流速对水库水华优势种铜绿微囊藻生长的影响研究

为了探究流速对于水库水华优势藻生长的影响规律与作用机理,以铜绿微囊藻为例,通过室内实验开展静水和0.05~0.30 m/s流速下的藻类生长状况、水质状况及藻类脂质氧化及抗氧化体系响应的同步检测分析,发现不同流速水平下藻的生长存在显著差异,并呈现低促高抑现象,其中0.1 m/s组藻密度比增长率最大、营养盐消耗率最大、长势最优,而0.3 m/s组长势显著差于静水组;各组水体酸碱度均随时间趋弱碱性,溶解氧缓升,浊度则与藻密度水平保持高相关性;0.3 m/s组的藻体丙二醛含量及超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶活性均显著高于其余各组。结果表明,在一定流速范围内,动水环境更利于藻类改善其漂浮聚集状态,促进光能吸收,加强对营养物质的吸收,降低氧化损伤。实验周期内确定了铜绿微囊藻在动水环境下的生长预测经验公式以及优势流速0.15 m/s,为水库富营养化趋势预测以及铜绿微囊藻水华防控奠定基础。     

温度和光照对铜绿微囊藻生长的影响

铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa）是常见的水华蓝藻,对湖泊和水库的环境造成恶劣影响.在室内研究了温度和光照度对铜绿微囊藻生长的影响,以期为水华的监测和分析提供数据支持.研究结果表明：铜绿微囊藻喜好高温,在水温30～35,℃时生长最佳,在水温30,℃时获得最大细胞密度;而水温低于20,℃时生长缓慢.铜绿微囊藻对光照度要求不高,较低光照度即可快速增长,光照度2,000～6,000,lx适宜铜绿微囊藻快速增殖,在4,000,lx时生长最快.     

微宇宙环境下藻类生长与理化因子回归研究

为考察水库水中藻类生长与理化因子的相关性,用微宇宙环境模拟藻类生长过程并监测理化因子变化,建立相关回归统计方程.以微宇宙环境中鱼腥藻、微囊藻和中度营养状态水体中藻类的生长为研究对象,考察藻类生长过程中理化因子的变化,建立藻生长与环境因子的线性相关矩阵,并建立相关预测方程.实验结果表明:总磷和水温是影响藻类生长显著因子;通过总磷和水温建立起的相关预测方程,能够预测水体内藻细胞浓度变化.微宇宙环境下基于理化因子所建立起的藻类生长预测方程有助于水厂准确预测藻类浓度,及时调整水处理工艺.     

北方城市供水水源藻类高发特征及其影响因素探讨

天津市城市供水水源含藻量变化的季节特征较为明显，高值多出现在水温较高的夏秋季(一般为7～9月)；高藻期原水含藻量呈逐年增加趋势，高藻期持续时间逐年延长；检测分析结果表明：藻类高发期主要以蓝藻为主，占藻类重量的70％～91％，优势种为微囊藻属的铜绿微囊藻和水华微囊藻；其藻类高发的影响因素主要为氮、磷、水温和光照．对4种杀藻剂杀藻效果的实验研究和对比结果表明，高锰酸钾更为适宜．     

氮磷与"藻华"生物量预测的模型探讨

探讨了在广东大沙河水库的绿藻、硅藻水华现象中初始总氮和总磷、Nt/Pt与“藻华”生物量之间的相关性.通过一系列试验考察了不同初始营养条件下藻类的生长规律.从定性方面,随着Nt、Pt的增加,藻生物量也增加.从定量方面,根据Nt/Pt的不同,藻类生长的限制条件不同,生物量的增长模型也不一样.提出Nt/Pt以10、40为临界值界定的3个区间,对应有不同的藻生物量模型.模型可对绿藻或硅藻“水华”的生物量进行预测.     

水库中藻类生长与其影响因素的研究

主要探讨了在水库水藻类“水华”现象中pH值的变化，发现水体pH值与藻类数量之间存在较好的相关性，并在pH值与藻种群密度D之间尝试性建立数学模型。同时发现△pH与藻类的生命活性之间也存在较好的相关性，在藻类的对数生长期内△pH达到最大值。可以通过对△pH的观测了解藻类的生长态势，并作出相应预测。     

