北京夏季O3日变化及通量研究

2002年夏季,以北京325m气象塔为观测平台,进行了大气污染物臭氧(O₃)及其前体物氮氧化物(NO_x)和气象要素加强期的同步观测,并对观测资料做了详尽分析。结果表明:边界层内存在明显的臭氧浓度垂直差异;低层(120m)O₃浓度呈明显的日变化,且昼夜振幅较大;夜间高层(280m)O₃的化学消耗较弱,可维持较高的浓度;稳定度(Ri)在低层以中性态居多,振幅较小,而在高层以不稳定态居多,振幅较大。两层O₃湍流输送通量都呈单峰变化。白天,在O₃前体物和局地光化学反应共同作用下,120m左右处的O₃污染最大。     

非饱和土的水分特征曲线的分形模型

水分特征曲线的分形模型以分为三类：土颗粒分布的分形模型、土体孔隙表面的分形模型和土体孔隙分布的分形模型。根据土孔隙分布的分形模型，提出了水分特征曲线的通用表达式。水分特征曲线的通用表达不仅能很好地预测近饱和状态和干土状态时的水分特征曲线，也能用相同的分维估算水分特征曲线的脱水曲线和吸水曲线。     

常温下砂岩的变形特征及其影响因素

本文研究了常温下砂岩的变形特征，发现低围压条件下。砂岩表现为脆性剪切破裂，并产生扩容现象，而在高围压条件下，则表现为塑性流动，在塑性流动过程中，孔隙破裂，砂粒被压碎。并发生旋转和滑动，砂岩体积收缩，并表现为应变硬化，在砂岩由脆性剪切破裂向塑性流动的转化过程中，砂岩的孔隙率和围压起了关键的作用，本文还研究了砂岩孔隙破裂的机制，随着围压的增加，孔隙破裂分为两个阶段；第一阶段是孔隙边缘的剪切破裂，第二阶     

北太平洋原子弹14C分布的模拟

利用一个开边界的北太平洋海盆尺度环流模式模拟了北太平洋原子弹14C的分布和吸收。为了考察开边界与闭边界模式的不同以及开边界模式中不同等密度面扩散系数对模拟结果的影响,相应地做了一个闭边界实验和开边界的两组不同等密度面扩散系数的实验。结果表明,打开南边界改善了赤道以南海区的模拟结果,增大等密度面扩散系数使得模拟的北太平洋中层水强度增大,相应地在165°E等断面模拟的含高浓度原子弹14C的海水向南、向下输送的强度和影响范围都有比较明显的加强,改善了模式的模拟结果,证明大的等密度面扩散系数可以改善模式的模拟结果,能较好地再现在副热带海区原子弹14C水柱总量的梯度由西向东的观测特征。     

二氧化碳海气交换通量估计的不确定性

尽管确信海洋是人为CO2 的一个巨大碳汇 ,但其确切的数字及其未来变化趋势至今仍有较大的争议。分析讨论了国内外这方面的研究成果 ,特别是近几年的研究进展 ,指出了在计算海气交换通量时存在的主要问题。计算CO2 气海交换系数的公式尚未取得一致 ,在相同的风速下 ,不同的公式可产生百分之几十的差别。计算的CO2 分压因使用不同的热力学常数表达式而导致不同的结果 ,差值可达 3Pa。进一步讨论了基于观测和模式估计的CO2 气海交换通量的不确定性 ,并指明了模式结果存在的差异。根据CO2 分压的观测资料估计 1 990年和 1 995年全球海洋分别吸收 1 .4 5GtC和 2 .2 5GtC的CO2 ,该估计有 5 0 %的不确定性 ,4个全球海洋环流碳循环模式估计 1 980— 1 989年间海洋每年吸收人为CO2 为 1 .5～ 2 .2GtC。评述了通量的季节变化和年际变化 ,年际变化与发生在太平洋中的厄尔尼诺现象有关。     

粒状材料的强度与变形

颗粒破碎的特征表明,颗粒破碎具有分形特征,是影响粒状材料变形与强度的主要因素,根据颗粒破碎的分形模型可以建立粒状材料的变形与强度理论。假定粒状材料是均匀的D维分形体,由此导出粒状材料的抗张强度公式,并用来估算颗粒在给定压力下的破碎几率。颗粒破碎增加了单位体积颗粒的表面积,即颗粒的比表面能量增加,根据颗粒破碎过程中的能量守恒导出粒状材料一维压缩变形的表达式。     

