冻融条件下藻结皮对土壤分离能力的影响

为探明生物结皮存在时,冻融条件下结皮盖度、坡度和流量对土壤分离能力的影响,以黄土高原北部东柳沟小流域的藻结皮为研究对象,采用室内模拟冻融和放水冲刷相结合的试验方法,利用正交设计和田口方法分析藻结皮盖度、坡度、流量和冻融对土壤分离能力的影响。结果表明:土壤分离能力最大时盖度、坡度和流量分别为10%、20 °和24 L/min,而冻融次数正交设计和田口方法中分别为10,1次。冻融条件下,随藻结皮盖度的增大土壤分离能力逐渐减小;随坡度和流量的增加土壤分离能力增大;正交设计中土壤分离能力随冻融次数的增减呈先减小后增大的趋势,而田口方法中则在试验条件下无明显变化规律。正交设计中坡度是影响土壤分离能力的主要因子,各因子对土壤分离能力的贡献率为坡度(15.08%)>盖度(14.38%)>流量(13.69%)>冻融(-13.23%);田口方法中藻结皮盖度是土壤分离能力的主要影响因子,且各因子对土壤分离能力的贡献率为盖度(30.41%)>坡度(25.32%)>流量(1.59%)>冻融(0.85%)。田口方法预测的土壤分离能力相对误差变化幅度小(CV=0.49),决定系数大(R2=0.961,p≤0.001),在一定的试验条件下能够用田口方法预测土壤分离能力。研究结果可为黄土高原北部的土壤侵蚀研究提供理论参考。

黄壤坡面土壤分离能力的坡度效应

陡坡土壤分离机制明显区别于缓坡,为揭示坡度对土壤分离能力的影响,采用放水冲刷的试验方法,分析黄壤坡面土壤分离能力的坡度效应。结果表明:1)表征能量指标的水流功率是描述土壤分离能力的最佳参数,表征力学指标的径流剪切力次之,水深和达西阻力系数的表现最差。2)基于WEPP土壤分离能力的计算方程,土壤可蚀性和临界径流剪切力对坡度的响应较为敏感,并非定值。3)利用径流剪切力和水流功率幂函数关系来表征土壤分离能力都存在明显的坡度效应。径流剪切力的系数a_(1)随坡度的增加由二次函数先增大后减小转变为指数减小的趋势,坡度在17.63%时达到最大值;指数b_(1)随坡度的增加呈先减小后增大的二次函数关系,坡度在26.71%时达到最小值。水流功率的系数a_(2)随坡度的增加呈幂函数减小的趋势;指数b_(2)则呈现先减小后增大的二次函数关系,在坡度为28.10%时指数b_(2)达到最小值。因此,缓坡的研究结果不能直接推广到陡坡上,揭示土壤分离能力存在的坡度效应和阈值。

坡面流水动力学参数对土壤分离能力的定量影响

利用变坡试验水槽,在较大流量(0.5～2.0L/s)和坡度(0～50%)范围内,详细研究了水深、平均流速、雷诺数、佛汝德数和阻力系数对土壤分离能力的定量影响,旨在得到估算土壤分离能力最简单的方法。研究结果表明:坡面流土壤分离能力与水深、平均流速间均呈显著的幂函数关系;土壤分离能力与水流流态密切相关,与水流佛汝德数相比,水流雷诺数与土壤分离能力的关系更密切;土壤分离能力与水流阻力间呈良好的幂函数关系。研究结果表明,平均流速是预测土壤分离能力的最佳参数。研究结果对于理解土壤侵蚀机理,建立土壤侵蚀过程模型具有重要的意义。

草地土壤分离能力季节变化特征及其影响因素

土壤分离能力是土壤侵蚀机理模型的重要参数。受土壤性质、植被根系等因素影响,土壤分离能力呈现显著的季节变化。为研究草地土壤分离能力季节变化特征及其影响机制,以建植一年的柳枝稷、无芒雀麦草地及对照裸地为研究对象,以20 d为周期,测定土壤密度、黏结力和根系密度,并采集原状土样进行水槽实验(τ=6.5-23.4Pa),测量土壤分离能力,并运用相关分析、回归分析等方法,研究土壤性质及植被根系对土壤分离能力季节变化的影响。结果显示:柳枝稷和无芒雀麦草地具有类似的季节变化特征,而裸地与二者差异明显。4月中旬至6月下旬,草地土壤分离能力较大,此后土壤分离能力迅速下降;7月中旬直至10月上旬,草地土壤分离能力较低;10月下旬,土壤分离能力小幅回升;裸地土壤分离能力7、8月份较低,其余时间较高。裸地土壤分离能力试验期均值为柳枝稷草地的10.6倍,无芒雀麦草地的23.7倍。草地土壤分离能力的季节变化受根系密度和土壤黏结力的影响,随着根系密度与土壤黏结力增大,土壤分离能力呈指数形式降低,而土壤密度对土壤分离能力季节变化的影响并不显著。试验区内草地土壤分离能力可用水流剪切力、根系密度、根径和土壤黏结力等参数进行模拟(R2=0.636)。研究结果可为土壤侵蚀机理模型的推广应用,以及小流域水土保持措施配置等工作提供科学依据。

