基于尺寸效应的夯土水盐运移分布特征研究

水盐循环作用是夯土遗址渐进式破坏的主要影响因素之一。为了研究尺寸对夯土水盐运移分布特征的影响规律,制备5组含盐量为0.3%、边长为50、100、200、500、900 mm立方体夯土试样,并将其置于温度为10~27℃、相对湿度为20%~50%的室内环境进行自然失水试验。在失水周期内,通过钻孔取样,检测夯土试样表层至内部土体的含水率及含盐量,并分析不同尺寸夯土试样水盐运移特征及尺寸效应。试验结果表明:夯土试样的失水周期及表层土体盐分富集量随尺寸的增大而增大,失水速率随尺寸的增大而减小。不同尺寸夯土试样的失水周期分为快速失水、缓慢失水、稳定失水3个阶段,水盐运移活动主要发生在快速失水阶段。失水过程中,盐分随水分向试样表层运移,表层土体盐分含量增加,内部土体盐分含量降低,盐分集中富集在表层土体上。该研究可以为土遗址室内小块体试验、模拟足尺试验和野外观测试验研究提供理论支撑。

岱海冰封期与非冰封期氮磷分布及影响因素差异分析

为揭示岱海不同时期营养盐分布特征及与环境因子的响应机制差异,基于2021年1月(冰封期)和5、7、10月(非冰封期)岱海水样及冰样的实测数据,运用克里金插值、相关性分析、差异显著性分析方法,分析岱海氮、磷时空分布特征,探讨其与环境因子在冰封期与非冰封期的响应机制。结果表明:岱海水体中总氮(TN)变化趋势为春季>秋季>夏季>冬季;总磷(TP)变化趋势+-为夏季>秋季>春季>冬季。从冬季到次年秋季,水体中氨氮(NH_(4)^(+)-N)和硝态氮(NO_(3)^(-)-N)的平均浓度呈先减少后增加的变化趋势,而TN、溶解性总磷(DTP)和颗粒态磷(PP)浓度呈先增加后减少的变化趋势,且夏季浓度最高,以溶解态磷为主。冬季TN浓度呈湖心处高四周低的分布,TP浓度整体分布均匀。除NO_(3)^(-)-N在底层冰中浓度最大外,冰体中TN、TP和NH4-N均表现为表层冰>底层冰>中层冰。在湖体冻结排盐作用下,不同形态氮、磷平均分离系数大小依次为NH4-N>TP>TN>NO_(3)^(-)-N。DTP与水温全年呈显著正相关,入冬后温度降低且外源磷供给减少,而结冰过程中TN浓缩程度高于TP,导致冰下水体的氮磷比增大。不同时期水体中营养盐与盐度、叶绿素a的响应存在明显差异,这一结果受冰盖阻隔、冻结排盐、内外源污染以及微生物代谢等多个过程的共同控制。

涠洲高渗油藏冻胶泡沫体系优选及室内评价

为找到耐温抗盐性能优秀、调剖控水能力优良且成冻时间可控的冻胶泡沫体系,进而应用于涠洲高渗高含水油藏,采用Waring Blender法、Sydansk代码法以及物理模拟实验以起泡体积、半衰期、成冻强度、阻力系数及分流量为评价指标,优选出0.2%阴离子型聚合物(KY-6)+0.6%有机铬交联剂(YG107)+0.6%十二烷基苯磺酸钠(BHSN12)+1%缓速剂乳酸钠的冻胶泡沫体系。结果表明:该体系耐温耐盐性能优秀;加入缓速剂后可实现成冻可控(约15 h成冻,强度为G级),稳定时间长;在目标油藏渗透率范围内封堵率大于99%,具有很好的封堵控水作用;渗透率级差为3.2~15.8,能有效注入并封堵强水窜通道,具有优秀的调剖控水能力,其中渗透率级差为7左右调剖效果最优。

