中国小型底栖生物研究的40年——进展与展望

基于2016年希腊第16届国际小型底栖生物会议资料及我国已有的信息,本文论述了国内外小型底栖生物的研究概况,着重介绍了我国该领域的主要进展,包括小型底栖生物的方法学、丰度与生物量的分布、海洋线虫和底栖桡足类的分类学、入侵植物种对线虫群落的影响、粒径谱和次级生产力、摄食生态学、实验室培养和生活史、环境检测、海洋线虫的分子生物学与系统演化、生态动力学-水层底栖耦合模型以及人才培养。依据国内外研究现状提出了今后的发展目标和应着重加强的研究方向。     

生长前期三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)附肢再生系统解析及阶段划分

以三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ期幼蟹为材料,采用组织切片等方法研究其大螯断肢后再生生长规律。结果表明,第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ期幼蟹大螯一次蜕壳再生率分别为59.9%,75.3%,74.2%,80.4%,69.5%;断肢组存活率分别为89.4%,84.9%,85.2%,89.4%和74.2%,均低于对照组的98.2%,90.3%,95.1%,90.2%和80.3%,但差异不显著(P0.05);第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ期断肢组在去大螯后平均蜕壳周期分别为3.33d、4.47d和6.27d,显著长于正常组的2.13d、3.89d和5.63d)(P0.05),而第Ⅳ、Ⅴ期断肢组平均蜕壳周期分别为7.12d和10.86d,极显著长于对照组的6.11d和8.09d(P0.01),且断肢个体的生长期越往后,断肢再生所需时间越长。本研究依据再生附肢发育特点将三疣梭子蟹大螯断肢再生划分为6个标志性发育阶段:再生芽基期、肢芽趾缝期、肢芽分化期、肢芽斑点期、肢芽成熟期、肢体出膜期;第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ期蟹再生肢芽横纵比平均值分别达到0.32、0.318、0.398、0.518、0.538时,断肢幼蟹可以达到附肢出膜的临界点。综上所述,三疣梭子蟹断肢后能在1个蜕壳周期内完成大螯再生,第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ期断肢幼蟹蜕壳周期时间显著高于正常幼蟹;断肢组成活率低于对照组,但差异不显著,第Ⅳ期幼蟹的再生率和存活率均最高;各期幼蟹断肢再生附肢均经过6个具有标志性事件的发育阶段;各期再生肢芽横纵比值具有一定临界值(0.32,0.318,0.398,0.518,0.538)。本研究首次对三疣梭子蟹断肢再生过程及再生能力进行了探究,结果将有助于甲壳类断肢再生机理的阐明。     

吉林省白山市板石沟铁矿断裂构造地球化学特征

断裂构造中元素的迁移变化规律是构造地球化学研究的主要内容.白山市板石沟铁矿断裂构造发育,是开展断裂构造地球化学研究的有利地区.通过对板石沟铁矿17矿组和赵家沟矿组典型逆断层剖面测量,采集构造岩和周围岩石,分析常量元素和微量元素,利用构造地球化学剖面法、质量等比线法和特征元素比值来反映元素在逆断层中分布特征和迁移变化规律.通过分析认为在逆断层中常量元素SiO₂、Fe₂O₃、CaO、Na₂O亏损,Al₂O₃、K₂O富集,微量元素中Rb、Sr等离子半径较大元素富集,离子半径较小元素Co、Cr、Ni亏损,K₂O/Na₂O、V/Cr、Rb/（Ni+Co）在逆断层中呈现出高值,SiO₂/Al₂O₃、（Fe₂O₃+CaO+MgO）/Al₂O₃呈现出低值.依据这些构造地球化学特征可以用来判断断裂构造的存在,为断裂构造地球化学研究和板石沟铁矿勘查提供构造地球化学依据.     

塔里木盆地南缘2000-2013年人工绿洲扩张特点

利用2000、2005、2011、2013年4期MODIS13Q1、Landsat TM/ETM+/OLI遥感影像,基于RS、GIS技术,分别提取土地利用/覆被类型信息,探讨塔里木盆地南缘人工绿洲扩张特点。结果表明:塔里木盆地南缘人工绿洲在2000-2013年不断扩张,各时段扩增来源中,天然绿洲比重不断减小,绿洲-沙漠过渡带比重逐步上升,荒漠比重快速增加。各流域人工绿洲扩张的阶段性与区域性差异明显,且扩增来源结构由于扩张的相对区位不同而异。人口增长、政策引导使人工绿洲不断扩张,并具有阶段性与区域差异性特点。人工绿洲扩张过程中,天然绿洲和绿洲-沙漠过渡带有明显退化现象,使其生态屏障功能下降,威胁到绿洲安全和经济社会的可持续发展。     

西安地区地裂缝带Q3原状黄土流变特性试验研究

汾渭盆地是我国乃至世界上地裂缝最为发育、灾害最为严重的地区。考虑在漫长的地质历史过程中黄土的流变特性对地裂缝破裂扩展模式的影响,采用分级循环加卸载方式,对西安地区长安地裂缝（fc1）带Q3原状黄土进行了不同围压下的固结不排水三轴流变特性试验,得到了地裂缝带Q3原状黄土的蠕变加、卸载曲线和应变速率与时间关系曲线。试验结果表明,不同围压下地裂缝带Q3原状黄土表现为低应力下为减速蠕变,高应力下为减速蠕变和等速蠕变的特征。并基于统一流变力学模型理论,建立了适用于西安地区地裂缝带Q3原状黄土的三维蠕变本构模型,获得了相应的本构模型参数。该成果为研究隐伏地裂缝破裂扩展模式及其力学机制奠定了基础。     

