天山南、北坡典型河流出山径流对气候变化响应的分析对比

基于有关水文、气象台站的降水、气温和径流观测资料,对天山南、北坡的代表性河流——开都河与乌鲁木齐河上游山区径流变化及其对气候变化的响应进行了分析。在此基础上建立山区径流对气候变化的响应模型,假定不同的气候情景组合,就两条河流出山径流对气候变化的敏感性进行分析对比。结果表明,近40余年,两条河流山区年降水量、平均气温及径流总体上均呈波动状上升态势。一方面径流与降水、气温的变化呈明显的正相关关系;另一方面山区径流对降水、气温变化的响应的程度存在着明显的区域性差异,即乌鲁木齐河出山径流对降水变化的响应程度明显强于开都河,而开都河出山径流对气温变化的敏感性要高于乌鲁木齐河。     

荒漠地区地表反照率与土壤湿度相关性研究

本试验分别对腾格里沙漠东南缘沙坡头地区流动沙丘和1964年建植的人工固沙植被区生物土壤结皮的地表反照率和土壤湿度进行了同步测定。分析了该区这两种地表类型的反照率与太阳高度角和土壤湿度的相关性,分别提出了地表反照率与太阳高度角和土壤表层(0～2 cm)湿度的经验拟合关系式。结果表明,地表反照率随太阳高度角增加呈指数递减;排除太阳高度角的影响后,地表反照率随土壤湿度的增加也呈指数递减关系;流沙地表反照率对土壤湿度变化的响应要比生物土壤结皮地表敏感。     

华南沿海风沙危害防护体系及其效益分析

海岸风沙危害防治是一项涉及海洋工程、风沙地貌和空气动力等多学科交叉的难题。由于风水两相耦合作用,海岸风沙活动较内陆沙漠地区有其独特的地域环境特征,加之潮汐作用、海浪的冲刷和台风的严重威胁,以及海水对防沙材料的浸蚀作用,使海岸风沙危害防治与实践更加复杂和困难。根据海岸风沙活动规律及潮汐作用特点,借鉴包兰铁路沙坡头段风沙危害防治体系的经验,提出了以阻为主、阻固结合、以工程措施为先导、最终以生物措施替代工程措施的综合防治思路,建立海岸风沙危害综合防护体系,并对其防护效益进行了分析。     

含白云石天然碳酸盐岩在中红外波段的辐射特性研究

利用红外发射光谱研究了含白云石天然碳酸盐岩及主要组成矿物的红外发射光谱特征,探究了影响其红外辐射性能的因素。X射线衍射(XRD)和微区拉曼光谱(Raman)结果显示白云石(70%)、方解石(25%)和石英(5%)是该天然碳酸盐的主要组成物相。基于黑体辐射定律以及在80℃时、400～2 000 cm-1各矿物的辐射能量谱,显示碳酸盐岩、白云石、方解石和石英的发射率依次减少(1. 010、1. 000、0. 997、0. 958),白云石是碳酸盐岩红外辐射性能的主要贡献者。在本文研究的温度和波长范围内,含白云石碳酸盐岩中主要组成矿物的热容是温度的函数,白云石高的热容有利于提高整体的热辐射性能;矿物颗粒直径对热辐射的传播有一定的影响,颗粒直径接近于辐射波长时热辐射出现衰减导致发射率降低;当化学键(C—O键、Si—O键)的振动出现在发射光谱窄的发射带范围内(1 350～1 500 cm-1和950～1 275 cm-1)则会导致相对较高的辐射能和发射率。     