纳米塑料对大型 氵 蚤 摄食及生长繁殖的影响

水环境中的纳米塑料（NPs）污染已成为全球性的环境问题。大型溞（Daphnia magna）作为淡水中重要的初级消费者之一,常被运用于基于生物操纵的富营养化水体修复,但关于NPs对大型溞摄食行为的影响尚不清晰。以大型溞和聚苯乙烯纳米塑料（PSNPs,1 000 nm）为研究对象,探究了大型溞21 d内对产毒铜绿微囊藻（Toxic Microcystis aeruginosa）和斜生栅藻（Scenedesmus obliquus）摄食倾向的变化及其生理响应。结果表明,以单一产毒铜绿微囊藻作为食物来源时,大型溞受到的发育和生殖毒性最强;与对照组（单一斜生栅藻饲喂）相比,高浓度产毒铜绿微囊藻组大型溞体内超氧化物歧化酶（SOD）活性和丙二醛（MDA）含量分别升高至对照组的3.97倍和4.55倍,总产卵次数和体长分别降低了73%和13%,且大型溞对产毒铜绿微囊藻的滤食率呈随时间延长而升高的趋势。但在PSNPs（3.56 mg/L）暴露下,在初始藻密度为微囊藻:栅藻为1:9和微囊藻:栅藻为2.5:7.5处理组中,大型溞的滤食能力都显著下降;对照组添加PSNPs后,大型溞对斜生栅藻的滤食率降低了32%。在产毒铜绿微囊藻和斜生栅藻共培养体系中,大型溞对产毒铜绿微囊藻的滤食率比对照组降低了66%,缓解了大型溞所受的发育和生殖毒性,但不利于降低微囊藻的生物量。     

营养因子与藻生物量的回归模型

主要探讨了初始总氮、总磷、氮磷比等营养因子对"水华"生物量的影响.当初始总氮质量浓度小于2.0mg/L、初始总磷质量浓度小于0.1mg/L时,藻生长高峰值与总氮总磷质量浓度比之间具有良好的规律性.在不同的氮磷比值分布区间,尝试性地提出了对应的藻"水华"生物量回归模型.该模型可对藻类"水华"的生物量进行预测.     

壳聚糖改性蛭石絮凝除藻效果研究

以水华微囊藻为对象,研究壳聚糖改性蛭石对蓝藻的絮凝去除效果,考察藻密度、初始pH值和藻类生长期对除藻效果的影响且分析了改性蛭石表面Zeta电位的变化.结果表明,投加比m(壳聚糖)∶m(蛭石)=1∶15且蛭石投加量为18 mg/L时,除藻效果最佳,浊度、藻密度和叶绿素a(chl-a)的去除率分别达到95.16%、96.67%和100%.在最佳除藻工艺条件下,壳聚糖改性蛭石的抗藻密度冲击负荷能力强;初始pH值为2.1~6.0时,除藻效果较好;衰亡后期的藻细胞较其他生长期的DOC值较高,藻去除率仅在30%左右.低浓度EOM宏观上对混凝有促进作用,高浓度干扰混凝.壳聚糖可改变蛭石的Zeta电位为正值,压缩双电层与藻体电性中和,使得藻体脱稳、聚集.     

不同预氧化剂对铜绿微囊藻细胞的灭活

为比较不同预氧化剂对藻细胞的处理效果及其机理,在高锰酸钾灭活藻细胞研究的基础上,采用次氯酸钠与臭氧对铜绿微囊藻进行灭活实验.结果表明:次氯酸钠和臭氧对藻类的灭活反应均符合二级动力学模型;次氯酸钠较易引起铜绿微囊藻细胞萎缩破裂,从而导致细胞内代谢有机质的释放,对藻细胞的灭活动力学常数为(220±3)L·mol-1·s-1,不同初始次氯酸钠浓度对动力学常数无明显影响;臭氧对于铜绿微囊藻细胞有极强的氧化作用,细胞灭活速率常数达(2 655±15)L·mol-1·s-1,能迅速引起藻细胞破裂及胞内代谢有机质的释放,不同初始臭氧浓度对动力学常数无明显影响.3种氧化剂对铜绿微囊藻细胞的灭活速率由大到小依次为:臭氧次氯酸钠高锰酸钾.电镜扫描结果显示,臭氧与次氯酸钠在氧化过程中比高锰酸钾更易引起藻细胞破裂及IOM的释放.     

平行气流真菌孢子释放强度测定装置的开发

建筑材料表面真菌孢子的释放和气溶胶的形成,是研究室内空气微生物气溶胶暴露及其对人体危害的关键因素.针对平行气流激发真菌孢子气溶胶化过程这一实际中更普遍的情况,开发平行气流真菌孢子释放强度测定装置(PAFST),给出装置设计时遵循的原则:超净气流、流量平衡、压力平衡和仪器匹配原则;测量室内和空调系统中5种典型风速下,柑桔青霉(pencillium citrinum)的释放强度,其表现出很好的规律性:风速为0.3m/s时,孢子释放强度为1个/cm2,风速为9.4m/s时,为1407个/cm2.结果表明,开发的PAFST装置可以有效地测定真菌孢子在平行气流作用下的释放强度,可用于在平行气流作用情况下真菌孢子释放强度的研究.     