盐冻作用下水泥路面毛细吸水系数演化及应力状态分析

为探究道面混凝土毛细孔吸水系数与损伤度之间的关系,开展了室内盐冻试验,以冻后混凝土为对象进行毛细吸水试验及力学性能测试,对高寒季冻区在役期水泥路面的路用性能指标控制进行分析。结果表明:混凝土毛细吸水系数与冻融循环次数及损伤度之间均具有较强的非线性关系;外部湿润对道面混凝土的影响深度随盐冻次数的增大而增大,当混凝土损伤度D达到0.13时,湿度影响范围增大20%;相较于抗弯折强度损失,盐冻损伤导致的道面混凝土自身湿度翘曲应力衰减可忽略不计;针对地处高寒季冻区的连续配筋混凝土路面,需重视盐冻损伤导致的湿润区间加剧引发的钢筋锈蚀问题,常规混凝土路面则需着重考虑盐冻对力学性能的影响。

土壤水盐含量对冻土水力传导度模拟的影响

为了探究土壤水盐含量对冻土水力传导度模拟的影响,以内蒙古河套灌区土壤为研究对象,使用MesoMR23-060V-I核磁共振仪系统测定了5个初始土壤含盐量(0.1%、0.2%、0.5%、0.7%和1.0%)和3个初始质量含水率(20%、25%和30%),共15种组合下的土壤冻结曲线(SFCC)。基于SFCC,采用最新的毛管束模型(CBM)预测冻土水力传导度,并与目前广泛采用的冰阻抗模型(IIM)对比。结果表明:(1)土壤盐分能够显著增加冻结土壤未冻水含量,降低冰点和冻结曲线斜率,但三者均随初始土壤含水率的增加而增大。(2)幂函数模型能较好地描述土壤冻结特征曲线,拟合参数α和β随盐分增加而分别增大和减小,水分对拟合参数无显著影响。(3)无论是冰阻抗模型还是毛管束模型,盐分对冻土水力传导度的影响都明显大于水分。盐分分别通过影响临界温度和土壤冻结曲线参数影响IIM和CBM对冻土水力传导度的预测。相比于IIM,CBM在低温和高盐条件下预测精度更高。

从稀土熔盐电解渣中回收稀土实验研究

被称为“工业味精”的稀土,因其高效的光、电、磁等性能而广泛用于电子、冶金等领域,也被世界各国作为重要的战略资源之一。目前稀土冶炼工业生产方法之一是熔盐电解法,稀土粗金属中各种杂质在电解系统中累积,最终以不溶物的形式出现,即为稀土熔盐电解渣。若能有效回收稀土熔盐电解渣中的稀土金属,既符合固体废物“三化”原则中的资源化,也对国家“无废城市”的建设有利。本文以稀土熔盐电解渣为原料,考察了三种焙烧剂(硅酸钠、碳酸钠、氢氧化钠)的焙烧温度、焙烧时间、水洗温度、水洗时间、浸出温度、浸出时间等物理化学参数对稀土浸出率、杂质氟离子去除率的影响。结果表明,最佳焙烧温度为70℃、最佳焙烧时间为1.5h、最佳水洗温度为40℃、最佳水洗时间为1.5h、最佳浸出温度为80℃、最佳浸出时间为2h。

祁连山水源林生态系统结构与功能的研究

在祁连山水源涵养林区，围绕水源林生态系统结构与功能的动态变化，开展了森林小气候、森林水文生态效应的研究。结果表明，祁连山水源涵养林不仅具有拦蓄降水、缩小温差、保持较高土壤湿度等作用，而且具有十分显著的消洪补枯、涵养水源、保持水土的水文生态作用。森林覆被率６５％的流域比３２％的流域年枯水径流量增加２８８７ｍｍ，年洪水径流量减少９８８７ｍｍ；森林土壤贮水２９８１２～３９１９３ｍｍ，草地仅１８２０９ｍｍ；林地很少产生地表径流，草地年土壤流失量１７９３９ｋｇ·ｈｍ－２；高寒山区多年冻土与季冻土致使试验区河川径流系数高达０７３，蒸散较小为１５６５４ｍｍ；多年监测资料显示祁连山林分质量下降，冰川退缩，河川径流逐年减少，生态环境明显恶化，建议各级政府部门高度重视祁连山生态保护问题。

