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桩-浆联合模式下土遗址裂隙注浆加固机制

岩土力学 2024年第S1期45卷 607-618页

作者：崔凯于翔鹏吴国鹏许鹏飞葛诚瑞兰州理工大学西部土木工程防灾减灾教育部工程研究中心兰州大学西部灾害与环境力学教育部重点实验室

桩-浆联合修复土遗址裂隙加固效果显著，加固机制复杂尚待明晰。基于固体传热、非饱和渗透理论，结合生石灰非等温水化进程和桩-浆-土的动态变化关系，建立了该过程中水-热-力耦合的三维扩散模型并进行求解，通过现场注浆试验过程的实... 详细信息

桩-浆联合修复土遗址裂隙加固效果显著，加固机制复杂尚待明晰。基于固体传热、非饱和渗透理论，结合生石灰非等温水化进程和桩-浆-土的动态变化关系，建立了该过程中水-热-力耦合的三维扩散模型并进行求解，通过现场注浆试验过程的实时监测结果与有限元模拟结果的比对以揭示其加固机制。结果一致表明：石灰桩和浆液中生石灰都在极短时间内达到较高的反应程度，60 min时反应程度分别达到87%和76%；裂隙周边夯土中各物理场均呈现出以浆液和石灰桩为中心，距离裂隙越远数值越低的分布规律；浆液和石灰桩中80%的水分和69%的水化热被有效用于加固过程；归一化处理后得到该过程中温度、水分、膨胀压力作用的有效影响范围分别为裂隙宽度的2.4倍、0.7倍和1.4倍。该研究为桩-浆联合修复土遗址裂隙新方法提供了理论支持。

关键词：土遗址桩-浆联合水化反应加固机制有效影响范围

颗粒间碰撞对槽道湍流中颗粒聚集效应的影响研究

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力学学报 2024年第2期56卷 365-376页

作者：崔元凯张欢兰州大学湍流−颗粒研究中心兰州730000 兰州大学西部灾害与环境力学教育部重点实验室兰州730000 兰州大学土木工程与力学学院兰州730000

颗粒两相湍流广泛存在于自然现象和工业流动中,与人们的生活和生产活动息息相关.通常情况下,当颗粒的体积分数小于O(10^(-4))时,颗粒间的碰撞效应被忽略.一些研究发现,在颗粒两相壁湍流中,即使在低体积分数情况下,由于湍泳和倾向性聚集... 详细信息

颗粒两相湍流广泛存在于自然现象和工业流动中,与人们的生活和生产活动息息相关.通常情况下,当颗粒的体积分数小于O(10^(-4))时,颗粒间的碰撞效应被忽略.一些研究发现,在颗粒两相壁湍流中,即使在低体积分数情况下,由于湍泳和倾向性聚集会导致颗粒局部浓度较高,颗粒间的碰撞频繁发生.然而,已有结果大多针对均匀各向同性湍流或采用大涡模拟的研究手段,尚缺少关于颗粒两相槽道湍流的直接数值模拟研究,颗粒间碰撞对颗粒聚集程度和形态影响的定量规律仍不清楚.文章基于欧拉-拉格朗日点颗粒框架,在摩擦雷诺数为Re_(τ)=180的条件下,采用直接数值模拟探讨了有/无颗粒间碰撞时水平槽道湍流中双分散颗粒聚集模式的差异.算例的颗粒平均质量分数为Φm~O(1),因此模型中还考虑了颗粒对流场的反馈作用.研究发现,颗粒间碰撞驱使近壁颗粒向槽道中心迁移,导致颗粒平均浓度的壁法向廓线变得十分平坦,抑制了壁湍流中颗粒的湍泳现象.同时,颗粒间碰撞导致颗粒在与壁面平行的水平薄层内更加均匀地分布.特别是在黏性底层内,各向异性的颗粒条带结构完全消失.这些结果表明,颗粒间碰撞显著抑制了水平槽道湍流中颗粒的湍泳和近壁区的倾向性聚集现象.

