基于质量守恒的土壤水中氢氧稳定同位素测定

探讨一种简易可行的基于质量守恒原理的土壤水中氢氧稳定同位素测定方法,可避免直接提取土壤水,实验装置简单,费用低,适用于土壤含水量较高和结晶化合物含量低的土壤。     

稳定性氢氧同位素研究土壤吸湿水的性质

设计了室内试验模拟水的蒸发过程,在烘干的土壤样品中加入已知同位素组成的水样直至土壤水达到饱和,采用烘箱烘干使土壤含水率达到或小于吸湿含水率;通过抽真空降低水沸点与加热相结合的方法收集土壤吸湿水,测得其δ18O与δD值.结果表明:土壤吸湿层的水呈现明显的氢氧同位素富集,土壤水蒸发过程中吸湿层的水与其外层的薄膜水产生了同位素交换;吸湿层的水并非呈固态不能移动,在常温下可与其外层的水分子发生同位素交换.     

淮北平原区氢氧同位素水文实验研究

运用氢氧稳定同位素18O、2H结合Ca2+及电导率等方法对淮北平原区五道沟径流试验场一次降雨径流过程进行了水文示踪实验研究,分别对降雨、地表水及地下水进行采样.通过现场测试与实验分析结果表明,次降雨过程中的δ18O及δ2H的变幅较大并随雨强的降低而增大;#1、#6井中地下水的δ18O及δ2H变化不大,接受降雨补给量极小,与补给区水源的氢氧同位素组成有关,对本次降雨入渗补给的响应较慢,有明显的滞后效应;浅层#3井对本次降雨同位素信号的响应较快,井水中的钙离子含量也迅速升高,有来自土壤水的补给;IR自记井及S4井由于受抽水灌溉等人类活动的持续影响,δ18O(或δ2H)明显偏负,有来自深层潜水的补给;流域出口断面河水的δ18O(或δ2H)变幅远小于本次降雨的δ18O(或δ2H)变幅,与降雨量及平原流域较强的均化作用有关.     

多孔介质内甲烷碳同位素迁移扩散的分子动力学模拟研究

页岩气的储量丰富,但开采难度大,目前对其在复杂纳米级孔结构中的流动状态与性质的研究仍不清晰,特别是其碳同位素在含孔喉纳米孔中的分馏机理尚不明确.因此,文中使用分子动力学模拟方法研究了在353 K和不同压差(10 MPa、15 MPa、20 MPa、25 MPa和30 MPa)下,甲烷碳同位素分子(12 CH4和13 C...     

长江下游竹林小流域土壤水同位素时空分布探究

为揭示长江下游竹林小流域的林内降水和土壤水同位素的空间变化规律,通过分析2017年梅雨期和睦桥小流域中游时段林外降水和林内降水及不同采样点的日林内降水和日土壤水同位素变化规律,发现雨强较大情况下,林内降水同位素相对于林外降水贫化,主要由于竹林内雾气的出现加强了雨水与周围贫化水汽的交换作用;各采样点土壤水同位素对于降水同位素的响应具有一定的滞后性,滞后时间大约为2 d;土壤水中δ¹⁸O与土壤含水率存在明显的负相关关系,说明了土壤蒸发作用对于土壤水同位素具有一定的影响。     

长江下游小流域不同降雨类型水文要素同位素特征分析

为分析长江下游小流域不同降雨类型水文要素的同位素特征,结合氢氧同位素资料,分析了长江流域下游和睦桥小流域两场降雨事件(台风雨和梅雨)中各水文要素。结果表明,各水文要素同位素的时程效应较为显著。台风雨事件中降雨同位素愈来愈贫化,而梅雨事件中的降雨同位素具有显著富集趋势。各水体同位素值围绕大气水线分布,表明均由降雨产生。河水同位素变化不明显且分布最为集中,体现了降雨同位素特征的消减性。土壤水同位素由于在土壤水入渗过程中发生了混合作用,造成δ2H-δ18O相关点位于大气水线的右下方且集中分布。研究成果可为长江下游流域的径流成分划分与水循环机理研究提供参考。     

Pt-ACF内氢氧催化反应中水的形态演变实验观察

采用塑料圆管内载Pt活性炭纤维(Pt-ACF)模拟展示燃料电池中化学反应水的生成特性,针对不同反应时段利用微CT、红外测温仪和CCD进行Pt-ACF内外水形态可视化实验观察.初步实验观察表明,Pt-ACF上的催化剂含量、外部冷却条件以及Pt-ACF催化多孔层层数都能通过改变温度场和生成水速率显著地影响反应过程中Pt-ACF内外水的蒸发和凝结;Pt-ACF内的水形态演变还会受到Pt-ACF外形和内部微孔结构的影响.     