黄土坡面细沟水流分离能力

水流分离能力是土壤侵蚀研究的重点内容之一,阐明细沟水流分离能力变化规律可以深入认识细沟侵蚀过程,为建立细沟侵蚀过程模型奠定重要基础。采用细沟水槽试验方法对黄土坡面细沟水流分离能力进行研究,结果表明:不同流量下,细沟水流分离能力随坡度增加而增大,可用线性方程很好地描述;不同坡度下,细沟水流分离能力随流量的增加而增大,可用幂函数方程很好地描述;细沟水流分离能力因子模型为流量及坡度对细沟水流分离能力影响的二元幂函数方程,方程中流量对细沟水流分离能力的影响大于坡度的影响。

黄土坡面细沟水流分离能力变化特征

细沟侵蚀是黄土坡面重要的侵蚀过程和形式,细沟水流分离是细沟侵蚀的初始阶段,而水流分离能力的大小直接决定水流带走土壤的多少和产生侵蚀的强烈程度。阐明细沟水流分离能力随坡度和流量的变化特征可以深入揭示细沟侵蚀过程机理,为建立黄土坡面细沟侵蚀过程模型奠定重要基础。采用细沟水槽试验方法对黄土坡面细沟水流分离能力变化特征进行研究。结果表明:不同坡度或不同流量下,细沟水流分离能力随流量或坡度的增加而增大,可用线性方程和幂函数方程很好地描述;细沟水流分离能力随流量及坡度变化的因子模型为二元幂函数方程:Dc=61551.72S0.762741-136.248/S2Q1.850263-0.000003/Q,试验条件下流量对细沟水流分离能力的影响大于坡度的影响。

季节性冻融对东柳沟流域风沙土分离能力的影响

季节性冻融是影响我国内蒙古地区风沙土侵蚀的重要因素之一,为研究冻融作用与水动力条件对风沙土分离能力的影响,本文采用正交实验的方法,通过人工冻融和室内放水冲刷实验,对内蒙古东柳沟流域的风沙土分离能力的变化特征进行研究。结果表明:1)坡度、流量、土壤含水量、冻融循环次数和土层深度对土壤分离能力均具有显著影响(P<0.05),风沙土分离能力对各因素敏感程度大小为:坡度>流量>冻融循环次数>土壤含水量>土层深度;2)风沙土分离能力与流量和坡度呈正线性相关(R2>0.94),土壤分离能力的临界流量是0.07 L/min,临界坡度是6%;3)土壤含水量、冻融循环次数和土层深度主要是通过改变土壤性质来间接影响风沙土分离能力:土壤含水量较高较低都会导致土壤分离能力增加,当土壤含水量为6%时,风沙土分离能力最小。土层深度对土壤分离能力的影响与土壤含水量的影响基本一致,中间土层分离能力较小。土壤分离能力随冻融循环次数的增加显著增加,但是10次循环后逐渐减小并趋于平缓。研究结果表明,冻融作用增大了风沙土分离能力,可导致季节性冻融区春季解冻期土壤侵蚀量增加。本研究可为季节性冻融区风沙土侵蚀机理的研究提供参考。

黄土丘陵区退耕草地土壤分离能力季节变化研究

采用变坡试验水槽的方法,研究了黄土高原丘陵区退耕3年草地(赖草)和退耕17年草地(紫花苜蓿)在生长季土壤分离过程的季节变化及其影响因素。结果表明:赖草和紫花苜蓿地的土壤分离能力在整个生长季均呈现显著下降的季节变化趋势(p<0.05)。赖草地的平均土壤分离能力最大(0.076±0.036 kg m-2 s-1),其次是紫花苜蓿地(0.057±0.055 kg m-2 s-1);两种草地土壤分离能力的季节变化主要受到土壤硬化、水稳性团聚体和草地根系生长的影响,随土壤粘结力、容重、水稳性团聚体和草地根系密度的增加,两种退耕草地的土壤分离能力均呈指数形式下降;两种草地土壤分离能力的季节变化可以用水流剪切力、土壤容重和草地根系密度很好的模拟。为黄土高原地区退耕还林(草)水土保持措施提供科学依据。

