土壤气抽出过程中挥发性有机污染物运移动力学模型的研究

基于多孔介质渗流力学理论，考虑可压缩挥发性气体污染物密度与压力之间的变化关系，建立了挥发性有机污染物在土壤中迁移数学模型，并根据数学模型的非线性特性，采用Laplace变换和行波变换求出土壤气抽出过程中的解析解。     

石油类污染地下水土环境的曝气修复实验研究

曝气修复是一种去除水土环境中挥发性污染物的高效技术,具有良好的工程应用前景,但其机理有关的工作仍有进一步研究的空间。以石油类污染的饱和地下水土环境为研究对象,选取柴油作为代表性污染物,建立一维土柱模拟装置,开展地下水曝气修复技术的实验研究。通过5个土柱曝气系统的运行与监测,分析不同土壤介质、曝气流量条件对曝气过程及污染物去除效率的影响。结果显示:利用曝气修复技术可有效去除挥发性污染物,且增加曝气流量有利于提高污染物去除效率,高渗透率介质中污染物去除效率要高于低渗透率介质。此结论可为曝气修复技术的其他研究工作提供依据。     

不同龄期渗滤液污染物吸附降解实验及数值模拟

为深入了解垃圾渗滤液在土壤水环境中的运移,揭示不同龄期渗滤液中有机污染物迁移转化规律,以阜新垃圾填埋场为研究对象,通过室内模拟吸附、降解及迁移实验,研究了渗滤液有机污染物在土壤水环境中迁移和作用机理;拟合实验结果求出模型参数,并通过建立的数学模型对污染物在土层中穿透过程进行了模拟预测,结果表明新鲜样穿透能力较强。为预测垃圾渗滤液污染物对环境的潜在危害和安全处置提供理论依据。     

石油污染对土壤水理性质的影响

【目的】给石油污染土壤水分调节利用以及修复治理提供参考。【方法】系统归纳总结了现有石油污染对土壤水理性质的影响研究成果,同时对污染引起土壤水理性质产生变化的机理进行探讨。【结果】石油污染对生态环境产生了大量负面影响,使生态环境承载了巨大的污染负荷。当石油污染物进入土壤后,会影响了土壤孔隙结构,改变土壤颗粒表面润湿性,同时石油中含有的挥发、半挥发性有机污染物会对土壤水分运移产生阻滞效应,从而会对土壤的持水能力、毛管水运动特征、土壤渗透性能等多方面产生影响。【结论】为准确揭示石油污对土壤水理性质产生影响的作用机理,仍需进一步从微细观上深入开展相关研究。     

土壤中非稳定耦合渗流问题的拟解析解及压力动态特征

在考虑多孔介质中流体流动与岩土介质耦合作用的前提下 ,基于流固耦合力学理论 ,建立了土壤中非稳态渗流问题的流固耦合数学模型 ,并对该强非线性数学模型采用摄动法及积分变换法进行拟解析求解 ,讨论其压力动态特征 ,分析压力随饱和度 S及时间 t变化的情况 ,为实验室确定压力饱和度渗透率三者之间的关系提供理论依据。     

柴油机非常规污染物排放的研究现状与趋势

介绍非常规污染物的危害性,从非常规污染物中的可溶性有机成分、醛酮类化合物以及其他挥发性有机物三个方面分析了柴油机排放的国内外研究现状,指出当前非常规污染物排放的研究存在的问题:组成成分、毒性、生成机理不明确以及缺乏具体的限值标准。最后提出了降低非常规污染物排放的措施。     

土壤中非稳定耦合渗流问题的拟解析解及压力动态特征

在考虑多孔介质中流体流动与岩土介质耦合作用的前提下，基于流固耦合力学理论，建立了土壤中非稳态渗流问题的流固耦合数学模型，并对该强非线性数学模型采用摄动法及积分变换法进行拟解析求解，讨论其压力动态特征，分析压力随饱和度S及时间t变化的情况，为实验室确定压力－饱和度－渗透率三者之间的关系提供理论依据。     

鸡肉的力学参数与其新鲜度关系的数学模型

根据连续多天对鸡胸脯肉挥发性盐基氮和力学参数的测量结果,分析了挥发性盐基氮与鸡胸脯肉力学参数的相关性,发现回弹量和功耗比与挥发性盐基氮的相关性较大。通过分析各力学参数间的关系,建立了鸡肉的力学参数与其新鲜度的数学模型,为建立快速而准确地检验肉品新鲜度提供了一种简单有效的方法。     

