Preliminary Experimental Study on Effectiveness of Vegetative Filter Strip to Pollutants in Surface Runoff

Vegetative filter strip (VFS) is a main kind of Best Management Practices for the control of non-point source pollution. The goal of this paper is to evaluate the effectiveness of VFS in Chinese northwest regions. Three VFSs with natural grass and Hippophae rhamnoides/grass patterns have been constructed in the bank slope of Xiaohuashan reservoir, Huaxian County, Shannxi Province. The removal effects of VFS and influencing factors have been analyzed based on field experiment data. The result reveals a positive effect on reducing the transportation of suspended solids, phosphorus and nitrogen in surface runoff, and it is more efficient on suspended solids removal. The experiment also shows that most of the suspended particles and pollutants bound to them were entrapped in the first 10 m of VFS. The main factors influencing effectiveness of VFS include vegetation patterns and inflow rate. In addition, inflow pollutant concentration has a larger impact on reducing total nitrogen and total phosphorus by VFS, but the reduction effect on SS has no significant difference.

Field assessment of bacteria and nutrient removal by vegetative filter strips

Strategies are sought to reduce the impact of nonpoint sources of pollution,including fecal bacteria,and meet TMDL criteria.Vegetative filter strips(VFSs)are one such strategy,though the data of VFS function under field conditions,particularly for fecal bacteria,are limited.The objective of this study was to evaluate the efficiencies in removing fecal bacteria,N,and P from VFSs installed to treat contaminated runoff from a working feedlot.VFSs were found to be effective in removing a broad range of constituents from beef feedlot runoff pretreated by a settling basin.The first 30 m provided most or all of the reductions found within the 150 m VFSs studied:reductions average 85%of inflow water,85%of sediment,77%of N,and 84%of P.Fecal bacteria removal by the VFSs was about one order of magnitude:reductions at 30 m ranged from 83.5%for FC and FS to 91%for E.coli.On the site being studied,this provided an important level of protection and reduced surface-flow concentrations of fecal coliforms to below the 200 CFU/100 mL(coliform-forming units,CFU)water-quality standard for Kansas.

辐射零点可控的平面滤波贴片天线

为满足射频前端器件集成化和多功能化的需求,设计了一款适用于WLAN 5 GHz波段的辐射零点可控的平面滤波贴片天线。该天线以同轴探针馈电的微带贴片天线为原型,上表面是由融合共生带和矩形槽的金属辐射贴片,下表面试接地面。其中共生条带位于辐射贴片的宽边两侧,矩形槽蚀刻在辐射贴片上,位于同轴馈电点两侧。两种结构分别在通带的低频和高频处各引入一个辐射零点,天线实现了的滤波响应和良好的辐射特性,同时两个辐射零点的位置自由可控,提高了设计的灵活度。仿真与测试结果表明:滤波天线的中心频率为5.25 GHz,相对带宽为14%(4.89~5.62 GHz),两个辐射零点分别位于4.55和6.05 GHz处;工作通带内增益平缓,平均增益约为7 dBi,通带外抑制水平大于19 dBi,测试与仿真结果较为一致。该滤波天线的设计未引入额外的滤波器网络,节省了天线的整体尺寸,且剖面低、重量轻、结构紧凑,具有良好的滤波和辐射性能。

三轴试验橡皮膜与滤纸修正比较分析

为了补充国内土工试验规范没有关于橡皮膜与滤纸的修正规定的不足,本文通过对比分析美标ASTM、英标BS及国际标准ISO不同规范中对橡皮膜与滤纸修正的规定,总结其修正要点,并结合试验数据分析得出相关的结论。ASTM、ISO修正偏大,BS修正偏小。橡皮膜与滤纸的修正对软土的影响较大,对硬土的影响较小。c_(uu)<50 kPa时,内聚力c值变化不大,基本小于5%。修正后的内摩擦角j修正值最大可达85%总体上比修正前小,数据更为合理。c_(cu)<50 kPa时,进行橡皮膜与滤纸修正后的内聚力c值均变小,总体上ccu越小,内聚力c值修正比例越大,修正后的内摩擦角j变化不大。

基于小波去噪与改进Canny算法的带钢表面缺陷检测

针对带钢表面图像亮度不均匀、对比度低以及缺陷种类多、形式复杂的问题,提出一种基于小波去噪与改进Canny算法的带钢表面缺陷检测算法。首先通过小波变换将原始图像分解,对低频分量采用改进的同态滤波提高亮度和对比度,对高频分量采用改进的阈值函数进行去噪,并通过小波重构得到增强图像。其次对传统Canny算法进行改进,通过改进的自适应加权中值滤波进行平滑,并增加梯度方向模板;然后采用迭代式最优阈值选择法与最大类间方差法来求取高低阈值,提高算法的自适应性。最后采用形态学处理对缺陷边缘填充,并去除干扰边缘及毛刺,得到带钢表面缺陷区域。实验结果表明,所提算法对带钢表面缺陷的检测效果较好、精度较高,适用于多种类型的带钢表面缺陷检测。

