复杂侵蚀环境下分布式土壤流失水动力学模型——以黄河多沙粗沙区为研究实例

以黄河多沙粗沙区为研究对象,基于实体模型试验对黄土坡面 沟道系统侵蚀产沙机理的认识,根据侵蚀动力学、水文学、泥沙运动力学的基本理论,以地理信息系统为平台,研发了复杂侵蚀环境下的分布式土壤流失水动力学模型;揭示了植被作用下坡面 - 沟道系统侵蚀产沙耦合规律;认识到坡沟产沙之间具有内在的自调控关系;提出了当量糙率的概念;建立了基于 GIS 的分布式土壤流失水动力学模型;构建了基于 ArcGIS 平台的支持系统,实现了 GIS 与土壤流失模型、产汇流模型与产输沙模型的紧密耦合。通过实例验证了模型对于中尺度流域土壤流失的模拟亦有较满意的精度。     

黄土高原流域土地利用变化的水土流失效应

本文以黄土高原中部的油河流域为例,利用3个不同时期的遥感影像分析了1977年以来的讷河流域的土地利用变化特征,在此基础上,选择年径流深度、年侵蚀模数、汛期径流深度、汛期侵蚀模数和枯季径流深度为水土流失过程参数,通过基于流域降水与水土流失过程各参数的统计回归模拟分析,区分出了降水和土地利用等地表属性变化分别导致的流域水土流失变化过程.研究结果认为:1980年以来,流域水土流失明显趋缓,以10年为尺度得出的平均值,径流深度减少了32.75mm,侵蚀模数减少了778t/km2.水土流失的变化主要是由地表属性变化引起的,降水量变化的贡献很小.耕地面积变化和地表属性变化引起的水土流失变化具有显著的相关性,坡耕地改梯田的农田水利建设可能是导致水土流失变化的主要原因.     

基于最大能量耗散率原理的黄土本构模型参数的研究

基于最大能量耗散率原理的黄土弹塑性本构模型，设计出获取该模型参数的室内试验方案，并以泾阳南塬为研究区域，研究不同含水率下Q₃马兰黄土本构参数的取值范围和硬化函数的形式。研究结果表明：泾阳南塬Q₃马兰黄土塑性剪应变的硬化函数呈双曲线型，其参数a取值范围在0.002至0.02之间，参数b在0.01至0.05之间；塑性体应变的硬化函数呈三次函数型，其参数m₁、m₂、m₃取值在0.001至1之间；体积模量K取值在40 MPa至130 MPa之间，剪切模量G取值在20 MPa至60 MPa之间；与试验数据对比验证，该本构模型通过试验方案取得的参数，可以准确地描述泾阳南塬Q₃马兰黄土的应力应变关系。     

Self-Discharge Behavior of Graphitic Cathodes for Rechargeable Aluminum Batteries

Self-discharge, which is associated with energy efficiency loss, is a critical issue that hinders practical applications of rechargeable aluminum batteries (RABs). The self-discharge properties of two commonly-used RAB positive electrode materials, namely natural graphite (NG) and expanded graphite (EG), are investigated in this work. EG, which has a wider spacing between graphitic layers and a larger surface area, has a higher self-discharge rate than that of NG. After 12 h of rest, NG and EG electrodes retain 74% and 63% of their initial capacities, respectively, after charging up to 2.4 V at 0.3 A g⁻¹. Operando X-ray diffraction, X-ray photoelectron spectroscopy, and energy-dispersive X-ray spectroscopy are employed to study the self-discharge mechanism. The self-discharge loss is related to the spontaneous deintercalation of AlCl₄⁻ anions from the graphite lattice charge-compensated by Cl₂ gas evolution at the same electrode and can be restored (i.e., no permanent damage is caused to the electrodes) in the next charge-discharge cycle. It is found that the charging rate and depth of charge also affect the self-discharge properties. In addition, the self-discharge rates of NG in 1-ethyl-3-methylimidazolium chloride–AlCl₃ and urea–AlCl₃ electrolytes are compared.     

高精度钾热管铝凝固点炉研制及性能测试

热管作为等温炉衬可提高固定点炉温场均匀性。为提高铝凝固点复现水平,研制了1套高精度钾热管铝凝固点炉。介绍了钾热管和固定点炉的研制流程,并测试了钾热管固定点炉性能。测试结果表明:采用分段升温的方式,炉子升温曲线平缓,整个升温过程中没有明显过冲现象,可有效保护铝凝固点容器的使用寿命;钾热管铝凝固点炉垂直温场均匀性为6.6mK;利用该钾热管铝凝定点炉可以实现铝凝固点温坪的复现,温坪重复性为0.02mK。