一种新型掺气设施的试验研究

设置在泄洪洞竖井内的环形掺气设施是不同于传统掺气技术的新创意。为了更好地认识这种新型的掺气技术,基于公伯峡水平旋流泄洪洞原型和模型试验,对环形掺气坎的通风和掺气特性进行了研究。结果表明环形通气孔的通风是由通气孔进出口的压差引起的,通风量与相对空腔长度的关系服从线性分布;环形掺气坎掺气减蚀的作用明显,其掺气是由于射流冲击竖井水体形成大尺度旋涡并挟带气泡所致,且掺气浓度沿高程呈乘幂分布;模型通风和掺气特性的缩尺效应明显。在结构设计满足要求的前提下,有必要在旋流泄洪洞的竖井段设置掺气设施,可改善水流流态,并增加消能效果。     

一种新型掺气设施的试验研究

设置在泄洪洞竖井内的环形掺气设施是不同于传统掺气技术的新创意.为了更好地认识这种新型的掺气技术,基于公伯峡水平旋流泄洪洞原型和模型试验,对环形掺气坎的通风和掺气特性进行了研究.结果表明环形通气孔的通风是由通气孔进出口的压差引起的,通风量与相对空腔长度的关系服从线性分布;环形掺气坎掺气减蚀的作用明显,其掺气是由于射流冲击竖井水体形成大尺度旋涡并挟带气泡所致,且掺气浓度沿高程呈乘幂分布;模型通风和掺气特性的缩尺效应明显.在结构设计满足要求的前提下,有必要在旋流泄洪洞的竖井段设置掺气设施,可改善水流流态,并增加消能效果.     

明渠水流自掺气发展区水气结构分析

为研究明渠水流自掺气发展区内水气结构特征,采用针式掺气流速仪对自掺气发展区内气泡尺寸与数量进行了试验研究,比较了气泡尺寸与数量随自掺气发展的变化规律,结果显示,同一水流断面上,随着掺气浓度的减小,气泡弦长尺寸分布范围与弦长平均值逐渐减小,掺气区内小尺寸气泡在数量上占有较大的比例,而大尺寸气泡则在含气量上占有较大的比例,分析认为从水面附近高掺气浓度区至自掺气区域底缘低掺气浓度区,明渠自掺气水流水气结构发展过程为“水面变形为主—水面变形与个体空气泡共存—个体空气泡”,为进一步研究明渠自掺气形成机理提供了一定的参考。     

射流掺气对水垫塘及坑底压强影响的实验研究

通过对射流掺气与不掺气时,水垫塘底板及冲坑底部脉动压强的对比试验,研究了掺气对水垫塘及冲坑底部压强特性的影响。结果表明:在冲坑未形成前,掺气使水垫塘底板上射流冲击区的脉动压强增加;无论是否掺气,滞点时均压强的量纲一分布遵从相同的规律,底板量纲一时均压强分布存在很好的自模性,且与气体冲击射流的压强分布具有相同的规律。冲坑形成后,掺气不再明显增大冲坑底部的脉动压强,掺气后,坑底脉动压强没有明显的变化。     

欧洲中部地区晚更新世及全新世的泉华沉积

在中欧地区的河谷、洪积扇、山坡坡麓及湖底常零星分布着更新世及全新世的碳酸盐沉积物。不少学者把碳酸盐沉积当作气候变化的产物并划分出其在中欧沉积的若干时期。笔者通过德国中部Leine河流域新老石灰泉华的详细研究对泉华沉积与气候直接联系的观点提出了新的见解。运用不同方法测年验证，得知研究区的石灰泉华沉积始于11000aB.P,随后石灰泉华在研究区不同地点连续沉积。岩芯上沉积的变化和石灰泉华层的消失应是由地貌过程所引起的泉水出露位置改变所致。     

静止均匀环境中气泡射流特性的研究——数学模型及试验资料的分析(Ⅰ)

已往对气泡射流的理论研究,主要集中在半经验和积分模型方面,对流动结构揭示很少。给出了气-液两相流两方程湍流模型。为了加深对气泡射流规律的理解和为数值计算建立对比基础,提出了一组参考量,对Sun和Faeth的试验资料进行了整理。     

静止均匀环境中气泡射流特性的研究--数学模型及试验资料的分析(Ⅰ)

已往对气泡射流的理论研究,主要集中在半经验和积分模型方面,对流动结构揭示很少.给出了气-液两相流两方程湍流模型.为了加深对气泡射流规律的理解和为数值计算建立对比基础,提出了一组参考量,对Sun和Faeth的试验资料进行了整理.     

