五圆柱体结构群绕流特性及互扰效应研究

基于Fluent流体计算平台,运用大涡模拟方法对亚临界雷诺数Re=3900下“X”形排列五圆柱体结构群三维绕流特性进行研究,主要分析来流攻角α与间距比L/D两个关键参数对五圆柱体结构群的尾流区三维涡结构演化与流体力系数的影响,并揭示其内在流动互扰机理。研究表明:来流攻角和间距比的变化对五圆柱体结构群流动控制及互扰效应的影响显著。在小间距比工况下,观察到柱体群间隙区域内流体高速流动的现象,导致五圆柱体之间的互扰作用十分强烈。间隙流对中间圆柱体和下游圆柱体有较强的冲击作用,对其表面的流体力分布特性有显著的影响。另外,大间距比工况下,当α=0°与L/D≥5.0工况时,柱体群尾流效应强于其间隙流效应。当α=22.5°与L/D=7.0时,位于下游与中间处的圆柱体流体绕流特性存在较大差异。而当α=45°与L/D≥6.0时,位于上游与中间处的圆柱体尾流区均会产生正负交替的漩涡结构。     

Application of flocculation combined with vacuum preloading to reduce river-dredged sludge

Abstract

To achieve the rapid dewatering of dredged sludge, the flocculation–vacuum-preloading method was tested indoors. In this study, the optimal mixing ratio of six flocculants was determined through the settling column test, and then the proposed method was tested. The water drainage and settlement were monitored during the test, while the soil moisture content and shear strength were measured after the test. The results show that all the flocculants had an optimal mixing ratio, and the addition of 0.8% FeCl₃ or 0.08% anionic polyacrylamide (APAM) in the sludge can better accelerate solid–liquid separation of the sludge. After the test, the water content in the sludge decreased from 140% to 60%. Compared with general vacuum preloading, the use of the proposed method increased the water drainage by 46.5% and 56.8% and decreased the soil volumes by 60.5% and 82.4% for FeCl₃ and APAM, respectively. Moreover, the corresponding shear strength was increased from 10 to 14 and 17?kPa. In addition, the use of APAM increased the solidification rate of heavy metals in the sludge to more than 80%, effectively inhibiting the migration of heavy metals.     

基于突变理论深埋硬岩隧道的失稳分析

在分析隧道开挖引起围岩扰动和损伤的基础上,运用突变理论探讨了深埋硬岩隧道失稳的机理;基于势能原理,建立了深埋硬岩隧道失稳的尖点突变模型,导出了失稳的力学判据条件。结果表明:深埋硬岩隧道的失稳不仅受岩体特性及所受载荷的影响,而且与围岩中弹性区刚度和塑性区刚度的比值有关;开挖过程中,围岩受扰动和损伤程度越大,岩体完整性系数越小,力学参数指标弱化程度越高,塑性区范围越大,刚度比越小,围岩系统发生失稳的可能性就越大。工程实例分析表明,分析结果与实际经验基本一致;研究成果可为预防隧道失稳、采取合理的施工工艺和支护措施提供参考依据。     

Biogeochemical Variation in Dimethylsulfide, Phytoplankton Pigments and Heterotrophic Bacterial Production in the Subarctic North Pacific during Summer

Dimethylsulfide (DMS), chlorophyll a (Chl-a), accessory pigments (fucoxanthin, peridinin and 19-hexanoyloxyfucoxanthin), and bacterial production (BP) were measured in the surface layer (0–100 m) of the subarctic North Pacific, including the Bering Sea, during summer (14 July–5 September, 1997). In surface sewater, the concentrations of DMS and Chl-a varied widely from 1.3 to 13.2 nM (5.1 ± 3.0 nM, mean ± S.D., n = 48) and from 0.1 to 2.4 µg L^–1 (0.6 ± 0.6 µg L^–1, n = 24), respectively. In the subarctic North Pacific, DMS to Chl-a ratios (DMS/Chl-a) were higher on the eastern side than the western side (p < 0.0001). Below the euphotic zone, DMS/Chl-a ratios were law and the correlation between DMS and Chl-a was relatively strong (r ² = 0.700, n = 27, p < 0.0001). In the euphotic zone, DMS/Chl-a ratios were higher and the correlation between DMS and Chl-a was weak (r ² = 0.128, n = 50, p = 0.01). The wide variation in DMS/Chl-a ratios would be at least partially explained by the geographic variation in the taxonomic composition of phytoplankton, because of the negative correlation between DMS/Chl-a and fucoxanthin-to-Chl-a ratios (Fuc/Chl-a) (r ² = 0.476, n = 26, p = 0.0001). Furthermore, there was a positive correlation between DMS and BP (r ² = 0.380, n = 19, p = 0.005). This suggests that BP did not represent DMS and dimethylsulfoniopropionate (DMSP) removal by bacterial consumption but rather DMSP degradation to DMS by bacterial enzyme.     

