冻融干湿循环条件下粒径及盐分对土壤粗颗粒风化速率的影响

【目的】探究冻融干湿循环条件下,土壤粒径及盐分对土壤粗颗粒风化速率的影响。【方法】以土壤粗颗粒(灰绿板岩)为研究对象,设置粒径(10、20、30mm)、盐分浓度(3、6、10g/L及蒸馏水作对照)两因素,开展冻融干湿循环随机试验,分析不同循环次数下土壤粗颗粒风化速率的变化规律。【结果】(1)在水盐溶液处理下土壤粗颗粒风化速率均比单纯水处理大,10g/L盐分处理下的土壤粗颗粒风化速率大于其他处理。在20~60次冻融干湿循环之间,10 mm土壤粗颗粒的风化速率随盐分浓度的增加而增大。(2)土壤粗颗粒风化速率随粒径的增大呈减小趋势,且10 mm的土壤粗颗粒风化速率大约是30 mm的2倍。(3)土壤粗颗粒风化速率随冻融干湿循环次数的增大而增大,A1B4(10 mm 10 g/L)组合下的土壤粗颗粒风化速率最大。【结论】在冻融干湿循环影响下,小粒径的土壤粗颗粒风化速率大于大粒径,且水盐作用对土壤粗颗粒风化速率的影响大于单纯水作用。

双模式MSBR工艺在城镇污水厂雨季工况中的中试试验

我国城镇污水处理厂在雨季往往面临短时间激增的水力冲击负荷,因污水厂二级处理系统通常按旱季流量设计,无法应对超量的雨季合流污水,导致厂前溢流或厂内超越,严重污染了受纳水体。研究采用含多点进水功能的双模式改良型序批间歇反应器(MSBR)在浙江某污水处理厂模拟雨季超量合流污水的生化处理,通过中试试验证明了该工艺可在合流污水达到2~4倍旱季设计流量的条件下,确保COD_(Cr)、氨氮、总氮(TN)等主要出水指标稳定达到并优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)中一级A标准,其中出水氨氮平均质量浓度小于1.0 mg/L,TN平均质量浓度小于10 mg/L。其处理效果显著优于物理-化学强化一级处理工艺,为大幅提升污水处理厂的雨季峰值流量处理能力,有效削减雨季受纳水体的冲击性污染,消除城镇黑臭水体提供了新的解决方案。

干湿循环下强风化红砂岩土强度特性及边坡稳定性研究

强风化红砂岩土作为一种工程中常见的土体,在干湿循环条件下易受水文因素的影响,导致强度特性改变,对工程安全造成困扰。针对此类问题,文章通过对强风化红砂岩土进行干湿循环实验,测试其在干湿循环条件下的强度特性及干湿循环对边坡稳定性的影响。研究结果表明,当强风化红砂岩土干湿循环次数达到四次以上时,边坡的稳定系数小于1.0,会导致边坡失稳。

基于三种机器学习算法广西冷湿天气预报对比研究

为了提高广西冷湿天气预报的准确率,论文利用支持向量回归、冲量项神经网络、遗传神经网络等三种机器学习算法建立广西冷湿天气指数预报模型,并在广西冷湿天气预报中进行应用试验。结果表明:支持向量回归模型预报效果最好,其次为遗传神经网络模型和冲量项神经网络模型,三种机器学习算法预报的平均相对误差比传统的逐步回归预报方法减小了3.4%。