微淹没圆形射流空化特性减压试验

空化空蚀和掺气减蚀机理的研究是高速射流研究的重要方面。在微淹没条件下,保证闸室面积与射流出口面积比不变,对设置门槽的有压矩形闸室后接圆管射流的突扩突跌消力池空化特性进行减压试验,其中跌坎高度S（5.5 m和4.0 m）和圆管长度L₂（L₂/d=2、1和0,d为圆管直径）。跌坎高度S从5.5 m降低至4.0 m,门槽及圆管射流出口处消力池边墙发生空化的可能性变化仅10%。圆管长度L₂/d=2和0时门槽发生空化的可能性比L₂/d=1时高出40%~60%;而L₂/d=0时圆管射流出口处边墙的空化可能性比L₂/d=1时可高出260%,L₂继续增加对空化特性的不利影响有限。增加跌坎高度S有利于水流掺气,为达到良好的掺气减蚀效果,不宜过低。因此,跌坎高度S对门槽及圆管射流出口处消力池边墙空化特性影响较小,而圆管长度L₂对其空化特性影响较大。     

钙华生物沉积作用研究进展与展望

弄清钙华生物沉积作用有助于更好地理解钙华微岩相结构和地球化学特征的气候环境指示意义。总结和综述了与钙华沉积相关的生物群落、生物成因钙华微岩相结构、钙华生物沉积作用过程及其对钙华地球化学特征影响的研究进展,并展望了未来的研究重点。细菌、藻类和苔藓等广泛参与到钙华沉积中,形成了许多不同类型的孔隙结构、晶体结构和纹层结构。生物沉积过程主要包括:①生物生长扰动水流使得CO2逸出;②代谢作用(如光合作用)过程诱导碳酸钙沉积;③"表面控制"过程影响晶体成核及生长。生物沉积作用驱动了元素的迁移转化,对沉积水体和钙华地球化学特征具有重要影响。钙华在地球生物学研究中具有重要潜力,未来需要加强现代钙华沉积中的物理化学和生物过程相互作用机制及其各自贡献的量化研究,以便准确地解译钙华沉积记录。     

石灰华扇(Tufa Fan)沉积物中的微型生物多样性

为了探索石灰华扇沉积物中微型生物多样性特征, 作者2006年7～9月对贵州中部马脚冲瀑布石灰华扇进行了野外生态学调查,釆集样品和标本50份。经室内初步分析和鉴定, 该瀑布石灰华扇中含有4大微型生物多样性类群共25个物种,它们是蓝细菌(Cyanobacteria)1个种,原生动物(Protozoan) 16个种,绿藻(Green algae) 1个种,硅藻(Diatoms)7个种。此外,石灰华扇中还发现了苔藓植物(Bryophytes)6个种。石灰华扇沉积物的形成,是微型生物多样性-石灰华扇沉积相互作用的地质生态学结果。     

静止均匀环境中气泡射流特性的研究——形成区及形成后区特性的数值研究(Ⅱ)

采用气-液两相流两方程湍流模型,结合混合有限分析法,对静止环境中气泡射流进行数值模拟和分析。相对各种积分模型,这种模拟气泡射流的微分方程方法具有较强的预报性和普遍的适应性。数值计算结果与试验资料的较好吻合,从而验证了湍流模型和计算方法的有效性和正确性。     

贵州马岭河瀑布钙华藻类群落特征及生物岩溶作用

为探讨水流干扰和钙华藻类群落在瀑布钙华形成过程中的作用,于2007年8月对贵州马岭河峡谷天星画廊景区内3条瀑布钙华流水区、浸润区和潮湿区进行了采样,分析其种类组成、群落类型和形态、分布特征等。结果显示:（1）天星画廊景区的瀑布钙华藻类群落类型包括胶质颗粒状、胶质团块状、垫状、绒毡状和粉末状5种类型,钙华藻类以蓝藻占优势,在受水流中等程度干扰的生境中(浸润区)钙华藻类物种多样性和群落多样性较高;（2）钙华藻类群落对瀑布钙华的形成同时存在沉积和溶蚀作用,藻类群落可影响瀑布钙华沉积和溶蚀的方向性;（3）在中等程度水流干扰作用下,钙华藻类群落在瀑布钙华形成过程中以沉积作用为主,在强或弱水流干扰作用下,则以溶蚀作用为主。因此认为:水流干扰程度和藻类群落类型共同作用是控制瀑布钙华形态构造多样化的主要因素之一;水流的中度干扰有利于瀑布钙华的形成。      

硅藻对地表石灰华沉积的生物作用及其意义

石灰华是岩溶地貌的重要组成部分。藻类在石灰华的形成过程中起着非常重要的生物控制作用。硅藻对地表石灰华沉积的生物作用,主要包括同化作用、拦截和粘结作用、结壳作用、胶结作用。对于生物作用中的钙化作用和分泌作用,硅藻可能具有这两种作用,其形成机理尚需进一步的研究。     

喀斯特地区瀑布效应产生的自然水软化过程

在喀斯特地区,水流过瀑布后硬度会发生降低,这种现象一般称为瀑布效应,其中包括汽化,射流和低压作用。瀑布效应会引起两种河水物理性质的变化,即气水界面面积和涡流的增加。为了弄清瀑布效应和这些物理性质变化是否会减少水的硬度,本研究设计并进行了一系列的试验。通过改变气水界面面积试验,发现界面面积越大,导电率降低的速率越快,由此造成Ca2+的沉淀。利用自行设计的气泡生成器进行试验,发现有气泡发生的地方,水的硬度降低很快。试验还发现,从射流器喷出的超饱和溶液的硬度快速减小,而pH值增大。鸭河和滴水岩瀑布的实际观测证实,有汽化现象发生的地方,水的硬度降低很快,钙沉淀的平均速率也最高。     

静止均匀环境中气泡射流特性的研究--形成区及形成后区特性的数值研究(Ⅱ)

采用气-液两相流两方程湍流模型,结合混合有限分析法,对静止环境中气泡射流进行数值模拟和分析.相对各种积分模型,这种模拟气泡射流的微分方程方法具有较强的预报性和普遍的适应性.数值计算结果与试验资料的较好吻合,从而验证了湍流模型和计算方法的有效性和正确性.     

