集沙仪结构设计及其性能实验研究

集沙仪作为专门用于收集风蚀颗粒的采样仪器对土壤风蚀研究具有重要意义。从通风屏的位置和面积,形成通风屏的筛网目数和进沙口位置等方面设计了16种集沙仪。通过在风洞内进行的等动力性实验和采集率实验最终筛选出面积为9 884mm2的通风屏位于集沙仪顶部,进沙口凸出集沙仪迎风面的集沙仪是16种集沙仪中采集性能最好的集沙仪。其修正后的进沙口风速与实验风速比为0.870;对0.10～0.25,0.075～0.10和<0.075mm粒径范围的土样,各风速的平均采集率分别为83.58%,81.16%和60.93%,适合采集跃移及部分悬移运动颗粒;该集沙仪结构简单,操作方便,可采集同一位置不同高度的风蚀尘,也可添加旋转装置用于野外观测,符合室内外风蚀研究需要。     

生态友好型抑尘剂的制备及性能

为控制中国北方裸露农田土壤风蚀,改善城市环境质量,该文以盐地碱蓬籽饼为主要原料,以十二烷基苯磺酸钠、羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇等为辅料,经生物改性,制备了一种生态友好型抑尘剂并研究了其保湿性、水稳定性、抗风蚀性等性能以及该抑尘剂对种子出苗率及农田土壤土质的影响。结果表明,该抑尘剂喷洒后易形成团粒结构,可起到保护表层土壤的作用;在25℃时,黏度可高达到55.1 mPa·s,常温下使用时具有较好的黏结性能;保湿时间可以延长至72 h以上,具有良好的保湿性;能够抗击4次雨水冲蚀,具有较好的水稳性;单位面积土壤颗粒累积损失量小于0.7 g/m2,抑尘效率提高了99%以上;可增加土壤中植物生长所需的一些营养成分,可提高作物出苗率,促进作物生长;每平方米的使用成本约为0.5元。该文可为今后抑尘剂研究与实践提供参考。     

NK-1型可移动式风蚀风洞洞体设计

针对土壤风蚀研究的需求,依据空气动力学要求设计了NK-1型可移动式风蚀风洞。该风洞由进气段、动力段、过渡段、转角段、稳定段、收缩段、实验段和扩散段组成,总高2456mm,全长15900mm,能量比0.41。该风洞主要特点为:进气口为双扭线形唇口;转角段为20°仰角设计;稳定段采用六角形蜂窝器和两层阻尼网组合设计;实验段风速为0.3～20m/s连续可调;尾部扩散段扩散角为20°。最后运用Fluent6.3流体模拟软件,对空风洞实验段纵截面的气流速率分布、静压分布进行了模拟,满足设计要求。     

基于多孔介质模型的土壤风蚀风洞湍流涡发生器设计的数值模拟

该文针对土壤风蚀风洞中设计湍流涡发生器模拟大气边界层的需要,利用计算流体动力学（CFD）软件Fluent对NK-1可移动式风蚀风洞中典型农田风蚀地表风速廓线进行数值模拟,提出引入多孔介质模型的方法将原非规则几何结构的棒栅进行替代计算,最终得到棒栅加粗糙元的最优分布,并通过室内风洞试验进行验证。结果显示,风洞试验实测与模拟所得廓线的相关系数为0.974,模拟效果较理想。该方法使得计算网格数量减少,网格质量提高,节约了模拟成本,提高了计算的精确度和可信度,并且验证了用棒栅-粗糙元组合作为湍流涡发生器来模拟复现大气边界层是可行的,以期为风洞湍流涡发生装置的设计模拟提供一种新的思路和方法。     

应用地质累积指数分析城市颗粒物源解析土壤风沙尘的污染

TSP和PM10来源解析表明,土壤风沙尘是颗粒物的重要尘源,为此收集了源解析土壤风沙尘17种元素的质量浓度谱(成分谱),应用地质累积指数(以土壤元素背景值为背景浓度)来分析人类活动对城市颗粒物源解析土壤风沙尘的污染,为选择标识元素和治理风沙尘提供参考。结果表明:⑴粗颗粒土壤风沙尘中Al、K、Ti基本未受到人类活动的影响,Ca、Ni、Cu、Zn、Pb已为中到强污染水平;⑵细颗粒土壤风沙尘中Na、Mg、Al、K、Ti、V、Fe、Ba、Mn未达到一般污染水平,Cr、Ni、Cu、Zn、Br元素达到较重的污染水平;⑶粗细颗粒元素地质累积指数城市间差别较大,细颗粒的地质累积指数相对高于粗颗粒元素的地质累积指数。     

保护性耕作综合效益评价体系构建及实例分析

保护性耕作是防治农田土壤风蚀起尘的重要技术方法之一,对于从源头上控制颗粒物污染有重要作用。为了综合评价保护性耕作技术的生态环境效益、社会效益和经济效益,该研究构建了一个包含3个一级评价指标、8个二级评价指标、19个三级评价指标的综合效益评价指标体系,并以天津市大港区苏家园村为例,对传统耕作、免耕覆盖、深松耕3种耕作方式下的生态、经济、社会及综合效益进行评价,以验证评价指标体系的可行性。结果表明:从生态环境效益方面来看,传统耕作免耕覆盖深松耕,其指标值分别为0.182、0.540、0.875;从综合效益来看,传统耕作深松耕免耕覆盖,其指标值分别为0.279、0.435、0.584。保护性耕作比传统耕作具有更高的生态环境和综合效益。该研究可为合理地评价保护性耕作综合效益提供参考,对发展保护性耕作起到良好的导向作用。