模拟土遗址中可溶盐运移规律的初步探索

采用常规的定性和定量分析方法,测定了陕西师范大学土遗址模拟坑中不同位置土壤含水率、可溶盐成分及含量。结果表明,这些可溶盐主要为钙和钠的硫酸盐类,它们随着水分沿竖直方向和水平方向不断地向遗址表面运移,最后在土壤表层积累堆积;利用X射线衍射仪(XRD)、环境扫描电子显微镜(SEM)和超景深三维立体显微镜(3DSDDM),分析了可溶性盐分对遗址土壤结构的破坏作用,结果表明,由于可溶性盐分在遗址表面的累积,可溶性盐分在遗址孔隙中形成了巨大内应力,使土壤颗粒之间的黏结力减小,土壤颗粒之间的距离拉大,使土体表面泛白酥解,严重时引起土颗粒的脱落和酥解。本研究为土遗址保护中盐害治理提供了依据,对保护大批濒临破坏的土遗址,推动文物保护的理论研究与实际工作均有重大意义。

深海稀软底质模拟土三轴压缩蠕变模型的试验研究

基于太平洋C-C矿区的深海稀软底质土,选取4种膨润土(S1,S2,S3和S4)与水按调和配制出最佳模拟土;通过固结排水三轴压缩蠕变试验测得该模拟土在相同围压、不同轴压下的蠕变曲线,并采用不同的流变模型对其蠕变曲线进行参数识别,以确定该模拟土压缩蠕变本构模型。研究结果表明:模拟土S3为最佳模拟土,其在相同围压、不同轴压下的三轴压缩蠕变曲线具有相同变化趋势,均可分为瞬时蠕变、非稳定蠕变、稳定蠕变3个阶段,瞬时蠕变变形和非稳定蠕变阶段时长均随着轴压的增大而增大;K-H模型能精确地反映该模拟土的三轴压缩蠕变特性,取蠕变参数的平均值作为材料参数来建立深海稀软底质模拟土的压缩蠕变本构方程,可为深海集矿机的沉陷预测与安全评定提供依据。

模拟土柱条件下黑土中肥料氮素的迁移转化特征

为明确肥料氮素在土壤中的迁移转化动态特征,利用模拟土柱方法,研究了3倍常规施肥量条件下不同肥料处理（尿素、硫铵）黑土的矿质氮变化。结果表明：不同氮肥处理的氮素养分迁移转化特征有明显差异。对照处理（不施肥）土柱内各层次间NH4^＋-N和NO3^--N含量差异不明显;施用尿素或硫铵后,表层0-50mm土层的NH4^＋-N和NO3^--N含量比不施肥对照分别升高100.8-3408.1mg·kg^-1、113.4-388.0mg·kg^-1和126.7-4671.1mg·kg^-1、51.4-63.3mg·kg^-1,且在培养前14d内变化最大。在整个培养期内,施用硫铵处理各层次NH4^＋-N平均含量比尿素处理高2.54-1423.7mg·kg^-1,NO3^--N平均含量低4.38-335.1mg·kg^-1;而尿素处理各层次的硝化率是硫铵处理的0.79-9.12倍。表明肥料氮素的迁移与转化集中在0-50mm土层内,尿素处理的氮素转化速率较硫铵处理高。

模拟土柱处理城市污水的研究

研究了模拟土柱处理污水的效果。结果表明,在模拟土柱的渗滤速率保持在0.1cm/min的条件下,对污水中生物耗氧量的去除率约为90%;全磷和全氮的去除率分别为64%和46%;溶解氧增加5—10mg/L;Eh值提高20—30mV。

水稻土模拟土柱中肥料氮素的迁移转化特征

为了明确肥料氮素在模拟土柱中的迁移转化特征,通过布置室内模拟土柱试验,研究了3倍常规施肥水平下(360mg.kg-1)水稻土中矿质氮的变化.结果表明:不同处理、不同土层间NH4+-N和NO3--N含量差异显著.不施肥对照在整个培养期间养分含量变化不大,不同土层间亦没有显著性差异.施用尿素和硫铵后,土壤NH4+-N和NO3--N含量显著提高,尤其是0～50mm土层内,分别达到186.0～2882.1mg.kg-1和268.7～351.5mg.kg-1,分别相当于对照的4.8～242倍和5.7～316倍,50mm以下各土层与对照处理相似,表明肥料氮素的迁移转化主要发生在0～50mm土层内,并且在培养的前14d变化最大.整个培养期间不同土层内,硫铵处理不同矿质态氮含量是尿素处理的0.7～2.0倍,硝化率是尿素处理的0.9～1.4倍,表明硫铵在水稻土中的转化效率略高于尿素.

