二维均匀流悬沙垂向扩散系数的实验研究

利用波-流-泥沙实验水槽,进行二维均匀流输沙实验,研究悬沙浓度垂向分布、悬沙扩散系数及其垂向分布.结果表明,悬沙浓度沿垂线分布与Rouse公式吻合良好;悬沙垂向扩散系数与水流紊动垂向扩散系数成正比;悬沙垂向扩散系数的垂向分布可用抛物线描述,其最大值与水动力和泥沙条件紧密相关.     

海口湾波浪漫滩区及其邻近水域悬沙观测特征初步分析

波浪漫滩是海滩上水陆分界线随波峰向岸推进,随波谷向海回退的现象,它是近年来海岸水沙运动研究的前沿科学问题,其水沙运动观测分析更是需要优先研究的课题。选择海口湾假日海滩,在2013年11月下旬进行了波浪漫滩区及其邻近水域悬沙观测,观测结果表明:1在进行漫滩流速分析时,分别对上爬和回退的平均速度进行统计,两个坡度下上爬速度大于回退速度分别占80%和65%,说明波浪漫滩过程上爬速度通常要大于回退速度;2波浪漫滩区比邻近水域的平均含沙量高1 000倍左右;3波浪漫滩区内从海向岸的悬沙浓度逐渐降低,下界(靠海侧)、中间位置、上界(靠岸侧)的平均悬沙浓度分别为67 059.6mg/L、50 290.9 mg/L、15 762.0 mg/L;4波浪漫滩区悬沙浓度变化随机性强,对其测量和特征分析提出了更高的要求。     

新洋港河口悬沙特征与再悬浮过程

中小型入海河口由于数量众多、分布广泛,其沉积动力学特征对于河口区的地貌环境演化等具有重要意义.新洋港河口是江苏淤泥质平原海岸上的典型中小型建闸河口,本文通过在新洋港河口进行的高精度三船同步现场观测,研究了河口的悬沙特征及沉积物对再悬浮作用的响应状况.结果表明,潮周期内悬沙浓度变化显著,涨潮及开闸放水期间悬沙浓度较大,最大平均悬沙浓度达1.45g·L-1;而在其它时间段内悬沙浓度较小,从口门至闸门悬沙浓度有逐渐增大趋势.潮周期内典型时刻悬沙垂向分布符合"L型"分布特点,表、底层悬沙浓度差异显著.在有径流下泻期间,悬沙浓度垂向变化较为均匀,水体混合作用显著.悬沙平均粒径介于5~10μm;悬沙组分以粉砂为主,平均含量在70%以上.闸下及入海口区域再悬浮作用显著,最大再悬浮通量为10-4~10-3 kg·m-2·s-1,从口门至河闸呈递减趋势;同时,悬沙出现粗化现象,砂组分含量增加.     

基于分数阶对流扩散方程的悬沙垂向分布

为模拟荆江河段的悬移质含沙量在近底区域内异常偏高的分布特性,对比分析了平衡态方程(Rouse公式)、非平衡态方程(韩其为公式)和分数阶方程在描述荆江河段次饱和悬沙垂向分布的适用性。分析结果表明:平衡态方程不能描述强次饱和态悬移质含沙量的垂向分布特性,非平衡态方程在水深大部分区域应用较好但不适用于近底区域,分数阶方程可以较好地描述强次饱和水体含沙量在全部水深区域包括近底层的异常变化,但对公式中新出现的分数阶参数需合理取值。     

波-流共同作用下的三维悬沙输运数学模型

依据三维动量方程和连续方程,通过将流场和悬沙场分别分解成3种不同时间尺度的速度和悬沙浓度的叠加,从理论上较严密地建立了适合于河口海岸地区、能合理反映波浪影响的三维流场方程和波-流共同作用下的三维悬沙扩散方程,从而构成了研究波-流共同作用下三维悬沙输运的数学模型,为进一步研究波-流共同作用下的悬沙输运特性提供了理论框架.     