基于DLVO理论的粘土颗粒分离能力与液固比模型及验证

根据DLVO理论建立有关土壤水膜和土壤液固比的土壤分离能力数学模型,得到土壤分离能力关于土壤液固比与颗粒粒径的计算公式,并对已有的薄层水流试验结果进行了相应的验证。研究表明,当土壤液固比上升时,土壤结合水膜厚度增加,二者呈线性相关;而土壤颗粒粒径越小,结合水膜的能力对液固比的响应越敏感,要达到相同水膜厚度,小粒径土壤颗粒所需液固更大;土壤分离能力(分离压)与液固比有关,通过薄层水流实验验证发现,土壤启动临界时的粘聚力c(分离压)和薄层水流临界剪切力τ0具有相等的状态,当τ0大于c时,土壤颗粒发生分离,土壤侵蚀开始启动。研究结果对土壤侵蚀的防治、土壤分离的防止、土壤结构的加固、土壤结构稳定及土壤生态服务功能的发挥都具有重要的理论和实践指导作用。

伴随纤维断裂的界面分离能的研究

考虑到Poisson效应和分离界面上摩擦应力的作用,建立了伴随纤维断裂时分离界面摩擦滑移的弹性应力传递模型,分别获得了纤维和基体界面分离和结合区域内的弹性应力解．基于能量平衡,推导出纤维断裂后界面分离需要克服的界面分离能的表达式．就SiC纤维增强复合材料对影响界面分离能的多种因素作参数化的数值计算,且结果和shear-lag结果作比较．结果表明,Poisson效应、剪切效应和摩擦应力能增大界面分离能值,抑制界面分离；而纤维断裂减小了界面分离能值,加速了界面分离．

应用“键分离能”分析铀在花岗岩浆作用中的地球化学特点

Pauling在其著名的专著中，首先提出并详细论述了有关化学键能(chemical bond energy)的概念。随着质谱和光谱测试技术的进展，现代物理化学中又建立了键分离能(bond dissociation energy)的概念并得到广泛应用。

影响振动式挖掘机土壤分离能力的主要参数

利用由振幅、振动数和前进速度定义的参数λ、K和T建立了对挖掘铲及振动筛上堆积的土壤平均高度的回归方程。通过比较这些回归方程的决定系数,确定参数λ为影响振动式挖掘机土壤分离能力的主要参数,考虑到振动挖掘机的土壤分离能力,推荐使用速度比λ大于0.9。

航空发动机离心通风器分离能力评价方法及其转子优化设计

运用离心力平衡原理建立可分离油珠直径的计算公式,提出离心通风器分离油雾的能力评价方法。通过对离心通风器核心部件转子的结构多目标优化设计,得出转子结构不同参数对离心通风器分离能力的影响,为优化离心通风器设计提供一种较好的方法。

核子分离能的参数化公式

基于原子核的中子质子比(N/Z)和原子核的质量数(A)建立了一个简单的参数化的单核子和双核子的分离能经验公式.用最小二乘法拟合最新实验数据表AME2012中相应的分离能,得到一套新参数,并与Vogt参数和Morales参数进行了比较,发现本文的参数有最小的均方根偏差.

冻融对土壤分离能力及侵蚀阻力的影响

冻融后坡面为水力侵蚀产沙提供了大量有效物质源,是河道泥沙的主要策源地。该研究利用室内模拟冻融和径流冲刷试验,设置不同冻融循环次数、坡度和流量梯度,分析冻融对土壤分离能力及侵蚀阻力的影响机制。结果表明,冻融条件下,坡度、流量和冻融循环次数均对土壤分离能力有显著影响(P<0.05),贡献率分别为17.94%、19.96%和18.43%。冻融前后,土壤分离能力基本均随坡度和流量的增加而增大,冻融后的均值(5.28±2.48 g/(cm^2·min))显著大于冻融前(2.39±1.71 g/(cm^2·min)),但冻融后的增幅明显小于冻融前。不同坡度和流量条件下,冻融1次后,土壤分离能力均显著增大(P<0.05),但其随冻融循环次数增加的变化趋势差异较大,只有在坡度与流量同时较小(10°和≤18L/min)或较大(15°和≥18L/min)时,呈显著增大趋势。冻融循环1、5、10次后,土壤细沟可蚀性分别增大1.25、1.66和1.72倍,随冻融次数的增加逐渐趋于稳定;土壤临界剪切力冻融后显著降低,与冻融次数无明显关系。冻融后土壤平均容重、水稳性团聚体和抗剪强度分别降低了6.61%、24.77%和21.35%,土壤孔隙度和三相结构指数变化与之相反。冻融条件下,土壤细沟可蚀性与水稳性团聚体和抗剪强度呈显著负相关关系,而与孔隙度呈显著正相关关系。