基于LightTools的大倾角红外滤光条的光路仿真与实现

针对行业内日益普及的红外触控式智慧黑板在粉笔书写时易产生积粉的行业难题,提出一种45°倾角的红外发射端滤光条设计,通过理论计算以及LightTools模拟仿真,确定了设计的理论可行性。最后通过实际设计开发并装配测试,测试结果显示,相比行业内传统的15°、20°滤光条倾角设计方案,45°倾角设计方案不仅可以有效保障触摸信号强度,同时粉笔书写后的积粉率降低25%以上,大幅降低了积粉对触摸信号的影响,保证了系统可靠性,并提高课堂效率。

水中粪大肠菌群四种监测方法的对比分析

粪大肠菌群作为一项能够反映水质卫生安全程度的因子,已成为水体污染评价的重要指标。目前,国内环境监测领域主流的测定方法有多管发酵法、纸片快速法、酶底物法和滤膜法4种。从原理、阳性判别方式、适用范围、检出限、方法特点和干扰因素等方面对上述4种方法进行对比论述,表明了4种方法所具有的特性,总结了实际工作中应当因地制宜选择合适的测定方法,有助于提升监测质量、提高工作效率。

植被过滤带对地表径流中污染物的净化效果

植被过滤带是控制非点源污染的"最佳管理措施"之一。为了探讨植被过滤带在中国西北地区的实际应用,该文作者在陕西小华山水库岸坡地建设了3条不同配置方式的植被过滤带,通过试验测定了植被过滤带对地表径流中几种污染物的净化效果,并分析其影响因素。结果表明,植被过滤带对地表径流中的颗粒态氮、颗粒态磷、总氮、总磷和化学需氧量浓度削减率分别达到82.02%、77.13%、46.05%、73.28%和60.48%以上,负荷削减率分别达到89.98%、87.25%、69.93%、85.11%和77.97%以上,并能有效地削减溶解态氮和溶解态磷的负荷量;自然草地过滤带和沙棘-草本过滤带对地表径流中这几种污染物的削减主要发生在前10m。过滤带内的植被条件、入流流量和入流污染物浓度是影响过滤带净化效果的重要因素。

植被过滤带的定量计算方法

植被过滤带(VFS)因其能有效地滞缓径流、沉降泥沙、控制非点源污染,在美国已作为重要的最佳管理措施(BMP)得到应用。本文在简述国外植被过滤带设计方面的有关研究和应用的基础上,重点介绍了3种典型的过滤带带宽的计算方法,并对其进行了比较与讨论。最后,指出了今后需进一步研究的问题。

草本植被过滤带对径流中泥沙和除草剂的去除效果

除草剂阿特拉津的大量使用在提高农业生产效率、增加作物产量的同时,也导致了严重的环境污染。该研究通过在土槽上进行浑水冲刷试验,定量研究了禾本科草本植被过滤带(狼尾草Pennisetum alopecuroides (Linn.)Spreng和野古草Arundinella hirta (Thunb.)C.Tanaka)对径流、泥沙、以及阿特拉津的拦截效果。结果表明,禾本科草本植被过滤带能有效拦截径流,拦截率可达88%;并显著降低泥沙和阿特拉津流失量,但其作用效果受泥沙和阿特拉津的进水浓度影响较大。当进水泥沙浓度为20、40、60g/L时,植被过滤带对泥沙的拦截率分别为95%、93%、85%;当进水阿特拉津浓度为0.3、0.6、0.9mg/L时,植被过滤带对阿特拉津的拦截率分别为95%、92%、91%。另外,植被过滤带对泥沙和阿特拉津的拦截率随时间延长呈逐渐降低趋势,试验开始后第1、10、20、40、60分钟的泥沙拦截率分别为97%、95%、93%、91%、87%,阿特拉津拦截率分别为97%、93%、90%、86%、84%;同时,阿特拉津出流浓度与径流量有显著相关关系(r1=0.88,r2=0.93,r3=0.94),表明径流量在一定程度上决定了阿特拉津出流浓度和出流量。研究证实,植被过滤带能有效降低阿特拉津随径流流失量,对阿特拉津引起的农业面源污染具有较好防治效果。

