冬春季生态沟渠对农田径流污染物的净化效果分析

为有效提高冬春季沟渠的净化效率,在原有土质沟渠中增设耐寒植物黑麦草浮毯与填料透水坝构建生态沟渠,分析生态沟渠对农田径流中主要污染物的削减率,对比沿程不同处理段对污染物的净化效果,估算植物吸收对于污染通量降低总量的贡献。结果显示:在冬春季节,生态沟渠对总氮(TN)、硝氮(NO_(3)^(-)-N)、总磷(TP)、化学需氧量(COD)和悬浮物(SS)的总削减率均值分别为29.06%、54.93%、20.76%、54.08%和49.85%。透水坝段的TN和NO_(3)^(-)-N沿程削减率最高;植物浮毯+透水坝段的TP和COD沿程削减率最高;植物浮毯段的SS沿程削减率最高,其对NO_(3)^(-)-N、TP和COD也有较好的净化效果。在降水量达到10 mm以上的9 d内,TN和TP的污染通量降低总量分别为11.43和0.27 kg;黑麦草吸收的氮、磷量分别约占污染通量降低总量的20.6%和55.6%。大雪融化后气温降至0℃以下,可能引起土壤冻融作用,雪水径流中的氮、磷浓度显著升高,此时生态沟渠对径流中氮、磷的净化效果不明显,可利用周边河塘暂存雪水径流,后续结合生态措施对污染物实施强化处理。

宁夏黄土区稀疏带状山杏人工林土壤湿度动态与影响因素

【目的】以宁夏南部黄土丘陵区带状山杏人工林为例,揭示林带内与带间的不同深度处土壤湿度的时空变化及其关键环境影响因素,为半干旱区林草植被科学管理及雨水资源高效利用提供依据。【方法】2020—2022年,在宁夏彭阳县山杏人工林带内和带间各布设1套200 cm测深的智墒传感器,分层逐时监测土壤体积含水量和土壤温度变化,同时布设1台气象站连续监测近地面降水、气温、空气湿度等气象条件,采用相关分析探究土壤湿度对前1日土壤湿度、土壤温度和气象因子的响应规律。【结果】2020年和2021年为平水年,降水量分别为467.4和440.8 mm;2022年为枯水年,降水量为354.8 mm;土壤体积含水量平均值为平水年(2021年,17.0%)显著高于枯水年(2022年,14.3%)。土壤体积含水量随土层加深呈近线性增加,其斜率表现为林带间高于林带内,平水年高于枯水年。在0~120 cm土层的土壤体积含水量为林带内(15.3%)高于林带间(14.0%),但在120~200 cm土层为林带间(17.6%)高于林带内(16.8%)。在0~60 cm土层的土壤体积含水量变异系数为林带间(42.9%)高于林带内(37.8%),但在60~200 cm土层为林带内(23.2%)高于林带间(19.1%)。土壤湿度变化的季节格局为:相对稳定期(3—4月)、耗损期(5—8月)、恢复期(9—11月)和衰退期(12月—次年2月),最大值多出现在4月,最小值出现在8月(平水年)和12月(枯水年);土壤湿度变化的垂直空间格局为:速变层(0~50 cm)、活跃层(50~90 cm)、次活跃层(90~170 cm)、相对稳定层(170~200 cm)。相关分析发现,土壤湿度日变化相关性最强的环境因子为正相关的前1日土壤湿度和负相关的土壤温度,月变化相关性最强的环境因子为负相关的土壤温度。【结论】宁夏黄土区稀疏带状山杏人工林林带内和林带间土壤湿度在季节和剖面上均表现出较大波动,枯水年比平水年波动的层次更深。综合分析发现前1日土壤湿度、土壤温度、气象因子均是影响枯水年和平水年日及月尺度各剖面层次土壤湿度变化的要素。其中,前1日土壤湿度和土壤温度为主要影响因子;在0~120 cm土层内的土壤湿度为林带内高于林带间。本研究结果对宁夏半干旱黄土区水平沟整地后退化植被科学恢复及土壤水分高效利用有很好的指导意义。