采用土地处理系统处理城市生活污水的实验室模拟研究

土地处理系统作为一种生态处理技术,以其设备简单、投资少、操作简便、能耗低以及净化效果良好而具有广阔的发展前景。实验采用赣南典型红土作土地处理系统的土样,采用间歇方式布水处理城市生活污水,其CODCr的去除率达到90%以上。

教学用全液压推土模拟机的研发

开发了一款全液压驱动、能够演示铲土-运土-卸土-空驶返回动作的推土模拟机。介绍推土模拟机的总体方案,在此基础上分别对驾驶室、发动机罩及车架系统、推土铲,以及液压系统等内容进行设计及相关部件的选型,从而完成全液压推土模拟机设计。测试结果表明,所设计的推土模拟机在产品性能、产品安全和产品结构方面达到要求,同时能够完成铲土-运土-卸土-空驶返回等动作,达到了预期的设计目标。

高填方膨胀土作用下刚柔复合桩基挡墙结构数值模拟

针对高填方膨胀土路基边坡的治理问题,提出了在膨胀土和挡墙之间设置EPS(聚苯乙烯泡沫)柔性垫层的刚柔复合桩基挡墙结构。采用FLAC^(3D)建立了刚柔复合桩基挡墙结构支护的高填方膨胀土路基数值模型,并基于热-力耦合模型实现了湿度变化后的高填方膨胀土变形模拟,进而对比分析了5种不同工况下刚柔复合桩基挡墙结构的受力变形特性及路面变形,并着重探讨了EPS垫层厚度和刚度对刚柔复合桩基挡墙结构墙背土压力和水平位移的影响。研究结果表明:刚柔复合桩基挡墙结构的墙背土压力、抗滑桩桩身弯矩和剪力、挡土墙和抗滑桩水平位移均明显减小,但路面沉降和水平位移有所增大;EPS垫层弹性模量越小或厚度越大,则EPS垫层压缩量越大,允许膨胀土发生的侧向变形也越大,刚柔复合桩基挡墙结构的受力和变形则越小;柔性EPS垫层减压作用的充分发挥,必须同时满足厚度和弹性模量2个方面的条件,单一采用垫层刚度指标不足以反映EPS垫层的影响。

人造根在根-土模拟试验中的应用及优化设计

人造根作为根-土模拟试验中真实根系的替代品,在研究根系与水土流失相互关系的试验中得到了广泛运用。通过总结几种应用广泛的人造根材料与构型、人造根参与的主要试验和人造根有效性验证方法,发现目前人造根还存在未考虑人造根材料在根-土试验过程中的生物化学反应、无法模拟须根系植物固土作用、表面过于平整光滑导致根土接触面摩擦力比真实情况偏小、忽略植物枝叶雨水截获功能的问题。基于此,提出通过以下4种方法来改进上述问题:①通过优化选材、合理布置、表面防护等避免根-土表面的生化反应;②设计一种能模拟须根系植物的人造根构型;③通过打磨人造根表面以增大根-土接触面积和粗糙度;④参与降雨试验时,在人造根基础上添加植物地上部分雨水拦挡结构,希望借此能加深人们对人造根的认识,完善和发展人造根技术,使人造根能更好地服务于相关科学试验。

磷素在土壤中的垂直迁移潜力研究

针对磷素在田间条件下是否可以发生垂直迁移存有的疑问,利用模拟土柱研究了渗漏液磷含量的变化特点。结果表明,淹水后土柱渗漏液中总磷、有机磷的变化基本上表现为逐渐升高而后有所降低的趋势;施磷肥和猪粪处理土柱渗漏液中的总磷量高于无磷肥处理;施猪粪处理土柱渗漏液中有机磷量明显高于施无机磷肥的处理。

