开式离心纸浆泵叶轮流道内部流场PIV试验研究

为研究开式纸浆泵叶轮流道内纤维颗粒对液相流场的影响,采用透明有机玻璃材料制造模型样机,以清水和0.1%质量浓度的头发纤维悬浮液为介质,通过PIV试验对叶轮流道内的流动进行可视化研究.试验结果表明:当输送清水介质时,在大流量工况下叶轮流道内流动稳定,未出现旋涡和低速区;在小流量工况下,当叶轮流道旋转到蜗壳隔舌附近位置时,在叶轮流道中段压力面附近开始产生低速区,且低速区随着叶轮流道靠近隔舌位置和流量减小逐渐增大,在远离隔舌位置的叶轮流道内未产生明显的低速区;受叶片扭曲的影响,在叶轮流道内垂直于泵轴的不同截面上的相对速度大小不同,且随着叶片扭曲程度减小,相对速度差减小;输送头发纤维悬浮液介质时,在纤维颗粒的影响下,叶轮流道内的液相流动相对速度降低,导致在小流量工况下叶轮流道中段压力面附近低速区面积增大;在大流量工况下,纤维颗粒存在使液相流动的相对速度大小分布更均匀.     

水流作用下一种养殖金属网衣水阻力特性的数值模拟研究

为保障深远海金属网箱养殖系统的结构安全,进行网箱结构的水动力学研究是一项重要的工作。构成金属网箱主要组成部分的金属网衣是一种小直径多孔的网状结构,在波浪和水流作用下的水动力学特性与一般的海洋工程结构物有显著不同。本文基于有限元基本原理,采用梁单元模拟金属网线结构,采用连接单元模拟网线接触部位的相互作用,并运用ABAQUS软件进行数值计算,在试验验证的基础上,分析了在水流作用下一种金属菱形链网衣在不同网目尺寸、不同网线直径情况下的水阻力变化情况。数值模拟结果表明在各种工况下,当网目尺寸由25 mm增加到35 mm、45 mm时,网衣受力增加幅度的平均值分别为14.71%和38.07%;当网线直径由2.5 mm增加到3.2 mm、4.0 mm时,各工况下网衣受力增加幅度的平均值分别为25.05%和45.06%。研究结果可以为进一步开展深海养殖金属网箱水动力特性研究提供积极的基础。     

剑麻种质资源表型多样性分析与倍性鉴定

利用常规方法结合流式细胞仪对25份剑麻种质资源叶色、叶缘刺有无、叶缘刺类型、叶顶刺类型、叶长、叶宽、叶长/宽比、叶基厚度、顶刺长、顶刺基部宽等10个农艺性状以及倍性进行了分析和鉴定,结果表明:同一种质资源内叶长、叶宽、叶长/宽比、叶基厚度、顶刺基部宽和顶刺长等变异系数分别在0.9%~13.33%、1.69%~9.13%、1.77%~7.61%、3.99%~11.62%、7.82%~14.31%、9.08%~14.84%之间,不同种质资源间变异系数分别为21.60%、13.95%、15.9%、21.48%、36.59%和30.77%。同一种质资源内叶长、叶宽、叶长/宽比、叶基厚度、顶刺基部宽和顶刺长差异不明显,不同种质资源间存在极显著差异(α=0.05)。基于10个表型性状将25份剑麻种质资源聚为3类,第一类主要包括番麻、广西76416、南亚1号、东368、蓝剑麻、普通剑麻、粤西75等7份种质;第二类主要包括桂辐4号、H.11648、东74、东27、东26和东16等6份种质;第三类主要包括东18、东2、肯3等12份种质。多变量的主成分分析显示4个主成分的特征值总和为5.84,累计贡献率达97.29%。流式细胞仪分析表明,25份剑麻种质资源中,H.11648、东2等14份种质为二倍体,东16和广西76416两份种质为三倍体,粤西75、粤西114等5份种质为四倍体,肯3和普通剑麻2份种质为五倍体,东74为六倍体,番麻为五倍体和六倍体的混倍体。以上结果为剑麻种质资源的鉴定评价提供理论依据。     

王氏唇柱苣苔的离体培养及遗传稳定性

以王氏唇柱苣苔(Chirita wangiana)叶片为外植体进行组培离体快繁研究,并利用流式细胞术对组培苗进行遗传稳定性分析。结果表明:最佳初代诱导培养基为MS添加0.5 mg/L 6-BA+0.1 mg/L NAA;最适继代培养基为MS添加0.5 mg/L 6-BA+0.05 mg/L NAA;最适生根培养基为1/2 MS培养基添加0.5 mg/L IBA和15 g/L蔗糖,所有生根培养基获得的组培苗移栽驯化成活率达到92%以上。组织学切片检测表明,王氏唇柱苣苔叶片为外植体所形成芽体均为器官发生方式形成。流式细胞术检测表明,组培苗倍性没有变化,基因组大小与母本相比仅发生了1.86%的减少;染色体数目为2n=36,跟母本一致,植株形态特征上也无变异。研究结果可为王氏唇柱苣苔的园艺应用快速提供大量遗传稳定的种苗。     