基于土颗粒级配预测非饱和渗透系数函数的物理方法

针对非饱和渗透系数函数研究中引入未知经验参数会降低预测可靠度的问题,对土样颗粒级配曲线上划分的粒组分别构建形如立方体的天然土颗粒集合体与理想球体颗粒集合体。通过分析两者的几何特征和物理性质,提出计算土孔隙半径的理论表达式;将每个粒组对应的孔隙简化为理想圆柱形孔隙,基于天然土孔隙与理想孔隙内水分流量的相似关系,结合Hagen-Poiseuille公式,构建预测非饱和渗透系数函数的物理方法。依据非饱和土水力特性数据库UNSODA中8个典型土样的持水试验结果验证了孔隙半径表达式在表征土孔径分布时的合理性。结合该数据库及已有文献中26个土样的非饱和渗透试验结果对物理方法进行了验证,通过计算非饱和渗透系数预测值与其实测值之间的相关系数发现其在0.703～0.999范围内变化,并对土样非饱和渗透系数与体积含水率关系的形态和吻合度描述较好,为研究土的非饱和渗透特性提供了一种无需引入未知经验参数的新方法。     

地表“矿物膜”:地球“新圈层”

地球表层是一个极为复杂的开放系统,其中所充满的阳光、大气、水分、有机酸、无机酸/盐、矿物质和微生物等彼此之间无时无刻不在发生着人们尚未充分认识到的多种自然作用。本文采用环境矿物学、半导体物理学与光电化学等交叉学科研究手段,在我国南方红壤、西南喀斯特和西北戈壁等典型陆地生境中,发现直接暴露于太阳光下的土壤/岩石表面广泛发育有几十纳米到数百微米厚度的铁锰氧化物"矿物膜";详细研究了铁锰氧化物"矿物膜"中矿物组成及其精细结构特征,发现半导体性能优异的水钠锰矿普遍存在,其晶体结构中富含促进其光催化功能的稀土元素Ce。在这些生境中,矿物岩石表面所包覆的铁锰氧化物"矿物膜"总是朝着太阳光发育,岩石背面却不出现"矿物膜",揭示出太阳光照射下的地球陆地表面普遍存在的"矿物膜"与太阳光有着直接的响应关系。光电化学测试结果显示,天然"矿物膜"具有较好的日光响应性能,由其制成的电极在可见光照射下皆能产生明显的光电流,而不含铁锰氧化物矿物的岩石基质样品及石英、长石等矿物样品几乎不产生光电流,表明"矿物膜"光电流的产生主要与铁锰氧化物有关。进一步测得"矿物膜"中主要铁锰氧化物的禁带宽度均小于2. 5eV,证明其均为对可见光具有广泛而良好吸收的天然半导体矿物。以全球日光平均辐照强度100mW/cm~2计以及全球典型生境中"矿物膜"分布面积估算,全球"矿物膜"吸收太阳能等效为生物质能的最大量与2017年度全球糖类产量(1. 92亿吨)相当。铁锰氧化物"矿物膜"不仅存在于陆地地表,还存在于海洋透光层中。可以认为地表"矿物膜"是地球上分布最广的天然"太阳能薄膜",从功能上"矿物膜"相当于继地核、地幔和地壳之后的地球第四大圈层,事实上构成了地球"新圈层",也是地球在太阳光能量驱动下发生外营力地质作用的关键地带。在此基础上,本文提出从"矿物膜"中产生的矿物光电子与太阳光子和元素价电子共同组成了地表存在的三种主要能量形式的认识。深入探讨太阳光照射下地表多圈层交互作用界面上所发生的电子传递与能量转化的微观机制,有助于深刻理解地表"矿物膜"这一地球"新圈层"如何影响地球物质演化、生命起源进化与环境变化演变的宏观过程。     

热处理凹凸棒石的结构演化

在查明凹凸棒石矿石矿物组成的基础上,系统采集明光市官山采矿场剖面样品,选择典型矿石样品,利用X射线衍射(XRD)、29Si魔角旋转核磁共振(29Si MAS NMR)对不同温度煅烧前后凹凸棒石结构研究,结合热重分析以及程序升温凹凸棒石脱水曲线,认识热处理凹凸棒石结构演化规律,为凹凸棒石黏土加工和应用提供理论依据。结果表明：在240 ℃左右脱除结构中一半的结晶水,晶体结构发生调整,晶体内部孔道出现折叠;在430 ℃左右脱除另外二分之一结晶水,同时脱出晶体内部结构水和外表面结构水,晶体结构周期性基本破坏;凹凸棒石在500~700 ℃温度区间热处理后处于非晶化状态,但是c轴方向的部分有序性仍然存在,硅氧四面链尚没有解体;凹凸棒石脱出结构中一半的结晶水后,经过水化后可以恢复到原来的结构状态,超过350 ℃热处理凹凸棒石脱出更多的结构水后不能通过水化作用恢复到原来的结构状态。     

