磁场诱导矩形通道内铁磁流体流动及强化传热

为深入研究外加磁场作用下矩形通道中铁磁流体的流动及换热性能,基于有限体积法对其进行数值仿真计算。分析铁磁流体在不同雷诺数Re、磁场强度B下对努塞尔数Nu及流体阻力系数f的影响,重点对比3种热边界条件下磁场诱导铁磁流体旋流流动的特点、强化传热效果及综合强化性能。结果表明:当外加磁场作用于铁磁流体时,由于磁场-流场-温度场的协同作用,3种热边界条件下,矩形通道内的铁磁流体均产生不同结构的旋流流动,明显强化其传热效果,且施加的磁场强度越大,强化传热效果越好,综合性能更优。在研究范围内,通过对3种热边界条件的比较,四面受热、上下两面受热和底面受热的综合强化因子最大值分别达到了1.372、2.277、2.299。

“双碳”背景下重庆市碳封存的发展现状、问题及建议

随着温室气体的大量排放,全球变暖逐渐加剧,给人类社会的生存发展带来了严重挑战。重庆市是传统老工业基地,高耗能、高排放行业占比高,发展碳封存技术具有重要的现实意义。基于前人研究和调研,梳理了重庆市碳封存的工作现状、源汇特征以及存在问题,并结合国内外碳封存的先进经验和重庆市实际,提出了发展建议。

根系构型对土壤渗透性能的影响

植物的根系能够影响土壤中水分的下渗,但是不同的根系构型对土壤入渗性能的影响尚不清楚。为探究不同构型根系对土壤渗透性能的影响,选择重庆缙云山6种不同根系构型的树种进行单株尺度的定水头入渗试验;渗透结束后将根系挖出,统计不同根系构型的根系形态,并分析其对土壤下渗速率的影响。结果表明:1)植物根系的存在能够提高土壤的稳渗速率达2~5.23倍,根长密度、根体积分数、根系的体积分形维数与土壤的稳渗速率均呈正相关关系;2)不同根系构型对土壤入渗性能的影响不同,在根系体积相同的情况下稳渗速率从大到小依次为V型>M型>R型>W型>VH型>H型;3)H型根-土复合体的入渗速率-时间曲线可以用Horton公式进行拟合,R型和W型根-土复合体可以用Kostiakov公式进行拟合,而M型根-土复合体采用2种方式拟合均可。

甘肃小陇山林区不同林分对土壤团聚体稳定性的影响

为探究甘肃小陇山不同林分对土壤团聚体稳定性的影响,选取小陇山林区3种典型林分(油松林、日本落叶松林、锐齿栎林)为研究对象,用Le Bissonnais中的快速湿润(FW)处理方法测定其不同土层深度(0—10,10—20,20—40 cm)土壤团聚体平均质量直径(MWD),并进一步研究土壤基本理化性质(土壤机械组成、SOC、CEC、pH)和根系特征(细根与极细根比例、RLD、RMD、SRL)对土壤团聚体稳定性的影响。结果表明:不同林分下土壤团聚体稳定性表现为锐齿栎林>油松林>日本落叶松林。不同土层深度土壤团聚体MWD表现为0—10 cm>10—20 cm>20—40 cm。由一元线性回归模型可知,对土壤团聚体MWD贡献较大的土壤特征因子是CEC(R^(2)=0.55)和SOC(R^(2)=0.54),贡献较大的根系特征因子是RMD(R^(2)=0.60)和RLD(R^(2)=0.45),土壤团聚体稳定性与这4个因子均呈显著正相关(P<0.05)。总体而言,不同林分土壤团聚体稳定性差异不同,团聚体稳定性随土层深度增加而降低,且对土壤团聚体稳定性影响最大的因子是根质量密度。

