仿生机器鱼尾鳍推进效率的多参数优化研究

仿生机器鱼作为一种高效、高机动的水下机器人,得到了科研人员的广泛关注,对BCF方式机器鱼尾鳍推进效率的研究是其中的重点方向。目前对尾鳍推进效率的优化研究,大多局限于尾鳍单一参数的优化,这与自然鱼类的游动状态相差甚远,因而不能真正达到推进效率最大化的目的。本文提出了尾鳍多参数优化方案,通过对尾鳍转动频率、摆动幅值、击水角度和摆动周期等参数的联合优化,得到一组特定游速下的参数值,结果表明本研究对象在游速0.6L m/s时(L为体长),数值计算推进效率为65.7%,仿真推进效率为64.3%的,均大于目前单一参数的优化结果,充分体现了尾鳍多参数配合的优越性。本文的研究,对提高仿生机器鱼的推进效率具有积极作用。     

三峡截流以来长江洪季潮区界变动河段冲刷地貌

潮区界河段河势演变对三峡工程的响应是长江经济带建设中的重要问题。然而受观测手段所限,对三峡截流以来潮区界变动范围及其地貌演变的客观认识亟待探讨。对大通站洪季水位资料进行频谱分析,初步判断了近期长江洪季潮区界位置;对比1998年和2013年水下地形资料,分析了三峡大坝截流以来该河段河槽的冲淤演变特征;利用多波束测深系统对冲刷明显河段的微地貌进行了高分辨率观测。结果显示:（1）1998-2013年潮区界变动河段河槽整体冲刷5 649.7万m3。其中,上段全面冲刷,太白、太阳两洲并岸,铜陵沙被冲开,主槽刷深达5.6 m;中段主泓摆动,天然洲南冲北淤,黑沙洲中水道淤死,南水道左岸最大冲深达8.9 m;下段近岸冲刷强烈,北岸最大冲深达15.4 m;（2）该河段近期处于剧烈的冲刷环境,左岸冲刷尤为显著;（3）冲刷深槽分布在顺直河段,深达5.4~12.6 m;冲刷坑分布在分汊河段平面形态突变处,最大冲深达28.1~30.5 m;水下侵蚀陡坡分布在近岸侵蚀严重的顺直河段,坡度为0.59~0.62。     

空间数据融合模型及方法

根据多源空间数据应用的需求,在分析已有数据融合模型的基础上,引入GIS技术,建立空间数据融合的基本模型,并介绍几大类数据融合方法及其在空间数据融合领域中的应用,最后分析讨论了空间数据融合技术的发展趋势。     

Heavy metals,polycyclic aromatic hydrocarbons and organochlorine pesticides in the surface sediments of mangrove swamps from coastal sites along the Leizhou Peninsula, South China

Contents of heavy metals, polycyclic aromatic hydrocarbons （PA Hs）, dichlorodiphenyltrichloroethanes （DDTs） and hexachlorcy- clohexanes （HCHs） in surface sediments from mangrove areas of the Leizhou Peninsula were analyzed in July and November 2005. Risk assessment criteria applied by Long E R et al. （1995） and Long E D et al. （1995） （effects range low, ERL; effects range mean, ERM） of chemicals in sediments from the gulf or estuary were used to assess the potential ecological risks of heavy metals, PAHs, DDTs and HCHs to aquatic organisms in the studied area. The results indicated that the average contents of zinc, nickel, chromium, lead, copper, arsenic and mercury were （61.97 ± 55.87）, （59.99 ± 39.01 ）, （47.93 ± 28.37）, （26.64± 13.00） , （23.45 ± 41.96）, （9.32 ± 3.62）, （0.14 ± 0.18） mg/kg in dry weight in the sediment samples col- lected from five studied sites in the Leizhou Peninsula, respectively. Cadmium was not calculated due to its content being below the detection limit （ 〈 0.3 mg,/kg）. The average levels of Cr, Cu, Ni, Pb, Zn and Hg exceed their background values. The average contents of Ni were higher than ERM. The contents of PAHs in the sediments from the five studied sites were （79.78 ± 43.70） ng/g in dry weight, far lower than ERL（4 022 ng/g）. The contents of DDE, DDD and DDTs in the sediments from five studied sites were （2.60 ± 4.68）, （ 17.52 ± 27.25 ）, （27.78 ± 46.64） ng/g in dry weight respectively, clearly higher than ERL, and the average contents of DDT were （7.66 ± 15.93） ng/g in dry weight, much higher than ERM. HCHs could be detected in the sediments only from Gaoqiao sampling site, with the average contents （0.07 ± 0.08） ng/g in dry weight.     

多效唑对2种海洋微藻生长和抗氧化酶活性的影响

运用实验生态学和生物化学的方法,研究了多效唑对青岛大扁藻(Platymonas helgolandica)和绿色巴夫藻(Pavlova viridis)生长和抗氧化酶活性的影响.结果表明:低浓度(≤5 mg/L)多效唑能促进绿色巴夫藻的生长,与对照组相比,多效唑处理组的干重、叶绿素a、可溶性糖和蛋白质含量均有所增加(p<0.05),而低浓度(≤5 mg/L)多效唑对青岛大扁藻的生长无明显影响;高浓度(≥15 mg/L)多效唑可显著抑制青岛大扁藻和绿色巴夫藻的生长,多效唑处理组的干重、叶绿素a、可溶性糖和蛋白质含量均低于对照组(p<0.05).多效唑对青岛大扁藻和绿色巴夫藻的96 h-EC50值分别是28.6 mg/L和24.9 mg/L. 2种微藻经不同浓度多效唑处理后,细胞内抗氧化防御系统的关键性酶超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)和过氧化物酶(peroxidase, POD)均表现为低浓度(≤5 mg/L)的诱导作用和高浓度(≥15 mg/L)时的抑制作用;不同浓度多效唑处理后,2种微藻细胞内过氧化氢酶(catalase, CAT)活性均降低.     