含水量、坡度和流量对土壤分离能力的影响

土壤分离过程为侵蚀产沙提供了物质准备,对其发生、发展的过程进行准确模拟具有重要的实践和理论意义。选取棕壤为研究对象,设计6个土壤含水量(3%,6%,9%,12%,15%,18%)、3个坡度(5°,10°,15°)和3个流量(8,12,16L/min),分析含水量、坡度和流量对土壤分离能力的影响。结果表明:(1)土壤分离能力均随含水量的增大呈下降趋势,且土壤分离能力间的差异随含水量的增大而减小,当含水量18%时,土壤分离能力几乎为0。土壤分离能力与含水量呈现二次多项式关系,在含水量3%时,土壤分离能力最高。(2)土壤分离能力在含水量6%,9%,12%,18%时均随坡度的增大而增大,并且与坡度呈二次多项式关系,在坡度15°时,土壤分离能力达到最大。(3)土壤分离能力在含水量3%~12%均随流量的增大而增大,并且与流量呈二次多项式关系,流量为16L/min时,土壤分离能力最大。(4)仅考虑两者对土壤分离能力的影响,误差的贡献率均为最高。若考虑三者的影响,坡度对土壤分离能力变异的贡献率最大(29.64%),其次为含水量(22.29%)和流量(19.72%),土壤分离能力的模拟精度分别由0.550,0.638,0.498显著提高到0.995。

提高逐稿器分离能力的改进

在传统的联合收割机上,双轴键式逐稿器是一个应用最广泛的重要分离部件,其工作性能的好坏直接影响着联合收割机的生产率和损失率。逐稿器工作性能不佳,将使分离损失增加,为此现代联合收割机在对逐稿器本身技术参数改进的同时,又在逐稿器上增加不同类型的辅助强化分离机构。

我国水蚀区坡耕地土壤分离能力的空间分布与影响因素

我国水蚀区不同区域自然地理环境和土壤理化性质存在巨大差异,可能会引起土壤分离能力(Dc)的差异。然而目前大尺度上(如水蚀区)Dc的空间分布及其影响因素的研究尚未见报道。在水蚀区依据土壤类型和土壤质地不同布设了36个采样点,用扰动土(代表新耕坡耕地)测定其Dc并分析其影响因素。结果表明,水蚀区沙漠风沙土Dc最大,红壤Dc最小,Dc呈强度空间变异。西北黄土高原地区和南方山地丘陵区Dc最大。黏粒和砂粒含量适中的土壤质地Dc最大。水流剪切力与水流功率在模拟Dc方面无显著差异。Dc与粉粒、土壤粒径参数、阳离子交换量和土壤有机质存在显著的负相关关系,与砂粒、中值粒径、平均几何粒径和交换性纳百分比存在显著的正相关关系。水蚀区Dc可用水流剪切力、粉粒、阳离子交换量和土壤有机质很好地模拟(R^2=0.71,NSE=0.71)。

影响振动式挖掘机土壤分离能力主要因素

为了确定试验因素振幅、振动频率和拖拉机前进速度对振动式挖掘机土壤分离能力的影响程度,首先进行土壤切削试验,测得每处理时的振动筛上堆积的土壤高度;然后进行多元方差分析及各水平间的多重比较分析。结果表明:影响振动式挖掘机土壤分离能力的主次顺序为振幅、前进速度及振动频率;提高振动式挖掘机土壤分离能力的最佳因素水平组合是振幅9 mm,拖拉机前进速度为0.91 m/s,振动频率14.9 Hz。

季节性冻融区解冻期土壤分离能力影响因素研究

季节性冻融区解冻期土壤分离是水力与冻融复合的侵蚀过程,为侵蚀产沙提供了物质储备,是初春河道泥沙的主要来源。以黄河中上游内蒙古段十大孔兑地区砂壤土为研究对象,采用田口方法,对比分析冻融循环次数、土壤初始含水率、坡度和流量对土壤分离能力的影响。研究结果表明：冻融条件下,土壤分离能力与坡度、流量、冻融循环次数和土壤初始含水率均呈正相关关系。当坡度大于10°时,土壤分离能力的增加幅度降低;在本试验条件下,当各因素水平最大时,土壤分离能力达到最大值;各因素对土壤分离能力大小贡献率分别为坡度（76.02%）〉流量（13.39%）〉土壤初始含水率（6.92%）〉冻融循环次数（3.67%）。在降水量有限的解冻期,坡度是影响土壤分离能力的最主要因素;田口方法对土壤分离能力预测相对误差小于20%,预测效果较好。