Effects of sediment load on the abrasion of soil aggregate and hydraulic parameters in experimental overland flow

The breakdown of soil aggregates under rainfall and their abrasion in overland flow are important processes in water erosion due to the production of more fine and transportable particles and, the subsequent significant effect on the erosion intensity. Currently, little is known about the effects of sediment load on the soil aggregate abrasion and the relationship of this abrasion with some related hydraulic parameters. Here, the potential effects of sediment load on soil aggregate abrasion and hydraulic parameters in overland flow were investigated through a series of experiments in a 3.8-m-long hydraulic flume at the slope gradients of 8.7 and 26.8%, unit flow discharges from 2×10~(–3) to 6×10~(–3) m~2 s~(-1), and the sediment concentration from 0 to 110 kg m~(–3). All the aggregates from Ultisols developed Quaternary red clay, Central China. The results indicated that discharge had the most significant(P0.01) effect on the aggregates abrasion with the contributions of 58.76 and 60.34%, followed by sediment feed rate, with contributions of 39.66 and 34.12% at the slope gradients of 8.7 and 26.8%, respectively. The abrasion degree of aggregates was found to increase as a power function of the sediment concentration. Meanwhile, the flow depth, friction factor, and shear stress increased as a power function along with the increase of sediment concentration at different slope gradients and discharges. Reynolds number was obviously affected by sediment concentration and it decreased as sediment concentration increased. The ratio of the residual weight to the initial weight of soil aggregates(Wr/Wi) was found to increase as the linear function with an increasing flow depth(P=0.008) or Reynolds number(P=0.002) in the sediment-laden flow. The Wr/Wi values followed a power function decrease with increasing friction factor or shear stress in the sediment-laden flow, indicating that friction factor is the best hydraulic parameter for prediction of soil aggregate abrasion under different sediment load conditions. The information regarding the soil aggregate abrasion under various sediment load conditions can facilitate soil process-based erosion modeling.     

含刚性沉水植物明渠水流结构的试验研究

【目的】得到含刚性沉水植物明渠的水流结构。【方法】采用粒子图像测速仪(PIV),用有机玻璃棒模拟刚性植物,在不同来水流量、植物密度条件下对明渠水流结构进行了试验研究。【结果】无植物时平均流速沿垂向呈对数分布规律,有植物时则呈现明显的分区分布特性。无植物时紊动强度值沿垂向变化不大,有植物时在植物顶端位置处紊动最剧烈。流量或植物密度越大,植物顶端位置的流速梯度就越大,植物层上方的流速最大值也越大。植物密度越大,植物顶端位置的紊动强度越大,植物密度对水流紊动强度由最大值减小到最小值的区域影响很大。【结论】刚性沉水植物的存在会改变水流结构,增强紊动掺混,增强流体质点交换和能量传递,且上述影响会随着流量或植物密度的增大而增强。     

5味中药醇提物对尼罗罗非鱼白细胞免疫活性的作用

将超微五倍子、白头翁、地榆、柯子、虎杖粉碎后过160目筛,按照料液比1∶10将药粉与60%的乙醇水溶液混合,再用超声波粉碎机超声1 h,用滤纸过滤收集滤液,置于多样品平行蒸发仪中浓缩后制得中药提取物。用吸取0.2 mL抗凝剂的无菌注射器自尼罗罗非鱼尾静脉采血0.5 mL,与L-15细胞培养基按体积比1∶9的比例混合成血浆,与中草药提取液单用、联用共孵育,利用氮蓝四唑还原法和流式细胞仪技术分别测定中草药提取液对尼罗罗非鱼外周血白细胞呼吸爆发活性和白细胞吞噬活性的影响。试验结果显示,五倍子、白头翁、地榆、柯子、虎杖单用均能显著提高白细胞氧呼吸爆发活性,呼吸爆发增加率分别为128.68%、123.96%、28.37%、44.44%和78.93%;试验组白细胞吞噬率分别较对照组增加44.04%、44.66%、95.00%、10.35%和64.93%。在两味中药双联用试验中,对白细胞氧呼吸爆发活性呈协同作用的组合为白头翁+地榆,呼吸爆发联用指数为1.28;对白细胞吞噬活性呈协同作用的组合为白头翁+虎杖、柯子+虎杖、五倍子+虎杖和白头翁+柯子,吞噬联用指数分别为11.45、6.20、3.03和1.06。     

