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太湖湖内综合治理技术
陈荷生,江溢,宋祥甫,邹国燕太湖流域水污染严重,加强治理刻不容缓,除加强陆域污染源(工业点源、生活污水、农业面源)治理外,湖内生态治理已是关键.对污染底泥采用生态疏浚,清除表层0～40cm高营养盐含量的表层沉积物,减轻底泥释放的二次污染.依据陆生植物的养分吸收特点,采用水上种植技术净化富营养化水体,美化水域景观.加强对流域湖泊湿地、河流湿地和河口湿地的保护和建设,实施滨湖水生植被修复是行之有效的措施.
不同库水消落方式下动水压力型滑坡变形与稳定性响应研究
付小林;汤明高;叶润青;李九乾;马新建;向育才;水库滑坡灾害是大型水库运行调度工作中备受关注的问题。为了科学指导汛期水库运行调度中的滑坡灾害风险防控,基于库水动力作用效应及类型分析,通过大型离心模型试验和数值模拟研究了库水下降诱发滑坡变形破坏机理,重点分析了库水持续性下降、不同间歇期下降、相同间歇期多阶段下降三种消落方式下的滑坡稳定性响应规律。研究表明:在库水下降末期,随着坡面静水压力的快速消落,滑体内地下水位严重滞后于库水位变动,易产生高的动水压力、导致滑坡变形破坏。在库水位持续下降过程中,库水下降速率越大,地下水头差和水力梯度越大,则稳定性会持续下降。不同间歇期下降相比持续性下降,地下水力梯度比降低,可缓解库水位持续快速下降导致的地下水滞后及动水压力影响,稳定性下降速率会减缓。而相同间歇期多阶段下降则可进一步减小影响,稳定性降幅明显减小。
基于BP神经网络的鄱阳湖叶绿素a遥感反演
唐彩红;李晓楠;甄浩北;张尚弘;周扬;何红艳;邢坤;节永师;【目的】通过对比两种模型对鄱阳湖叶绿素a的反演结果,筛选出反演精度更高的一种方法,使其能够更准确、高效地应用于浅水湖泊的水质监测与管理。【方法】叶绿素a是水环境监测的重要指标,是衡量水体富营养化的关键参数。本文以鄱阳湖为典型研究区域,基于实测叶绿素a浓度和Landsat-8 OLI卫星遥感数据,对湖区叶绿素a浓度进行反演。通过对遥感影像的预处理,利用单波段及波段组合数据与叶绿素a浓度数据进行相关性分析,构建了叶绿素a波段比值模型,筛选相关波段组合,在此基础上进一步构建了BP神经网络模型(Back Propagation Neural Network Model),将实测叶绿素a浓度与BP神经网络模型反演结果进行相关性比较。【结果】结果表明:所构建的BP神经网络模型相较于波段比值模型预测值与实测值之间的决定系数(R2)从0.624～0.855提升到0.745～0.921,平均绝对误差百分比(MAPE)和均方根误差(RMSE)相较于波段比值模型降低46%以上。【结论】BP神经网络模型在反演精度上优于波段比值模型,时间尺度上,基于BP神经网络模型反演的丰水期叶绿素a浓度高,枯水期低,夏季叶绿素a浓度升高,冬季降低;空间尺度上,湖心及水体流动强的区域叶绿素a浓度低,沿岸及人类活动强的区域浓度高,南部湖区高于北部。本研究所构建的BP神经网络模型对浅水湖泊叶绿素a反演效果较好,对湖泊生态环境保护具有重要支撑。
含水率及坡度对红壤丘陵区崩岗崩壁重力侵蚀影响规律的有限元分析
马鹏飞;夏栋;许文年;丁瑜;程虎;邓羽松;花岗岩崩岗区崩壁的坍塌、崩落,主要是由于崩壁岩土体存在裂隙,在雨水作用下,由重力作用引发崩壁失去稳态而崩塌,含水率和坡度是影响崩壁重力侵蚀(稳定性)的重要因素。为系统探索不同坡度的崩岗崩壁剖面在降雨或干旱环境下的稳定性情况,结合对湖北省通城县室内浸泡或风干不同时间的崩壁土体进行直剪试验得出的强度初始参数,选取8种分析坡度,采用Abaqus有限单元强度折减法计算了不同坡度的崩壁在不同含水率下的安全系数和潜在滑动面。结果表明:在同一含水率下,随着崩壁坡度的增大,坡度对临界滑动面位置变化的影响程度减小,安全系数非线性降低;在同一坡度下,随着崩壁含水率的增大,安全系数先增大后减小,含水率对临界滑动面的影响程度先减小后增大再减小,且影响比较显著。通过数据描点发现安全系数与整体含水率之间存在三次函数关系,与坡度之间呈对数型函数分布,并建立了安全系数与整体含水率和坡度之间的一般定量关系式。综合分析崩壁的破坏方式可知,当崩壁较缓时,崩壁滑动面呈圆弧滑移状,失稳类型属于滑移破坏型;当崩壁较陡(尤其>60°)时,滑动面近似直线状,失稳属于崩塌破坏型。坡度越大,张拉破坏区向土体内部延伸的深度越大,越易崩塌。通过查阅文献并与前人的研究成果做对比,来验证数值计算结果的合理性与适用性。成果可为崩岗灾害的防治体系建设提供借鉴。