河套灌区农业高效节水与面源污染防控技术

针对河套灌区水资源短缺、农业面源污染严重等问题,从不同空间尺度和治理环节入手开展灌区农业高效节水与面源污染源头防控技术研究。研发了针对污染源头的农田水肥盐药调控管理技术模式(包括除草剂残留研究与用量推荐、土壤水氮盐和作物生长对水肥管理的响应、减量膜上秋浇技术及次生盐渍化土壤微生物改良技术)、针对农田排水的富氧生态沟渠截污净化技术模式和区域尺度的面源污染空间解析识别技术,并集成构建了贯穿源头控污—过程削污—区域查污—系统调污的高效节水型农业面源污染防控技术体系。基于现状研究和新发展理念提出了河套灌区水土资源领域研究的几点认识,相关成果为河套灌区高质量发展提供了重要支撑,对同类型灌区具有重要借鉴意义。

爆破振动组合降振方法的减震效果研究

为分析预裂爆破+减震沟组合降振方法的降振效果,首先运用LS-DYNA软件分别对单一预裂爆破和预裂爆破+减震沟组合降振方法进行数值模拟,得出预裂爆破+减震沟组合比单一预裂爆破降振效果更好,相差比例最大可达61%;然后进行爆破振动现场监测试验,论证了数值模拟结论的正确性;最后得出结论,认为预裂爆破+减震沟组合降振效果更好,降振方法的选取应结合地质条件、实际工况和周围被保护对象的要求进行综合分析。

安钢4000 m^(3)级高炉炉前设备环保设施概述及改造

当今社会中,环保已经成为越来越多人关注的问题。高炉出铁场,尤其是铁口附近、渣铁沟周边的炉前区域,是整个高炉车间操作人员最多、工作条件最差、自动化程度最低的地方,也是高炉工序除尘的重点和难点。通过对炉前环保设施简单描述,分析铁口区域烟尘产生原因及分布情况,发现其中存在的不足,通过部分改造使炉前环境达到更高的环保标准。

林地开沟机刀具优化设计与试验

针对林地开沟条件恶劣、开沟困难的情形,设计一种开沟刀,对设计的开沟刀进行切削土壤研究与参数优化。利用LS-DYNA建立开沟刀—土壤切削有限元模型,得到开沟刀土壤切削过程等效应力、切削阻力以及切削能耗的变化规律。以平均切削阻力为指标,建立正交仿真试验,探究刀片厚度、刃倾角和刀片切削速度对平均切削阻力的影响。正交仿真试验结果表明:平均切削阻力最小时的最优参数组合为刀片厚度6 mm,刃倾角45°,刀片切削速度2 m/s;各因素影响平均切削阻力的顺序为刀片切削速度>刀片厚度>刃倾角。对优化后的开沟刀进行静力学分析,刀具的强度与刚度满足要求。林地试验开沟刀切削阻力平均值为232.6 N,试验值与仿真值误差为7.1%,表明开沟刀—土壤切削模型可用于开沟刀参数优化。

