地布-地膜覆盖对渭北旱塬区土壤水分的影响

[目的]研究地布—地膜覆盖法的保湿效果及其耐久性,为渭北旱塬地区节水农业技术的进一步发展提供科学依据。[方法]针对地膜易风化,耐用性差,使用寿命短,残膜碎片对环境危害较大,而防草编织地布强度高,耐风化,但保水性差等优缺点,采用地布—地膜相结合(地膜在下,地布在上)的覆盖方式,开展为期1a的浅层土壤水分动态原位监测试验。[结果](1)无论地布—地膜覆盖区还是裸地区,其土壤含水量随深度的增加呈现出高—低—高的变化趋势。(2)地布—地膜覆盖区地面以下15,30,50cm土层的土壤水分比不覆膜处理区日平均提高11.2%,8.0%,5.3%。(3)有限的降雨对裸地土壤含水率的影响主要反映在表层15cm深度范围内,对覆盖条件下土壤含水率的影响则扩展到30cm深度。(4)试验期内,地布性能保存完好,地膜除了边缘外露处部分风化外,地布覆盖部分基本保持试验初期的完好状态。[结论]地布—地膜覆盖方式不但具有良好的保水防草效果,同时有效延长了地膜的使用寿命。     

胶质芽孢杆菌絮凝剂特性及其对Pb2+的吸附作用

【目的】研究胶质芽孢杆菌(Bacillus mucilaginous)MY6-2的絮凝特性及其对重金属Pb~(2+)的吸附作用,为微生物絮凝剂的实际应用提供参考。【方法】通过发酵、醇沉、透析、冷冻干燥得到胶质芽孢杆菌MY6-2生物絮凝剂;研究pH、絮凝剂用量、金属助凝剂及其用量、加热对MY6-2絮凝剂活性的影响;分析溶液pH、Pb~(2+)初始质量浓度及絮凝剂用量对MY6-2絮凝剂吸附Pb~(2+)的影响。【结果】MY6-2絮凝剂的主要成分为多糖,占样品的65.68%;最佳絮凝条件为:pH7.0,絮凝剂用量20mL/L,助凝剂金属离子为Ca~(2+)(质量分数1%,用量为20mL/L),在此条件下MY6-2絮凝活性可达到95%以上。在100℃水浴中加热30min絮凝活性无明显变化,表明该絮凝剂具有良好的热稳定性。MY6-2絮凝剂对Pb~(2+)的最佳吸附条件为:pH 4.0、Pb~(2+)初始质量浓度100~500 mg/L、絮凝剂用量80mL/L,在此条件下,MY6-2絮凝剂对Pb~(2+)的絮凝活性均在80%以上。【结论】MY6-2絮凝剂具有较高的絮凝活性,对重金属Pb~(2+)具有较高的吸附活性,且生产成本低,安全性高,具有较高的推广应用价值。     

1951-2015年西安市大气降水资源趋势分析及预测

基于西安市1951-2015年逐月降水量和气温资料,依据高桥浩一郎的陆面实际蒸散发经验公式,分析了西安市65 a来大气降水资源的变化特征,采用逐步回归周期分析法对西安市未来10 a大气降水资源的变化趋势进行了预测。结果表明:西安市年内降水资源分配不均匀,春夏秋三季所占比例高达95%以上,而冬季所占比例很小;从月尺度、季尺度和年尺度看,西安市降水利用率普遍较低,蒸发率普遍较高;西安市温度变化呈上升态势,降水和可利用降水呈减少态势;在全球气候变暖背景下,除了夏季和冬季可利用降水量对偏冷期气候响应不明显,其他时段可利用降水量对不同时期气候响应显著;未来10 a年降水量、年蒸发量和可利用年降水量均以负距平为主,大气降水资源的减少势态可能会持续。     