原位投加氧化剂去除河道污染底泥黑臭的研究
罗雅;董文艺;吴华财;针对城市河道底泥硫化物和有机污染严重的特点,以对深圳某河道污染底泥的处理为研究对象,考察原位投加硝酸盐及其与两种辅助氧化剂联合投加去除污染底泥黑臭的效果。结果表明,投加硝酸盐及硝酸盐与辅助氧化剂A联合投加均能有效去除污染底泥黑臭。硝酸盐与辅助氧化剂A联合投加对底泥总有机碳降解效果更佳,底泥硝酸盐残留量也更高,除臭效果更持久,能有效处理污染底泥,可为城市河道污染底泥的综合治理提供借鉴。
1961—2016年中国冰雹日数时空演变特征
孔锋;王一飞;吕丽莉;林霖;刘冬;辛源;采用1961—2016年2 481站的冰雹日数数据,利用多种统计方法分析了中国及七大地理分区的冰雹日数时空分布特征和周期变化规律。结果表明:1961—2016年中国整体及其不同区域的冰雹日数整体均呈减少趋势,且西藏(东南)地区明显高(低)于其他6个分区和全国平均水平。全国和七大地理分区的年均冰雹日数在5年以下和30~60年尺度上的振荡周期相对显著,且大致都在1990s中期至2000s中期发生突变。中国冰雹事件多发区域比较稳定,且在分布上西部地区较多,东部地区较少;地表复杂地区较多,地表单一地区较少;高原和山地较多,平原较少;迎风坡较多,背风坡较少。2000s和2010s为全国冰雹日数偏多的年代,而1960s和1990s则偏少。1961—2016年全国年均冰雹日数呈增加趋势的地区分布较少,而呈减少趋势的地区主要集中在西藏、青海南部及东北部、四川西部、新疆西北部、内蒙古中部及其交界的河北北部、内蒙古东北部、黑龙江中部和吉林东部地区。全国年均冰雹日数波动特征从东南沿海向西北内陆呈现"两端高、中间低"的分布特征。波动较大的地区主要分布在华东、华南、华中、重庆、四川东部、陕西南部、内蒙古西部、新疆东部及其交界的甘肃地区、新疆南部及其交界西藏地区。
纳米材料在土体改性方面的研究进展
王施涵;牛富俊;张恒;随着纳米技术的发展和多学科的交叉应用,纳米材料作为一种新型添加剂应用于土体改良。为深入认识纳米材料对土体性质产生的影响以及作用机理,提高对纳米技术与岩土工程之间关系的理解,对不同类型纳米材料在土体改性方面的研究现状、有效性、适用性进行回顾与总结。重点讨论了纳米硅溶胶、纳米二氧化硅、纳米黏土矿物、纳米氧化铝等纳米材料对土体改性的影响,结合宏观力学性质以及微观结构变化解释纳米颗粒与土颗粒之间的相互作用机制。纳米粉末状颗粒通过提高抗压强度、降低水力传导系数加固土体;利用纳米硅溶胶、膨润土悬浮液、硅酸镁锂的可渗透性和触变性缓解土体液化。尽管相关试验研究表明添加少量纳米材料可引起土体性质的显著改善,但是大部分研究仍局限于室内试验,需要进一步探索易于现场施工、成本低、环境友好的新方法和新技术。
三峡库区消落带植物多样性变化规律及其驱动因子研究
叶琛;龚宇;张全发;反季水位涨落导致三峡库区消落带植物发生显著变化。但是关于植物多样性变化及其驱动因子的研究还比较匮乏。通过对三峡库区消落带13个监测点3个海拔高程近10 a植物多样性长期定点调查，发现其多样性指数变化区间小，库区中游多样性指数较大。不同海拔高程对植物多样性有显著影响，海拔越高，多样性越大。此外，干流监测点的植物多样性比支流监测点高。虽然植被恢复方式对植物多样性影响不显著，但是对植被均匀度有增加的趋势。土壤理化性质是这些多样性指数和均匀度指数变化的重要驱动因子，并且海拔高程不同，驱动因子不同。低海拔区(高程145～155 m)土壤中的锰、可利用钾、汞以及土壤粒度(>0.25 mm)是主要驱动因子；中海拔区(高程155～165 m)土壤中的锰、铁、可利用磷、粒度(0.01～0.05 mm)以及含水率是主要驱动因子；高海拔区(高程165～175 m)土壤中的汞、锰以及氨态氮是主要驱动因子。所涉及的时空尺度较大，可为三峡库区消落带植被恢复提供科学依据，为后续消落带的保护策略提供参考。
水资源承载能力阈值空间研究
陈明忠,何海,陆桂华基于可持续发展概念,在分析阈值的定义与内涵的基础上,探讨了承载能力与阈值的关系.结合水资源承载能力的定义及内涵,提出了水资源承载能力作为一种阈值通常是由自然与社会系统中各种主要影响因素的阈值构成的集合,表现为一个阈值集或阈值空间,在此基础上,阐述了水资源承载能力的阈值空间及其特性.