人民胜利渠灌区氮素淋失特性的模拟研究

利用自制渗漏装置进行了氮素淋失的模拟实验。结果表明：氮素的淋失量随渗漏水量和施氮量的增加而增加，在渗漏水量和施氮量超过一定限度后，作物吸氮量降低，逐渐接近甚至低于氮素淋失量；氮的气态损失量在渗漏水量过低或过高时及施量氮过多时都远大于氮素的淋溶损失量，而在渗漏水量适中及施氮量少时，氮素淋失量却大于气态损失，土壤氮素的减少量随渗漏水量的增加而增加，且始终高于氮素的淋失量，但随着施氮量的增加而减少，且在高施氮量下土镶氮素的减少量低于氮素淋失量。

X80管线钢在鄯善土壤模拟溶液中的腐蚀行为

本文采用失重法、电化学测试、SEM、EDS等方法,研究了X80管线钢在鄯善土壤模拟溶液中的腐蚀行为。结果表明:X80钢在3个测试点模拟土壤溶液中以全面腐蚀为主,局部位置发生点蚀;其在不同模拟溶液中的腐蚀速率大小依次为:AN000>AN065>AN016;随着浸泡时间的增加,Ca2+吸附在X80钢表面并形成Ca的产物层,有效地减缓了X80钢在AN016模拟溶液中的腐蚀。在含盐量较高的土壤环境中,富集在钢基表面的结晶盐对钢的腐蚀具有一定的减缓作用。

水稻秸秆生物质炭输入对桃园土壤氮素淋失的抑制作用

添加不同质量比例的水稻秸秆生物质炭(0、1%、2%、4%、8%)于桃园土壤中,采用室内土柱模拟淋溶方法探讨生物质炭对桃园土壤淋溶液体积、pH、电导率以及NH+4-N和NO-3-N淋失量的影响。结果表明:水稻秸秆生物质炭能够减少桃园土壤淋溶液的体积,提高其保水能力,并且可以不同程度地提高桃园土壤淋溶液的pH和电导率。水稻秸秆生物质炭添加量2%(T2)的处理显著减少了土壤NH+4-N和NO-3-N的淋失量,比对照分别减少11.9%和24.6%;添加量4%(T3)处理的NH+4-N淋失量比对照高出96.3%;添加量8%(T4)处理的土壤NO-3-N淋失量比对照高出10.4%。总的来说,桃园土壤施入2%的水稻秸秆生物质炭能减少氮素淋失,而过量施用生物质炭将增加氮素淋失,不利于土壤氮素的保持。

城市生活污泥和矿化垃圾中氮磷淋失的模拟研究

通过模拟土柱实验,分析了城市生活污泥和矿化垃圾中氮磷的迁移对地下水的影响以及矿化垃圾对氮磷的去除特性。测定项目包括总磷、总氮、硝态氮、pH和电导率(EC)。结果表明:施用污泥和矿化垃圾后淋滤液的pH呈下降趋势;EC和总氮都有显著增加;硝态氮增加特别明显,容易造成地下水污染;总磷变化不大,污染地下水的可能性较小。矿化垃圾对氮的去除作用不明显,反而增加了淋滤液中的氮素含量,但对磷的去除效果明显。因此,在利用矿化垃圾取代土壤时,应注意矿化垃圾中氮特别是硝态氮的污染。

滴灌施肥主要养分离子在紫色土柱的迁移特征

为完善滴灌施肥技术,以南方紫色土壤为对象,采用模拟土柱,研究不同倍率滴灌通量(滴灌水从滴灌初始至到达土柱底部所需的体积)条件下,主要养分离子随滴灌液在土柱中的移动、累积、分布及交互作用特征。结果表明:K^+、NH_4^+随滴灌通量倍数的增加先在土柱上层累积并趋于最大值后再往下层移动,其累积量大小和下移速度与滴灌液中相对应离子本身浓度、交互离子种类、数量和浓度有关;Cl^-、NO_3^-则与滴灌水同步下移而几乎不受土壤迟滞;PO_4^(3-)因受土壤专性吸附被累积在上部土层而难于下移,且因吸附平衡作用,导致K^+、NH_4^+在上层土壤中累积量增加,下移迟滞加重。因此,不宜将磷肥作为灌溉施肥对象。