合徐高速公路膨胀土路基填料的试验研究

膨胀土路基掺石灰率应通过物理与力学性质、胀缩性、水稳性等试验来确定，本文对合徐高速公路(合肥段)膨胀土路基填料不掺石灰和掺石灰处理后的胀缩性及物理、力争性质进行了试验研究，得出了掺石灰对改善膨胀土路基填料工程性质的影响，并对不掺石灰和掺石灰处理后的填料进行了膨胀及收缩变形量的估算，论述了膨胀土特性及处理方法，供同行参考。     

温泉钙华沉积的影响因素

钙华是在泉水、河水、湖水、洞穴周围沉积的非海相碳酸钙沉积物。钙华是陆地水循环过程中物质迁移的一种表现形式,研究钙华的形成有助于了解局部水文循环中的物质迁移规律并间接了解古气候与古水文地质条件。部分温泉的泉口附近沉积有形态多样的钙华。本文综述温泉钙华的形成过程、钙华沉积的主要影响因素和它们之间的相互影响关系。水化学条件是钙华沉积的物质基础和必要条件,水动力条件是钙华沉积的充分条件,生物效应对钙华沉积起到加强的作用,沉积环境通过影响水化学条件或水动力条件间接控制钙华的沉积。     

生石灰改良黄土的微观机制试验研究

为探究石灰掺量对黄土强度的影响规律及其微观机制,采用不同比例的生石灰对黄土进行改良。开展了直剪试验、压汞试验及扫描电镜测试,定性和定量分析素黄土及不同石灰掺量改良黄土的强度特性和微观结构变化规律,并对石灰改良黄土的微观机理进行较为深入的分析。结果表明:石灰改良黄土的抗剪强度参数随着石灰掺量的增大出现先增大再减小的变化规律,在石灰掺量约为8%时,其黏聚力和内摩擦角达到最大值;石灰的掺入使黄土骨架颗粒之间及其表面附着的胶结物逐渐增多,孔隙被胶结物质填充,土体中的不稳定孔隙逐渐减少,整体性增强;但当石灰掺量过大时,多余的石灰会堆积于团粒之间,影响团粒之间的胶结。石灰改良黄土强度提高的原因是石灰水化反应生成的胶结物质增强了土颗粒之间的胶结程度,增大颗粒间的相互摩擦,使土体结构更加稳定,提高土体强度;石灰掺量过高时,改良黄土抗剪强度降低是因为过量的石灰影响了土颗粒之间的胶结作用。研究成果既是对黄土强度特性及微观结构理论研究的丰富与充实,又可以为改良黄土工程设计的相关参数选取提供参考依据。      

石灰改良弱膨胀土击实特性试验研究

本文以拟建安康机场弱膨胀土为例,用石灰作为改良剂,对这种石灰改良膨胀土开展了一系列击实试验研究。试验样品来自于安康拟建机场跑道区和挖方区的膨胀土,采用CSK-V1型多功能电动击实仪进行重型击实试验。试验结果表明,石灰掺量、含水量、余土高度、焖料时间对干密度有一定的影响,其规律为:石灰掺量越高,最优含水量越大,最大干密度越小;在最优含水量附近,随着石灰掺量的增加,含水量对干密度的影响减小;在击实功、掺灰量、含水量一定时,余土高度越大,干密度越小;最大干密度随着焖料时间以一定的趋势减小,焖料时间48h以后变化不大;同一种石灰掺量时干密度的主要影响因素顺序是:含水量、焖料时间、余土高度。最后,还通过扫描电镜试验,从微观角度对石灰改良土和击实试验结果进行了描述与分析。     

排海污水挟沙射流研究进展

排海污水中往往含有一定数量的悬浮物,这些悬浮物在排放口附近中呈现出复杂的扩散与沉降特性,具有挟沙射流的典型运动特征。本文系统回顾了静水、恒定流、潮流和波浪等环境下排海污水挟沙射流的研究进展,发现在不同动力环境下挟沙射流泥沙沉积形态存在显著差异性。如何精细刻画波浪-水流-射流多动力耦合过程及其对泥沙输运和沉降过程的影响是排海污水挟沙射流研究的难点所在,对此提出了基于PIV/PLIF固相分离物理试验、粒子追踪两相流数值模型和拉格朗日积分模型,系统开展波流共同作用下挟沙射流运动规律研究的设想,以期为排海污水工程的优化设计提供重要参考。