油菜高速直播机开畦沟装置刀组优化与试验

针对长江中下游现有油菜机驱动型开畦沟装置高速(≥10 km/h)作业存在功耗较大、沟形不稳定的现实问题,该研究设计了一种刀体低阻触土面近似为螺旋桨叶面的类螺桨式开畦沟装置。基于运动学、动力学设计了由4组刀盘组成的类螺桨式刀组,确定了影响其作业功耗、作业质量的关键参数范围。基于EDEM软件开展了刀片刃型、螺距角及弯折角的单因素试验,结果表明:后磨刃耕阻最小,螺距角增大使刀片耕阻先减小后增大、抛土性能下降,弯折角增大使整体耕阻减小、抛土性能下降;1~4号刀盘的刃角结构为后磨刃,螺距角分别为7°、5°、4°、3°,折弯角分别为120°、120°、90°、90°时阻力较小,抛土性能较好。以螺距角、作业速度和刀盘转速为因子的Box-Behnken仿真试验,采用遗传算法对功耗和抛土性能进行多目标优化,结果表明:作业速度、刀盘转速、螺距角增大均使功耗上升,其中作业速度影响最大;作业速度降低、刀盘转速增高均使抛土效率提高;优化后1~4号刀盘对应的的螺距角分别为6.7°、4.7°、3.5°、2.5°;作业速度6、9、12 km/h时刀盘较优转速分别为540、620、810 r/min,优化刀组作业功耗低于对照组和国际ⅠS225刀组,总功耗较对照组分别降低5.51、11.78、28.99 kW,且12 km/h时减阻率最高,约为41%。田间试验表明:作业速度6~12 km/h时优化后开畦沟装置的总功耗为15.1~41.8 kW,与仿真结果相对误差小于10%,沟宽、沟深稳定系数均达90%以上。研究结果可为长江中下游稻油轮作区油菜高速开畦沟装置的优化改进提供参考。

管沟机器人自动化检测系统设计

随着铁路涵洞、公路排水渠和城市管网的快速发展,管沟维护任务的工作量逐年增加;为了确保工作人员的安全和提高管沟维护的效率,设计了一套管沟自动化检测系统;该系统由PC、控制手柄、管沟机器人和线缆车构成;管沟自动化检测系统以PC为核心,PC通过RS485与控制手柄、管沟机器人和线缆车进行通信;PC下发指令给机器人和线缆车,对管沟机器人和线缆车进行远程操控与传感器数据监测;PC通过同轴电缆接收管沟内部图像,实时对管沟进行监控;经实验测试,该管沟自动化检测系统能够正常运行在管沟环境中,机器人通信距离超过100 m,PC上位机实时显示1080P 30 Hz的管沟视频;该管沟自动化检测系统具有一定的应用价值,符合设计需求,具有一定的推广价值。

哈尼梯田沟渠的植物多样性特征及其影响因素

哈尼梯田沟渠是一种具有湿地性质的人工溪流,是哈尼梯田可持续发展的关键所在。为探明哈尼梯田不同沟渠的植物多样性与环境因子的关系,以哈尼梯田典型灌区沟渠系统植物为研究对象,运用样方调查法、方差分析和冗余分析对不同类型沟渠的植被群落组成、物种多样性与环境因子的关联性进行分析。结果显示:(1)哈尼梯田沟渠植物共118种,隶属45科100属,以菊科和禾本科植物为主,占总种数的28.81%;植物生态型构成以湿生植物为主(52种),中生植物次之(42种);(2)不同沟渠植物Shannon-Wiener指数、Margalef指数和Simpson指数大致表现为三级沟渠>断头渠>二级沟渠>一级沟渠;Pielou指数则表现为二级沟渠>三级沟渠>一级沟渠>断头渠;(3)冗余分析表明干扰程度对哈尼梯田沟渠植物多样性的影响最为显著,其次为海拔和土壤有机碳,而土壤全氮、全磷、全钾、pH和积水深度对沟渠植物多样性的影响相对较小。哈尼梯田沟渠生境受人为干扰程度的影响最为强烈,适度的人为干扰有助于维持与提高沟渠植物群落多样性水平。该研究结果可为哈尼梯田沟渠植物资源保护和梯田生态系统健康发展提供参考。

