Kinetics,Mechanistic and Thermodynamics of Zn(II) Ion Sorption: A Modeling Approach

Biosorption potential of Cedrus deodara sawdust (CDS) in terms of sorption of Zn(II) ion across liquid phase has been evaluated in the present investigation. The surface of the CDS biomass before the sorption of Zn(II) ions seemed to be more porous, non‐crystalline and heterogeneous. The maximum uptake capacity of CDS was 97.39 mg g^?1. Sorption of Zn(II) ion on the surface of CDS sawdust was maximum at pH 5, temperature 45°C, initial concentration of Zn(II) ion 100 mg L^?1, biomass dose 1 g L^?1, contact time 150 min, and agitation rate 160 rpm. Pseudo second‐order kinetics with the highest linear regression coefficient (R² = 0.99), and lowest values of error functions, i.e., chi (χ²) and sum of square errors (SSE) against pseudo first‐order rate kinetics showed that the sorption of Zn(II) ion on the surface of CDS was mediated by chemosoprtive forces of attraction rather than physical adsorption. Mechanistically, relatively higher proportion of sorption of Zn(II) ion in early phase of contact time was profoundly explained by Bangham's equation and film diffusivity (D^f). Intraparticle or pore diffusion (D_p) of Zn(II) ion inside the pores of CDS was rate limiting step at the later stage of contact time. Furthermore, the thermodynamic study on sorption of metal ion delineated the fact that the Zn(II) sorption on the surface of CDS was spontaneous, endothermic together with increased entropy at solid liquid interface.     

山地冰川流动模型探讨

近30 a来冰川动力学模型有了快速发展, 在南极、 格林兰冰盖预测中取得一系列重要成果, 对山地冰川的研究也初见端倪. 从冰川流动的力学过程出发, 利用本构方程、 理想冰川假设、 浅冰层近似(Shallow ice approximation)假设完整地推导了理想冰川流动的物理过程, 揭示了冰川流动的机理, 建立了气候变化和冰川自身重力引起的理想冰川物质和能量再分配的温度耦合三维流动模型. 结合山地冰川的冰床形态, 将理想冰川与实际冰川相结合, 使理想冰川流动模型更好地近似山地冰川的流动.     

具有精确色散性的非线性波浪水平二维数学模型

建立具有色散性的水平二维非线性波浪方程,方程的非线性近似到了三阶。方程以波面升高和自由表面速度势表达的微分-积分型数学方程,给出方程的数值求解方法和算例,对方程积分项的处理给出了计算方法。计算结果与Boussinesq方程模型和缓坡方程模型的对应计算结果进行了对比。     

印度尼西亚方程的改进及其在大庆长垣低孔渗储层的应用

针对大庆长垣F油层储层具有孔隙度小、渗透率低、泥质含量高、微孔隙发育、束缚水饱和度高等特点,通过理论和实验分析长垣F油层低孔、低渗储层的主要导电因素,得出泥质附加导电和束缚水导电是该区F油层的低孔、低渗泥质砂岩储层的重要导电因素.考虑束缚水和可动水导电路径不同,基于三水导电模型的推导原理,建立混合水等效电导率方程;依据该区矿化度较低和含泥高的储层特征,对适用于淡水高泥储层的印度尼西亚方程进行改进,用混合水等效电导率代替原方程中的地层水电导率,建立长垣地区F油层低孔低渗泥质砂岩含水饱和度模型.利用岩心分析数据和常规测井资料,采用多元回归法确定长垣F油层饱和度模型中的泥质体积分数、孔隙度、束缚水饱和度.利用岩电实验数据,采用最优化方法确定长垣F油层饱和度模型中的饱和度指数、胶结指数等参数.经密闭取心井含水饱和度对比和试油结果验证,建立的含水饱和度模型可用于F油层的低孔低渗泥质砂岩储层定量评价.     

深水悬臂桥墩动力特性及地震响应分析

利用ADINA中的势流体单元对一已建成的深水高墩建模,桥梁上部结构对桥墩的影响以墩顶集中质量的形式体现,分别对不同水深条件下桥墩-水体系的动力特性和地震动响应进行了系统的求解;为了检验Morison方程在深水桥墩动力分析中的有效性,将基于忽略速度力项的Morison方程的计算结果与基于势流体的结果进行了比较。研究结果表明：①水体对结构的自振频率折减影响随着水深的增大而增大,基于Morison方程得到的结构频率的影响大于势流体模型;②水深对墩顶位移的影响比加速度明显,墩底剪力受水深的影响大于其对墩底弯矩的影响;③考虑上部集中质量的影响,结构的响应会不同程度地减小;④相对于势流模型,忽略速度项的Morison方程所得到的结构动力反应略显保守。     

基于双曲线模型的T型刚性桩荷载传递特性研究

假定桩土荷载传递函数为双曲线模型,分析T型刚性桩荷载传递机制,建立桩及桩帽下土体的竖向位移、竖向应力、侧摩阻力与深度之间的控制微分方程。采用微分方程近似解法,推导出相应的解析表达式。利用桩顶沉降作为已知条件进行求解,所得结果能够出反映T型桩荷载传递性状规律,即桩身轴力随深度增加而减小;桩身侧摩阻力随深度增加呈现出先增大后减小;桩土应力比与荷载有关。文中方法的计算值更接近于试验结果,可为工程设计提供理论基础。     