降水同位素时程变化对流量过程线划分的影响

流量过程作为流域降水的响应,综合反映了流域水源概况和降水强度等特征,对其科学划分有助于深入研究流域的降雨径流关系、产汇流机制和水文模型的构建。采用二水源划分方法分割和睦桥小流域2016年两场降水事件的流量过程线,对比分析考虑降水同位素时程变化前后的划分结果。研究表明,降水、河水和地表水的同位素特征均随时间推移产生波动,但河水和地表水的波动远远小于降水的波动。此外,忽略时程变化将高估洪峰时刻事件前水对流域总出流量的贡献,而在退水阶段则低估了事件前水的贡献。这说明降水稳定同位素的时程变化深刻影响着流量过程线划分的结果,忽视这种变化不可取。     

泰莱盆地水环境同位素分布特征及其意义

通过对泰莱盆地不同水体进行采样测试,分析其氢氧同位素特征,应用环境同位素理论研究了盆地不同水体之间的差异与联系,并针对盆地的不同地段、不同水体的环境同位素特征,采用数理统计、δD-δ~(18)O关系图和典型剖面分析的方法,结合当地水文地质条件,分析了泰莱盆地的"三水"转化关系。结果表明,泰莱盆地周边山区为大气降水补给,地下水沿径流途径向盆地内部排泄区汇集,在盆地内地下水常通过地表"天窗"或以泉的形式补给地表水,盆地内部地势相对平缓,蒸发作用较强。     

长江下游地区梅雨和台风雨降水同位素特征及影响因素

基于长江下游和睦桥小流域2015～2019年6场梅雨和10场台风雨降水同位素数据，以及当地和大尺度气象数据，探究影响这两种降水类型的降水同位素变化的原因。长江下游地区梅雨大气水线的斜率和截距均小于全球大气水线，梅雨降水加权氘盈余值与当地气象参数无明显的相关关系，说明当地的云下蒸发作用对梅雨的氘盈余的影响不显著。梅雨的氘盈余明显高于其水汽源区水汽的氘盈余值，说明产生梅雨的水汽在运移过程中存在明显的陆地蒸散发补给作用，同时对外长波辐射数据显示水汽运移过程中强烈的雨洗作用导致降水同位素贫化，这两个过程导致其斜率和截距均小于全球大气水线。台风降水大气水线斜率和截距与全球大气水线接近，降水过程中受到的云下蒸发作用不显著。     

光伏耦合电解水制氢系统的建模与仿真

目的  提出了一种光伏耦合电解水制氢系统建模的方式,特别是单独搭建了电解槽模块,目的是为了解决电解槽仿真模块与其他系统仿真模块模拟信号不统一和无法联动的问题。电解槽是光伏耦合电解水制氢系统中的关键设备,以往对于电解槽的模型仿真多是基于电化学理论基础,利用信号模型方式建立,这使电解槽与其他电力组件连接时产生了信号传递方式不统一、建模复杂等问题。 方法  为了解决这一问题,提出了利用等效电阻模拟电解槽电气外特性的方法。通过对已知电解槽的工作特性曲线拟合,得到了电解槽工作电流与阻抗的关系式。电解槽等效电阻的信息继承自拟合曲线,并作为负载接入到系统当中。当系统电源产生波动时,电解槽仿真模块可根据系统工况调节负载大小,做到与系统电源联动。 结果  仿真结果表明：所搭建的光伏耦合电解水制氢系统可以根据输入光照信息,准确预测产氢量,并可随光伏电源波动调整负载大小,拟合结果残差值≤±0.2。 结论  此方法简化了光伏耦合电解水制氢仿真系统,统一了仿真信号,并且形成了模块化的仿真组件,方便系统的扩展。仿真输出结果符合电解槽运行实际,达到了预期目标,证明了本仿真方法的可行性。     