“88542”水平沟整地措施下土壤微生物群落空间分异特征

为探明宁夏黄土丘陵区“88542”水平沟整地措施下土壤微生物群落结构的空间分异特征,选取整地措施下形成的水平沟(FL)和上、下相邻水平沟间的隔坡地(GL)表层土壤为对象,通过高通量测序技术,研究整地措施下土壤微生物组成及多样性的变化及其影响环境因素。结果表明,在2种样地共检测到细菌30门、82纲和真菌13门、29纲的微生物。土壤中的主要细菌门为变形菌门、放线菌门和酸杆菌门,主要真菌门为子囊菌门、担子菌门和被孢霉门。2种样地下主要微生物类群的相对丰度存在明显差异,水平沟土壤中变形菌门和担子菌门的相对丰度分别高于隔坡地43.8%和79.6%,隔坡地土壤中放线菌门和子囊菌门的相对丰度分别高于水平沟28.1%和42.1%。α多样性显示,在2种样地间土壤细菌多样性指数无显著差异,但隔坡地上的土壤真菌Shannon、Simpson指数显著高于水平沟。此外,冗余分析显示,脲酶、微生物量碳、有机质以及全N是驱动土壤细菌和真菌群落变化的主要因子。研究结果可为黄土丘陵区整地措施后的生物地球化学过程和微生物变化机制提供理论依据和数据支撑。

剥离黏液层改性污泥回用对污泥颗粒化过程的影响

胞外聚合物(Extracellular polymeric substances,EPS)的资源化回收已经得到了广泛研究,但关于剥离EPS后污泥就地回用至污水生物处理系统的研究甚少。通过对剥离黏液层改性后的污泥进行考察发现,改性后的污泥仍具有良好的微生物活性,具备较好的底物降解能力;且相较于原泥,改性污泥的胞外蛋白质与胞外多糖质量比[m(PN)/m(PS)]由1.37提升至1.84,Zeta电位绝对值降低了25.97%,絮凝性能提升,因此改性污泥可回用于污水生物处理系统,并改善其性能。进一步地,研究了改性污泥连续回用至DE型氧化沟系统对其性能及污泥性质的影响,结果表明,随着回用天数的增加,污泥的m(PN)/m(PS)升高,系统内污泥开始颗粒化,粒径大于200μm的颗粒污泥占比达到了30%以上,污泥颗粒化持续增强。因此,连续回用剥离黏液层改性污泥至DE型氧化沟系统,可以促使系统内污泥颗粒化,从而为连续流氧化沟系统的污泥颗粒化提供了新方法。

基于颗粒放尺效应的逆旋开沟机刀辊功耗分析与试验

为探究粗粒化建模对逆旋开沟机刀辊功耗的影响,提高离散元法的计算效率,该研究以1K-50型开沟机开沟部件为对象,利用EDEM软件构建适于南方葡萄园土质环境的刀辊-土壤离散元模型,将仿真模型中的土壤颗粒分别放大2~5倍进行开沟仿真试验,对刀辊功耗、工作阻力及土壤运动状态进行分析。结果表明:在土壤颗粒直径为5 mm、刀辊转速132 r/min、前进速度0.06 m/s、开沟深度0.3 m工况下,刀辊稳定作业阶段的功耗、水平阻力及垂直阻力平均值分别为3.73 kW、923.85 N和148.30 N,仿真功耗相对实际功耗的误差为9.9%。开沟仿真过程中刀辊的功耗、工作阻力平均值及土壤运动状态随放尺比例的变化而变化,其中刀辊功耗与水平阻力平均值随放尺比例增大而减小,垂直阻力平均值随放尺比例先减小后增大再减小,且增大放尺比例使得土垡从刀片正切面的抛出时刻提前,抛出速度减小,土垡逐渐松散,壅土高度增加,但不改变正切面上各深度土层的土壤分布顺序。放尺比例为2~5时,仿真计算时间相较原尺状态减少99%,但仿真功耗相对实际功耗的误差超过32%,当放尺比例为1.2时,能够将功耗相对误差控制在11.1%,仿真时间为22.9 h,仿真数据量313.72 GB。研究结果可为农机领域离散元放尺计算及构建刀辊-土壤粗粒化模型提供一定参考。

