考虑渗透水压力的黏土与混凝土接触面力学特性

采用大型直剪仪进行黏土与混凝土接触面的单向直剪试验,研究接触面在不同渗透水压力和法向应力作用下的力学特性,并对黏土与混凝土接触面的强度及应力变形特性进行分析,基于双曲线模型提出了考虑渗透水压力作用的黏土与混凝土接触面本构模型。结果表明:接触面的剪应力与相对剪切位移较好地满足双曲线关系,竖向位移表现为剪缩;接触面的抗剪强度与接触土体的饱和状态显著相关,当土体由非饱和状态过渡至饱和状态时,接触面抗剪强度随渗透水压力的增大显著降低;当接触土体趋于饱和时,抗剪强度随渗透水压力增大的降幅随之减小,且与有效法向应力间呈较好的线性关系;模型计算结果与试验结果吻合较好,验证了所提出的考虑渗透水压力作用下黏土与混凝土的接触面本构模型是合理的。     

g-C3N4@Ag的光催化性能及原位热动力学研究

采用硼氢化钠作还原剂将吸附于石墨相氮化碳(g-C₃N₄)表面的硝酸银还原成纳米银(Ag)颗粒,通过调控在氮化碳上原位沉积时硝酸银的用量,制备了不同Ag负载量的g-C₃N₄@Ag复合催化剂.使用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)观察、X射线粉末衍射(XRD)分析、N₂吸附-脱附等温曲线(BET)分析、X射线光电子能谱(XPS)分析等方法对制备的材料进行了表征.由紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)分析和光微量热-荧光光谱联用分析研究了复合催化剂对罗丹明B降解的原位热动力学性质.结果表明:当Ag纳米颗粒的质量分数为4%时其降解罗丹明B的反应速率常数为1.55×10-2 min-1,其催化性能是未修饰g-C₃N₄的1.9倍;在光密度为10、20、32 W/m2条件下,反应均在120 s左右达到表观吸热最大值,随后放热,最终恒定放热速率依次为7.293×10-8、1.316×10-7和1.162×10-7 mJ/s.文中的研究结果对研究光催化原位过程的热力学、动力学及光谱性质具有重要意义和潜在应用价值.     

热碱解-水解预处理剩余污泥的效果研究

热碱解-水解联合工艺预处理剩余污泥,可以实现污泥快速破胞,释放污泥细胞中的有机物,促进水解过程物质的转化,也有利于回收剩余污泥中的碳源. 基于此优点,本研究考察了温度、pH、反应时间对剩余污泥热碱解破胞效果的影响,以确定适宜的热碱解条件. 比较了不同水力停留时间（HRT=0~120h）下污泥水解过程中SCOD、挥发性脂肪酸（VFAs）、氮磷、蛋白质和糖类浓度的变化,分析了水解过程物质的转化情况. 结果表明,较高的pH（pH11）和较高的温度及延长反应时间均有利于提高污泥破胞效果. 适宜的热碱解条件为:热碱解破胞温度为70℃、初始pH 11,反应时间1 h. 在该条件下,SCOD浓度可超过11500 mg/L,污泥溶胞率为44%. 在水力停留时间为24 h时,VFAs和SCOD浓度分别高于2400 mg/L和5800 mg/L. 研究发现热碱解-水解反应约120h达到平衡,此时蛋白质和糖类稳定在130 mg/L和190 mg/L左右,其中,氮磷主要以氨氮和PO43-形式存在,相应比例分别为89%和94%. 热碱解-水解联合工艺通过加速污泥破胞,释放胞内有机物,能够明显地促进污泥的水解,这为剩余污泥热碱解-水解预处理的应用提供了技术支撑和理论依据.     

R语言在生物科学研究绘图中的应用

R语言具有强大的数据分析处理和可视化绘图功能,可以在Window、Linux以及Mac系统上使用,并且根据其编写新代码或调整已有代码可轻松实现科研中数据呈现与图形绘制的要求.然而其代码学习较为艰难、R-package使用复杂,所以未受到科研新手的青睐.基于生物科学相关领域的背景,整理汇集已出版的文献、公共数据库以及国家统计局中提供的数据,使用R语言、R编辑器RStudio并载入相关的R-package绘制出地图、热图、关联网络图、韦恩图和柱形图等高质量的图片,并提供相应的脚本与说明,以方便生物科研人员直接更改使用.本研究对生物科研中合理、直观地表述研究结果提供了良好的范例,并进行了详细讨论,且与其他绘图软件作了比较,以期R语言能够成为生物科学领域科研工作者入门学习、研究应用中绘制图片的首选工具.     

鲁棒车载热成像行人检测的感兴趣区域提取方法

现有的感兴趣区域(RoI)提取方法很难兼顾较高召回率和较少的RoI数量.为了降低计算开销和RoI数量,提高召回率,文中提出了适合车载热成像行人检测的RoI提取方法:首先,根据行人边缘特征存在的方向差异性判断图像中可能的行人竖直边缘,增强其幅值;接着,级联行人尺寸约束和自适应局部双阈值分割方法过滤滑窗产生的边界框,滤除大量的非行人边界框;然后,根据行人的轮廓特征,采用T型模板对过滤后的边界框进行得分评估,在保留可能的行人腿部信息的同时去除边界框内部的无关边缘;最后,利用行人的强尺寸约束重新排序RoI,以便在提取固定数量的RoI时能提高召回率.在热成像行人检测数据集SCUT DataSet上进行对比实验,结果表明:当每幅图像提取400个RoI时,文中方法的召回率达92%,比EdgeBox方法的召回率提高21%,计算时间减少了10%.     