人工神经网络在冻土水盐空间变异与条件模拟中的应用比较

该文利用人工神经网络的BP模型建立了具有类似普通Kriging(OK)法和条件模拟(CS)运算目标的人工神经Kriging(NK)方法,在黄河河套平原进行了耕地和盐荒地初冻期、最大冻深期和融通期土壤水盐时空变异性的模拟和估值,通过NK法与OK法、CS法模拟、估值、检验结果及3种方法的理论变异函数、统计参数与实验变异函数的对比,结果表明NK法在消除滑动平均影响方面优于OK法,并以类似于CS法的空间变异性进行模拟,而且NK法有自身独特的优点,它不需要协方差函数的估计和变异函数的推求,对于含有一定特异值和一维到三维空间的扩展有更强的适应性,是对空间变异性应用研究方法的一种补充,同时拓宽了ANN的应用领域,具学科融合的优势。

冬季咸水结冰灌溉下滨海重盐碱地土壤水盐动态及对棉花出苗和产量的影响

在河北省滨海区,连续3年对当地的盐碱地进行了冬季咸水结冰灌溉,并对土壤的耕层水盐动态、棉花出苗和产量以及植株的盐离子状况进行了观测。结果表明：利用矿化度为8.15~14.27 g.L 1、灌水量为180mm的地下咸水,对滨海盐碱地进行冬季结冰灌溉,后期结合地膜覆盖可显著降低土壤盐分含量和提高土壤含水量。咸水结冰灌溉处理2009—2011年棉花播种期土壤盐分含量分别为0.32%、0.29%和0.17%,土壤含水量分别为26.2%、25.0%和24.2%,保证了棉花正常出苗,3年的棉花出苗率均达到85%以上。结冰灌溉年限越长越有利于土壤盐分的淋洗。苗期棉花根、茎和叶片Na＋含量比对照降低57.6%~64.5%,而相应的K＋和Ca2＋含量显著高于对照（不灌溉不覆膜处理）棉苗,避免了对苗期棉花的单盐伤害。随着当地雨季的来临,棉田耕层土壤可实现周年脱盐,保证了棉花的正常生长,籽棉产量达到2 643.8~3 607.7 kg.hm 2,并且3年的产量呈逐年上升趋势,实现了滨海重盐碱区水土资源的高效利用和棉花丰产。

含盐冻土物理力学性质研究现状与进展

综述和评价了含盐冻土物理力学性质研究的文献和进展,包括冻融过程中水盐迁移机理、冻胀机理、盐渍冻土物理力学参数和冻融循环对含盐土力学性质影响等方面的研究,总结归纳了含盐土研究的主要结论和目前存在的问题,在此基础上提出了冻融过程中含盐冻土物理力学性质研究的重点,如水盐迁移、冻胀-盐胀机理和盐渍化冻土结构性等.鉴于对含盐土研究中所存在的问题,今后应从以下方面着手深入研究:将室外试验纳入到含盐土物理力学性质的研究中,对含盐土研究中试验样品尽量以原状土代替,以野外试验研究补充完善室内试验;应用定量研究含盐土的微观结构和孔隙特征来描述土体的宏观物理力学性质,通过不同试验方法结合寻求更加适合土壤微结构图像处理的新方法;对仪器设备改进,采取合理有效的方法加强盐渍化冻土水盐运移参数试验.

盐渍土冻胀性的试验研究

在室内采用低温冰箱对扰动盐渍土和洗盐后盐渍土的冻胀性进行了研究。结果表明,扰动盐渍土和洗盐后盐渍土在温度高于-4℃时的冻胀率变化最大,在温度低于-4℃时,其冻胀率趋于稳定。冻胀率不但与温度有关,而且与含水量、易溶盐含量、粉粒含量有很好的线性关系,可用线性方程初步估算盐渍土的冻胀率。

地铁超长水平冻结法冻结壁形成特性研究

根据带相变瞬态温度场的传热控制微分方程,应用数值方法分析了地铁超长水平冻结法温度场分布规律,模拟冻结壁形成过程.应用准三维方法将三维问题转化为二维问题,通过对冻结管沿程水平方向盐水温度分布的计算,分析水平方向冻结壁发展的差异性规律.结果表明:对于地铁超长水平冻结法施工,冻结管沿程冻结壁发展存在较大差异,包括冻结壁交圈时间、冻结速率,冻结壁厚度等.为以后水平冻结法施工冻结壁形成过程的预测与评价提供了方法,同时该方法也可以用于竖井冻结施工中冻结壁形成的分析和研究.