关键词：颗粒两相湍流槽道湍流颗粒聚集颗粒间碰撞直接数值模拟

全球变暖背景下青藏高原北缘气候干湿变化模式的转型与机制——古气候视角

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中国科学：地球科学 2024年第6期54卷 1960-1979页

作者：李育张占森周雪如高铭君段俊杰薛雅欣尚好刘世瑜兰州大学西部环境教育部重点实验室兰州大学资源环境学院兰州730000

青藏高原北缘是季风西风协同影响的敏感区.夏季,水汽输送可以到达青海湖和祁连山东段;冬季,气候主要受控于西风.本文从古气候视角,对比了该区域中全新世暖期、中世纪暖期、现代暖期和未来百年暖期的干湿变化,发现中全新世暖期主要受轨... 详细信息

青藏高原北缘是季风西风协同影响的敏感区.夏季,水汽输送可以到达青海湖和祁连山东段;冬季,气候主要受控于西风.本文从古气候视角,对比了该区域中全新世暖期、中世纪暖期、现代暖期和未来百年暖期的干湿变化,发现中全新世暖期主要受轨道控制的东亚夏季风影响,区域整体表现出温暖湿润的气候特征;中世纪暖期主要受控于太阳辐射,存在暖干的现象;现代暖期和未来百年暖期主要由温室气体增加导致的温度升高控制,气候干旱化趋势显著.青藏高原北缘现代暖期和未来百年暖期的干湿格局与中世纪暖期类似,而持续升温会导致西风带扩张,气候逐渐湿润,未来干湿变化将与中全新世暖期更加相似.

关键词：青藏高原北缘干湿变化暖期相似驱动机制未来评估

喷雾耦合降温强化旋风分离器脱除细颗粒物的研究

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化工学报 2024年第2期75卷 584-592页

作者：陶明清慕明昊程滕王博兰州大学资源环境学院西部环境教育部重点实验室甘肃省细颗粒物污染控制技术与装备工程研究中心甘肃兰州730000

通过在冷凝换热器前耦合喷雾的方式,将雾化团聚和水汽相变团聚结合以提高旋风分离器对细颗粒物的脱除效果,用于湿式除尘器后近饱和高湿烟气的深度处理。通过开展实验室试验和某金属冶炼厂烟气旁路试验,考察了该技术对颗粒物的脱除特性... 详细信息

通过在冷凝换热器前耦合喷雾的方式,将雾化团聚和水汽相变团聚结合以提高旋风分离器对细颗粒物的脱除效果,用于湿式除尘器后近饱和高湿烟气的深度处理。通过开展实验室试验和某金属冶炼厂烟气旁路试验,考察了该技术对颗粒物的脱除特性。实验室研究结果表明,典型工况下喷雾耦合降温能够显著增强旋风分离器对颗粒物的脱除,比单独喷雾或降温具有更好的增强效果。提高喷雾量和换热器温降,细颗粒物脱除效率先升高后趋于稳定,在温降6℃、喷雾量0.046 L/m^(3)时达到最优脱除效果。烟气温度越高,湿度越接近饱和,细颗粒物脱除效率越高。工业烟气旁路试验表明,该系统适用于湿式除尘后的近饱和高湿烟气,且对波动工况的适应性强,当入口颗粒物浓度不超过2000 mg/m^(3)时,出口颗粒物浓度可保持在20 mg/m^(3)以内,平均脱除效率超过99.2%。

关键词：喷雾冷凝换热器水汽相变团聚旋风分离器细颗粒物

粪生菌孢现代过程及其古生态应用研究进展与展望

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地球科学进展 2024年第5期39卷 489-503页

作者：张军罗德锐李春杰王涛朱泽州黄小忠兰州大学资源环境学院/兰州大学西部环境教育部重点实验室甘肃兰州730000 兰州大学草地农业科技学院/兰州大学草地农业生态系统国家重点实验室/兰州大学草地农业教育部工程研究中心/兰州大学甘肃省西部草业技术创新中心/兰州大学草地微生物研究中心甘肃兰州730020