西湖凹陷K气田宝石组“源-渠-汇”及沉积体系分析

西湖凹陷K气田宝石组的油气潜力可观,但其古地理环境尚不明确。该文应用"源-渠-汇"耦合的思想,利用地震及钻井资料对K气田宝石组进行沉积体系演化及展布研究,明确了宝石组沉积相类型及分布规律。结果表明,宝石组可以划分为宝上、宝下两段,物源主要来自西北部海礁凸起。K气田宝石组主要发育三角洲前缘亚相沉积,包括砂坝、分流主河道、分流次级河道、河道间沉积微相。研究区南、北两个次洼,是优势沉积汇聚区,其中宝上段的水下分流河道以及宝下段的砂坝为下一步勘探开发的有利目标。该研究可为K气田宝石组油气勘探提供参考。

长江流域农田生态排水沟渠氮削减效应研究

为研究长江流域农田生态排水沟渠对总氮(TN)的削减效果,本研究收集长江流域生态排水沟渠的639项野外现场试验数据,通过Mann-Whitney U检验和K-W检验方法探究了不同植被类型、沟渠类型、强化措施类型、温度范围和进水浓度范围等因子对生态排水沟渠TN削减效率的影响。结果表明:在农田生态排水沟渠中,不同植被类型中的多种人工植被对TN削减效果最好,平均削减效率为47.72%;沟渠类型为边坡半衬砌(沟壁材质为部分混凝土,沟底材质为全土)对TN去除效果最佳,其平均削减率为58.18%;强化措施类型中,添加基质类和设置拦截类强化措施的生态排水沟渠对TN削减效果最好,其平均削减效率为54.24%;气温处于>25~35℃时生态排水沟渠TN削减效果更有效,而在低温环境下可以通过种植耐寒植物(绿狐尾藻、黑麦草等)提高削减率;沟渠进口TN浓度多数集中在>2~4 mg·L^(-1)之间,沟渠出口TN浓度主要分布在0~2 mg·L^(-1)之间,TN进口浓度为>2~4 mg·L^(-1)时沟渠TN削减效果最佳;不同浓度条件下,沟渠选择种植多种人工植被,对沟壁进行半衬砌,设有强化措施都能有效提高TN的净化效果;TN削减效率与水力停留时间、沟渠长度、水深呈现正相关;在多种因素最优的情形下,TN表面去除负荷随着TN进口浓度增大而增大。研究表明,长江流域农田生态排水沟渠选择多种人工挑选的植被、沟渠类型选择边坡半衬砌、同时添加基质类和设置拦截类强化措施更能有效地削减TN,并且控制气温在>25~35℃和进口浓度为>2~4 mg·L^(-1)来削减TN,另外延长沟渠长度和控制水体的水深、水力停留时间可更好地削减TN。

胜利山柳沟北部油区长8致密砂岩开发对策研究

胜利山柳沟北部油区存在油层能量利用不足、井场状态不理想、注采井网不完善等问题,在很大程度上影响了油田的开发效果。基于此,针对低渗透油藏的特征,通过考虑地层压力的合理维持、采用菱形反九点井网形式、综合经济评价确定井网密度,以及物质平衡方法计算合理注采比等措施,实现了更加经济高效的油田开发。最终提出的开发调整方案有助于提高地层压力、优化井网结构,以及保障油田的可持续开发。这些调整为新建产能提供了可行的方案。

基于两相流的氧化沟推流器分布特性研究

针对氧化沟污水处理技术中可能存在的能耗大、污泥淤积的问题,将活性污泥的黏度和沉降速率通过用户自定义函数导入Fluent软件,对某污水处理厂的标准氧化沟进行水-活性污泥两相流数值计算,得到氧化沟中推流器功率、速度分布情况及污泥分布情况,并对其进行分析比较,选出最优电机功率及推流器分布。对氧化沟内流场特性进行深入分析,将数值模拟及试验测得断面流速进行比较,结果表明各测点数据吻合程度较好,因此认为数值模拟能够较好地预测出真实流场中各点的流速,且速度死区率大的区域污泥质量浓度一般较高。