厦门西海域表层沉积物中多环芳烃含量分布及生态风险评价

2004年11月30日至12月1日连续两天采集厦门西海域10个站位表层沉积物样品,参照美国EPA标准方法及采用气相色谱与质谱联用(GC/MS)技术,对表层沉积物样品中的多环芳烃(PAHs)进行测定分析.结果表明,厦门西海域表层沉积物样品中16种PAHs的总含量为198.2-1061.6 ng·g-1,平均值为723.51 ng·g-1,能检出的PAHs均以2-4环的芳香物为主;10个站位中X1、X2、X3、X6及M2站位的PAHs主要来源于化石燃料的不完全燃烧,其他站位以石油泄漏为主要来源.对PAHs的生态风险评价结果表明,厦门西海域表层沉积物中PAHs的环境毒性相对较低,说明该海域表层沉积物中PAHs对生物的危害程度较轻.     

应用免疫荧光技术对三种赤潮藻的研究

为探索和建立免疫学结合荧光技术对赤潮生物的定性、定量检测,制备了3种粒径不同的赤潮藻——赤潮异弯藻(Heterosigma akashiwo)、共生甲藻(Symbiodinium sp)、链状亚历山大藻(Alexandrium catenella)的多克隆抗体,并采用封闭吸附处理以提高抗体的特异性;采用间接酶联免疫法检测了抗体的效价;结果表明未经吸附处理的赤潮异弯藻、共生甲藻的效价分别为1:41 000,1:18 000以上,显示是高亲合力的抗体;链状亚历山大藻抗体的效价达到1:3 500,相比另两种藻的效价较低;吸附处理后的3种多克隆抗体的特异性明显提高,而效价有所下降。3种多克隆抗体与各自藻细胞均有很强的结合力,赤潮异弯藻和共生甲藻的荧光信号均匀分布于细胞表面,链状亚历山大藻细胞的荧光信号在细胞表面分布不均匀,主要集中在腹部横沟内。制备的多克隆抗体只与自身藻细胞结合,与另外2种藻细胞无交叉反应。链状亚历山大藻抗体只与自身藻细胞结合,与塔马亚历山大藻无交叉反应,可作为同属内不同种的鉴别。结合了免疫学和荧光技术,具有特异、灵敏、直观和简便的优点,并且费用低,对于开拓赤潮准确定性、定量检测方法和技术具有重要价值。     

珠江广州河段水环境中多环芳烃的组成及其垂直分布特征

对珠江广州河段白鹅潭水域采集水柱一条,并按 6 层采集水样,根据美国 EPA 标准对多环芳烃进行了定量分析.结果显示,广州河段水环境中多环芳烃和 16 种优控多环芳烃浓度范围分别为 2 602.4 ～ 5 145.2 ng/L和 987.1～ 2 878.5 ng/L;颗粒相和溶解相多环芳烃的含量范围分别为 1 249.3 ～ 3 614.9 ng/L和 919.6 ～ 2 848.8 ng/L.多环芳烃垂向分布特征具有环数越高,其在水柱中下层水体中的含量越高特征,表明水柱可明显分为上层和中下层两层水体,两层水体多环芳烃的组成、污染物的输入方式均有较大的差异,中下层水体高环数的多环芳烃与河口水动力条件密切相关;初步分析表明在涨、落急过程中随流速加大可能引起表层沉积物再悬浮作用造成二次污染.     

多波段海洋内波 SAR 图像特征分析

利用 SIR-C/X-SAR 南海海域多波段数据,分析了海洋内波 SAR 图像特征与雷达波段的关系.对上升型和下降型的海洋内波 SAR 图像,内波图像特征在 X 波段最为明显,C 波段次之,L 波段最弱.利用布拉格共振散射理论分析了内波图像特征在不同波段存在差异的原因.基于 M4S 海面微波成像仿真软件,模拟分析了不同波段的海洋内波 SAR 图像特征,模拟分析结果与数据分析结果吻合较好.     

基于GNSS方位辅助惯性导航系统的水下地形精密测量技术

多波束测深技术是目前水下地形测量的主要技术手段,测量平台的瞬时姿态及方位是影响多波束测深系统最终成果准确度的重要因素。GNSS方位辅助惯性导航系统,作为目前应用较为广泛的方位、姿态、及位置综合测量系统,不仅能够提供高精度位置信息,同时也能提供测量平台的瞬时姿态及方位数据,而且因为具有GNSS方位辅助测量,使得最终方位测量结果比传统方位测量精度大大提高,这对于多波束最终测量成果精度提高具有重要意义。文中从GNSS方位辅助惯性导航系统原理及技术优势出发,结合Trimble RTX后处理技术,从姿态测量、方位测量及辅助高程测量方面分析了在多波束水下地形测量中的应用,并以实际测量成果来展现其在水下地形精密测量技术方面的优势,结果显示,定位精度可以达到优于2 cm级别,方位精度可以优于0.01°(依赖于双GNSS天线之间的基线长度),该技术对水下地形测量准确度提升作用显著。