雨天公路水膜厚度模型验证及行车安全性分析

针对雨天行车道路表面产生水膜,易使车辆打滑发生交通事故的问题,采用人工模拟降雨试验,获得了水泥混凝土路表水膜厚度回归方程,验证了国内外现有水膜厚度计算模型。结果表明：路表水膜厚度随降雨强度和排水长度的增大而增大,随路面坡度的增大而减小;相同条件下,水泥混凝土路表水膜厚度值高于沥青路面水膜厚度值,其原因主要是水泥混凝土的亲水性导致路表水分子流动阻力增大,水分子积聚增多,使水膜厚度增大。对西安地区不同暴雨重现期下高速公路水膜厚度值进行计算,结果表明在五年重现期暴雨强度1.954 mm?min-1下,路表水膜厚度值不超过滑水速度发生时的临界水膜厚度值2.35mm,设计时速80 km.h-1可保证雨天行车安全。     

内蒙古西部水汽总量与地面水汽压关系分析

根据2007-2008年内蒙古西部呼和浩特站,二连浩特站逐日08时地面及探空气象观测资料,计算得出两个站点全年水汽总量与地面水汽压值,对水汽总量与地面水汽压的特征及其关系进行了分析。在此基础上利用最小二乘原理对水汽总量与地面水汽压进行了回归分析,分别建立了两站的w-e回归方程,并对回归方程进行了检验。结果表明：水汽总量与地面水汽压之间存在着良好的线性关系,得出的w-e回归方程相关系数均趋近于1,拟合程度较高。此回归方程为不具有探空条件的气象站点提供了利用地面水汽压计算水汽总量的简便方法,具有良好的实际应用价值。     

鸡公山隧道水文地质勘察分析及涌水量预测

鸡公山隧道为京广铁路信阳至陈家河段改造工程的控制性工程.根据该隧道的水文地质勘察资料,分析评价了其地质构造、地表水的发育、地下水的发育、地表水及地下水的补给等水文地质特征,并采用径流模数法预测了隧道的正常涌水量和最大涌水量.预测结果表明,隧道的正常涌水量和最大涌水量分别为860m3/d和1283m3/d,由此确定了隧道全线属贫富水区段、构造带段属弱富水区段,进而提出了隧道的施工建议.     

基于Libmodbus的走航式海表温度传感器总线协议设计

针对船用海水表层水温观测以人工观测为主的现状，基于跨平台的Modbus库Libmodbus的走航式海洋表层水温监测系统，通过在船舶一侧布放处于船舶吃水线范围的水温传感器来采集表层水温信息。采用RS485/Modbus协议实现多站多点联网，构成分布式系统，进行海水表层温度的自动采集。上位机基于Modbus-RTU协议，并添加循环冗余校验以保证其对水温传感器的远程控制和表层水温信息采集功能的可靠性、安全性。该系统不仅运行稳定，操作简单方便，还具有可移植性和可扩展性。实验结果表明，该系统可以稳定可靠地监测海洋表层水温，实现表层水温的随船在线测量。     

菝葜多糖分离纯化工艺研究

为了优选菝葜多糖的分离纯化工艺,以多糖纯度、多糖出膏率与吸附率等为指标,考察醇沉静置温度、醇沉静置时间与大孔吸附树脂型号等因素,确定菝葜多糖的最佳醇沉工艺与大孔吸附树脂纯化工艺。得到菝葜多糖最佳醇沉工艺为取含生药1.0 g/mL的药液,加入乙醇,使乙醇体积分数达到80%,醇沉1次,室温25 ℃静置12 h,抽滤得醇沉物,70 ℃干燥;纯化工艺为采用AB-8型大孔吸附树脂,用1 BV的2.0 mg/mL(以粗多糖计)的上样液,以2 BV/h的流速上样,再用3 BV的纯水以3 BV/h的流速进行洗脱。结果表明该优选工艺稳定可靠,可用于菝葜多糖的分离纯化。     