黄土丘陵沟壑区刺槐动态固坡效应

植被能够有效提升浅层坡体的稳定性和抗蚀性。为了初步定量评估浅层滑坡易发的黄土丘陵沟壑区植被固坡作用在自然条件下的动态变化结果,以黄土丘陵沟壑区主要造林树种刺槐为例,考虑植被固坡的根系机械作用和水文作用在2017年全年自然条件下的动态变化。通过挖掘根系剖面对根系截面积分布进行调查,单根抗拉试验测试根系抗拉强度,以利用Wu模型对刺槐根系的附加黏聚力进行计算;通过现场调查确定研究样地与植被水文作用相关的参数,室内入渗试验和土壤离心试验获取土壤的水力学参数,利用生态水文领域水分运移软件Hydrus-1D对刺槐植被坡体水分的运移进行瞬态分析;最终基于变饱和条件下的无限斜坡模型对坡体的稳定性进行分析,并分别计算刺槐根系机械作用和水文作用对坡体稳定性的动态贡献率。结果表明:(1)刺槐根系机械作用对20,40,60 cm深度处浅层坡体的稳定性提升196.56%±28.08%,106.74%±13.19%,20.61%±2.43%,同时机械作用的贡献率还具有一定波动性;(2)刺槐在生长期内,通过林冠截留拦截70.2 mm的降雨量,蒸腾耗水作用改变坡体土壤含水量和吸应力,有效地提升坡体稳定性;(3)根系机械作用的贡献全年均存在,且波动性较水文作用贡献率的波动性小,但水文作用的贡献主要发生在刺槐的生长期,且水文贡献率的部分峰值较机械作用的贡献率大。研究结果进一步揭示了黄土高原丘陵沟壑区刺槐植被坡体在自然条件下的动态变化过程。

直剪试验中土体含水率对根系失效方式的影响

植物根系在土体剪切过程中的受力状态和失效方式随含水率的变化会影响根系固土能力,而根增抗剪强度的模型计算时往往忽略该方面的考虑,使估计值远高于实验值。为准确估计非饱和状态下根系的固土能力,以香根草根土复合体为对象,设计以土壤含水率和根系密度为变量的大盒直剪试验及单根拉拔试验,观察含根土体的抗剪强度和根系失效方式,基于此对根增抗剪强度进行估计。结果表明:1)在含水率相同的情况下,根增抗剪强度与根系密度呈正相关;根系密度一定的情况下,根增抗剪强度与含水率呈负相关。2)直径在0.2~2.2 mm单根样品的抗拉力和抗拉强度区间分别为3~19 N和5~29 MPa,根系的抗拉强度Tr和抗拉力t随直径D增大分别呈负幂函数和正幂函数(Tr=11.514D^(-0.885),t=9.5763D^(1.095));根系的拔出力p随直径变化也服从正幂函数(p=αD^(β),α>0,β>0),且含水率越高,α值越小。3)ω_(1)%、ω_(2)%、ω_(3)%、ω_(4)%4个含水率梯度下Wu模型根增抗剪强度值分别为试验值的1.834、1.864、1.889、1.873倍,而考虑含水率失效方式计算的根增抗剪强度值分别为试验值的1.337、1.028、0.788、0.481倍。因此:1)不饱和状态下,根系固土能力的大小主要与剪切过程中的拔出根数量比有关,直剪试验过程中含水率越高,根系的拔出根数量比越大,能充分发挥抗拉强度的根系数量越少,根增抗剪强度越小,根系固土的能力越弱;2)根系的抗拉强度、抗拉拔力与直径均呈幂函数关系,且随着含水率升高,抗拔力的拟合衰减系数增大;3)考虑含水率及根系失效方式后,所得根增抗剪强度的估计值比Wu模型更接近实验值。

考虑植被因素的林地浅表层滑坡易发性评价——以川东华蓥市山地为例

选取川东华蓥市东部山区林地作为浅表层滑坡研究区域,采用综合评价法和权重分析方法,构建林地浅表层滑坡易发性评价指标体系,分析研究区内林地浅表层滑坡的主要影响因素,并探讨浅表层滑坡易发性空间分布特征。结果表明:工程地质岩组、坡度、平面曲率、剖面曲率、土层厚度是浅表层滑坡发生的主要影响因子,除此之外,在林地中平均树龄、林分类型等植被因子也是重要的影响因子;通过历史滑坡点的验证得出评价模型的准确率达到92.37%,考虑植被因子的综合评价模型适用于林地浅表层滑坡易发性评价;在考虑植被因子的条件下,易发性评价结果显示高易发性及以上的区域的易发性指数大于6,面积为38.75 km^(2),占研究区总面积的22.00%,其主要分布在研究区西侧与平原交界的山脉一带,与软弱岩组的空间分布一致。