粪生菌孢是沉积物孢粉分析中“非花粉型”的重要组成部分,主要被用来指示大型食草动物种群数量变化以及重建早期牧业活动强度变化等。通过系统总结国内外粪生菌孢现代过程与古生态应用的研究实例发现:在现代过程研究方面,国外研究重点... 详细信息

粪生菌孢是沉积物孢粉分析中“非花粉型”的重要组成部分,主要被用来指示大型食草动物种群数量变化以及重建早期牧业活动强度变化等。通过系统总结国内外粪生菌孢现代过程与古生态应用的研究实例发现:在现代过程研究方面,国外研究重点主要集中在粪生菌孢多样性、影响因子以及其传播、搬运和沉积过程,并发现Sporormiella-type、Sordaria spp.和Podospora sp.对食草动物活动指示性最好,尤其是Sporormiella-type被广泛应用于不同的研究区域;国内研究主要在青藏高原东北部,发现粪生菌孢与放牧活动强度之间具有较好的相关性。在古生态应用研究方面,国外研究发现Sporormiella-type很好地指示了大型食草动物的灭绝和放牧活动强度的变化;国内研究发现了早中全新世人类狩猎活动对食草动物的抑制以及以下主要变化时段:约5.6 ka牧业活动开始、约4.0 ka以后增强、在历史时期显著增强等。在未来研究中,应加强粪生菌孢现代过程调查,更深入地理解粪生菌孢的产生、传播、沉积和保存过程及其机制,探讨粪生菌孢与食草动物数量、植被状态、沉积环境和搬运动力之间的关系,结合多指标和跨学科的证据,更好地解译沉积地层粪生菌孢记录的古生态意义。粪生菌孢将在探究中晚全新世牧业起源和传播过程、驱动机理及生态影响等方面发挥不可替代的作用。

关键词：粪生菌孢非花粉型 Sporormiella-type 古生态研究牧业活动

降水与蒸发交替作用下西北土遗址盐分迁移与赋存规律

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岩土力学 2024年第8期45卷 2209-2220页

作者：谌文武王科玉祁强张少冉王立兰州大学土木工程与力学学院甘肃兰州730000 兰州大学西部灾害与环境力学教育部重点实验室甘肃兰州730000

中国西北干旱地区土遗址,广泛受到地基土盐渍作用的影响。针对当前土遗址载体研究不足的现状,基于室内试验,以NaCl为迁移盐分,借助电导率、含水率等参数及表面劣化情况探究了长城遗址体在短时强降雨-自然干燥循环作用下,地基与墙体根部... 详细信息

中国西北干旱地区土遗址,广泛受到地基土盐渍作用的影响。针对当前土遗址载体研究不足的现状,基于室内试验,以NaCl为迁移盐分,借助电导率、含水率等参数及表面劣化情况探究了长城遗址体在短时强降雨-自然干燥循环作用下,地基与墙体根部盐分迁移规律。研究发现,随着降雨-干燥循环次数的增加,土遗址立面逐渐出现了底部崩解(掏蚀)、表面析盐、表皮开裂、空鼓等现象,土遗址根部毛细水上升、盐分迁移和表面劣化,3种现象互有关联。在经历数次循环后,地基中盐分供给模式发生了调整,地基-土遗址根部盐分迁移只在有限范围内进行,基于这些研究结果,得出了降雨-蒸发交替作用下地基与土遗址根部盐分迁移机制。所做研究可为土遗址根部酥碱掏蚀的防治提供参考。