悬移质含沙量的垂线分布规律探讨

初步探讨了二元明渠紊流扩散的时均结构和悬移质含沙量的垂线分布规律。研究结果表明，紊流垂向扩散系数的分布自边界附近向水面逐渐增大，在水面附近达到最大值；建立的含沙量垂线分布与近年来实测得到的水流脉动强度的生垂线分布规律相同，即最大值位于临底附近，由此向水面附近逐渐衰减但不等于零，向床面层快速快速衰减趋向于零；悬浮指标在垂线上是一个变量。     

Ice-sheet acceleration driven by melt supply variability

Increased ice velocities in Greenland are contributing significantly to eustatic sea level rise. Faster ice flow has been associated with ice-ocean interactions in water-terminating outlet glaciers and with increased surface meltwater supply to the ice-sheet bed inland. Observed correlations between surface melt and ice acceleration have raised the possibility of a positive feedback in which surface melting and accelerated dynamic thinning reinforce one another, suggesting that overall warming could lead to accelerated mass loss. Here I show that it is not simply mean surface melt but an increase in water input variability that drives faster ice flow. Glacier sliding responds to melt indirectly through changes in basal water pressure, with observations showing that water under glaciers drains through channels at low pressure or through interconnected cavities at high pressure. Using a model that captures the dynamic switching between channel and cavity drainage modes, I show that channelization and glacier deceleration rather than acceleration occur above a critical rate of water flow. Higher rates of steady water supply can therefore suppress rather than enhance dynamic thinning, indicating that the melt/dynamic thinning feedback is not universally operational. Short-term increases in water input are, however, accommodated by the drainage system through temporary spikes in water pressure. It is these spikes that lead to ice acceleration, which is therefore driven by strong diurnal melt cycles and an increase in rain and surface lake drainage events rather than an increase in mean melt supply.     

磁化水物理特性的测试

报道了用不同磁感应强度的磁场获得的磁化水的表面张力、电导率、沸点、冰点等物理性质的测量结果，实验结果表明，磁化水的电导率增大了，在大多数磁场下得到的磁化水的表面张力增大了、沸点降低了，只有在极少数磁场下得到的磁化水的表面张力降低了、沸点升高了，磁化水的冰点变化不大，并对上述实验结果给出了理论解释。     

基于视觉的水面垃圾清理机器人目标检测算法

针对中小型水域漂浮垃圾清理困难问题,通过分析水面图像的特点,提出基于视觉的水面机器人垃圾检测方法。首先使用Mean-shift滤波平滑算法,在保持目标边缘的基础上尽可能平滑波纹的干扰;然后使用基于色差灰度模型与改进的OTSU阈值法分割出水面目标,能有效地抑制水面光照不均和水面倒影的问题;接下来采用先闭运算后开运算的形态学处理,填充小孔、消除孤立噪声点;最后计算各目标对象的质心坐标,最小外界矩,对目标进行标记,进为机器人的进一步动作提供依据。实验结果表明该方法能够较好地克服水面复杂环境影响,快速、准确地提取出水面的漂浮垃圾。     

基于分子动力学模拟的钙基蒙脱石表面润湿性研究

蒙脱石作为土体中主要的黏土矿物之一,其表面的润湿性对土体膨胀机制有着重要的影响。目前已有大量的研究对蒙脱石的亲水性进行了分析,但原子尺度的润湿机制仍有待探究。以钙基蒙脱石为例,基于分子动力学模拟计算了水分子在其表面的接触角,并结合原子的径向分布函数和密度分布特征分析了水分子在钙基蒙脱石表面的润湿性。结果表明：在300 K温度下,水分子在钙基蒙脱石表面的接触角为18.03°,计算结果与前人的试验数据一致性较好;Ca-O水和Ca-H水的径向分布函数都呈现出双峰特性,而Ca-O水的第一峰位更早出现,说明水中的氧更倾向于与钙离子结合形成水合钙离子;在表面离子产生的静电场作用的诱导下,表面水中的氧原子密度分布曲线呈现多个明显的峰,形成了有序的水化分层结构,进而导致蒙脱石表面呈现出明显的亲水性。研究结果可为进一步阐明蒙脱石吸水后引发的土体膨胀破坏和水土流失等现象提供理论依据。     

考虑坑外渗流自由面变化的基坑工程性状分析

通过对基坑工程进行考虑孔压消散与变形耦合效应的有限元分析,得到了坑外渗流自由面随时间的变化规律,并研究了坑外渗流自由面变化对基坑内外超静孔压、土水势以及基坑变形的影响.研究表明,考虑坑外渗流自由面变化时,坑内外的超静孔压和土水势都减小;坑外渗流自由面的变化使得坑外水压力减小,有效应力增加,并引起坑内外的水头差降低,因而使得支护墙的水平位移和坑底的隆起变形减小,坑后的地表沉降增加.     