重金属Cd对桐花树土壤酶活性的影响

采用土培模拟方法研究了不同浓度Cd（0～50mg／kg）对桐花树（Aegiceras corniculatum）土壤酶活性的影响．试验结果表明：低浓度Cd（0．5mg／kg）胁迫，可刺激脲酶的活性；在高浓度Cd（20—50mg／kg）处理条件下，脲酶、蛋白酶、蔗糖酶、过氧化物酶活性均受到不同程度的抑制，最大抑制率均达到25％以上；Cd处理对过氧化氢酶活性无显著影响．相关分析表明，Cd处理浓度与土壤酶活性间均存在显著负相关关系，相关程度为：脲酶〉蛋白酶〉过氧化物酶〉蔗糖酶〉过氧化氢酶；脲酶、蛋白酶、蔗糖酶、过氧化物酶4种酶的活性间呈显著正相关，表明这4种酶对Cd胁迫有相似的适应性．脲酶对Cd的影响作用最为敏感，建议用脲酶作为Cd对桐花树湿地污染的指示酶．

不同施肥下植物对交通运输弃土场土壤改良的分析

基于中国科学院长武试验站王东沟模拟弃土场的长期定位试验,分析了不同施肥下植物对弃土场土壤改良的效果。不施肥与施有机肥处理下各植物小区土壤水分较对照有明显的提高;三种处理下土壤容重和孔隙度均有所改善;施入有机肥和秸秆能够明显增加土壤中有机质含量,有机肥处理下增加量高于秸秆,各处理下土壤有机质含量在第一年基本呈下降的趋势;有机肥和秸秆的施入能够增加土壤中全氮和铵态氮的含量;三种处理对于增加土壤有效磷含量均有很明显的效果;施入有机肥和秸秆极大地增加了土壤中有效钾的含量,有机肥处理下各植物小区平均含量较基土值有所降低,不施肥和施秸秆处理下各植物小区平均含量分别较对照和基土值均有所增加。

不同灌溉施肥方式下尿素态氮在土壤中迁移转化特性的研究

采用室内土柱模拟试验方法 ,研究了不同灌溉施肥方式下尿素态氮在土壤中的迁移、淋溶和转化特征。结果表明 ,灌水量及水肥供应方式是决定尿素态氮在土壤中迁移、转化和淋失的关键因素。氮素淋溶量随灌水量的增加而增加 ;与浇灌施肥相比 ,滴灌施肥显著地降低了氮素的淋溶损失。在淋失的氮素形态中 ,以尿素态氮为主 ,其次为硝态氮 ,铵态氮的淋失量最低。灌水量低时 ,滴灌施肥铵态氮在土壤上层明显累积 ;灌水量增加后 ,这种累积作用减弱。灌水量低时 ,灌溉施肥的土壤硝态氮变化呈上低下高 ,增加灌水量降低了土壤中硝态氮含量 ;滴灌施肥显著地减少了尿素态氮的淋溶损失 ,增加了土壤中有效态氮的含量。

桩锚支护结构在回填土地区的应用

以国投广场深基坑工程为背景,研究了桩锚支护结构在深厚回填土地区且个别位置紧邻地铁竖井及隧道情况下的变形规律及锚杆拉力变化,希望此次工程经验能为今后类似的深基坑工程提供经验和参考。

黄土高原沟壑区不同施肥下植物对土壤容重和孔隙度的影响

土壤容重与孔隙度影响土壤养分的有效性及作物生长,与耕作、施肥、灌溉等农业管理措施密切相关。为了研究设施农业条件下土壤环境质量的变化,探索较优施肥模式,以长武试验站王东沟模拟弃土场土壤为对象,以不施化肥和有机肥的土壤为对照,研究不同施肥下植物对土壤容重和孔隙度的影响。结果表明:在种植白三叶、草木樨等7种作物的条件下,不施肥、施有机肥、施秸秆均能明显降低弃土场0-20cm土壤容重、提高孔隙度,改善弃土场土壤物理结构,有利于弃土场的土壤肥力改良。