长江口及其邻近海域大型底栖动物生物量、丰度和次级生产力的初步研究

为了解长江口及邻近海域大型底栖动物生物量、丰度和次级生产力的分布情况于2004年2月、5月、8月和11月共4个航次分别在长江口40个观测站采集大型底栖动物定量样品并利用Brey的经验公式对大型底栖动物栖息丰度、生物量、次级生产力和P/B值进行了研究计算.该调查海域共采到大型底栖动物202种,其中多毛类102种,软体动物51种,甲壳类27种,棘皮动物7种,其它动物15种.大型底栖动物年平均丰度为394.7 ind/m2;年平均生物量以去灰分干重计,为2.58 g(AFDW)/m2;年平均次级生产力以去灰分干重计,为3.52 g(AFDW)/(m2*a);P/B值平均为1.53.结果表明,长江口大型底栖动物次级生产力自长江入海口向东呈递增趋势.本文分析了长江口及其邻近海域大型底栖动物优势种的组成,主要生态类群的分布特征和次级生产力分布格局与生态环境的关系.通过比较,发现长江口大型底栖动物优势种发生了较大的变化;次级生产力高于东海而低于渤海和胶州湾;P/B值高于南黄海、胶州湾和渤海,也说明了长江口大型底栖动物群落中个体小、生活史短,代谢快的种类所占的比例高于以上海域.     

丛生盔形珊瑚的2种颜色群体共生藻组成比较

造礁石珊瑚与共生藻 Symbiodinium spp.的互利共生对维护多样性极为丰富的珊瑚礁生态系统至关重要.在受到诸如水温异常等环境胁迫时,宿主珊瑚会排出体内共生藻而导致珊瑚白化直至死亡.造礁石珊瑚群体丰富的颜色对于珊瑚适应环境有着重要的作用,即使是同种造礁石珊瑚的不同群体,它们在颜色上也会有差异.丛生盔形珊瑚 Galaxea.fascicularis 作为印度-太平洋区系常见种广泛分布于海南三亚珊瑚礁海域,不同群体的颜色相异.对绿色和褐色2种颜色的丛生盔形珊瑚群体共生藻的28S rDNA进行限制性片段长度多态性(polymerase chainreaction-restrictionfragmentlength polymorphism,PCR-RFLP)分析,结果显示,该珊瑚可以与C和D系群共生藻分别或同时共生.此外,丛生盔形珊瑚2种颜色群体的共生藻组成并无显著差异,表明珊瑚群体的颜色差异与共生藻的组成并无直接联系.影响珊瑚表型颜色的因素复杂,包括珊瑚的绿色荧光蛋白(green fluorescent protein,GFP)、珊瑚和共生藻的各种色素等,具体机理需要进一步研究.     

台湾海峡及周边海域水色光谱特性分析

利用2006—2007年4次908计划ST06区块海洋光学调查的数据和MODIS水色遥感数据,对台湾海峡及周边海域的水色光谱特性进行了研究和分析。结果显示该海域的水色光谱主要有4个类型:类型1光谱峰值出现在580 nm附近,谱峰两侧遥感反射率随波长变化迅速减小,主要分布在紧靠中国大陆的海域;类型2光谱峰值出现在540～560 nm之间,具有谱峰宽的特点,主要分布在台湾海峡靠近大陆的一侧;类型3光谱与大洋水体光谱类似,主要分布在台湾西南的南海区域和吕宋海峡区域;类型4光谱在.450 nm附近出现极小值,在500～600 nm之间出现峰值,主要出现在台湾海峡中部和靠近台湾岛的一侧。其中类型2和4水体分布具有明显的季节特征。类型3、4、2、1对应的叶绿素a浓度和悬浮泥沙浓度呈上升趋势,对应的透明度依次降低,该海域以二类水体为主。     