混凝土的入模温度和水化热对青藏直流输电线路冻土桩基温度特性的影响

施工过程中混凝土的入模温度和水化热对多年冻土区桩基施工期间的热稳定性具有重要影响. 针对该问题,利用有限元方法定量研究了±400 kV青藏直流输电线路冻土区锥柱基础入模温度、水化热和含冰量对桩基回冻过程、温度场变化和桩底融化深度的影响规律. 结果表明：水化热影响下,桩基中心温度在第3天达到最高,桩底滞后1 d,基坑表面受其影响较小,主要受环境温度影响;第24天,桩底出现最大融化层,随着入模温度增加,融化层厚度相应增加,入模温度为6℃时融化层厚度为34 cm,15℃时为55 cm;入模温度越高,回冻时间越长,当入模温度为6℃时,完全回冻需经历52 d,15℃时,回冻时间将增加7 d. 含冰量对桩底融化深度有影响,含冰量越大底部融化深度越小;冻土年平均地温是影响桩底融化深度的重要因素,少冰高温（-0.52℃）、低温（-1.5℃和-2.5℃）冻土条件下,最大融化层厚度分别为38 cm、34 cm和25 cm. 基于上述结果,在多年冻土地区的桩基工程,建议混凝土入模温度为6~8℃,底部碎石垫层至少40 cm.     

多年冻土区路基尺度效应对路面结构力学响应的影响

为了研究不同尺度路基融沉作用对路面结构层力学响应的影响,建立了基于热力耦合理论的有限元模型,系统研究不同路基尺度工况下,融沉作用对不同厚度路面、不同材料基层的力学分布规律影响. 结果表明：相同的融沉条件下,整体式路基较分离式及二级路基,变形分别增大45%、64%,应力增大17.5%、21.7%. 高速公路面层由于路基较宽,地基融沉更容易向上传递,进而导致面层底部应力增大,最终造成面层的破坏. 因此,路面设计过程中保证一定的面层厚度,并采用柔性基层减小模量,可有效以降低层底应力水平,并防止基层裂缝向上反射.     

一年内列车荷载作用下冻土路基的应力分布

冻土路基土体的物理性质与温度有密切关系, 在不同的季节, 路基内的变形场和应力场会相应发生变化. 为了说明路基内变形场和应力场的季节性差异, 以青藏铁路某断面为例, 对冻土路基在有、无列车荷载两种工况下进行了数值模拟, 系统分析了两种工况下路基内的变形场和应力场特点. 结果表明: 路基修筑后, 在自重作用下会产生较大瞬时变形; 由于路基内温度场随时间变化, 路基内各点的位移也随时间发生变化, 且位移时程曲线与温度时程曲线大体呈负相关. 在有、无列车两种工况下路基竖向位移分布都是由道砟中心向路基内部逐渐减小, 但数值明显不同; 由列车荷载引起的最大竖向附加变形发生在路基顶面中心点, 在10月15日、1月15日、4月15日, 变形量分别为-4.94 mm、-3.24 mm、-2.56 mm. 对于路基底面中心点和地基浅层中心点, 由列车荷载引起的附加应力在10月15日最大、1月15日次之、4月15日最小, 附加应力最大达到19.48 kPa; 列车荷载主要影响路基上部土体应力分布, 对下部土体应力分布影响较小.     

考虑基础刚度影响的风机梁板式桩筏基础模型试验研究

梁板式桩筏基础作为新型风机基础,前景广阔,适当优化结构,可节约成本。采用大型室内模型试验,研究了梁板式桩筏基础在不同筏板刚度情况下的受力变形特性,同时讨论了桩土荷载分担比的关系。研究表明,在工作荷载范围内,适当增大筏板刚度,桩平均轴力增加,外圈桩承担的荷载增大,内圈桩的轴力减小,环梁及肋梁弯矩减小,但继续增加刚度,对桩身轴力、环梁弯矩、肋梁弯矩的影响并不大;随着荷载的增大,土体承担的荷载比逐步增大,趋于稳值。随着梁板式基础刚度增加,基础内外差异沉降减少,但是达到一定刚度后再增加刚度对变形影响较小。梁板式基础刚度的变化会影响基底反力分布的均匀性,且存在一个最优刚度,使基础底部反力分布最为均匀,本次试验中12梁的梁板式基础基底反力比6梁和实体基础更均匀。桩基的分布和梁的分布存在相互影响,改变梁的分布会影响桩顶力,而桩基在梁底下又会使梁的应力产生重新分布。研究成果可为设计桩筏基础提供参考依据。     

全张量重力梯度数据误差分析及补偿

针对用于航空移动平台的高精度全张量重力梯度测量系统,深入研究了梯度仪12个加速度计按3个不同旋转轴圆盘形成差分组合的结构。在确认该结构具有有效抑制运动共模加速度、减少外界环境干扰、实现高精度探测优点的同时,着重分析了重力梯度仪测量误差的来源和影响。研究表明,主要影响包括仪器固有随机噪声和外界确定性噪声。为定量描述影响程度,推导了在航空动态环境下的测量方程,并分离出加速度计的性能不匹配、平台不稳定、圆盘转速不稳定3个主要固有因素,从时间域和频率域角度定量分析固有影响因素的噪声水平。试验分析表明,通过利用Simulink仿真系统可以获得固有因素产生的噪声水平,并提出抑制方案。针对搭载环境测量误差,还分析了实测飞行中姿态和质量的改变对重力梯度测量值造成的环境影响,提出了基于点质量源的自身梯度校正方法。