近震S波震相实时自动识别方法研究

提出了一种用于地震早期预警的S波震相实时自动识别方法. 该方法不对原始信号进行任何滤波处理, 直接对三分向记录进行计算分析. 首先根据P波前0.5 s数据的卓越频率计算适用于该三分向记录的窗长, 采用由偏斜角和水平能量与总能量比值的平方积作为确定S波识别区间的特征函数, 将特征函数已有数据的5倍均值和5倍方差之和作为识别区间的触发阈值; 然后采用VAR-AIC方法对两个水平分向识别区间的数据分别计算分析, 对两个识别结果进行判断, 最终确定S波初动时刻. 经过对118个三分向记录的实际应用验证, 通过自动识别结果与人机交互震相识别结果相比, 本文方法对于S波相对P波尾波信噪比大于5 dB的地震记录, 其识别误差小于0.1 s的概率高达89.39%.      

实验室尺度典型断层系统破坏、前兆及粘滑过程数值模拟

尽管实验室尺度典型断层模型的基本物理、力学参数已知,载荷、边界条件明确,但其变形、破坏、前兆及稳定性的综合数值模拟并不容易。实验室尺度模型的数值模拟可为大尺度模型的模拟积累经验,并提供某些必要的技术基础。文中主要从数值模型的角度,评述实验室尺度模型中引入非均质性和粘滑过程模拟的各种方法,着重介绍了2种模型:断层-岩石系统的非均质应变弱化模型和摩擦强化-摩擦弱化模型。在第1种模型中,提出利用事件的频次-能量释放关系的斜率绝对值的不同演变规律评价断层的不同应力状态。在挤压雁列区贯通过程中,剪切应变降对岩石破裂具有更为灵敏的指示作用,可能比声发射更为有效。在第2种模型中,通过控制内摩擦角在粘着和滑动两阶段不同的演变规律实现断层粘滑过程的模拟。尽管在提出的摩擦强化-摩擦弱化模型中未引入速度,但由于对节点的运动方程进行求解,所以节点速度在粘着和滑动两阶段将发生变化。指出以下需要进一步研究的问题:1)亟待发展适于地质体材料变形、破坏及运动整个过程模拟的计算力学模型;2)亟待发展复杂断层系统中断层稳定性的可靠判别方法;3)亟待发展动力学方程的高效求解方法。     

中心气道原发肿瘤的CT影像表现

目的：探讨中心气道原发肿瘤的CT表现,提高该病的CT诊断水平。方法：回顾性分析经病理证实的189例中心气道原发肿瘤患者的基本临床资料及CT表现。分析内容包括：患者的性别、年龄,肿瘤的生长部位、大小、形态、边缘、密度、强化程度、纵隔淋巴结及肺内情况。结果：男138例,女51例;患者年龄3～84岁（平均年龄56.3岁±17.7岁）;恶性肿瘤165例、良性24例;肿块直径3～67mm,平均（25±18.6）mm;肿块位于气管73例,隆突8例,左主支气管37例,右主支气管28例,中间段支气管12例;肿块表现为管内型35例,管壁型29例,管外型6例,混合型88例;病变表面光滑40例,不光滑118例,宽基底138例,窄基底20例;37例肿瘤内有坏死,3例瘤内有钙化;47例纵隔及肺门淋巴结肿大,12例合并肺内转移,8例合并胸腔积液,75例合并肺不张及阻塞性肺炎。结论：不同类型的中心气道肿瘤在CT影像表现上具有一定特点。