南太平洋所罗门群岛海域黄鳍金枪鱼繁殖生物学研究

根据2012年9~12月所罗门群岛海域采集的353尾黄鳍金枪鱼Thunnus albacares样本,分析渔获物个体组成、性别比例、性成熟率和性腺指数等繁殖生物学参数。结果表明,捕获个体中包含大小两个群体;雌性群体个体规格明显小于雄性(p0.001)。春夏季9~12月雌、雄总体性别比为0.67︰1,显著偏离1︰1(p0.01);但性别比例与调查月份和个体大小密切相关,从9月到12月逐渐接近,至12月达到1︰1(p0.05)。性别比例随叉长增长逐步降低,叉长大于110cm个体中以雄性为主(p0.05),雌性比例与叉长呈现线性负相关关系,相关系数为-0.90,(p0.01)。雌、雄个体性成熟率和性腺指数在春末夏初间逐步增长,至11~12月达到最高;Ⅴ~Ⅵ期产卵个体比例增加,这表明所罗门群岛海域黄鳍金枪鱼春夏季存在产卵群体,从10月开始出现产卵个体,调查期间12月产卵个体比例达到相对最高,并且性腺指数与叉长呈现正相关关系;更一步的分析表明,雌、雄个体初次性成熟叉长分别为97.4cm和103.7cm。对该海域黄鳍金枪鱼繁殖生物学的研究有助于了解该种群资源状况,对渔业资源评估具有重要意义。     

基于多元统计分析的渔山列岛潮间带软体动物功能群和次级生产力比较

渔山列岛于2008年成为国家级海洋生态保护区,为了解渔山列岛保护区内潮间带软体动物次级生产力的时空变化。于1982年和2010年的3个季节(春、夏、冬)在渔山列岛进行潮间带软体动物调查,采用多元统计分析软体动物时空差异,以Brey经验公式计算分析软体动物次级生产力(P值,P/B值)。结果表明,年际间物种食性结构发生了明显的改变,1982年潮间带软体动物对次级生产力贡献率最大的物种有单齿螺(Monodonta labio)、锈凹螺(Chlorostoma rustica),占软体动物总次级生产力的42.88%,2010年潮间带软体动物对次级生产力贡献率最大的物种有覆瓦小蛇螺(Serpulorbis imbricata)、条纹隔贻贝(Septifer virgatus),占软体动物总次级生产力的75.96%。1982年,年均栖息密度为2758ind/m2,年均生物量为2100.26g/m2,年均次级生产力为240.04g/(m2·a),年均P/B值为0.63a–1;2010年,年均栖息密度为699ind/m2,年均生物量为1101.85g/m2,年均次级生产力为94.82g/(m2·a),年均P/B值为0.55a–1。多因素方差分析表明软体动物次级生产力年际间差异显著(F=5.761,P0.05),季节间和潮位间差异都不显著(F=0.135,P0.05;F=2.076,P0.05),P/B的值较低,表明该海域软体动物世代更替速度较慢,2010年的P/B值(0.55a–1)低于1982年的P/B值(0.63a–1),表明近30年来群落结构受到影响。     

营养盐因子对龙须菜和菊花江蓠氮磷吸收速率的影响

本文在实验室条件下,研究了营养盐因子对龙须菜和菊花江蓠N、P吸收速率的 影响,分别对不同氮和磷的浓度、氮磷比及不同化合态氮对这两种藻类氮、磷吸收速 率的影响进行了实验与分析．结果表明:在适宜范围内,两种海藻对氮、磷的吸收速率 随介质中氮、磷浓度的增加而增加;不同氮磷对两种海藻N吸收速率的影响不存在 显著差异,但对磷吸收速率的影响非常显著,最高对磷吸收速率在介质的氮磷比为 10:1时;海藻对NH4-N的吸收速率随着NO3-N／NH4-N比的降低而增加,对PO43-P的 吸收速率与对NH4-N的吸收相似,而对NO3-N的吸收速率与对NH4-N的吸收相反．