波浪剩余动量流垂向分布研究

将垂向考察区域分为波谷以下部分、波谷至平均水面部分以及平均水面以上部分,应用线性波理论,分段推求波浪剩余动量流沿水深分布函数.建立任意波向角时波浪剩余动量流各分量的计算表达式,给出深水及浅水条件下的渐近表达式,探研波浪剩余动量流的垂向分布情况.取波向角为30°分别计算深水、过渡水深及浅水条件下波浪剩余动量流的垂向分布.结果表明:波浪剩余动量流各分量沿水深并非均匀分布,而且各分量分布情况不尽相同;从波面到海底,存在反向变化的现象;浅水条件下,波谷以下部分所占比例相当可观.计算成果与实测资料和研究分析结果是一致的.     

近岸悬沙质量浓度垂向分布公式

为解决现有悬沙质量浓度分布公式积分难的问题,基于流速幂函数及摩阻流速推导出一个近岸流速垂向分布公式,并结合悬沙扩散方程推导出平衡状态下可有效避免Rouse公式在水表面为零的不合理性的悬沙质量浓度分布公式。近岸水文及泥沙实测资料验证分析结果表明：该流速、悬沙质量浓度分布公式具有较高的准确性;根据流速、悬沙质量浓度分布公式推导的悬沙输沙率公式可由初等函数表示,并能有效解决爱因斯坦方法积分难的问题。     

非淹没刚性植物对孤立波传播变形影响实验

通过波浪水槽物理模型实验,研究了孤立波在植物模型前后波高、波形的变化、入射波波高、植物分布密度以及分布方式对孤立波反射、透射系数和波能衰减系数的影响.实验结果表明,孤立波波高在植物模型中急剧减小;孤立波经过植物模型后,其透射波仍以孤立波的形式继续传播,波形由尖陡变为平缓;随着水深的增加,孤立波反射系数和波能衰减系数减小,透射系数增大;随着入射波高的增高,孤立波反射系数和波能衰减系数增大,透射系数减小;在植物分布形式相同的情况下,随着植物分布密度的增加,孤立波反射系数和波能衰减系数增大、透射系数减小;在植物分布密度相同的情况下,植物在垂直于孤立波传播方向上分布地越紧密,孤立波反射系数和波能衰减系数越大、透射系数越小.     

随机波浪对浪溅区三维结构物冲击作用试验研究

通过物理模型试验研究了随机波浪对位于浪溅区三维结构物的冲击作用.试验波浪为单向随机波.试验中波浪分别从正向(波向角β＝0°)和斜向(β＝15°、30°、45°)入射,入射波波高H1/3=7.5～20 cm,谱峰周期Tp=0.75～2.0 s,模型相对净空s与入射波高H1/3之比为0～0.5.对不同试验组次试验数据的统计分析比较得出:正向波和斜向波作用于结构物底面的冲击压力特征值,中部大、周围小;波浪冲击压力等值线基本上垂直对称分布于波向线两侧;结构物所受波浪冲击力随入射波波高增大而增大,对应相对板宽的变化出现2个峰值,在相对净空s/H1/3为0.1和0.2时到达最大值.     

多向随机波作用在直立堤上的波浪力

通过三维随机波浪对直立堤作用的试验研究,分析了单位堤长上波浪力的变化规律,着重研究了主波向角和波浪方向分布对波浪力的影响,发现波浪入射角小于45°时,波陡较小的单向波作用力随波向角呈明显的增大趋势.给出了波浪力沿堤长的纵向分布,以及单元堤上波浪力纵向折减系数的计算公式;建议了2种计算斜向波和多向波作用在整个单元堤上最大总波力的方法,可供理论研究和工程设计参考应用.     