碳化作用下混凝土的微生物表面处理

利用脲解型微生物的成矿效应对碳化后的混凝土表面进行处理.测试了处理后混凝土的毛细吸水、抗水渗透和快速氯离子渗透性,并测定了表面接触角,综合分析了表面产物的微观形貌和组成.结果表明,碳化和微生物表面处理均能提高混凝土抗渗性能并降低吸水性,后者形成了粗大的方解石晶体并紧密附着在混凝土表面.碳化并不影响微生物成矿产物的晶型和形貌,然而是否碳化却对微生物表面处理后混凝土的吸水和抗渗行为有不同的作用规律.碳化后再进行微生物表面处理,混凝土表层吸水系数的降低幅度相比未碳化直接处理更高,其主要原因在于微生物表面处理能够改善碳化所带来的亲水问题.     

移动交通荷载下饱和沥青路面的水力耦合分析

为了解沥青路面的水损害机理,基于Biot动力固结理论,建立了移动交通荷载下“面层-基层-路基”三层体系的物理模型和水力耦合动力控制方程.利用Fourier级数展开、Fourier变换等方法获得了各路面结构层中各物理场分布的半解析解和数值解.经过对比分析干燥路面和饱和路面面层中的应力分布和孔隙水压力分布、路面面层底部排水条件对路面动力响应的影响以及路面剪切模量对孔隙水压力分布的影响,发现:相对于干燥弹性的沥青路面,饱和沥青路面在移动交通荷载的作用下会产生较高的拉应力,形成更大的拉应力区;完全排水边界会显著影响高渗透性路面内的孔隙水压力和孔隙水流速的分布和大小,但是对于低渗透性的路面而言,完全排水边界对孔隙水压力和孔隙水流速的分布和大小影响较弱,只在接近于面层底部的小区域范围内影响显著;最大孔隙水压力随着面层剪切模量的增大而有所降低;排水和不排水边界条件下的最大孔隙水压力都随着基层剪切模量的降低而有所增大.     

酸、热处理对高岭土水行为的影响

表面水和结构水是高岭土中水的两种主要存在形式,它们的行为在很大程度上反映了高岭土的结构和表面状态。本文主要研究高岭土的酸、热处理对其水行为的影响,利用热分析方法测定了不同酸、热处理条件下高岭土的吸水和脱水过程,比较各种处理条件对表面水和结构水的影响。     

考虑表面波影响时挡水结构的动水压力

根据流体运动的普遍方程建立了水体表面的一般条件,研究了水平简谐地面运动时挡水结构的动水压力,所建议的分析方法能够考虑表面波影响、水体可压缩性、库底材料吸收效应等各种因素作用,具有统一的计算格式和较高的计算效率．通过算例,讨论了库水表面波对动水压力的影响．结果表明,在低频干扰下,表面波的影响甚大,特别是对低水头挡水结构的动水压力影响更为显著．     

Contribution of cloud condensate to surface rainfall process

Contribution of cloud condensate to surface rainfall processes is investigated in a life span of tropical convection based on hourly data from a two-dimensional cloud resolving simulation. The model is forced by the large-scale vertical velocity, zonal wind and horizontal advections obtained from tropical ocean global atmosphere coupled ocean-atmosphere response experiment (TOGA COARE). The results show that during the genesis, development, and decay of tropical convection, calculations with water vapor overestimate surface rain rate, and cloud condensate plays an important role in correcting overestimation in surface rain rates. The analysis is carried out in deep convective clouds and anvil clouds during the development of tropical convection. The surface rain rates calculated with water vapor in deep convective clouds and anvil clouds have similar magnitudes, the large surface rain rate appears in deep convective clouds due to the consumption of water hydrometeors whereas the small surface rain rate occurs in anvil clouds because of the gain of ice hydrometeors. Further analysis of the grid data shows that the surface rain rates calculated with water vapor and with cloud condensate are negatively correlated with the correlation coefficient of -0.85, and the surface rain rate calculated with cloud condensate is mainly contributed to the water hydrometeors in the tropical deep convective regime.     

