Comparison of methods for quantifying surface sublimation over seasonally snow‐covered terrain

Snow sublimation can be an important component of the snow‐cover mass balance, and there is considerable interest in quantifying the role of this process within the water and energy balance of snow‐covered regions. In recent years, robust eddy covariance (EC) instrumentation has been used to quantify snow sublimation over snow‐covered surfaces in complex mountainous terrain. However, EC can be challenging for monitoring turbulent fluxes in snow‐covered environments because of intensive data, power, and fetch requirements, and alternative methods of estimating snow sublimation are often relied upon. To evaluate the relative merits of methods for quantifying surface sublimation, fluxes calculated by the EC, Bowen ratio–energy balance (BR), bulk aerodynamic flux (BF), and aerodynamic profile (AP) methods and their associated uncertainty were compared at two forested openings in the Colorado Rocky Mountains. Biases between methods are evaluated over a range of environmental conditions, and limitations of each method are discussed. Mean surface sublimation rates from both sites ranged from 0.33 to 0.36 mm day^?1, 0.14 to 0.37 mm day^?1, 0.10 to 0.17 mm day^?1, and 0.03 to 0.10 mm day^?1 for the EC, BR, BF and AP methods, respectively. The EC and/or BF methods are concluded to be superior for estimating surface sublimation in snow‐covered forested openings. The surface sublimation rates quantified in this study are generally smaller in magnitude compared with previously published studies in this region and help to refine sublimation estimates for forested openings in the Colorado Rocky Mountains. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

秸秆加筋粉土的冻胀特性研究

粉土在中国分布广泛,工程中大量涉及,常表现为冻胀敏感性,在冻土地区工程建设中需重点考虑其冻胀特性。为减少粉土冻胀对工程的影响,基于环保的理念,以防腐处理后的麦秸秆作为加筋材料,将其切断后随机掺入粉土中;并对粉土和秸秆加筋粉土试样分别进行了开敞系统下的一维冻胀试验,重点研究了秸秆掺量和长度对粉土冻胀特性的影响。结果表明：秸秆加筋对粉土的冻胀有明显的抑制作用,少量的掺加（0.2%、0.4%）可将接近强冻胀的粉土改良为弱冻胀或不冻胀;在其他条件相同的情况下,试验范围内粉土的冻胀率随秸秆掺量的增加而线性增大,但总体远小于未改良土;秸秆掺量一定时,存在最优秸秆长度,在该长度下,秸秆加筋粉土的冻胀变形量和冻胀率均最小。     

双排桩双梁组合支护刚度计算的改进与位移分析

双排桩支护组合体系作为一种新型悬臂类支护结构,其整体刚度的提升有利于保持基坑边侧的安全稳定。本文依托于张家口万全区某双排桩基坑支护工程案例,以现有双排桩冠梁刚度系数计算方法为基础,引入冠梁与连梁作用效应系数优化改进考虑连梁和冠梁作用的基坑矩形双排桩支护结构横向支撑刚度的计算方法,并对双梁组合支护体系下不同土性对双排桩前后排桩桩身最大横向位移的影响进行探讨。结果显示:（1）在双排桩结构计算中需考虑冠梁与连梁对双排支护桩的共同横向约束作用,并将冠梁与连梁的刚性连接作为一个整体以提高矩形双排桩双梁横向支撑刚度系数。（2）双梁组合支护体系组合刚度对桩顶位移有较大影响,组合刚度为40～50 MN/m下的位移与观测值较为贴近;冠梁计算长度与引入的冠梁与连梁作用效应系数对双梁组合支护体系组合刚度影响较大,计算长度对组合刚度呈负相关,效应系数对组合刚度呈正相关。（3）双梁组合支护体系下双排桩横向支撑刚度受前后排桩竖向与横向位移差影响,前后排桩桩身最大横向位移受土层内摩擦角、黏聚力和土体水平抗力比例系数影响;改变抗拉强度不会影响双排桩桩体位移。在基坑埋深以下及桩底范围内桩身存在位移拐点,拐点处各不同内摩擦角、不同黏聚力条件下位移相等。     