冰川槽谷横剖面定量化研究方法及其影响因素

冰川槽谷(“U”形谷)是冰川与下伏基岩相互作用的结果, 是典型的冰蚀地形, 对其定量化研究是了解冰川作用过程以及冰川槽谷演化过程的重要途径. 二次多项式(y=A+Bx+Cx²)和幂函数(y=ax^b)是定量描述冰川槽谷形态的两种较普遍的方法, 二次多项式可以描述冰川槽谷的整体形态且不需要考虑高程基准面的选择, 但是该方法不能用于槽谷间的比较且其只能较准确地描述接近抛物线的横剖面; 幂函数不但可以反映不同作用过程形成的谷地, 还能在不同横剖面间进行比较, 但幂函数在应用过程过会受到坐标原点选取、 对数变化、 后期堆积以及横剖面不对称的影响, 其运用过程更加复杂. 此外, 相同的幂函数指数b可能指示不同的槽谷形态, 形态比率FR的引入并与指数b结合起来使对槽谷形态的描述更加全面. 从冰川动力和外部环境方面出发, 影响槽谷形态的因素主要有冰川作用时间、 基岩的抗侵蚀能力、 岩性的分布以及裂隙、 冰量、 气候、 构造和冰川性质, 后三者对槽谷形态的定量化影响需要进一步进行探讨. 运用不同地区槽谷形态参数所做b~FR图探讨了山地冰川槽谷的发育模式, 发现山地冰川槽谷存在对应于两种不同冰川性质的相反的发育模式, 但是由于岩性、 气候等其他因素的影响, 造成了冰川槽谷发育模式有时出现了不对应的情况.     

渗透作用下多孔介质中循环浓度污染物的迁移过程研究

根据饱和多孔介质中考虑释放效应的一维渗透作用的可溶性污染物的迁移控制方程,通过Laplace变换和Fourier变换及其逆变换求得相应的通解形式。根据半无限体表面可溶性污染物点源注入情形下的基本解,通过积分方法得到半无限体表面圆形区域上作用循环浓度污染物后,在多孔介质内部污染物迁移过程的求解方法。作为一个典型算例,对渗透作用下循环浓度污染源引起的多孔介质中的迁移过程进行分析。算例表明,当污染源浓度为周期变化时,多孔介质内部污染物的浓度随时间增长由不稳定的周期变化过程逐渐过渡到稳定的循环过程,而某一深度处污染物浓度的相位则相应滞后。此时,稳定后的污染物浓度周期与污染源浓度周期相同。实际上,随多孔介质表面污染源浓度的周期变化,在靠近多孔介质表面一定深度范围内的污染物浓度在深度方向也呈增大或减小的交替变化过程。另一方面,在污染源循环变化过程中污染物不断向深处推进,而最终其影响范围限定在某一深度内。     

基于有限差分原理的预应力锚索抗滑桩改进计算方法

针对现有预应力锚索抗滑桩计算模型及其相应计算理论存在的问题,基于有限差分法的原理,提出了改进的锚索桩计算模型并进行了详细的理论推导。根据实际的施工和受力过程,该模型包括预应力施加和滑坡推力作用两个阶段,通过滑坡推力分布形式的改进和桩锚协调变形方程的修正来真实反映预应力锚索抗滑桩的主动式受力特点。同时利用Matlab编制成相应的计算程序进行算例验证,并同目前普遍采用的计算理论进行对比分析。结果表明,该改进计算方法及其相应的计算程序充分考虑了预应力施加这一锚索桩特有的过程所带来的影响,且在计算中不必将锚索拉力等效为在桩顶处施加的剪力和弯矩。另外还可对桩前滑面以上存在任意厚度滑体和任意复杂地基条件的情况进行合理地设计计算,相对于目前已有的计算理论,该改进方法更加合理、可靠。     

Spatiotemporal variation and driving forces of reference evapotranspiration in Jing River Basin,northwest China

Evapotranspiration is an important component of the hydrological cycle, which integrates atmospheric demands and surface conditions. Research on spatial and temporal variations of reference evapotranspiration (ET_o) enables understanding of climate change and its effects on hydrological processes and water resources. In this study, ET_o was estimated by the FAO‐56 Penman–Monteith method in the Jing River Basin in China, based on daily data from 37 meteorological stations from 1960 to 2005. ET_o trends were detected by the Mann–Kendall test in annual, seasonal, and monthly timescales. Sensitivity coefficients were used to examine the contribution of important meteorological variables to ET_o. The influence of agricultural activities, especially irrigation on ET_o was also analyzed. We found that ET_o showed a decreasing trend in most of the basin in all seasons, except for autumn, which showed an increasing trend. Mean maximum temperature was generally the most sensitive parameter for ET_o, followed by relative humidity, solar radiation, mean minimum temperature, and wind speed. Wind speed was the most dominant factor for the declining trend in ET_o. The more significant decrease in ET_o for agricultural and irrigation stations was mainly because of the more significant decrease in wind speed and sunshine hours, a mitigation in climate warming, and more significant increase in relative humidity compared with natural stations and non‐irrigation stations. Changes in ET_o and the sensitivity coefficient of meteorological variables in relation to ET_o were also affected by topography. Better understanding of ET_o response to climate change will enable efficient use of agricultural production and water resources, which could improve the ecological environment in Jing River Basin. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.