污水的土地处理中污染物迁移转化规律的试验研究

污水的土地处理是一种污水处理的生物工程技术,其原理是通过农田、林地和苇地等土壤植物的生物、物理、化学等固定与降解作用,对污水中的污染物实现净化并对污水中氮、磷等资源加以利用。污水土地处理技术应用于农田灌溉可有效减小污水对农田的污染。研究设计了一套垂直土柱用以模拟贾鲁河污水进入土壤后发生的污染物迁移转化过程,从而找出污水中有机污染物、氮、磷和重金属等污染物进入土壤后的迁移转化规律。     

有机物污染土壤修复方法介绍

土壤中有机污染物种类繁多，强烈的疏水性，与土壤结合紧密不易被微生物降解，在食物链中易堆积且具有潜在的致癌风险，使得土壤中有机物污染的修复成为大家关心的热点。文章主要介绍溶剂萃取、化学氧化、电动力修复、生物修复、植物修复法、热解法在修复土壤中的有机污染物方法。     

降雨灌溉入渗条件下土壤水分运动

根据中科院栾城农业生态系统综合试验站和栾城县气象站的常规观测资料，运用SWAP软件对太行山山前平原—河北省栾城县田间土壤水分运动进行了数值模拟。从土壤含水量及土水势等方面，初步分析了降雨入渗补给条件下土壤水分运动的规律，运用实际观测资料与数值模拟结果进行了初步分析，论述了降雨与土壤水、地下水之间的转换关系。通过分析和讨论，探求了大埋深条件下降雨入渗过程，初步揭示了降雨入渗对地下水位变化的影响。     

Solute transport modelling in soil for irrigation field experiments with alkali water

To assess the effects of alkali water use for irrigation on soil and ground water quality, experiments have been conducted. These experiments indicate how the soil solution concentrations and cation exchange complex composition change under the influence of irrigation water composition. To understand the complicated chemical processes that affect the solute transport through soil, numerical simulations have been done. The simulated solution and exchange complex compositions were compared with the results of the experiments that were performed in the field. The comparisons show a good agreement. This suggests that the dominant processes that were accounted for in the numerical simulations have been adequately identified. To investigate whether this is indeed the case, even simpler analytical solutions have been used for comparison with both the experimental and numerical results. These analytical solutions require that the concentration fronts for different cations can be decoupled. The analytical solutions describe the observations in the experiments well and support that the major processes have been identified and that model parameter values are appropriate. These results may be useful to assess long term effects of alkali water use and sodic soil reclamation.     

Simulation of root water uptake: III. Non-uniform transient combined salinity and water stress

Six different reduction functions for combined water and salinity stress are used in the macroscopic root water extraction term. The reduction functions are classified as linear additive, non-linear multiplicative, and that which is neither additive nor multiplicative. All these reduction functions are incorporated in the numerical simulation model HYSWASOR. The relation between the experimental relative transpiration and the joint soil water osmotic and pressure heads appears to be linear (with an exception for the salinity near the threshold value). As the mean soil solution salinity increases, the trend becomes more linear. The simulations indicated that for most treatments the newly proposed reduction term provides the closest agreement with the experimental transpiration. Soil water content, and particularly soil solution salinity simulated with this equation agree reasonably with the experimental data: in spite of the observed differences, the trend of the simulated data is good. A reason for the disagreement between the simulated and experimental water contents can be attributed to the influence of roots and the soil solution concentration on the soil hydraulic conductivity. The input soil hydraulic parameters were obtained from soil samples without roots and salinity and assumed constant during the simulations.     

电容式植物含水监测传感器的数学建模及电路设计

国内目前的农业灌溉过程中,主要利用土壤和环境湿度来判断作物缺水状况。在研究平行板电容传感器工作原理的基础上,提出了用电容传感器测量植物含水情况,并提出在测量中将电容极板间被测物质和间隙空气抽象为固、液、气三相的方法,理论上分别建立了用于植物水分测量的三相介质的并联、串联数学建模,并做了数值模拟分析。分析认为在一定的激励信号作用下,平板电容的电容值与极板间被测介质含水率呈对应关系,得出了平行板电容传感器可以实现直接针对植物含水情况测量的结论,解决了间接测量的滞后性和准确性差的问题,确定了三相介质并联的建模方法可以作为传感器系统理论分析的最佳方案。在理论分析可行的基础上对传感器电路结构设计做了初步分析、介绍。     

Simulation of soil water dynamics under subsurface drip irrigation from line sources

A mathematical model which describes water flow under subsurface drip lines taking into account root water uptake, evaporation of soil water from the soil surface and hysteresis in the soil water characteristic curve θ(H) is presented. The model performance in simulating soil water dynamics was evaluated by comparing the predicted soil water content values with both those of Hydrus 2D model and those of an analytical solution for a buried single strip source. Soil water distribution patterns for three soils (loamy sand, silt, silty clay loam) and two discharge rates (2 and 4 l m⁻¹ h⁻¹) at four different times are presented. The numerical results showed that the soil wetting pattern mainly depends on soil hydraulic properties; that at a time equal to irrigation duration decreasing the discharge rate of the line sources but maintaining the applied irrigation depth, the vertical and horizontal components of the wetting front were increased; that at a time equal to the total simulation time the discharge rate has no effect on the actual transpiration and actual soil evaporation and a small effect on deep percolation. Also the numerical results showed that when the soil evaporation is neglected the soil water is more easily taken up by the plant roots.     