放牧背景下青藏高原若尔盖盆地非流动性地表水的质量特征

探讨青藏高原若尔盖盆地放牧背景下非流动性地表水的质量特征,以禁牧草场为对照,针对长期过牧的夏秋草场、冬春草场的地表水,采用国标、ICP-OES等方法测定物理、化学和生物学及重金属共18种质量指标.结果表明,两种放牧草场地表水质量指标COD、TDS等高于禁牧草场(P0.01);夏秋草场地表水Cr、TP、粪大肠菌群高于禁牧草场(P0.01或P0.05);冬春草场地表水TP、TN、粪大肠菌群等高于禁牧草场(P0.01).冬春草场地表水COD、TP、TN、粪大肠菌群等高于夏秋草场(P0.01或P0.05).并且,BOD_5、TN、TP、粪大肠菌群等之间都存在高度正相关(P0.01或P0.05),具有共同来源;放牧草场地表水COD、BOD_5、TN、TP超过国家地表水Ⅴ类标准,Cr和粪大肠菌群超过国家畜禽饮用水标准.结论:长期过牧背景下,草场非流动性地表水质量下降,冬春草场下降较夏秋草场严重;草场非流动性地表水质量存在潜在风险,放牧应避开流动性小的地表水.     

充水式潜水电机转子系统水摩擦力的数值分析

充水式潜水电机转子与轴向冷却水发生剧烈摩擦而产生的水摩擦力影响着转子系统的动力学特性。以850QS—3200型充水式潜水电机为研究对象,构建了电机转子与定子之间轴向冷却水的流场三维模型,运用标准k-ε湍流模型与SIMPLEC算法,基于computational fluid dynamics(CFD)软件平台依次数值模拟了转子外圆表面粗糙度、转子转速以及轴向冷却水流速等三者与转子外圆水摩擦力的作用机理与影响程度。结果表明转子系统水摩擦力随转子外圆表面粗糙度、转子转速以及轴向冷却水流速的增加而增加,可通过降低转子转速、提高转子表面粗糙度以及降低轴向冷却水速度等方法,降低充水式潜水电机转子水摩擦力以及由此产生的水摩擦损耗。     

民族特需品数字化展示中的水面模拟方法——基于质点弹簧模型

提出了一种基于质点弹簧模型的快速可交互的实时水面模拟方法。使用虚拟弹簧按照四边形连接规则将组成水面几何结构的点连接起来;为模拟质点间相对运动引起的阻力,引入内摩擦系数和速度衰减系数,水面的受力运动模型中质点的运动规律遵循质点弹簧运动规律;水面渲染时,借助Cg着色语言实现水面的反射和折射;通过简化物理碰撞规则,实现了对雨滴与水面交互的加速处理。实验表明,交互时帧率达到60fps,且真实感强,可以明显提高民族特需品的数字化展示效果。     

信江流域地表水重金属来源及污染风险分析

探究信江流域地表水重金属的来源及污染特征,从地表水-地下水资源的角度,运用多元统计和美国环保署(United States Environmental Protcction Agency, USEPA)健康风险评价模型分析水体重金属的分布特征、污染来源及其对人体健康产生的风险。结果表明：地表水与地下水9种重金属初始来源不同,但局部的水力联系造成水体重金属出现同步富集现象;地表水重金属Mn、Fe、Cu和Zn主要来自工业生产废水、废渣排放,Cd、Cr和Sr主要代表农业、渔业和生活废水排放等人为污染源,Ba和V主要源于矿物的自然风化侵蚀溶解作用;致癌重金属Cr和Cd高出可接受健康风险值2～3个数量级,是人体健康需要重点考虑的一级污染物,非致癌重金属V和Mn也需要特别关注。研究成果为南方集中式地表水源地保护和安全评价提供了参考依据。