嘉陵江出口段藻类生长与氮磷相关性分析

为认识嘉陵江出口段藻类生长变化规律,运用相关分析方法探讨了藻类生长与氮磷之间的关系及其影响因素.结果表明:6～7月藻类处于快速增殖期;在相同气候条件、营养盐浓度差别不大的情况下,藻类细胞密度与水流速度反相关,缓流水域有利于藻类增殖;藻类细胞密度与氮磷浓度呈线性正相关,缓流水域中磷对藻类生长的影响权重大于氮的影响权重,表明磷为藻类生长限制因子,相对而言,缓流水域中磷对藻类的生长作用更强,藻类活动更活跃;流速大、泥量高、水温低等影响藻类与氮磷的相关性;涨水期藻类生长与氮磷相关性不明显.这为嘉陵江水质变化趋势研究及其富营养化发生条件、机理分析提供了重要参数.     

Influence of void space on microscopic behavior of fluid flow in rock joints

Advanced microfluidic technology was used to examine the microscopic viscous and inertial effects evolution of water flow in rock joints. The influence of void space on fluid flow behaviour in rock joints under different flow velocities was experimentally investigated at the micro scale. Using advanced fabrication technology of microfluidic device, micro flow channels of semicircular, triangular, rectangular and pentagonal cavities were fabricated to simulate different void space of rock joints, respectively. Using the fluorescence labelling approach, the trajectory of water flow was captured by the microscope digital camera when it passed over the cavity under different flow velocities. The flow tests show that the flow trajectory deviated towards the inside of the cavity at low flow velocities. With the increase in flow velocity, this degree of flow trajectory deviation decreased until there was no trajectory deviation for flow in the straight parallel channel. The flow trajectory deviation initially reduced from the void corner near the entrance. At the same time, a small eddy appeared near the void corner of the entrance. The size and intensity of the eddy increased with the flow velocity until it occupied the whole cavity domain. The gradual reduction of flow trajectory near the straight parallel channel and the growth of eddy inside the cavity reflect the evolution of microscopic viscous and inertial forces under different flow velocities. The eddy formed inside the cavity does not contribute to the total flow flux, but the running of the eddy consumes flow energy. This amount of pressure loss due to voids could contribute to the nonlinear deviation of fracture fluid flow from Darcy’s law. This study contributes to the fundamental understanding of non-Darcy’s flow occurrence in rock joints at the micro scale.     

活性剂对水下航行体减阻特性的影响

为减小水下航行体的阻力,研究通活性剂溶液的水下航行体湍流减阻的流动特性.通过从航行体头部向航行体边界通活性剂溶液的方法,分别对不同质量浓度和不同速度情况进行减阻实验研究,并分析了不同攻角下活性剂溶液对阻力和升力的影响.实验中活性剂溶液质量浓度分别为200、400、600、800和1 000 mg/L,流速为4~10 m/s,对比分析了阻力系数.实验结果表明:在活性剂溶液质量浓度为200 mg/L时航行体减阻效果较弱,当活性剂溶液质量浓度增加到1 000 mg/L时,减阻百分比高达40.8%;在活性剂质量浓度为1 000 mg/L时,当水流速度从4 m/s逐渐增大到10 m/s,减阻百分比在12.5%和40.8%之间变化;活性剂对有攻角的航行体仍然有减阻效果并且对升力产生较小影响.     

靶式光纤光栅流速传感器在裂隙水模型试验中的应用

结合等强度悬臂梁和光纤Bragg光栅(FBG)设计了靶式FBG流速传感器,用于在线测量管道及裂隙的流场流速。传感器将流体中靶片的受力转化为该流速下对应FBG中心波长的漂移,并自动实现温度补偿。采用FLUENT6.3对被测裂隙及管道流场进行有限元仿真,确定裂隙中靶片受力特性及相同受力条件下的等效管道内径,并求得过流断面5mm×2000mm的裂隙中传感器的灵敏系数为8.71×10-4 s2/m2。在管道系统中进行传感器标定实验,传感器在0～1.20m/s范围内,最大误差为0.02m/s。将该传感器应用于裂隙水模型引流试验,实验结果表明,关键点流速随着进水阀门开度逐渐增大而提高。打开引流管道阀门,引流管道布设处后方各点流速降低,且同一断面流速变化趋势保持一致。     