关键词：土遗址盐胀降雨入渗毛细上升水盐运移

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祁连山草地坡面土壤水时空动态及时间稳定性

高原气象 2024年第5期43卷 1249-1258页

作者：刘源田杰王水献兰州大学资源环境学院甘肃兰州730000 兰州大学资源环境学院西部环境教育部重点实验室旱区流域科学与水资源研究中心甘肃兰州730000

土壤水分作为连接地表与大气水热交换的关键水文变量,影响陆-气水热交换和碳循环过程。但由于高寒山区土壤水分监测困难,相关研究存在一定困难。而时间稳定性研究能够通过选择代表性点位从而降低土壤水分获取难度。本研究选取祁连山区... 详细信息

土壤水分作为连接地表与大气水热交换的关键水文变量,影响陆-气水热交换和碳循环过程。但由于高寒山区土壤水分监测困难,相关研究存在一定困难。而时间稳定性研究能够通过选择代表性点位从而降低土壤水分获取难度。本研究选取祁连山区石羊河流域上帐房沟草地坡面,组建高密度、高时间分辨率土壤水分监测网,探讨高寒山区坡面尺度土壤水分时空变化及时间稳定性。研究结果表明:(1)表层土壤水分(10 cm,15.90%)显著高于深层(50 cm,11.78%),其时间变异性(CvT=19.46%)也强于深层(CvT=10.67%),但空间变异性(CvS=20.05%)弱于深层(CvS=27.06%)。(2)表层时间稳定性指数(Index ofTemporal Stability,ITS)(0.24)强于深层(0.34),表层和深层分别通过3个或5个土壤水分监测点即可代表坡面表层土壤水分(决定系数R2>0.90)。(3)坡位和土壤水文属性对时间稳定性的作用效果显著:时间稳定性点位更容易出现在坡下容重较大、形状参数n较小的位置。研究结果有助于更好理解高寒山区坡面土壤水分时空变异规律、时间稳定性特征及其控制作用。

关键词：土壤水分时空动态时间稳定性祁连山区

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城市内涝场景下的微地图制作方法

地球信息科学学报 2024年第5期26卷 1166-1179页

作者：富璇闫浩文王小龙闫晓婧王卓马文骏兰州交通大学测绘与地理信息学院兰州730070 地理国情监测技术应用国家地方联合工程研究中心兰州730070 甘肃省地理国情监测工程实验室兰州730070 兰州大学资源环境学院兰州730000 西部环境教育部重点实验室兰州730000 武汉大学资源与环境科学学院武汉430079

随着我国城市化进程的加快,城市内涝灾害愈加频繁,人民的生命和财产安全受到了严重的威胁。然而,城市内涝灾害在愈加频繁的同时,产生了诸如信息获取不及时、制图时效性低、地图信息冗余等问题,难以为救援提供及时响应。基于此,本文提出... 详细信息

随着我国城市化进程的加快,城市内涝灾害愈加频繁,人民的生命和财产安全受到了严重的威胁。然而,城市内涝灾害在愈加频繁的同时,产生了诸如信息获取不及时、制图时效性低、地图信息冗余等问题,难以为救援提供及时响应。基于此,本文提出了一种面向城市内涝场景下的微地图制作方法。首先,调用微博API获取任意时间段内特定主题下的社交媒体文本数据,对数据进行清洗与预处理;接着,选取BiLSTM-CRF模型提取社交媒体中有关城市内涝的地名地址信息;然后,结合Dijkstra算法为用户推荐避开危险路段的最优路径;最后,结合灾害信息与实际场景,制作城市内涝场景下的微地图。实验结果表明:①该方法能够有效识别城市内涝点,总体准确率达到92.7%;②对比官方发布的积水点,本文提取的积水点与官方积水点大部分重叠,能够有效为传统监测方法提供补充信息;③根据所得内涝点生成道路网级别的城市内涝地图,能够克服在海量地理空间信息中可视化冗余的不足,即有效缓解地理信息冗余的问题。由此可知,实时显示城市内涝信息,能够为用户掌握灾害现场的信息提供便利,调动他们参与制作微地图的积极性。与此同时,结合最优路径推荐,能够提高灾害应急场景下的制图时效。

