教育部“新世纪优秀人才支持计划”(NETC-10-0780)
- 作品数：7 被引量：63H指数：6
- 相关作者：李云开周博冯吉宋鹏王伟楠更多>>
- 相关机构：中国农业大学多元水环保技术产业(中国)有限公司北京市水利水电技术中心更多>>
- 发文基金：教育部“新世纪优秀人才支持计划”国家自然科学基金北京市科技新星计划更多>>
- 相关领域：农业科学水利工程更多>>
- 引黄滴灌系统灌水器堵塞的动态变化特征及诱发机制研究被引量：9
- 2014年
- 通过不同水源组的试验,探索了室内引黄滴灌系统灌水器堵塞的过程及诱发机理。结果表明,灌水器平均相对流量和流量偏差系数均随着系统运行而呈先波动平衡后线性变化的趋势(R2>0.81)。黄河水滴灌灌水器比常规高含沙水源滴灌、地下水滴灌更易发生堵塞,平均相对流量分别低5.51%±3.07%和29.50%±4.16%,其线性递减斜率分别高15.31%和194.51%,而流量偏差系数分别高0.11±0.04和0.26±0.07。黄河泥沙颗粒物仍是诱发灌水器堵塞的主要因素,但黄河泥沙表面附生生物膜的存在会显著加深灌水器整体堵塞程度。确定引黄滴灌系统灌水器堵塞控制策略时,应从物理、化学、微生物等多途径予以解决。
- 周博李云开宋鹏许振赐
- 关键词：灌水器
- 引黄滴灌水源中泥沙表面附生生物膜的分形特征被引量：10
- 2014年
- 为了解决灌水器堵塞这个制约引黄滴灌技术应用和推广的关键问题,联合运用扫描电镜测试法和分形理论对黄河泥沙颗粒表面形貌进行了分析,结果表明:黄河泥沙颗粒表面形貌表现为以固体颗粒、微生物及其分泌的黏性胞外聚合物形成的复杂生物膜结构.黄河泥沙颗粒表面具有显著的分形和多重分形特征,简单分形维数虽然能从整体上表征颗粒物表面形貌的复杂性与不规则性,但未能刻画颗粒物局部奇异性的微观特征,而多重分形谱可以定量描述这种复杂泥沙颗粒形貌特征.黄河泥沙借助其巨大的表面积,吸附了大量的微生物,微生物分泌的胞外聚合物质量浓度高达276.08~360.68 mg/L,这就要求在控制引黄滴灌系统灌水器堵塞时,需要从以往单纯考虑泥沙颗粒物本身转变为综合考虑泥沙颗粒和微生物的耦合作用,寻求更为有效的堵塞控制策略.
- 王伟楠徐飞鹏周博冯吉李云开
- 关键词：滴灌生物膜黄河
- 滴灌灌水器内部水动力学特性测试研究进展被引量：9
- 2014年
- 首先总结了灌水器内部3种可视化技术、4种测试模型和示踪粒子,并分析了各技术、模型和粒子的特征和优缺点;在总结前人对灌水器内部水流运动特征测试结果的基础上,提出了一种将灌水器等比例透明平面模型与粒子图像测速(DPIV)技术、平面激光诱导荧光(PLIF)技术相结合的灌水器内部水流运动全场测试方法,利用显微镜物镜改装CCD相机镜头的独特设计,成功实现了滴头流道内全流场无扰测试,并应用该方法实现了不同压力、不同流道类型条件下灌水器流道内部水流运动的测试;在总结前人对灌水器内部颗粒物输移特性测试的基础上,开发了一种将单元段模型、DPIV、PLIF等技术相结合的准三维全场测试方法,通过观测片式灌水器原型及透明模型内部不同粒径颗粒物的运动特征,验证了两者的相似性.利用该方法实现了圆柱形灌水器内部流速分布,并测试了3种典型流道边界优化形式对灌水器流道内颗粒物运动特性的影响.今后,需进一步完善颗粒物运动的DPIV测试,探索灌水器流道内全流场三维测试,开展灌水器内部固-液-气多相耦合流动CFD模拟.