华山地区降水特征分析与年降水量预测

该文依据华山地区1953—2013年降水资料,利用Mann-Kendall检验方法、有序聚类法、云模型等方法,结合滑动马尔可夫预测模型分析并预测了华山地区的降水特征。结果表明:华山地区月降水分布极度不均,主要集中在7月、8月、9月。冬春季降水量少,分布均匀,稳定性高;夏秋季节降水量多,分布不均匀,稳定性低;夏秋两季降水量的变化直接导致年降水量的分布不均。年降水量与3 a滑动平均年降水量均呈递减趋势,通过了99%显著性检验。滑动马尔可夫预测模型预测未来10年降水量呈增加趋势,2014—2023年预测降水量均值767.32 mm,增加幅度为29.3 mm/10 a,2019年预测值最小,为634.3 mm;2023年预测值最大,为883.31 mm。该研究可为华山地区水土流失、滑坡等自然灾害防治提供指导性建议。     

多策略混合搜索的变时段人工蜂群算法及应用

【目的】研究非汛期洪水、中小洪水调度和发电调度模拟中时段步长和约束条件在较长系列上的融合优化,提升水库调度综合效益。【方法】建立了多策略混合搜索的变时段的人工蜂群算法,构建了长系列可变时段的多约束下发电量最大的水库优化调度模型,对万安水库进行实例应用。【结果】非汛期水量利用率提高了3%,加强了对洪水资源的利用;多策略混合搜索的人工蜂群优化算法缓解了多约束条件优化模拟计算时,时段步长选取与运算精度和收敛速度之间的矛盾,有效提升了标准人工蜂群算法的寻优效率与开发能力。【结论】研究成果可为非汛期洪水、中小洪水调度和发电调度综合效益的提升提供依据。     

基于EMD和IDAR的灌区年降水量预测研究

针对降水量这样一种非线性、非平稳序列,研究经验模态分解方法(EMD)和信息扩散近似推理方法（IDAR）在年降水量预测中的组合应用,解决资料序列不充分情况下的区域降水量预测问题。首先,通过EMD方法对具有典型非线性与非平稳特征的年降水量时间序列进行处理,分解出包含原信号不同特征尺度的分量数据系列;然后应用信息扩散近似推理技术对各降水量分量间的复杂非线性关系进行描述,建立当前趋势以及相邻年份之间的预测规则,并进行预测。以文献案例灌区长系列降水资料为样本进行实例计算,并与其它预测方法进行了对比。结果表明：基于EMD和信息扩散近似推理的预测方法效果较好,误差绝对值和为1.30,优于人工神经网络、线性自回归方法以及单纯信息扩散近似推理的统计结果。同时,为了验证该方法的适用性,将该方法应用于文峪河灌区的降雨量预测,取得了满意的效果。研究中发现：信息扩散近似推理可将样本点转换成模糊集,部分弥补了由于数据的不完备性所造成的信息空白,并可将矛盾模式转换成兼容模式。而EMD方法可有效分解具有非线性、非平稳特征的降水序列,保留其原序列在空间（或时间）各种尺度上的分布规律。两者结合对解决样本不完备的非平稳序列的预测问题是非常有价值的。通过与其它预测方法比较,发现该模型能够很好地光滑样本数据以及能够较好地发掘知识,有较高的预测精度和推广应用价值。     

黄河宁夏段氨氮、总磷及化学需氧量环境背景值研究

了解黄河干流宁夏段氨氮、总磷以及化学需氧量(COD)的环境背景值,可为评价其水质提供科学依据。基于2013年宁夏环境监测站统计的水质监测资料,运用正态分布法、相对累积频率法和迭代标准差法对黄河宁夏段的环境背景值进行了研究。结果表明,(1)人类活动对黄河水质有一定的影响,特别是氨氮、总磷及化学需氧量质量浓度变化特征显著,即黄河环境背景值的时间差异性;(2)氨氮、总磷及化学需氧量年内整体呈下降趋势,水质污染较轻;(3)水质的污染来源主要为工业排污、农业灌溉退水及生活污水,其中氨氮、总磷和化学需氧量的污染源分别有3个、3个和4个;(4)利用迭代标准差法对正态分布法和相对累积频率法得到的结果进行检验,其结果通过置信度为95%的Lilliefors检验,即利用迭代标准差法估算不受明显污染水体的环境背景值是有效的。综合3种方法的计算结果及《地表水环境质量标准》,得出黄河宁夏段氨氮、总磷和化学需氧量的环境背景值范围分别为0.11~0.31、0.03~0.10、7.00~10.10 mg/L。     