不同宽度模拟植被过滤带对农田径流、泥沙以及氮磷的拦截效果

化肥的大量使用在提高作物产量的同时,也导致了严重的环境污染。该研究通过在土槽上进行浑水冲刷试验,定量研究了模拟植被过滤带对径流、泥沙、总氮、以及总磷的拦截效果。结果表明,在进水流量(0.173 L·s-1)和流速(0.7 m·s-1)一定的条件下,模拟植被过滤带的宽度对污染物的拦截效果影响较大。当宽度分别为1、2、3 m时,模拟植被过滤带对径流的拦截率分别为32%、51%、69%;对泥沙的拦截率分别为78%、88%、92%;对总氮的拦截率分别为65%、75%、84%;对总磷的拦截率分别为80%、93%、95%。同时,3种宽度下的泥沙量、总氮量、总磷量均与径流量呈显著线性正相关关系(泥沙量:r1=0.69,r2=0.84,r3=0.63;总氮量:r1=0.98,r2=0.89,r3=0.95;总磷量:r1=0.62,r2=0.47,r3=0.41),表明径流量在一定程度上决定了流经植被过滤带后出流的泥沙量、总氮量以及总磷量。研究证实,茎秆密集的草本植被过滤带能有效拦截径流、泥沙、总氮以及总磷,对农田水土流失和农业面源污染具有较好的防治效果。

径流流量对植被过滤带净化效果的影响

植被过滤带净化效果的影响因素较多,1次降雨径流过程中植被过滤带的净化效果也会随时间变化。该文通过野外小区试验,分析了暴雨径流过程中流量对植被过滤带净化效果的影响。结果表明:在1场暴雨径流过程中的不同时间段,即不同入流流量下,植被过滤带对悬浮固体、总氮、总磷、颗粒态氮和颗粒态磷的净化效果变化较大,随着入流流量的减小,植被过滤带的净化效果更为显著,其中草地过滤带的净化效果最好;对植被过滤带进出口水流中的颗粒粒径分析也表明植被过滤带对粗颗粒的净化效果较好,植被阻滞水流使粗颗粒沉积是植被过滤带净化的主要方式之一。该研究可为我国西北地区植被过滤带技术的应用提供参考依据。

植物篱及过滤带防治水土流失与面源污染的研究进展

坡耕地极易发生土壤侵蚀,由此带来的水土流失及农业面源污染严重制约了丘陵地区生态环境质量。坡面构建植物篱或过滤带可通过植物、土壤及微生物的共同作用增强土壤入渗、拦截径流和泥沙、过滤氮磷及污染物,是预防坡耕地水土流失、保护生态环境质量的有效手段。本文在整理分析国内外大量文献的基础上,系统总结了不同植物篱和过滤带对径流、泥沙、氮、磷,以及污染物的阻控效果,分析了该技术阻控效果的影响因素,并深刻阐述了植物篱对水土流失的阻控机理,最后分析了目前存在的问题,提出了进一步的研究建议,以期为植物篱或过滤带技术的理论研究及应用提供参考,为丘陵地区耕地可持续利用、生态农业建设提供依据。

不同植被过滤带对农田径流泥沙和氮磷拦截效果与途径

在我国农业面源污染已经成为水环境质量恶化和湖泊富营养化的重要原因,其中氮磷对地表水富营养化的贡献超过了50%。通过浑水冲刷试验,研究了3种禾本科植被过滤带((黑麦草Lolium perenne Linn.)、偃麦草((京草2号)Elytrigia repens(L.)Nevski)、无芒雀麦(Bromus inermis Leyss.)对径流、泥沙以及氮磷的拦截效果,同时分析了3种植被过滤带拦截氮磷的主要途径。结果表明:(1)与裸地相比,3种植被过滤带均能显著提高径流与氮磷的拦截率。3种植被过滤带之间对径流、氮磷拦截率没有显著差异。黑麦草过滤带泥沙流失量显著低于无芒雀麦过滤带;同时径流、泥沙与氮磷拦截率之间存在显著正相关关系,表明植被对径流和泥沙的拦截一定程度上决定对氮磷的拦截量;(2)径流过程中磷的流失量均低于氮的流失量。氮的流失主要以溶解态氮为主,占总氮流失量的90%以上;磷的流失则主要以颗粒态磷为主;(3)植被过滤带拦截氮磷的途径不同,氮主要通过增加土壤入渗的途径来拦截,磷则主要通过植物茎秆基部进行物理拦截;(4)京草2号对氮的拦截效果优于黑麦草和无芒雀麦,而黑麦草则在磷的拦截方面表现突出。因此在植被过滤带的优化设计方面可以考虑黑麦草与京草2号2者混播以达到最佳的拦截吸附效果。