压实膨润土膨胀变形的分形计算方法

分形计算方法能较准确地计算膨润土的膨胀变形,但系数K没有确切的计算方法,限制了该方法的广泛应用。基于双电层（DDL）理论和分形方法在双电层膨胀下都适用的理论事实,提出在双电层膨胀条件下采用DDL理论推导出分形方法中系数K的方法,并计算出商用膨润土的K值为9.15。对商用膨润土进行了N2吸附试验,利用等温吸附数据计算出该膨润土的表面分维为2.65,然后根据得出的系数K和表面分维采用分形方法计算了膨润土的最大膨胀率并与膨胀试验结果作对比。结果表明,分形方法的理论计算和试验结果基本一致,尤其是在施加压力较大而膨胀变形较小的情况下,分形计算方法计算结果比起双电层理论更符合试验数据。     

实验室模拟研究大气二次有机气溶胶的形成

二次有机气溶胶（SOA）是大气中重要的气溶胶组分,主要由挥发性有机物（VOCs）经化学转化形成,对天气、气候、大气环境和人体健康有重要影响,但至今其确切的化学成分和形成机制还十分不清楚。研究SOA的方法主要采用实验室单个物种或多物种的化学过程的模拟研究,野外实际大气的SOA化学成分、源汇和多尺度分析的观测研究,以及大气中SOA形成的数值模拟的回报和预报研究。实验室研究是对SOA形成过程中获取基础数据和推究SOA生成机制的最主要手段。在过去的几十年中,特别是近五年,SOA的研究取得了较大的进展,其中包括SOA前体物、SOA形成机制及影响因子的进一步理解。本文就这些方面展开了概要性的综述,重点强调了我国研究人员所做的研究工作。在采用实验室烟雾箱系统模拟研究SOA方面,首先简述了烟雾系统的发展以及表征,讨论了跟烟雾箱箱体相关的壁效应问题,重点综述了萜烯类、芳香烃类、小分子类等化学物种转化形成SOA的研究进展。在采用流动管和其他反应器类模拟研究SOA方面,重点讨论了挥发性有机物在颗粒物表面或在液相中所形成的SOA的主要化学成分及其可能的作用。     

考虑隧道降水和开挖施工过程的三维地面沉降模拟

明挖法是隧道施工中常用的一种方法,但其降水和开挖施工不可避免地会引起周围地面沉降。为了防止隧道施工对周围环境及建筑物产生严重的不良影响,地面沉降控制是检验施工支护设计合理性的关键。隧道施工造成地面沉降的主要原因有降水、开挖和支护作业,以往研究大多集中于单一因素的影响分析,为使分析结果更接近于工程实际,需将三者综合考虑,从全过程的角度进行三维模拟计算。为此,结合无锡市某湖底隧道建设,利用ABAQUS 有限元分析软件建立了三维模型,选取具有不同开挖围护结构方案的两个代表性区段,对隧道降水和开挖施工引起周围土体的位移和地面沉降进行模拟研究,模拟中考虑了止水帷幕、挡土墙和桩基础的施工,降水施工,以及开挖和支撑施工等,模拟结果与现场实测数据进行了对比验证,模拟结果表明：（1）随着与基坑距离的增加,土体从隆起逐渐转变为沉降继而再逐渐减小,开挖施工和降水施工对最终地面沉降量的占比分别为30%~40% 和60%~70%;（2）采用钻孔灌注桩围护的直立开挖段产生的地面沉降要大于同样深度的放坡开挖段;（3）桩基础有助于控制地面沉降。     

生活垃圾焚烧炉渣在饱和状态下的强度特性

城市生活垃圾焚烧炉渣具有活性,饱和炉渣的剪切强度随时间增加而增加。本文采用常规三轴试验测试饱和炉渣的剪切强度,围压σ₃分别为50kPa、100kPa、200kPa和400kPa,试样的干密度ρ_d分别为1.4g·cm-3、1.5g·cm-3和1.6g·cm-3,龄期t分别为3d、7d、14d和28d。三轴试验结果表明:饱和炉渣的破坏模式受龄期和围压的影响明显。围压小于200kPa,龄期小于14d的试样表现为脆性破坏。在τ-σ坐标上,应力莫尔圆的包络线不是直线;炉渣在σ₁-σ₃坐标上表现为两段直线,分界点为σ₃=200kPa,由σ₁-σ₃相关关系确定炉渣的内摩擦角和黏聚力更合理可信。