- 李云开冯吉
- 关键词：滴灌灌水器可视化水流颗粒物
- 村镇雨水资源开发利用与关键技术问题探讨被引量：1
- 2012年
- 合理开发村镇雨水资源已成为解决北京乃至全国范围内水资源短缺和水环境污染问题的有效途径之一。在对村镇雨水资源开发的重要性进行分析的基础上,详细阐述了国内外雨水资源开发与利用技术现状和发展趋势,最后提出了相关领域急需解决的关键技术问题,以期为北京地区村镇雨水资源开发利用提供参考。
- 税朋勃鲍永刚姜银光李云开
- 再生水滴灌系统灌水器堵塞的微生物学机理及控制方法研究被引量：29
- 2013年
- 滴灌因其精量、可控而被认为是再生水最安全、可靠的灌溉方式,然而再生水中含有大量的颗粒物、营养盐分、有机物、微生物等物质使得灌水器堵塞机理变得更为复杂,堵塞风险也大幅度增加。该文在对灌水器堵塞物质-生物膜结构、组分变化特征进行分析,基于生物膜组分:干物质量(DW)、磷脂脂肪酸(PLFAs)和胞外聚合物(EPS)含量与灌水器堵塞程度之间显著的"S型曲线"关系明确了生物膜形成是诱发灌水器堵塞的根本原因。灌水器堵塞过程中表现为:再生水中微生物首先在滴灌系统毛管内部固定形成生物膜,并不断摄取、消耗水中的底物和营养物进行新陈代谢,分泌大量的胞外多聚物,并依靠胞外多聚物的黏性不断吸附微生物及固体悬浮颗粒物而引起生物膜不断形成、生长与脱落以及堵塞沉积物的不断聚集,而最终导致灌水器堵塞。从流道结构形式与几何参数、水体颗粒物特性、近壁面流动剪切力、灌溉水质以及灌水频率五个方面阐述生物膜的形成机制及影响因素。并分别从灌水器流道结构优化(增强流道自清洗能力,促进生物膜脱落)、抗菌材料开发(抑制微生物附着)、化学加氯、微生物拮抗与生长群体响应、微纳米气杀菌等多个角度出发提出了以生物膜形成为靶向目标的灌水器堵塞控制技术体系。最后从滴灌灌水器内部附生生物膜的水动力学-微生物学耦合作用机制研究、滴灌灌水器堵塞预报的综合模拟模型构建及灌水器设计参数合理阈值确定、协同考虑灌水器堵塞清除效应与土壤质量健康长期可持续发展的堵塞控制模式建立三个方面出发提出了再生水滴灌系统灌水器堵塞控制领域未来急需解决的问题。
- 李云开宋鹏周博
- 关键词：再生水滴灌灌水器生物膜
- 再生水滴灌灌水器附生生物膜生长对堵塞的影响被引量：9
- 2015年
- 再生水滴灌灌水器堵塞与其内部附生生物膜的形成和生长密切相关,但是生物膜的生长过程对灌水器堵塞加深的影响机制至今还罕有报道。基于此,该文测试了系统累积运行540 h后7种不同堵塞程度灌水器出流及附生生物膜关键组分,并分析灌水器堵塞加深对生物膜组分增长的敏感性。结果表明:灌水器堵塞程度随着附生生物膜组分的增长而加深,两者存在显著的"S型曲线"相关关系(R2>0.92),呈现出"敏感-微敏感-极度敏感"变化趋势。生物膜固体颗粒物和磷脂脂肪酸含量变化可以极好地刻画这种敏感性的变化过程,说明水源颗粒物和微生物同时是再生水滴灌灌水器堵塞的关键诱发因素。该文的研究可为揭示再生水滴灌灌水器堵塞诱发机理及其推广提供理论依据。
- 周博李云开裴旖婷杨培岭蒋银光
- 关键词：灌溉颗粒物滴灌再生水生物膜
- 滴灌灌水器内颗粒物运动特性的数字粒子图像测速被引量：7
- 2013年
- 明确灌水器内部水流和颗粒物运动特性是解决灌水器堵塞问题的关键。但由于灌水器结构复杂、流道狭小、外观不透明性,测试其内部临界尺度流体流动情况难度很大。目前还鲜见有灌水器内部水沙两相流动全场测试的研究报道。因此,该文提出了一种灌水器简化模型和一种流道透明模型加工方法,并应用改进的数字粒子图像测速(DPIV,digital particle image velocimetry)测试系统可视化了灌水器内部流动特征和颗粒的运动特性,结果表明:灌水器内部流动为紊流状态,灌水器工作压力升高并未改变灌水器内部流动形态、涡的分布位置、流线密集程度以及颗粒物跟随性;相同工作压力条件下,颗粒物最大速度随着颗粒粒径的增大而减小,但不同粒径颗粒物流线及涡量分布趋势较为一致;在中心区和近壁区颗粒物跟随性均随粒径的增加而减小。研究可为灌水器内部固-液两相流动分析及抗堵塞设计提供理论依据。
- 冯吉孙昊苏李云开
- 关键词：灌溉颗粒物DPIV运动特性
