土壤重金属污染现状及检测分析技术研究进展

土壤重金属污染是中国当前最突出的环境污染问题。污染调查公报显示全国土壤重金属总超标率为16.1%,其中镉的点位超标率为7%,对粮食安全产生威胁。本文介绍了中国土壤重金属污染的现状,梳理了土壤重金属污染检测分析的传统和新兴方法技术,包括重金属全量、化学形态和生物可利用态含量等。同时阐述了土壤重金属污染检测分析技术发展趋势,如分子水平上的重金属元素检测和生物传感技术应用于重金属元素检测。考虑到土壤系统的复杂性,未来发展的重点应实现地学、化学和生物学的交叉,加强重金属生物有效性的理论研究,形成土壤重金属污染的生物有效度分析检测指标体系,使评价方法科学化、标准化、统一化。进一步推动我国的有关分析测试技术标准与国际标准接轨。     

基于数值模拟的耳阳河流域泥石流灾害危险性评价

洮河流域中游位于甘肃省南部,属泥石流高发区。耳阳河是洮河流域中游的一条重要支流,泥石流灾害尤其严重。为研究甘肃省南部小流域泥石流灾害的危险性,以耳阳河流域为研究对象,选取流域内居民相对集中的6条泥石流沟,用FLO-2D模型模拟了2012年5月10日实际降雨条件下的泥石流运动特征和堆积特征,得到了泥石流流量随时间的变化曲线、泥石流流体深度和流速在沟谷不同地段的空间分布,对“5·10”泥石流灾害过程进行了重现。模拟结果表明:泥石流爆发15～30 min后达到洪峰,约3 h后流量逐步回落;泥石流流动速度在流通区快,到沟口迅速下降,固体物质淤积阻塞河道。通过野外现场调查和遥感解译,发现模拟得到的泥石流发生过程、堆积区分布、泥石流影响区与现场调查和访问得到的实际情况基本相符。进而,采用相同的方法和参数,对2.0%和0.2%降水频率下泥石流的堆积范围、深度和流速进行了模拟分析,分别制作了上述工况下的泥石流危险性分区图,圈定了潜在威胁较大的人口聚集区,为耳阳河流域泥石流灾害的预防和治理提供了依据,也为类似泥石流提供了一种危险性分析的技术方法。     

西南天山复杂地层绳索取心钻探跑钻事故处理方法

新疆西南天山萨尔干矿区地层极其破碎复杂,近年来施工的钻孔多全孔破碎、漏失,钻进过程中时有掉块、卡钻、钻孔坍塌等现象发生,严重时发生孔内事故,施工难度较大。本文结合该区一例钻孔施工案例,介绍了破碎复杂地层取心钢丝绳断裂导致岩心内管脱落,进而引发严重跑钻事故的处理过程以及注意事项。结合现场事故情况,通过导向扩孔钻进等方法有效地处理了该起复杂事故,使钻孔得以顺利终孔,取得了所需地质资料,挽回了经济损失。     

煤矿井下保直钻进技术现状及展望

煤矿井下钻孔轨迹偏斜易导致治理盲区的出现,严重威胁煤矿安全高效开采。通过对导致钻孔偏斜的地质因素、技术因素和工艺因素的系统分析,得到了钻孔偏斜的根本原因。对现有保直技术的原理及其适用性进行了分析总结。钻孔保直是影响钻孔施工质量的因素,但目前钻孔保直技术或多或少都存在技术上的问题,不能在煤矿大范围推广使用,故在钻孔保直方面需要不断发展,研发出适用性强、易于现场实施的保直技术。应加强偏斜因素的深层次的研究、钻孔保直机具设备的研发等工作。     

考虑桩底沉渣的随钻跟管桩竖向承载特性模型试验研究

随钻跟管桩施工不能完全清除桩底岩土沉渣,从而影响桩基端承力。为揭示桩底沉渣对随钻跟管桩承载力的影响机制,开展了考虑桩底沉渣影响的随钻跟管桩竖向承载特性模型试验研究。试验结果表明:在密砂地层中,具有桩端水泥土扩大头的随钻跟管桩,其桩顶荷载-沉降曲线为缓降型,而模拟试验的其他管桩均为陡降型;桩底沉渣降低随钻跟管桩的极限承载力在22%以内,且其桩顶荷载主要由桩侧摩阻力承担,承担占比超过90%;与存在一定厚度沉渣的钻孔灌注桩相比,随钻跟管桩的桩底沉渣对降低承载力的影响相对较小;靠近桩端的轴力随着沉渣厚度的增加而减小,沉渣越厚,减少的幅度越明显;桩端水泥土扩大头施工可提高随钻跟管桩约37%的承载力,且桩端阻比均小于15%。现场原位测试(桩长为15.5 m,长径比为15.50)和室内模型试验(桩长为1 m,长径比为15.87)结果均表明:存在桩底沉渣时,随钻跟管桩是以发挥侧摩阻力为主的端承摩擦型桩。研究成果有助于进一步加深对随钻跟管桩承载性状的认识。     