土工膜-土工布界面动力剪切特性试验研究

糙面土工膜（GMX）和无纺土工布（GT）是垃圾填埋场中周边衬垫系统的重要组成部分,其界面特性对于整体填埋场的稳定性尤为重要。但是,目前对GMX-GT界面的动力剪切特性研究较少。为此,利用大型直剪仪,开展了一系列全饱和条件及干燥条件下GMX-GT界面的循环剪切试验,主要研究了竖向应力、位移幅值和循环次数等对GMX-GT界面动力剪切特性的影响,并对比分析了全饱和及干燥两种条件下GMX-GT界面动力剪切特性的差异。研究结果表明,随着位移幅值的增加,GMX-GT界面呈现出由剪切硬化向剪切软化转变的特性。循环剪切作用使得界面的内摩擦角随着位移幅值的增加而增大。GMX-GT界面主要表现为剪缩特性,且总剪缩量随竖向应力、位移幅值和循环次数的增加而增加。剪切刚度随竖向应力和循环次数的增大而增大,随位移幅值的增大而减小。阻尼比随位移幅值的增大而增大,随循环次数的增加而减小,说明位移幅值会增加GMX-GT界面的能量的耗散。GMX-GT界面在干燥条件下的破坏模式与饱和条件下的存在明显差异,干燥条件下GT内部的破坏更加显著,全饱和条件下GMX表面的破坏更加明显。     

生石灰激发GGBS固化高含水率香港海相沉积物的物理力学性质研究

海相沉积物处置已成为一项全球范围的挑战。在传统固化/稳定化方法中,环境污染严重的波兰特水泥(PC)是一种被广泛使用的固化剂。在此背景下,一种环境友好型的固化剂(生石灰与粒化高炉矿渣(简称GGBS)的混合料)取代PC来用在土壤改良领域。使用生石灰激发GGBS固化处理高含水率海相沉积物,并与PC固化海相沉积物进行比较。通过物理、化学试验及无侧限抗压强度试验分析了生石灰-GGBS固化海相沉积物的物理、化学和强度特性。结果表明:与PC固化海相沉积物相比,生石灰-GGBS固化沉积物具有体积收缩大、含水率低和密度略高的物理特性。随着生石灰比例的降低和养护时间的延长,生石灰-GGBS固化沉积物的pH值逐渐降低。生石灰-GGBS固化沉积物的无侧限抗压强度呈先增大(生石灰:固化剂为0.05～0.15)后减小(生石灰:固化剂为0.15～0.3)再增大(生石灰:固化剂为0.3～0.4)的趋势;当生石灰与固化剂的比值为0.15及0.4时,强度达到最大值;当生石灰与固化剂的比值为0.15时,生石灰-GGBS固化沉积物达到的峰值强度是相同条件下PC固化沉积物强度的1.4倍。该研究结果证实了GGBS与少量生石灰组合...     

中国东北地壳结构的地震层析成像

中国东北地区自晚古生代晚期以来,受古亚洲洋、蒙古—鄂霍茨克洋、太平洋构造域的叠加作用,壳幔结构极为复杂。本文收集中国东北地区国家地震台网接收的100 980个P波和91 030个S波到时数据,采用地震走时层析成像方法获得了该地区地壳P波和S波速度结构,进而获得了泊松比结构,用以探讨复杂的地壳结构。成像结果显示：中国东北地区地壳地震波速度结构呈明显的横向不均匀性,不同构造单元和构造单元内部都存在不同程度的不均匀性。松辽盆地整体上浅层地壳以低速异常为主,尤其是S波速度,但部分区域分辨率较低,中下地壳存在较大范围高速异常,推测与太平洋俯冲、后撤导致的岩石圈拆沉和热物质上涌等动力学过程有关;北部的大兴安岭重力梯级带和长白山一线主要表现为低速异常,表明具有大范围的岩浆作用,广泛岩浆作用为固体矿产资源的形成提供热源或物源;长白山、五大连池等近代活动的火山下方部分地壳区域均表现了较强低地震波速度和高泊松比异常结构特征,表明仍存在活动的可能。     