湿热循环作用下中风化花岗岩强度损伤特性研究

为研究湿热环境下花岗岩强度损伤机制,对经历不同湿热循环作用预处理的中风化花岗岩试样进行单轴抗压强度试验和巴西劈裂试验,分析恒湿冷热循环、恒温干湿循环和热干-冷湿循环对花岗岩单轴抗压强度、弹性模量、劈裂强度及损伤因子的影响规律。结果表明:中风化花岗岩的单轴抗压强度、弹性模量均与湿热循环次数呈指数衰减关系,在冷热循环、干湿循环、热干-冷湿循环30次后,单轴抗压强度相较于初始状态的降幅依次为13.63%、19.76%和21.54%,弹性模量的降幅依次为42.78%、50.34%和53.78%;劈裂强度与湿热循环次数呈近似线性衰减关系,在冷热循环、干湿循环、热干-冷湿循环30次后,劈裂强度相较于初始状态的降幅依次为38.59%、65.65%和71.53%;通过损伤分析,发现考虑温、湿度耦合变化的热干-冷湿循对中风化花岗岩强度的损伤效应最显著,干湿循环造成的损伤效应次之,且劈裂强度较单轴抗压强度更易受到长期湿热循环的损伤作用。

高层住宅朝向及平面形式对室内泛潮的影响机制研究

广东春季2-4月频繁出现“回南天”返潮天气,室内墙体、家具出现泛潮、结露现象,给人们的日常生活带来巨大困扰。区别于以往研究多着眼于设备、构造、材料等方面,本研究侧重验证建筑设计策略对室内泛潮结露的影响特征。从建筑设计常涵盖的朝向、平面形式、公共空间等要素出发,设计模拟实验方案,利用OpenStudio软件进行室内环境模拟,观察建筑布局等相关要素对室内环境的影响规律。模拟结果显示,朝向对室内结露影响显著,西南朝向受到室外高温高湿空气影响,更容易产生结露风险;在T形(塔式)、蝶形(塔式)和通廊式(板式)3种平面形式中,板式布局结露风险最小。根据此结果,从建筑设计的角度提出防泛潮结露的改善策略。

多次干湿循环后原状和重塑黄土的持水性试验研究

干湿循环的风化作用是引发中国黄土地区基础设施破坏的重要影响因素。黄土的持水性能是此类黄土工程问题物理成因的关键物性。为了探究在干湿循环的环境驱动作用下不同地区原状和重塑黄土的持水性能及其变化规律,利用压力板仪和电镜扫描仪(SEM)开展了持水曲线(SWRC)和微观结构的系列室内试验。研究结果表明,干湿循环的风化作用对原状和重塑黄土的持水性能有显著影响,且第一次循环的影响程度最为明显;原状黄土的SWRC呈双峰型,重塑黄土的SWRC呈单峰型;利用概念模型很好地解释了持水性的特征、变化规律及其与微观结构之间的联系。提出了一个考虑干湿循环次数、土的结构、区域差异影响的新持水模型,可以统一描述具有双峰特性的原状黄土和具有单峰特性的重塑黄土的持水特性,模型参数能够很好表达SWRC的变化特征,所提出模型在预测黄土和其他土的持水性能方面,具有较高的实用性和有效性。

都安县碳酸钙工业区高影响天气气候特征分析

根据1960—2020年都安碳酸钙工业区周边的历史气象灾害以及工业区内重点企业对气象要素和高影响天气的抽样调查,确定影响工业区的关键气象因子为降水、气温、风速,高影响天气为暴雨、雷暴、大风、潮湿天气、高温。1960—2020年都安站气象统计资料显示:年平均暴雨日数为7.6 d,各月份均有可能出现暴雨天气,5—8月为暴雨多发期,其中6—7月最为集中,每年的5—9月为雷暴的高发期,其中6—8月最为频繁,21:00至翌日07:00为雷电活动高发期,年平均大风日数为3.4 d,月最大风速在12.4~22.7 m/s之间,年极大风速在17.4~26.9 m/s之间,年平均潮湿寡照日数为83.0 d。潮湿寡照日数主要集中多分布在1—4月,最多的月份出现在3月,平均年高温日数为17.1d,高温日数最多的月份出现在6—9月,其中8月最多。