基于VFSMOD模型的黄土坡面生草带产流产沙动态模拟

利用微型径流小区和人工降雨试验,探讨运用VFSMOD模型评估和预测引入不同草种生草带后黄土坡面产流产沙动态特征的可行性。通过土壤物理性质参数和生草带生长状态参数的差异,模型还原了黄土坡面引入白三叶生草带与百脉根生草带后产流产沙特征的差异及其随生长时期的变化,模拟效果可靠,纳什系数:0.93(径流系数),0.98(修正后产沙量);归一化均方根误差:6.2%(径流系数),10.9%(修正后产沙量)。当生草带在降雨集中期(如本研究中百脉根草带9月上旬)不能保证较好的生长状态和地表覆盖时,其坡面产沙量急剧增大,且明显大于VFSMOD模型模拟值。在实际生草带设计时,应避免该情况发生。综上,VFSMOD模型适用于引入生草带后黄土坡面产流、产沙量的模拟和预测。

植被过滤带的研究和应用进展

水资源的人为污染日趋严重.植被过滤带被认为是降低水体污染、特别是非点源污染的最佳措施之一.植被过滤带是位于污染源和水体之间的带状植被区域,其可以使地表径流中的污染物被沉降、过滤、稀释、下渗和吸收.本文综述了植被过滤带的发展历史、结构、污染控制机理和在实际应用当中的设计、经营管理及效益等方面的研究进展.我国对植被过滤带的研究还处于初始阶段,试验或应用结果都很少,因此,需要扩展和加深这方面的研究,取得相关的试验数据,以使这一生态技术更有效地在我国推广和应用.

基于数学模型的陕西黑河水源区植被过滤带效果评估

为探讨运用数学模型进行植被过滤带效果评估的方法,以陕西黑河水源区为例,通过植被过滤带水文及泥沙输移模型,分析了植被过滤带的带宽及坡度对入流泥沙净化效果的影响,确定适宜的植被过滤带设置方法,并采用污染负荷～泥沙关系法对植被过滤带的流域非点源污染负荷削减效果进行估算。结果表明:草地植被过滤带带宽以3～5 m为宜,且应设置于坡度小于60°的河岸岸坡;在黑河水源区内的可设带区域全部设置植被过滤带后,将削减泥沙负荷的21.7%,TP负荷的12.4%和TN负荷的14.3%,植被过滤带能够在黑河水源区的水质保护中起到重要作用。

植被过滤带非点源污染及其对净化效果的影响

利用野外小区试验,探讨了植被过滤带非点源污染的产生及其对净化效果的影响。结果表明:总氮、总磷在植被过滤带初始出流中呈现出较高的浓度;在入流单宽流量大于0.004 m3/(s.m)的大流量冲刷下,植被过滤带出流悬浮固体的浓度大多增加;当植被过滤带内土壤初始氮浓度较高时,径流会再次受到氮污染。植被过滤带内坡面和表层土壤的初始情况(污染物量和干湿度)以及入流流量是植被过滤带产生非点源污染的主要因素;非点源污染的产生是植被过滤带净化效果降低的主要原因。

基于分形技术的阶跃阻抗微带低通滤波器设计

设计阶跃阻抗微带低通滤波器时,由于阶跃阻抗微带线结构的不连续性,会导致版图仿真与电路原理图仿真结果相差很远。为了解决这一问题,提出先对阶跃阻抗微带线的结构参数进行预处理,然后引入分形技术对低阻抗微带线的版图结构作进一步优化的设计方法,利用分形结构成阶梯锯齿状分布的线宽来改善滤波器的通带特性,而又几乎不影响滤波器的阻带特性,获得了满意的滤波性能;以一个5阶契比雪夫型阶跃阻抗微带低通滤波器设计为例,仿真结果表明:滤波器通带内的最大反射损耗从-0.87 dB降低到-15.22 dB。与直接采用分形结构的设计方法相比,该方法有利于减少分形结构的迭代次数,降低加工精度要求,从而降低制作成本。

坡面产流产沙过程对植被过滤带响应的试验研究

为探讨植被过滤带在坡面产流产沙过程中对水沙的拦截效果及其水动力学机理,通过在室内土槽上设置模拟植被过滤带并进行浑水冲刷试验,得到有无模拟植被过滤带情况下的产流产沙情况及相关水动力学参数,定量分析了植被过滤带对径流、泥沙的拦截效果并探讨了坡面产沙率与水动力学参数之间的关系。结果表明,植被过滤带在放水冲刷试验中能有效拦截径流和泥沙,且在较小流量下,径流和泥沙的拦截效果更好,在200L/h流量下,拦截率分别可达33.2%和96.9%;在冲刷过程中,有无模拟植被过滤带产沙率与水流剪切力、水流功率都具有显著的相关关系,分别呈指数函数(R2=0.67,R2=0.83)和幂函数(R2=0.70,R2=0.87)增大关系;采用含水流剪切力和水流功率的非线性回归方程Rs=1.184×10-6τ-4.114ω3.839(R2=0.73)预测产沙率效果较好。