EDTA、EDDS和CA对黄土中重金属溶出、解吸及形态的影响

为探究乙二胺四乙酸(EDTA)、乙二胺二琥珀酸(EDDS)与柠檬酸(CA)作用下重金属在黄土中的溶出效应、解吸动力学及其重金属形态变化,采用振荡离心法对比研究3种螯合剂在不同浓度、不同pH、不同时间条件下,对Cd、Cu、Pb、Zn 4种重金属的溶出率、解吸行为和变化特征,并运用动力学模型对解吸过程进行拟合。结果表明,3种螯合剂中EDTA作用效果最为明显,其对4种重金属中Cd的去除率最高;3种螯合剂的浓度在1 mmol/L时,重金属的溶出率达到最高;同时发现pH越低,黄土中重金属溶出率越高,当pH=4时,3种螯合剂对重金属的溶出率均达到最高。在使用螯合剂之后,重金属溶出率增加、解吸率增长,解吸速率随解吸时间的延长而不断降低,前120 min为快速反应阶段。双常数方程是描述黄土中Cd、Cu、Pb、Zn解吸动力学的最佳方程,一级动力学方程拟合效果最差。EDTA、EDDS、CA主要去除对象为重金属水溶态,在EDTA、EDDS和CA的解吸作用下,黄土中的Cd、Cu、Pb、Zn离子总量有效减少,降低了污染土壤的生物毒性。     

泾惠渠灌区作物需水量特征及影响因素分析

通过CROPWAT模型分析泾惠渠灌区冬小麦和玉米蒸发蒸腾量及灌溉需水量的变化,同时运用SPSS软件,计算灌区作物需水量与气象因子的相关系数,分析结果表明:冬小麦整个生育期蒸发蒸腾量平均值为634.04 mm,蒸发蒸腾量最高峰出现在4月中旬—5月中旬,灌区各分区蒸发蒸腾量趋势基本一致;玉米蒸发蒸腾量平均值为525.22 mm,蒸发蒸腾量高峰期出现在7月中旬—8月下旬,其中三原最大为535.97 mm,富平最小为514.68 mm;灌区冬小麦在播种—越冬期灌溉需水量最低,返青—拔节期需水量增加;灌区玉米在拔节—抽雄期需水量增加,灌溉平均需水量为133.04 mm;7月—8月为籽粒形成乳熟期,需水量为359.15 mm,至9月下旬,玉米灌溉需水量下降;灌区作物需水量与气温呈正相关,与降水呈负相关,与风速和相对湿度相关性较小,气温、日照时数和相对湿度是影响作物需水量的主要因素.     

铝污泥对磷的吸附动力学机制及其影响因素

通过对铝污泥对磷的吸附动力学特征、吸附等温特征及影响吸附的主要因素的研究,得出铝污泥对水中磷的吸附特征符合Langmuir和Freundlich方程,其中Langmuir方程拟合效果较佳,最大饱和吸附量为1.3194 mg/g;吸附动力学表明:准2级动力学拟合效果较好(R20.98)。在4种影响因素中,铝污泥粒径影响最大,在粒径0.15 mm、温度为30℃、p H为7、转速120 r/min时,吸附量最大,为1.28270 g/L。影响铝污泥吸附磷的因素由大到小依次为:铝污泥粒径、转速、溶液pH、温度。