西北气候暖湿化的农业经济影响评估:以宁夏为例

以宁夏农业经济为研究对象,综合气候学与经济学交叉学科理论,在阐述气候变化影响农业经济基本理论的基础上,基于微观计量经济学方法定量评估了1991—2020年历史气候变化和极端天气气候事件对宁夏农业经济产值的差异化影响,进而预估了SSP3-RCP8.5和SSP2-RCP6.0情景下2041—2070年和2071—2100年气候暖湿化的潜在影响。结果表明,平均气温和降水均非线性影响农业经济产值,极端天气气候事件显著抑制农业经济增长,极端高温与重旱未能形成“热旱”复合型灾害影响;SSP2-RCP6.0发展路径可以大幅减缓SSP3-RCP8.5路径下未来升温的潜在负面影响。评估结果揭示了西北气候暖湿化对农业经济的复杂影响,有助于为区域最佳适应气候变化提供科学依据。

一种X波段相控阵天气雷达反射率因子订正算法

不同雷达观测相同目标的反射率因子差异会影响雷达组网应用效果,对无波束阻挡的X波段雷达而言,这种差异主要由雷达定标偏差和信号衰减引起,其中衰减包含降水导致的衰减以及天线罩水膜导致的衰减。为了订正定标偏差、天线罩水膜衰减以及降水衰减,设计了一个基于相控阵雷达组网的订正方法。首先,将天线罩水膜导致的衰减看作定标偏差的一部分,使用组网衰减订正算法做初次衰减订正;然后,通过构建一个雷达网观测偏差函数,使用梯度下降法求解各雷达之间的定标偏差;最后,将订正了定标偏差的原始反射率因子再次使用组网衰减订正算法进行二次衰减订正。对上述订正方法,用于广东省佛山市7部X波段相控阵天气雷达探测的一次冷空气降水过程进行检验。结果显示,传统的PIA(Path-integrated attenuation)算法订正结果与广州S波段天气雷达观测结果相关系数为0.53,均方根误差为9.0 dB,而该算法这两项数值分别为0.64和8.4 dB,优于PIA;在台风外围的局地强降水过程中也得到了相同的结论。

钢筋石笼筋材在干湿循环盐环境中的腐蚀行为研究

为了探究钢筋石笼筋材在干湿循环盐环境中的抗腐蚀性能,采用干湿循环加速腐蚀试验,研究了HPB300普通钢、NH400耐候钢及NS142、NS3362种耐蚀钢在干湿循环盐雾[5%(质量分数)NaCl溶液]腐蚀环境下的失效行为。通过腐蚀失重法、XRD、SEM和电化学测试等方法研究了4种钢在干湿循环盐溶液介质中的腐蚀速率变化规律、物相、形貌结构及其电化学特性,对比分析了4种钢在模拟加速环境中的耐蚀性能及力学性能变化。结果表明:在5%NaCl溶液腐蚀介质中加速循环105周期后,HPB300钢和NH400钢的腐蚀速率显著高于NS142和NS336,且自腐蚀电位更负;经加速腐蚀试验后,HPB300钢的抗拉强度已经无法满足钢筋石笼筋材的应用要求,但NH400、NS142、NS336的抗拉强度仍满足服役条件。因此,NS142及NS3362种耐蚀钢更适合应用于盐雾腐蚀环境下钢筋石笼的筋材。

耐候高强度螺栓钢耐典型工业大气环境腐蚀性能研究

为了研究耐候高强度螺栓钢在典型工业大气环境下的腐蚀行为,从自制的10.9级耐候螺栓中取样,与35VB螺栓对比,进行周期为24,48,96,168,216 h的模拟典型工业大气环境周期浸润加速腐蚀试验,采用腐蚀失重、XRD、SEM、电化学测试等分析试验方法,研究耐候高强度螺栓钢在模拟工业大气环境下的腐蚀行为。结果表明:10.9级耐候螺栓钢和35VB螺栓钢的腐蚀失重量均随腐蚀周期的延长而增加,10.9级耐候螺栓钢的失重量明显低于35VB螺栓钢;随腐蚀周期的延长,10.9级耐候螺栓钢和35VB螺栓钢的腐蚀产物的衍射峰强度均增大,并且在相同腐蚀周期下,10.9级耐候螺栓钢中α-FeOOH相的衍射峰较强;在相同周期下,10.9级耐候螺栓钢与35VB螺栓钢相比,自腐蚀电位较正、自腐蚀电流密度较小,且容抗弧较大,说明加入了Cu、Cr、Ni合金元素的10.9级耐候螺栓钢在典型工业大气环境中具有较为优异的耐蚀性。