Keggin型铬取代杂多离子PW11O39Cr(Ⅲ)(H2O)4-的电化学性质

 用循环伏安、交流伏安和交流阻抗法详细研究了Keggin型铬取代杂多离子PW₁₁Cr(Ⅲ)O^4-₃₉(PW₁₁Cr) 的电化学性质。循环伏安扫描表明,1.0 mmol·L^-1 PW₁₁Cr的H₃PO₄-HAc-H₃BO₃ 缓冲溶液(pH2.16)在玻碳电极上有三对氧化-还原波,发生在1.30/0.631 V处的准可逆波属于Cr(Ⅲ)/Cr(Ⅴ)电对的双电子氧化-还原响应,而位于-0.553/-0.505 V和-0.782/-0.725 V处的两对可逆波则对应于W-O骨架的双电子还原-氧化响应。PW₁₁Cr三对氧化-还原波的峰电位皆与溶液的pH有关,随着溶液pH的增大,峰电位负移,峰电流降低,阴极和阳极的峰电位差增大,电极过程的可逆性降低。由第一个W O骨架还原波的峰电流与电位扫描速率平方根的关系得到PW₁₁Cr在H₃PO₄-HAc-H₃BO₃ 溶液(pH 2.16)中的扩散系数为4.4×10^-6 cm²·s^-1。交流阻抗谱表明,Cr(Ⅲ)/Cr(Ⅴ)电对的电极过程受异相电荷传递动力学控制,由相角与频率的关系得到其动力学参数k^o 为0.67 cm·s^-1;而W-O骨架的两个电极过程则受扩散控制。PW₁₁Cr的电极过程存在吸附步骤。     

鼎湖山降水无机化学成分变化特征

 为了了解鼎湖山降水中无机离子的变化情况,对2007和2009年鼎湖山降水无机化学成分进行观测分析,结果表明,2007和2009年鼎湖山降水pH平均值分别为4.10和4.38,变化不明显。降水离子中首要离子为SO^2-₄,2007年和2009年浓度分别为127.9 μeq/L 和88.8 μeq/L。2009年NO^-₃离子浓度为24.4 μeq/L,大约是2007年49.3 μeq/L的一半。比起2007年,2009年SO^2-₄和NO^-₃都有不同程度的降低。NH⁺₄的变化不是很明显,两年分别为65.2 μeq/L和60.2 μeq/L。鼎湖山的降水仍是硫酸型,不过有向混合型转变的趋势;同时也发现,NH⁺₄对鼎湖山降水的中和作用最为主要。     

Degradation of organic matter in the sediments of Hongfeng Reservoir

In this work, the distribution of organic carbon, DNA and lipids in the sediments of Hongfeng Reservoir were described in addition to SO4^2- profile in pore water. The contents of organic carbon in the sediments range from 23.3 to 76.8 mg·g^-1, with the peak value appearing at the depth of 8 cm bellow the sediments water interface （SWI）, and tend to decrease gradually with sedimentation depth. The concentrations of SO4^2- decreased from 40.50 mg·L^-1 to 12.00 mg·L^-1 at SWI in top 4 cm sediment, and was kept at 12.0 mg·L^-1 bellow that depth. Newly produced organic carbon can be conserved as long as 14 years in the sediments. The contents of DNA were relatively high in top 9 cm surface sediments, as revealed by agarose gel images, close to those of organic carbon and sulphate reduction index （SRI）. This study shows that bacteria played an important role in organic matter degradation; SO4^2- is the primary electron acceptor under anaerobic condition in this reservoir; DNA in the lake sediments can provide important information for the study of cycling of nutrient elements in the lake.     

H+2基态近似解析波函数对振动能级影响的研究

具体考察了H^+₂基态近似解析波函数φH^+₂=1/2(1+S)^1/2φH(z,r_a)+φ_H(z,r_b))对振动能级的影响,得到了基于此波函数的波恩-奥本海默近似下的H^+₂势能曲线的解析表达式,并由此计算了振动能.结果发现,当仅考虑H^+₂的基态,z取1.23时,振动能级和平衡位置都与实验值很相符.当考虑较高的振动能级时,波函数中的z取1.13会更合理,因此时的振动能级和实际振动能级值符合得很好.     

甲醇与O[3P]反应机理的从头算及动力学

采用UQCISD/ 6-311G (d,p )从头算方法,优化甲醇和O [³P ]的反应两个通道、反应物、过渡态和产物的几何构型。进一步运用G2方法进行单点能量校正,得出通道 (1)和通道 (2)的位垒分别是48.86kJ/mol和28.89kJ/mol。并指出通道 (1 )是吸热反应,而通道 (2 )是放热反应。在300～3200K温度范围内,采用传统过渡态理论计算两个反应通道各自的速率常数k₁ 和k₂ ,由此采用非线性最小二乘法,得出这两个反应通道各自的速率方程为k₁=2.43×10^-18×T^2.23×exp(- 32.97/T)cm³mol^-1 s^-1 (300K≤T≦3200K), k₂=6.12× 1 0 ^-18×T^2.19×exp(- 1396/T)cm³mol^-1s^-1(300K≤T≦3200K) 2/k₁对温度变化的依赖关系。计算得出CH₃OH和O[³P]反应的总速率常数k₁₊₂ ,与实验结果取得很好的一致。     