450 nm半导体蓝激光“打沟去垄法”治疗大体积良性前列腺增生的疗效 观察

目的分析450 nm半导体蓝激光“打沟去垄法”治疗大体积良性前列腺增生(BPH)的疗效及安全性,以期在临床推广应用。方法回顾性分析2023年9—12月泰安市中心医院迎胜院区泌尿肾病激光治疗中心行450 nm半导体蓝激光“打沟去垄法”治疗30例大体积BPH患者的临床资料,记录患者术中激光出光做功时间、术前及术后血红蛋白(Hb)水平、术后膀胱冲洗时间、尿管留置时间、术后住院时间、术中及术后并发症发生情况。对比患者术前及术后1个月国际前列腺症状评分(IPSS)、生活质量评定量表(QoL)评分、最大尿流率(Qmax)、膀胱残余尿量(PVR)变化情况。结果患者术前前列腺体积为(104.5±14.52)mL,术中激光出光做功时间(20.13±2.98)min,术后膀胱冲洗时间(20.27±2.56)h。所有患者术后2 d拔除导尿管,术后3 d顺利出院。术后1个月IPSS、QoL评分、Qmax、PVR均较术前明显改善,差异有统计学意义(P<0.05)。在随访期间未观察到任何并发症发生。结论采用450 nm半导体蓝激光“打沟去垄法”治疗大体积BPH是一种新型、安全、有效的手术方式。

减震沟爆破降振机理的试验研究

降低爆破振动危害是爆破安全中广泛关注的重要课题,研究减震沟的降振机理对指导爆破工程安全具有一定理论价值。以混凝土为振动传播介质,固定埋深的炸药爆炸后,测试有无减震沟条件下不同距离爆破振动参数。通过波形分析其传播衰减过程,利用MATLAB工具包对爆破振动波进行时频分析。结果表明:随着距爆心水平距离的增加,切向、径向、垂向峰值振动速度均逐渐减小,且符合萨道夫斯基公式的指数式衰减;减震沟过滤了爆破振动的低频成分,有效地阻隔爆破振动产生的P波,显著降低爆破振动的能量强度,控制爆破振动危害。

一种新型装配式沟渠设计及受力分析

针对农田水利建设中传统沟渠采用现场人工砌筑或钢筋混凝土浇筑,存在现场工作量大、工期长造价高、对环境污染影响大等缺点,通过改进结构材料和设计施工,并基于高强高性能混凝土(UHPC)设计了一种新型装配式预制沟渠。利用UHPC优越的抗折强度和抗裂性能,做成厚度较薄,质量较轻的板块结构。现场施工省去了传统现浇砼支模板的阶段,仅需拼接、接缝处理即可组装成型,实现水沟的装配式施工,并通过数值计算验证其满足结构受力要求。

潜水位动态计算灌溉回渗强度动力学方法研究

在沟渠侧渗与田间下渗都不可忽略的灌区,由于潜水水位动态数据分项计算田间下渗与沟渠侧渗的困难,研究基于地下水动力学原理,当田间下渗强度ε为常数,将ε作源汇项构建沟渠附近潜水非稳定流模型,对模型进行线性化、齐次化处理,利用Laplace变换,求出模型解;对随时间变化的下渗强度,利用分段函数将其离散,按叠加原理求出解.然后,基于模型解,构建利用潜水水位动态数据计算田间下渗强度的递推公式,结合Darcy定律给出计算沟渠侧渗算式,讨论沟渠边界对潜水位变动及对侧渗强度的影响规律.以淮北平原某干渠附近潜水位动态为例,演示上述过程:在48 h计算期内,沟渠侧渗对潜水位变动的贡献比例,从初期的4.3%迅速上升到末期的62.8%.据此所提出的计算灌溉回渗强度的动力学方法可为灌溉水入渗地下水计算提供参考.