不同精度的土壤数据对水质和水量模拟的影响

【背景】模型模拟是研究面源污染的重要手段,建模过程中输入数据的质量是影响模型准确度的重要因素,其中土壤数据作为流域模型的重要输入数据之一,对模型的产流过程有重要的影响。然而,以往的研究多集中于土壤数据精度对水量和水文过程的影响,对水质的研究还比较欠缺。【目的】为丰富该领域建模的先验知识,为流域模型建立过程中的数据选择提供帮助。【方法】采用SWAT（soil & water assessment tool）模型,利用不同精度（1:5万、1:50万和1:100万）的土壤数据进行建模,对凤羽河流域的水量、泥沙、总氮和总磷含量进行了模拟。并采用SWAT-CUP软件进行参数的率定,得到基于3种不同土壤数据的最佳模拟结果。在此基础上,研究不同精度土壤数据对水文响应单元划分、模型参数、水质和水量模拟的影响。【结果】（1）土壤数据对水文响应单元（HRU,hydrologic response unit）的划分数量有明显影响,HRU划分数量的敏感性与划分阈值及土壤图详细程度有关;（2）进行参数率定后模型的表现效果有明显的提高,不同精度的土壤数据对于不同指标（流量、泥沙、总氮和总磷）的模拟效果存在差异,但并非土壤数据精度越高模拟效果越好;（3）随着子流域面积的增大,不同土壤数据提取的土壤属性的平均值趋于一致,且校准过程会对面积较小的子流域产生较大的影响。【结论】因此,在实际的模型模拟中应根据流域的大小和模拟的指标选择土壤数据的精度,同时在模型校准过程中要注意空间尺度的影响。     

甘肃、青海地区小麦条锈菌监测及群体遗传多样性分析

【目的】了解甘肃和青海小麦条锈菌（Puccinia striiformis f. sp. tritici）春季流行传播路线、群体遗传多样性和生殖模式,明确春季流行期两省小麦条锈菌的传播关系及菌源交流规律,进而为两省小麦条锈病的预测预报、确定越夏初始菌源来源和有效治理提供理论依据。【方法】选择条锈病常发生的地区作为调查和研究区域。甘肃省4个试验点：陇南市文县、陇东平凉市崆峒区、中部麦区定西市临洮县、临夏州临夏县;青海省2个试验点：西宁市城北区、海东市互助县。2017年秋季,在甘肃和青海省6个试验点内根据当地小麦播种适期依次种植82份变异观察圃材料。2018年4—8月,对试验点82份变异观察圃材料进行田间病害调查,并采集到551份小麦条锈菌标样,使用15对引物进行SSR分子标记分析。利用GenAlEx和POPPR v2.5.0软件对数据进行相关分析, 不显著的rbarD值表示连锁平衡,用于推断群体是否发生有性重组。【结果】82份变异观察圃材料在甘肃地区发病比青海地区严重。15对引物组合共扩增出81个位点,每对引物组合产生的多态性位点为2—12个。551份样本克隆矫正后,共鉴定出505个多位点基因型（MLG）,其中仅有32个MLG被克隆并进行了2—6次重新采样。甘肃和青海群体总的基因型多样性（G=0.917）较高,其中,甘肃平凉群体的最高,青海互助群体次之,甘肃临洮群体最低。小麦条锈菌的遗传变异主要在各群体内部个体之间。春季流行期,菌源在各群体之间交流频繁,青海东部（互助和西宁）群体与甘肃（平凉和临夏）群体之间的基因流高于青海（互助和西宁）群体与甘肃文县群体之间的基因流。最小时空网络图（MSN）和非参数主成分分析（DAPC）表明青海互助和西宁的群体与来自于甘肃平凉和临夏的群体之间菌源关系最密切,差异最小;与临洮群体遗传距离相对较远且临洮群体相对独立;文县群体则是一个完全独立的群体,与其他5个群体之间的差异最大。连锁不平衡分析表明,甘肃文县、临夏和青海西宁群体存在不显著的rbarD值表示连锁平衡,是有性生殖群体,其中文县群体（rbarD=0.0139,P=0.186）显示出明显的有性重组特征。【结论】小麦条锈病春季流行期,甘肃地区与青海东部地区的传播路线以甘肃平凉、临夏到青海的传播为主,甘肃文县到青海的传播为辅。甘肃文县、临夏和青海西宁3个群体存在有性生殖现象,对甘肃、青海地区条锈菌丰富的遗传多样性的形成具有一定作用。     

考虑水文变异的水库生态流量研究

为探讨水文变异对生态流量影响,确定最佳水库生态流量推求方法,针对尼尔基水库生态问题,采用Mann-kendall突变检测法、滑动T检验法和有序聚类法,结合序号总和理论和Spearman相关系数计算对水文时间序列作综合识别,确定水库发生水文变异年份为1963年和1999年。利用NGPRP法和逐月频率年内展布计算法分别计算天然状态、次天然状态、现状和不考虑水文变异条件下最小生态流量和适宜生态流量。参考Tennant法评价结果表明水库生态系统退化主要受人类扰动影响,观察次天然状态和不考虑变异状态下生态径流过程,最小生态流量占多年平均流量百分数相差9.21%和1.70%,适宜生态流量相差3.04%和1.47%。研究应更多考虑次天然生态径流过程,其最小生态流量仅可作为生态流量下限。