PCln (n=-1,0,+1)分子离子基态的结构与势能函数

 基于Gaussian03计算软件,选用高角动量基函数6-311++g(df,pd),分别使用密度泛函理论UB3LYP和UB3P86,以及组态相互作用方法UCCSD-FC和UQCISD-FC,对PCl分子和PCl⁺,PCl^-离子基态进行了几何优化,进一步对其进行了频率计算和单点能扫描计算.用最小二乘法拟合得到了PCl^<em>n(n=-1,0,+1)分子离子基态的Murrell-Sorbie势能函数.与实验及理论结果比较表明,对PCl,PCl⁺分子离子基态光谱常数 (B_e,α_e,ω_e,ω_ex_e)的计算结果达到了很高的精度.文章还首次给出PCl^-分子离子基态光谱参数(B_e,α_e,ω_e,ω_ex_e)和PClⁿ(n=-1,0,+1)力常数(f₂,f₃,f₄)的理论数据,为PClⁿ(n=-1,0,+1)分子离子的更深层次研究和应用提供重要的理论基础.     

四氯苯醌与N-甲基咪唑在二氯甲烷中的基态作用研究

研究了四氯苯醌(CA)与N-甲基咪唑(NMIm)在CH₂Cl₂中的基态作用 ,结果表明二者反应形成CA与NMIm的摩尔比为1∶1的电荷转移络合物(CTC) ,并采用UV-Vis、IR、及NMR进行了表征。应用Benesi-Hildebrand方程计算得到该CTC的平衡常数K_CT=6.234× 10^-2 L·mol^-1,及摩尔消光系数ε_CT=8.442× 10³(L·mol^-1·cm^-1)。     

Zn(OH)4-6和Zn(H2O)2+6系列配合物的电子结构

采用密度泛函理论(DFT)的B3PW91方法，在Lanl2dz、6-31G(d,p)、6-311++G(d,p)基组水平上对具有不同点群对称性的Zn(OH)^4-₆及Zn(H₂O)²⁺₆系列配合物的几何构型进行了全优化并在B3PW91/6/311++G(d,p)水平上对前线轨道、振动频率等性质进行了分析。Zn(OH)^4-₆系列配合物中具有D_3d点群对称性的构型最稳定，Zn(H₂O)²⁺₆系列配合物中具有T_h点群对称性的构型最稳定。从体系能量角度考虑，Zn(OH)^4-₆·6H₂O体系比Zn(H₂O)²⁺₆·6OH^-体系稳定。通过振动分析得到的O—H键吸收峰在3816和1638cm^-1位置处，Zn—O键的吸收峰在541和391cm^-1位置处，与文献报道的实验数值相符，证明所采用的理论方法及基组适用于研究Zn(OH)₆^4-和Zn(H₂O)²⁺₆系列配合物的电子结构。     

强化生态浮床对珠江水中氮污染物去除研究

 采用海藻酸钠—氯化钙包埋法制备固定化反硝化菌小球,将固定化反硝化小球加入生态浮床进行强化,提高其对珠江水中氮污染物的去除效果。实验结果表明,在5天内,固定化强化浮床系统对TN、NH⁺₄-N、NO^-₃-N 、NO^-₂-N的去除率分别为50.9%、100%、86.8%和92.9%,比单独浮床系统分别提高了17.2%、2.6%、62.8%和89.3%。而空白系统对TN、NH⁺₄-N的去除率分别为23.8%和80.7%,对NO^-₃-N 和NO^-₂-N则分别增加了41.4%和172.4%。固定化反硝化菌的加入充分地利用了植物的协同脱氮作用,加强了浮床系统的反硝化作用,大幅度削减了系统中的NO^-₃-N,提高了生态浮床系统的脱氮效果。