虾夷扇贝不同性别类型2 个Dmrt基因DM 结构域分析

为探讨虾夷扇贝(Patinopecten yessoensis)性别决定和雌雄同体形成的分子机制,利用兼并引物,以闭壳肌基因组DNA为实验材料,扩增和克隆了虾夷扇贝Dmrt基因的DM结构域,雌性、雄性和雌雄同体3种性别共获得2个具有不同DM序列的克隆,序列长度均为141bp,分别命名为Py Dmrt3和Py Dmrt4。Py Dmrt3在3种性别类型中均有克隆,而雄性中还克隆出Py Dmrt4。结果表明,在虾夷扇贝不同性别中,Dmrt基因家族的成员可能会有不同;雄性py Dmrt3的DM结构域核苷酸和氨基酸变异频率高,其次是雌雄同体,雌性的较保守,与其他软体动物DM结构域比对,该基因家族在进化上仍然高度保守,由此推测,部分雄性可能是发生了性逆转的雌雄同体,这种较高的变异性可能也是雌雄同体的一个特点,Py Dmrt4可能参与调控雄性性别的形成。     

长江口及其邻近海区环流和温、盐结构动力学研究III 温度结构

数值模拟结果表明: 冬季长江口及其邻近海区温度分布为近岸低, 外海高; 近岸和海底地形变化缓慢区温度呈垂直均匀分布, 海底地形变化显著的陡坡区生成温度锋; 外海深水区的中上层温度低且呈垂直均匀分布, 底层温度高并形成弱的分层。春季, 近岸温度高、外海低; 近岸温度大致呈垂直均匀分布, 外海出现明显分层; 长江口以北温度表层低、底层高; 长江口及其以南表层和底层温度低, 而中层高; 陡坡区至外海生成温度锋, 随着温度锋自陡坡至外海的下移,锋面以上温度逐渐变为垂直均匀分布, 而锋面以下温度却大致呈水平均匀分布。夏季, 海区的温度分布和春季一样, 为近岸高、外海低; 长江口及其以南近岸浅水区温度呈垂直均匀分布; 长江口以北和长江口及其以南的外海温度自表层至底层由高变低且大致呈水平均匀分布, 并在表层至次表层生成强温跃层, 跃层强度随水深增加迅速减弱, 深底层温度几乎呈均匀分布且保持低温特征。秋季, 海区的温度分布与冬季相同, 也为近岸低, 外海高; 在长江口以北, 近岸温度为表层高, 底层低; 外海底层温度低且大致呈水平均匀分布, 而底层以上温度高且大致呈垂直均匀分布; 长江口及其以南, 近岸温度呈垂直均匀分布, 陡坡至外海的表层至底层生成弱的温度锋,随温度锋自陡坡至外海的下移, 锋面以上温度逐渐变为垂直均匀分布, 长江口以南陡坡区的底层温度几乎呈均匀分布。     

水平轴潮流能水轮机水动力数值模拟研究

针对水平轴潮流能水轮机,对其进行了力学分析并运用CFD方法对其水动力性能进行了仿真计算。比较了定常计算与非定常计算结果的区别,运用定常计算(MRF)方法得到了表现水轮机性能的功率、扭矩和推力特性曲线,分析了水轮机在不同尖速比时的表现。对水轮机模型进行了拖曳水池试验,并与仿真数据进行了比对分析,两者吻合度较好,并分析了试验过程中出现的在尖速比较大时功率系数衰减的现象,表明CFD方法对水轮机的工程实践有着指导意义。得到了尾流场的速度云图、流线分布图与衰减曲线,结果表明相对于水轮机的直径,受到其影响后的流场存在扩张现象。分析了水轮机后不同位置处的流场衰减情况,结果显示,随着水轮机后轴向距离的不同其速度恢复差别很大,对于今后潮流能水轮机的大规模布置方式研究提供了依据。     

潮流能水轮机仿真及尾流场分析

为了研究潮流能水轮机尾流场的变化规律,本文在水平轴水轮机现有理论基础上,采用计算流体力学技术建立了数值模型,计算了水轮机的功率特性,进行了网格独立性验证,比较了模型中旋转区域不同对结果的影响。仿真结果与试验结果进行了对比分析,验证了数值模型的有效性。研究了全工况下尾流场速度衰减随尖速比和距离变化的规律,结果显示在小尖速比下尾流场速度恢复情况相对大尖速比下较好;靠近水轮机轮毂中心线位置处,衰减相对较大。研究建议水轮机在同等功率表现下尽量选择在小尖速比下工作,水轮机组在实际排列时避免采用成列布置,水轮机设计阶段应综合考虑功率特性和尾流场衰减。本文研究内容可以为潮流能水轮机的研究以及阵列式应用提供参考。     

高压输电线散射斑雷达像空间位置形成条件分析

TerraSAR雷达卫星条带模式影像中高压输电线产生亮度极高的散射斑点,利用湖北段1 000kV特高压输电线路的雷达影像和铁塔GPS坐标,研究了该区域150组输电线散射斑的形成条件和雷达像空间相对位置变化规律。研究表明,输电线的夹角、跨度和垂曲率是影响散射斑形成以及雷达像空间位置的主要因素。输电线散射斑产生于导线与卫星飞行方向的夹角±15°以内。当夹角由负到正变化时,其导线散射斑在雷达像空间的位置由北向南移动,但是其移动量与夹角变化不成正比。在夹角近似相同的情况下,导线跨度越大即其垂曲率越大,散射斑的位置越靠近导线垂直平分线。