高度处4种灌木的防风效能比较,花棒>沙棘>柠条>柽柳,其防风效能分别为73.78%、57.64%、27.68%和21.78%,花棒的防风效果好于其他3种灌木。

提升智能变电站信息流实时性和可靠性的定质交换技术

首先基于OPNET仿真平台,从传输时延抖动、丢包以及传输路径等角度,分析了通用交换技术应用于智能变电站信息交换时存在的不足。然后从满足智能变电站信息流的实时性和可靠性需求出发,提出了定质交换实现技术。该技术基于多协议标签交换(MPLS)的多级子队列实现报文的分层调度,基于区域划分实现动态缓存分配,基于路径消耗为报文提供多种路径选择。最后结合实际智能变电站,在OPNET平台上构建了共网传输场景下的定质交换模型,仿真结果说明了所提定质交换技术能够合理地分配交换资源,是可行和有效的。

干旱胁迫下AM真菌对矿区土壤改良与玉米生长的影响

以神东矿区塌陷区退化土壤为供试基质,以玉米为宿主植物,研究在干旱胁迫下,丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi)对玉米生长和养分吸收的影响,以及对矿区退化土壤的改良作用。结果表明:干旱胁迫下,接种AMF显著提高了玉米根系侵染率和生物量,玉米叶片相对含水量和叶色值明显高于对照组;接种组玉米地上部分磷、氮、钙和根系部分磷、钾、钙含量显著增加;接种AMF后,玉米根际土壤总球囊霉素和易提取球囊霉素含量分别增加了36.2%和33%,且根际土壤中有机质含量显著增加。由此可见,接种AMF促进了玉米对矿质养分的吸收,缓解了干旱造成的玉米生长的不利影响,提高了根际土壤中有机质含量,对矿区退化土壤改良有重要意义。

智能变电站过程层网络信息流潮流模型与计算方法

信息流是体现智能变电站过程层网络运行方式及其性能的重要载体,文中提出了过程层网络信息流的潮流计算模型。首先构建了涵盖过程层网络拓扑信息的物理网络模型,并结合报文广播域的划分建立了能够反映节点间逻辑连接关系的逻辑网络模型,然后从各信息源发包行为的不同出发,建立了节点模型。进一步地,给出了信息流潮流模型,并将信息流潮流计算分为稳态流量、极限流量、特定应用场景流量以及网络异常流量4类,满足了对过程层网络不同运行方式进行分析的需求。最后给出了2个过程层网络信息流潮流计算的典型算例,并通过OPNET仿真和网络分析仪2种手段对算例结果进行了验证,表明了所提模型和方法的有效性。

智能电网信息流的建模和静态计算方法研究

现有的电力系统能量流分析已经形成一套完整的建模与定量分析方法体系,其中并未明确计及通信、保护和控制的信息流特性。目前面向电力系统应用的信息流建模和计算方法的研究几乎还是空白,严重阻碍了电力信息物理融合系统中能量流与信息流耦合分析的研究进程。文中以信息流动的视角,结合图论、矩阵分析和网络演算理论,借鉴电力系统潮流计算方法,系统提出信息流的建模思路和静态计算方法。进一步将所提出方法应用于智能变电站保护信息流的定量分析,计算结果与网络分析仪的实验测试结果非常吻合,表明所提出信息流计算方法的正确性。

智能变电站通信网络虚拟局域网建模与优化配置方法

目前虚拟局域网(VLAN)的配置主要由人工完成,工作量大,且缺乏统一的标准和评价指标,容易出现人为错误,给保护控制系统的可靠性带来隐患。分析了VLAN优化配置的约束条件,并基于智能变电站通信网络拓扑结构和设备间报文订阅关系等建立了VLAN配置的通信网络模型。结合VLAN模型,提出了报文最短路径的计算算法,进而实现了VLAN的自动配置与优化。以某实际智能变电站的VLAN优化配置为例,将所提优化方法与现有优化方法进行对比分析,结果证明了所提方案的有效性和实用性。

煤炭开采对沙蒿根系生长的影响及其自修复能力

为保护神东矿区生态环境,以补连塔矿区野生沙蒿为研究对象,通过CI-600植物根系生长监测系统对沙蒿的根系进行观测,分析煤炭开采对不同规格沙蒿根系生长的影响以及沙蒿根系的自修复能力。结果表明:煤炭开采会影响沙蒿根系的生长,开采初期,大、中、小3种不同规格沙蒿的根系各项指标都处于降低状态;4个月后,采煤塌陷地已趋于稳定,沙蒿根系也恢复生长状态;1年后,沙蒿根系生长可不受煤炭开采的影响。以上3种规格的沙蒿根系都具有自修复能力,其恢复速度从大到小依次为中沙蒿、小沙蒿、大沙蒿。

基于报文解析的变电站过程层网络信息流异常保护方法

为了提高智能变电站过程层网络的通信可靠性,给出一种基于信息流的过程层网络设备异常保护方法。基于过程层网络信息流的特性分析,研究了过程层网络信息流的异常状态形成机理以及特征量,并提出了信息流异常的保护策略。进一步,基于GOOSE、SV报文的解析以及信息流量的监控,给出过程层网络信息流异常保护的判据、逻辑和整定计算方法,实现了过程层网络信息流异常告警以及网络故障隔离,并启动备用装置对故障装置进行替换,实现了事故状态的恢复。在构建智能变电站网络通信系统保护监控体系方面进行了实质性的有效探索。