生态文明建设背景下长江经济带生态建设格局演变分析

以2005-2015年长江经济带11省市为研究对象,运用综合评价法对生态建设水平的时空变化进行分析,通过探索性空间数据分析和冷热点分析工具探索生态建设水平的时空集聚特征和时空演变情况.结果表明:2005-2015年长江经济带水生态指数、土壤生态指数、大气生态指数与生物生态指数持续上升,生态建设指数呈现出明显的空间自相关特性,靠近上游地区的中游省市向低高集聚区转变,邻近下游地区的中游省市向高低集聚区转变.2005-2015年长江经济带生态建设指数热点区域集中在中上游地区,逐渐由上游地区向中游地区扩大;冷点区域集中于中下游地区,逐渐由中游地区向下游地区缩小.     

生态韧性视角下的城市水环境导向的城市设计策略

 暴雨后城市中出现了大量积水导致其系统功能瘫痪,提高城市水系统的生态韧性对巩固城市系统的稳定性具有重要作用。采用文献研究、综合分析等方法,总结了国内外城市韧性的研究进展以及在水生态管理上的实践经验,提出了现有韧性研究的不足;在生态韧性的视角下,构建了城市水生态韧性评价体系和城市水环境导向的城市设计技术体系;提出了韧性城市设计策略,探索了生态韧性视角下城市水环境导向的城市设计实现途径。     

微囊饲料替代水蚯蚓对短须裂腹鱼仔鱼生长和存活的影响

以初始体质量为(15.5±1.65)mg的7日龄短须裂腹鱼仔鱼为试验对象,用微囊饲料对水蚯蚓的不同替代水平(0%、25%、50%、75%、100%)投喂28 d,通过测定全长、体质量、特定生长率、存活率来分析微囊饲料替代水蚯蚓对短须裂腹鱼仔鱼生长存活的影响。结果表明:微囊饲料替代水蚯蚓下特定生长率由高到低依次为0%替代组(5.73±0.08)25%替代组(4.80±0.28)50%替代组(4.67±0.28)75%替代组(4.18±0.51)100%替代组(3.13±0.20);存活率由高到低依次为75%替代水平组(77.83±6.11%)50%替代水平组(76.50±4.35%)25%替代水平组(71.33±4.01%)100%替代水平组(70.00±3.96%)0%替代水平组(64.00±6.61%)。综合分析,微囊饲料部分替代水蚯蚓在短须裂腹鱼培育中是苗种可行的,并且25%～50%的替代水平可以保持较快的生长和较高的成活率。     

纤维素酶水酶法提取茶籽油的条件优化及茶籽油成品分析

茶籽油富含不饱和脂肪酸,可与橄榄油媲美,营养价值高,是一种高级植物食用油。纤维素水酶法使用机械粉碎烘烤后的油茶籽,而后加入酶液,通过纤维素酶降解茶籽细胞壁,使茶籽细胞内油脂释放,最后通过离心收集茶籽油。通过酶解时间、酶量、料液比、温度和pH值这5个因素研究纤维素酶水酶法提取茶籽油的最优条件,得到纤维素酶提取茶籽油的最佳条件为酶解时长75 min、酶量60 U/茶籽粉g、料液比1∶4、酶解温度为45℃、体系pH值为4. 5,此时茶籽油提取率最高约为18%。同时还研究纤维素酶水酶法提取的茶籽油的水分及挥发物含量,过氧化值和酸值,并对茶籽油进行成分分析。结果表明纤维素酶水酶法提取茶籽油中油酸含量为70. 49%,不饱和脂肪酸总含量为76. 74%,酸价和过氧化值均低于茶籽油原油国家标准。研究结果可为纤维素酶水酶法提取茶籽油的应用提供参考。     

壁面润湿性对原油携水流动特性的影响分析

采用原油携水流动的方式将管道内部积水携出可以有效解决管道内部的积水引发管道腐蚀穿孔的问题。基于原油携水流动的动力学过程和界面形态,建立了原油携水流动模型,采用基于VOF模型的InterFoam求解器求解油水界面的动力学方程,对比验证了相同条件下的实验数据和数值模拟结果,分析了原油流速和壁面润湿性对原油携水能力的影响趋势。研究结果表明,使用OpenFOAM对原油携水流动进行模拟分析的方法切实可行,模拟结果与实验结果相比具有较好的吻合性。随着原油流速的增加,原油的携水能力增加,管道内的积水更易被原油携带出管道底部,而原油临界流速的大小取决于管道壁面的润湿性;随着管道壁面的润湿程度的降低,积水有聚集为水团的趋势,并且原油的携水能力增加;当原油流速大于临界流速时,原油的携水能力取决于壁面的润湿程度(即接触角θ的大小),当接触角θ=30°时,水以连续波状薄膜的形式存在;当接触角θ=60°时,薄膜破裂形成分散的水团,这些水团零散地分布于倾斜管壁上,并在剪切力的作用下不断向上移动;当接触角θ≥90°时,积水逐渐在倾斜管段上聚集为一团。