广西“回南天”发生特征及预报着眼点

利用常规MICAPS数据资料,对广西"回南天"发生特征及预报着眼点进行分析研究。结果表明:(1)"回南天"发生在春季低温阴雨后期迅速回暖的转变过程中;(2)有利"回南天"发生的环流形势共同特征为:500 hPa我国北支西风气流转为纬向环流,南支槽加深并向东移动,850 hPa有西南急流,地面冷空气减弱,华南静止锋减弱北抬;(3)T-lnp探空曲线中,锋区逆温层上限持续下降到850 hPa以下,次日落地消失;(4)室外空气露点温度高于室内物体表面温度,暖湿空气中的水汽入室遇冷后,在物体表面发生相变凝结;(5)根据前一天最低气温、当天露点温度及升幅,将"回南天"划分为重度、中度和轻度3个等级;(6)"回南天"有冷性结束和暖性结束两种方式。所得成果可应用到预报业务中。

水泵强制排水系统合流制溢流的污染源解析

在对上海市某截流式合流制系统服务范围内的地表径流、生活污水、雨天截流、溢流的水质与水量进行同步监测的基础上,根据排水管网水力模型确定系统储存的生活污水量,采用输入输出质量平衡法初步分析了该系统雨天总出流（溢流加截流）与溢流过程的SS,NH4＋-N来源,结合降雨特性比较分析了雨天总出流、溢流的污染源解析结果的差异,与雨天总出流的污染负荷构成相比,2012年6场降雨溢流事件的溢流SS,NH4＋-N负荷中,地表径流的贡献率分别下降了10.2％～25.1％,4.5％～11.0％,生活污水贡献率分别降低了0.3％～1.5％,6.0％～30.7％,管道沉积物贡献率则分别增长了11.2％～25.4％,6.8％～37.2％.研究成果直接确定了对水体造成危害的溢流污染的来源,为合流制溢流污染控制、城市水环境保护策略的制定提供了依据.

Cu、Mn的协同作用对低合金钢在模拟海洋大气环境中腐蚀的影响

用增重法、扫描电镜、X射线衍射、电子探针和X射线光电子能谱等手段研究了在模拟海洋大气干湿交替环境下16Mn钢和Cu-Mn耐候钢的腐蚀行为及Cu、Mn共添加对低合金钢腐蚀行为的影响.结果表明:Cu-Mn耐候钢的腐蚀速率低于16Mn钢,其锈层更致密;两种钢的铁锈均由Fe3O4,α-FeOOH,β-FeOOH,γ-FeOOH和大量无定形相组成;添加Cu使Fe3O4含量增加,添加Mn使γ-FeOOH含量减少;Cu在Cu-Mn耐候钢锈层中以CuFeO2存在;Mn在两种钢锈蚀初期以MnO存在,后期为Mn3O4.Cu、Mn的协同作用使Cu-Mn耐候钢抗大气腐蚀性能优于16Mn钢.