Si和RE对热浸铝镀层耐盐水腐蚀性能的影响

对铝浴中添加Si和RE后批量热浸铝(Batch Hot Dip Aluminizing)镀层的组织及耐盐水(3％NaCI)腐蚀性能的研究结果表明,铝浴中添加1～7％Si和适量(0.12～0.35％)RE,明显提高镀层耐腐蚀性能,减少镀层腐蚀速度随溶液温度升高而增加的幅度,但加入过量稀土则降低镀层耐蚀性。文中探讨了合金元素提高镀层耐蚀性能的原因。

漠河盆地中侏罗统漠河组泥岩元素地球化学特征及其地质意义:以MK-3井为例

为了研究漠河盆地中侏罗统漠河组泥岩中微量元素和稀土元素的地球化学特征及其地质意义,采用ICP-MS对研究区内33个泥岩样品进行了微量元素和稀土元素分析,分析结果表明,该地区样品微量元素中Cr、B、Ba等元素的纵向变化较明显,而Ni、Co、Sr、V、Nb、Ta、Th等元素的差异不大,纵向变化不明显;稀土元素总量(∑REE)较低,LREE/HREE、(La/Yb)N、(La/Sm)N、(Gd/Yb)N等值均表明轻重稀土元素分异明显;REE配分模式图显示轻稀土元素(LREE)富集,重稀土(HREE)元素相对亏损,Eu为明显的负异常。对古盐度、Sr/Ba值、V/(V+Ni)值和Ceanom值等特征参数及其垂向变化趋势的研究表明,研究区中侏罗统泥岩处于缺氧、还原、微咸水-半咸水的沉积环境,可以识别出4个层序界面;综合稀土元素组合特征和野外地质调查资料,表明漠河盆地中侏罗世的沉积物源具有多源性,以沉积岩、花岗岩和长英质的变质岩为主,可能混有部分外来的火山物质,这些结论对揭示盆地内物质的组成、古沉积环境的恢复等研究具有重要指示意义。

含盐冻土物理力学特性研究现状与展望

我国西北内陆和东南沿海含盐土地区的大规模基础设施建设,促进了含盐冻土物理力学研究的发展。从含盐冻土的强度特征、冻融变形特性、水盐迁移规律以及细微观结构研究等4个方面,简要概述了国内外研究现状,总结了含盐冻土物理力学特性的研究进展。提出人工含盐冻土强度和变形特性研究中需增大试验负温范围,以获得氯化钠二次相变对冻土强度和冻融变形的影响规律;从冻融过程中未冻水含量、土水势、孔隙水压力和盐晶体相变等关键机制入手,研究含盐冻土的变形机理;指出现有测定水分、盐分、基质势和孔隙水压力等传感器不能满足室内试验对尺寸和精度的要求,采用微型化、精确化的传感器进行冻融过程中的水盐迁移参数监测,是建立合理的水-热-力-盐耦合模型的前提;提出可将未冻水含量作为微观尺度的孔径分布与宏观强度特性和水盐迁移模型联系的纽带,为建立微观与宏观的联系提供一种新思路。