燃煤锅炉一次风掺混氢氧对炉膛温度影响的数值模拟

为提高1 000 MW超超临界四角切圆燃煤锅炉低负荷工况(300 MW)燃烧稳定性,在一次风中掺混不同比例氢气和氧气,采用数值模拟方法对比分析了低负荷掺混氢氧前后炉膛平均温度场和CO体积分数等参数。研究结果表明：一次风掺混氢氧加强了低负荷工况下的火焰温度,进而提升炉内整体平均温度,改善低负荷燃烧不稳定现象;掺混5%体积分数的氢气,主燃区炉内截面平均温度达到1 603 K,比初始工况平均温度高了37 K;掺混8%～15%体积分数的氢气,随着氢气燃烧产生水份比例增高,炉膛截面平均温度逐步降低;掺混5%体积分数的氢气和10%体积分数的氧气,主燃区炉内截面平均温度达到了1 696 K,比只掺混5%体积分数的氢气平均温度提高了93 K,比初始工况平均温度提高了130 K,此工况是该四角切圆锅炉低负荷下改造后较为理想的工况。     

回融过程中土壤水热耦合迁移的数值模拟

针对冻土回融过程的不利影响,以沈阳市土壤为例,基于冻土水热耦合迁移的数学模型,采用中心差分格式线性化选代法求解,对现场土壤回融过程进行了数值模拟,并与试验结果进行了对比.结果表明,模拟中所采用的参数、数学模型及计算方法合理、有效.     

亚毫米通道内的氢氧预混合燃烧

在亚毫米尺度,尺寸效应带来散热损失的激增和燃烧驻留时间的急剧减少,使燃烧室内预混合气的着火和燃烧条件恶化.针对碳化硅材质的亚毫米矩形燃烧室,改变混合气的流量和当量比,测出了不同高度燃烧室内氢氧预混合气的着火界限分布,并通过燃烧室外壁面和出口温度的测量,分析得出亚毫米通道内氢氧预混合燃烧的特性.结果表明,亚毫米尺寸与常规尺寸相比氢氧预混合气的稀燃界限明显升高,但仍能在一定条件下实现稳定燃烧;测试条件下,外壁面温度随氢气流量的增加而升高,但燃烧的充分性降低;少量的过量氧气能提高外壁面的温度,并使温度分布更均匀;由于导热系数较高,碳化硅材质的燃烧室外壁面温度分布比石英材质的要更均匀.     

氢内燃机循环变动特性

为探索氢内燃机的循环变动特性,基于一台2.0,L 进气道喷射式氢内燃机,开展了氢内燃机循环变动特性及影响因素的试验研究．试验结果表明：平均指示压力的循环变动系数是评价氢内燃机循环变动特性的理想特征参数;怠速转速越高,氢内燃机的循环变动越小;随混合气浓度提高,氢内燃机循环变动显著减小,点火提前角对循环变动的影响变弱,同时循环变动系数最小时对应的点火提前角逐渐趋近压缩上止点;节气门开度在0～20%范围时,随节气门开度增大循环变动显著减小;在怠速工况下,进气过程中喷氢会导致氢内燃机循环变动增加．     

冻结条件下土壤水热耦合迁移的数值模拟

以沈阳市季节性冻土为例,基于冻结条件下水热耦合迁移的数学模型,采用中心差分格式并用线性化迭代法求解,对现场土壤冻结过程进行了模拟.与实测结果对比表明,采用的参数及数学模型可成功模拟现场土壤冻结过程,并讨论了土壤冻结时水分与温度的迁移规律,可为后续研究奠定基础.     

水土保持措施对韭园沟流域水环境影响的研究

采用吸附态非点源污染负荷模型对水土保持治理典型区域绥德韭园沟流域水保措施实施各阶段的污染物流失量进行定量计算.结果表明,水土保持措施对氮、磷及有机质有较好的拦截作用,在一定程度上可控制非点源污染并改善水环境.