2010年冬末春初“回南天”环流背景场特征分析——以惠州市为例

利用NCEP/NCAR再分析资料和MICAPS实况数据,对广东惠州市2010年冬末春初的2次较严重的、持续时间较长的"回南天"天气过程进行总结分析。结果显示:发生"回南天"的前期一般出现较长时间的低温阴雨天气,使得地面及墙面等物体表面温度较低,空气湿度较大;"回南天"期间,500hPa北支系统偏北,冷空气难以南下,南支波动活跃,华南地区主要处于南支槽前,其前强盛的西南暖湿气流为"回南天"带来了充足的水汽条件,底层地面冷高压北收,西南低槽不断更替发展,华南地区主要处于地面低压槽前侧,且地面风速较小,对流层低层有较强的逆温层存在。

西北干旱区夏半年深厚的混合层与干旱气候形成

为了更好地理解西北干旱区大气混合层(ML)厚度的变化特征及其对当地干旱气候形成的影响,我们利用张掖和民勤站夏季及相关月的实测探空资料及T-logP图解法,首先计算了该两地逐日ML厚度,然后分析并讨论了它的时空间变化特征、与干湿天气气候的关系,以及夏半年的深厚ML对加剧当地干旱气候的影响。结果表明:(1)河西中东部ML厚度的年变化及地区差异明显。冬季最浅薄,夏半年深厚(特别是5、6月),4月及10月分别是ML急剧增厚及变薄的过渡期;同时,更靠近西北干旱区中心的河西西部及北部的ML更深厚。(2)夏季干(湿)天气通过加强(减弱)地气间的感热交换和干对流,而明显影响当地的ML厚度。平均而言,以高温日最深厚,干日次之,小雨日再次之,而中强雨日最浅薄。干年夏季的ML厚度平均比湿年的对应值增厚300 m左右。夏季典型干日的ML厚度比雨日厚3000 m,典型干日的ML厚度昼亱变化不大。(3)反过来夏半年深厚的ML也通过增加雨滴蒸发损耗,减少了干旱区的降水,加剧了当地干旱的程度,因此夏半年深厚的ML也是形成干旱气候背景的成因之一。

耐候钢耐蚀性能的评定

采用干湿浸渍实验获得耐候钢的防护性锈层.应用交流阻抗实验方法测试了所得的锈层,建立了等效电路分析数据.结果表明,交流阻抗方法可以有效地分析耐候钢内锈层的性质.干湿浸渍循环实验与交流阻抗方法相结合,可以快速、合理地评价耐候钢耐蚀性能.

红山窑膨胀红砂岩湿化特性试验研究

针对红山窑膨胀红砂岩具有微膨胀、易软化、易风化的特点,采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、MTS815.03岩石力学刚性电液伺服试验机等先进的设备为测试手段,对3种不同风化程度的膨胀红砂岩湿化过程进行观察和机理分析,从试验和机理两方面探讨膨胀红砂岩的湿化性,从而进一步阐明红砂岩膨胀性、裂隙化具有本质的区别。试验结果表明:(1)中风化红砂岩干燥时抗压强度为5.85MPa,饱和试样为0.20MPa,岩石本身强度随吸水率增加而明显下降,具有强烈的软化作用;(2)膨胀红砂岩的湿化性随胶结系数的减小而愈加强烈,与红砂岩风化程度(埋深)无关。这些研究成果对红山窑水利枢纽工程红砂岩地基开挖易裂以及边坡表层溜坍预治具有较大的指导意义。

花岗岩全风化土湿化变形及强度的试验研究

基于某高速公路路基花岗岩全风化土浸水湿化的情况,采用GDS非饱和三轴仪进行了接近实际应力路径下三轴"单线法"湿化变形试验,研究了试样在不同围压、不同湿化应力水平下的湿化情况,得到了试样在湿化前后应力-应变曲线,轴变与体变间的变化规律,经成果分析表明,试样在湿化过程中均产生了轴变与体变,并且经湿化变形后产生了各向异性。当初始有效围压相同时,各湿化应力水平下的抗剪强度指标c、Φ值近似相等,与干样相比,湿样的黏聚力c值减少明显,内摩擦角值变化不大。在初始有效围压较低情况下,试样约在轴向应变达10%左右时体积变形由剪缩变为剪胀,而在初始有效围压较高的情况下则没发生类似的现象。