固相萃取-电感耦合等离子体质谱法测定地表高盐水体中的痕量稀土元素

基于电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)建立测定地表高盐水体中痕量稀土元素的分析方法,提出UV/H_(2)O_(2)去除地表水体中有机物的新策略。地表水体中的溶解态稀土浓度极低,质量浓度在ng·L^(-1)数量级,分析测试非常困难。当水体中总溶解性固体超过1 g·L^(-1)时,样品直接测试会造成严重的质谱干扰,同时可能会导致雾化器、截取锥和样品锥阻塞。因此,测试高盐水体中的稀土元素需要先去除水体中的盐类。为提高测试的准确度,样品测试前通常需要对水体进行预富集以增加待测物质量浓度。但是,内陆地表水体中有机物浓度较高,在进行预富集的过程中有机物和稀土元素发生络合作用,使得溶解态稀土在富集时发生分异,对预富集工作也是一项挑战。首先在样品中加入H_(2)O_(2),将样品放入紫外消解系统中氧化去除水体中的有机物,消解后水体中有机碳的浓度可降低至0.5 mg·L^(-1)。然后采用NobiasPA1固相树脂对样品进行预富集,步骤如下:首先使用流速为2.2 mL·min^(-1)的硝酸,超纯水和醋酸铵缓冲液依次分别清洗预富集系统,去除预富集系统中可能残留的稀土元素;然后用流速为2.0 mL·min^(-1)的醋酸铵缓冲液、样品和醋酸铵缓冲液依次分别通过固相萃取柱,富集样品中的稀土元素并去除吸附在树脂柱上的盐类;最后使用流速为0.7 mL·min^(-1)的HNO_(3)溶液淋洗树脂柱并收集样品。ICP-MS测试样品时,选择^(115)In为内标校正基体效应。研究结果表明在pH 4.6±0.1的情况下,各稀土元素的检出限和空白值分别在0.34~22.0和0.34~12.9 ng·L^(-1)之间;稀土元素检出的相对标准偏差(n=5)<5%;稀土标准溶液的加标回收率在97%~101%之间。将该方法用于渤海海水、海河河口水体和西藏雅根错水体,加入Tm作为内标,样品的加标回收率在98%~101%,相对标准偏差(n=3)<5%。这说明该方法适用于地表高盐水体中溶解态稀土元素的定量分析。

冻土水盐时空变异性条件模拟的初步研究

本文用地质统计学的变差函数讨论了试验区冻融土中不同时期非饱和带土壤垂向水分和盐分的时空变异性;运用条件模拟理论(简称CS)用较少的采样点再现其水盐的波动过程,并同普通Kriging最优插值法进行了对比分析和评价;同时研究了影响条件模拟Monte-Carlo试验计算精度和效率的两个重要因素——随机数种子和随机数序列长度的取值规律,得到了比较平稳的取值范围。

不同含水量的冻结砂土单轴抗压强度研究

采用取自矿井工程的砂土,配制NaCl/Na2SO4含量1%、含水量不同的试样。在-15℃条件下,研究了含水量对人工冻结含盐砂土单轴抗压强度、破坏应变的影响。试验结果表明:当含水量较小时,随着含水量的增加,土粒间的胶结力增大,含盐土的单轴抗压强度不断增大;当含水量大于某一值时,未冻水膜的厚度增大,土粒间的摩擦力减小,试样的单轴抗压强度随着含水量的增加而减小。含盐土的破坏应变随着含水量的变化规律与单轴抗压强度相似。

无机盐对水溶性稀土络合物添加剂性能的影响

本文简述了水溶性极压抗磨添加剂存在的问题,合成了水溶性十二烷基聚氧乙烯醚磷酸酯稀土络合物,考察了该类络合物添加剂在水中的极压抗磨性,提出一套衡量与比较添加剂抗磨和极压性能优劣的参数,并且针对实际应用中水质的不同,研究了阴阳离子对其在水中的摩擦学性能的影响。结果发现在水介质中,阴、阳离子对添加剂的摩擦学性能具有不同的影响。其影响的实质是盐析作用和吸附作用。阳离子对极压性能影响不大,但对抗磨性能有明显的影响,并且这种影响随着盐析作用的强弱而增减。阴离子对添加剂的摩擦学性能影响较大。

可可西里湖泊群立体监测技术方法及应用

高原地区的湖泊自然、地理、气候条件恶劣,常位于人烟稀少的无人区,实地获取湖泊的基础数据十分困难。为了解决高原地区湖泊的水资源、水环境、水灾害的监测、评价、研究等方面比较滞后的问题,以青海省可可西里地区盐湖流域为研究区域,建立空-天-地-水一体化立体监测集成系统,获取盐湖湖泊全方位的基础数据,并对可可西里盐湖的面积、水位、容积及湖泊潜在溢出路径等进行分析与预测。结果表明:盐湖湖泊面积从2015年1月的147.41 km^2增长至2018年12月的196.27 km^2,4 a期间增长面积达48.86 km^2,增长率达24.9%;湖泊容积由19.116亿m^3增长至33.878亿m^3,4 a期间增长容积达14.762亿m^3,增长率达43.6%。通过建立基于高原湖泊的空-天-地-水一体化立体监测系统,获取高精度的高原地区湖泊的基础数据,能为可可西里盐湖流域的水资源管理与生态环境保护提供数据基础和决策支撑。