上下游初始水深比对溃坝水流传播的影响

溃坝水流的传播很大程度上受着上下游初始水深比的影响,过去对溃坝洪水的试验研究很少涉及到上下游初始水深比大于0.5时的情形,大部分研究的系列性不足且较少关注洪水波在上游库区中的运动。作者在一个大尺度水槽（长18 m、宽1 m、高1.09 m）中,通过波高仪的测量手段对上下游初始水深比0～0.9范围内的大坝瞬溃洪水进行了大量实验,获取了许多新发现。研究结果表明：当下游无水时,溃坝水流波前区域的水深会出现明显的雍高,波前运动速度也明显低于Ritter解;当上下游初始水深比大于等于0.3时,溃坝水流演进一段时间后,在靠近闸门处会出现以波浪形式向库区演进的额外负波,该负波不同于以往研究中定义的与上游静水区衔接的负波;当上下游初始水深比大于等于0.5时,溃坝水流运动的稳态区会出现明显的波动,水流以波浪形式向下游演进,其中第1个出现的波浪波峰高度最高且在演进的过程中基本维持高度不变,但产生的这些波浪数量有限,波浪演进过后的断面水深会逐渐恢复稳定,且稳定后的水深与Stoker解符合较好。在试验观测到的范围内,同一水深比时,与上游静水区衔接的负波波速在演进的过程中不断降低至稳定值,而第1个出现的额外负波波速不断增加;下游波前的演进速度基本维持不变,而下游第1个出现的波浪波速会增加;另外,随着水深比的增加,第1个出现的额外负波波速变大,而下游第1个出现的波浪波速变小。从两组不同上游水深在同一水深比时各水力要素的对比情况中发现瞬时溃坝水流的运动在湿底情况下依然具有很好的相似性。     

水位升降对粘土心墙土石坝渗流稳定性分析

利用非饱和非稳定渗流理论,对某粘土心墙土石坝在水位不同升降速度条件下的渗流场进行了数值试验,分别设计了从0.0 m开始以2.51、.5 m/d的水位上升速度蓄到88.0 m正常蓄水水位的计算工况,以及从88.0 m正常蓄水水位分别以8.0、4.0、2.0 m/d水位下降速度泄水至10.0 m最低水位的计算工况,计算了各工况下粘土心墙土石坝的渗流场,对比分析了水位升降速度对坝体渗流场的影响.基于上述渗流计算成果,分析了各工况下土石坝上游、下游面坝坡的稳定性,总结了坝坡最危险滑动面的时空演化规律和安全系数随水位升降速度的变化规律,为水库调水和日常管理提供了参考.     

Removal of Low Concentration Toluene Vapor in a Biotrickling Filter

A laboratory-scale biotrickling filter packed with ceramic lasing rings is built to remove artificial toluene vapor. The performance of biotrickling filter under different superficial gas velocities and inlet toluene concentrations is evaluated. The start-up period is 6 days by using the novel “gas-liquid phase synchronic inoculation“ method and adding the optimal components nutrient liquid. The experiments lasts 3 months, and different sets of continuous tests are conducted at an inlet toluene concentration ranging from 30 mg/m3 to 1 223 mg/m3 and at superficial gas velocities ranging from 123 m/h to 370 m/h (corresponding to residence time 9.75-29.3 s). The effect of nutrient liquid recycling rate on biotrickling filter performance is also evaluated. The result shows that the maximum elimination capacity is 152.1 g/(m3*h) at the inlet toluene concentration of 1 223 mg/m3 and the superficial gas velocity of 205 m/h(corresponding to a residence time of 17.6 s). The average toluene removal efficiency reaches 80% in the experiments period, and high water content has a negative effect on biotrickling filter performance. The microscope observation of the micro-organism in the biofilm shows that the Pseudomonas is the dominant group of the mixing microbial culture in the biofilm.     

掺气对射流轴线速度衰减影响的试验研究(“研究生论坛”稿件)

通过物理模型试验,采用CQY—Z8a型针式掺气流速仪测量了掺气射流的轴线速度,对不同条件下的掺气射流轴线速度衰减情况进行了对比研究,分析了入射水流速度、掺气浓度以及射流水股厚度对射流轴线速度衰减的影响,获得了掺气射流轴线速度衰减的变化规律。结果表明：在本试验条件下,射流轴线速度呈线性衰减;入射水流速度对射流轴线速度衰减基本没有影响,表现为不同入射水流速度时,各衰减趋势基本一致;掺气浓度越大,射流轴线速度衰减越快;射流水股厚度越小,射流轴线速度衰减越快。因此提高射流水体的掺气浓度,尽可能分散入水水体,可以加快射流轴线速度衰减,有效减弱射流对下游河床的冲刷。     

水产养殖水域的溶解氧浓度检测方法研究

To more accurately detect dissolved oxygen（DO） in aquaculture waters， the main factors affecting the detection accuracy of electrochemical DO sensor were analyzed theoretically and experimentally. The experimental data were processed by using MATLAB software， and the mathematical relationship between DO and water temperature， salinity and flow velocity was established. The experimental results show that the real value of DO can be measured accurately when the flow velocity of water is 0.3 m/s， and the decrease rate of DO is 0.138 8 with the water temperature gradually rising from 20?℃ to?30?℃， while the decrease rate of DO is 0.811 4 with the water salinity gradually increasing from 0 mg/L?to?1 mg/L. The method can accurately detect the DO in aquaculture waters.