关键词：城市内涝微地图社交媒体自然语言处理 Dijkstra算法 BiLSTM-CRF 最优路径

甘肃洮河流域水文气象动态及径流和水质驱动机制

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冰川冻土 2024年第4期46卷 1329-1340页

作者：袁腾港张英钱继坤宋斐嵇振青邹松兵兰州大学西部环境教育部重点实验室甘肃兰州730000 兰州大学资源环境学院甘肃兰州730000 甘肃省水环境监测中心甘肃兰州730000

在气候变化和人类活动密集的大环境下,流域水环境问题仍是当前国内外流域管理面临的严峻挑战之一。洮河流域是我国典型的高寒生态脆弱流域,研究洮河流域水文气象变化及水环境驱动机制对洮河流域水环境管理具有重要意义。本文通过统计、... 详细信息

在气候变化和人类活动密集的大环境下,流域水环境问题仍是当前国内外流域管理面临的严峻挑战之一。洮河流域是我国典型的高寒生态脆弱流域,研究洮河流域水文气象变化及水环境驱动机制对洮河流域水环境管理具有重要意义。本文通过统计、线性拟合和M-K趋势与突变检验对洮河流域1990—2018年间的降水和气温变化趋势特点及突变特征进行分析,并利用土地利用转移矩阵分析洮河流域1990年和2018年两期土地利用变化特征,揭示洮河流域水文气象动态特征。在此基础上,利用DEM、土地利用、土壤、气象数据等构建SWAT水文模型数据库,进行洮河流域径流和水质的月尺度模拟。模型将洮河流域划分为24个子流域,气象数据同时输入气温、降水量、相对湿度、风速和太阳辐射,并通过SWAT-Weather构建天气发生器。径流模拟时段1988—2018年,设置1988—1989年为预热期;水质模拟由于实测数据有限,DO模拟时段2015—2018年,NH_(3)-N模拟时段2018年全年。模拟率定与验证采用SWAT-CUP的SUFI-2校准方法,并选取R^(2)、NSE和PBIAS指标评价模型的模拟精度,为提高模拟的准确性,选取径流有关参数22个,水质有关参数37个。基于SWAT模型的模拟结果,利用产水量指标和Slope趋势分析洮河流域径流的时空变化趋势。最后,通过分别设定不同的降水、气温和土地利用类型输入条件,针对气候变化、土地利用变化以及气候和土地利用综合变化,进行情景模拟,并基于情景模拟结果分析洮河流域径流和水质的驱动机制。结果表明:(1)洮河流域近30年间,降水量年际变化浮动较大,整体呈上升趋势,线性趋势20.16 mm⋅(10a)^(-1),多年平均值为522 mm;气温无显著突变,整体呈上升趋势,线性趋势0.55℃⋅(10a)^(-1),多年平均值为5.09℃;洮河流域土地利用类型以耕地、草地和林地为主,各土地利用类型均发生变化,但面积变化较小。(2)SWAT模型对洮河流域长时间尺度的月值径流模拟精度较高,R^(2)和NSE基本维持在0.6以上,PBIAS绝对值保持在15%以内;对DO的月尺度短期模拟的精度较高,对NH_(3)-N的月尺度短期模拟的精度略低,但中、下游结果符合模拟精度要求。洮河流域上游的产水量最高,且增加的趋势较大,中下游产水量与产水量增加趋势呈负相关。(3)洮河流域内,径流的变化主要受降水量的控制,与降水量呈正相关;NH_(3)-N浓度的变化主要受气温的控制,与气温呈负相关;DO的浓度几乎不受降水和土地利用变化的影响,与气温呈负相关。

关键词： SWAT模型洮河流域水环境驱动机制土地利用和气候变化

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