土壤中Cr(Ⅵ)吸附规律试验研究

为了研究Cr(Ⅵ)在土壤不同初始pH和初始浓度条件下的吸附规律,以武汉东西湖蔬菜基地的土壤为试验材料进行土柱的动态吸附试验,调节初始溶液的pH和浓度,制备6种不同性质的土样进行动态吸附试验,选用Origin软件来拟合溶质的穿透曲线;并选用惰性离子Cl^-进行示踪试验求取弥散系数,结合 CXTFTI 软件中的化学非平衡模型--两点模型进行数值模拟,求取Cr(Ⅵ)在该土壤中的溶质运移参数,从而对在土壤中Cr(Ⅵ)的吸附过程进行分析及预测.研究结果表明:Cr(Ⅵ)的吸附对pH值非常敏感, 通入溶液的初始pH值越低,穿透时间以及达到吸附饱和的时间越早;而初始浓度也会对Cr(Ⅵ)的吸附有一定影响,通入溶液的初始浓度越高,穿透时间以及达到吸附饱和的时间越早.利用两点模型求取的Cr(Ⅵ)在该土壤中的溶质运移参数能很好的解释土柱试验的结果,Cr(Ⅵ)在该土壤的的吸附过程中大约 60%都是瞬时完成的,40%是受到速率限制作用,满足一阶动力学方程.     

土壤旋切振动减阻的有限元分析

提出了一种对旋耕机具施加振动载荷进行压实土壤切削减阻的方法。对板结土壤参数进行土壤三轴测试试验,结合LS—DYNA的MAT147材料模型,测试土壤材料模型参数,并建立了南方丘陵地带板结土壤本构模型及土壤振动旋切过程的有限元数值模型。通过三维数值模拟和计算,分析了外加激励的振型、频率及振幅等因素对土壤切削阻力的影响及变化规律,并得到实现最优减阻效果的各项参数组合。研究结果表明,采用振动旋耕机具进行土壤作业过程中,选择合适振动频率、幅值以及振动类型的外加刀具振动能实现土壤耕作减阻,有效降低机具的土壤切削功率。     

基于CWT-sCARS的东北旱作农田土壤有机质高光谱反演

精准高效获取不同类型土壤的有机质含量,对促进东北土壤退化防治和耕地质量提升有重要意义.本研究以东北旱作农田典型土壤类型为研究对象,采集了黑土、黑钙土、潮土和棕壤共118个土壤样品,采用倒数对数、一阶微分、连续统去除和连续小波变换分别对其光谱曲线进行预处理.通过稳定性竞争自适应重加权采样(sCARS)算法筛选敏感波段,并...     

车用凸轮式氢气循环泵内非定常流动特性

为了研究高转速工况下车用凸轮式氢气循环泵内部流场分布规律和压力脉动特性,以某一种车用凸轮式氢气循环泵为研究对象,建立三维瞬态计算流体力学模型,基于ANSYS Fluent软件的动网格技术,采用Realizable k-ε湍流模型和PISO压力-速度耦合算法,对氢气循环泵全流道进行非定常可压缩数值模拟.通过在氢气循环泵旋转流道周向设置压力脉动监测点,应用快速傅里叶变换(FFT)技术获得各监测点的压力脉动频域图,得到流道内压力脉动频率分布规律.将数值模拟结果和理论分析结果进行对比,验证了基于动网格技术的数值模拟方法能较准确地预测车用凸轮式氢气循环泵内流脉动特性.研究结果表明:数值模拟得到的排气流量平均值和理论分析结果误差为4.7%,可以较准确地反映泵内部气体流量脉动规律;通过分析排气流道内涡量场分布,发现排气流道内出口回流和负的z向涡量正相关,随着出流气体占据排气流道,负的z向涡量消失;氢气循环泵旋转流道周向压力脉动主频为267 Hz,与转子旋转基频一致.研究结果为进一步分析凸轮式氢气循环泵内流脉动特性提供了一定依据.