岩石中平面装药爆炸作用下不同高跨比结构抗爆性能试验研究

通过平面装药加载试验,研究了平面装药爆炸荷载作用下不同高跨比结构的抗爆性能。结合历次强爆炸结构效应试验,分析了强爆炸作用下硬岩中支护结构不同破坏等级对应的破坏特征。详细描述了不同高跨比结构的宏观破坏形态,揭示了结构的破坏机制。试验表明：3种不同高跨比结构在荷载环境相同情况下,结构的破坏特征和破坏等级不同,高跨比为1.17的结构试验段,拱部产生挤压、压剪破坏,坑道内呈现中等堵塞,属于严重破坏;高跨比为1.50的结构试验段,拱脚产生贯穿压剪破坏带,直墙受拉伸剥离破坏,坑道内呈现中等剥离,剥落混凝土在底板形成大量堆积,属于中等破坏;高跨比为1.00的结构试验段,主要受劈裂剥离破坏,坑道内呈现轻微剥离,剥落混凝土在底板形成局部堆积,属于中等破坏。综合分析可知,高跨比为1.00的结构型式整体抗爆性能最佳。     

东亚和西太平洋闪电时空尺度及光辐射能

利用2002—2014年的TRMM/LIS（Tropical Rainfall Measuring Mission/lightning imaging sensor,热带测雨卫星/闪电成像仪）闪电观测数据分析了18°~36°N和70°~160°E范围内闪电尺度和光辐射能空间分布特征,并选取6个区域（区域1~6）,探讨09:00—14:00（地方时,下同）和18:00—次日06:00两个时段闪电上述属性的逐月变化和参数分布特征。研究指出:闪电空间尺度和光辐射能在深海最大,次之为近海和陆地,持续时间在中国东部近海最大,次之为深海和陆地。不同闪电属性大值分布区域差异明显,小值则分布在区域1和区域2。多数区域分析时段内闪电空间尺度和光辐射能的逐月变化趋势较一致,陆地上它们与闪电活动逐月变化的反向对应关系较明显。分析时段内闪电时空尺度和光辐射能均呈对数正态分布,陆地闪电各属性值比海洋闪电更向小值方向集中。在LIS观测性能较高的18:00—次日06:00,各区域内闪电持续时间中值为0.18~0.29 s,通道延展距离中值为12~21 km,光辐射能中值为0.11~0.52 J·m-2·sr-1·μm-1。分析时段内闪电空间尺度与光辐射能的相关性明显优于它们与持续时间的相关性。     

江西兴国县潜在偏硅酸矿泉水水化学特征及水质健康功能评价

江西兴国县地下水中富含偏硅酸,水资源丰富,但对矿泉水资源禀赋等研究相对薄弱,开展该县偏硅酸矿泉水水化学特征和健康功能研究,可为当地发展矿泉水产业、实施乡村振兴战略提供基础支撑。本文应用数理统计、水化学分析、离子比值等多种分析方法研究了兴国县潜在偏硅酸矿泉水的分布、水化学特征以及成因与物质来源,并基于感官指数和健康指数对其健康功能进行了评价。结果表明：潜在偏硅酸矿泉水主要分布在岩浆岩裂隙含水岩组、碎屑岩孔隙裂隙含水岩组和变质岩裂隙含水岩组中,这三类含水岩组的调查水样中,发现潜在偏硅酸矿泉水的比例分别为48.5%、45.7%、29.6%,且主要分布在海拔400m以下区域。潜在偏硅酸矿泉水的偏硅酸含量多集中在32~40mg/L之间,主要来自硅酸盐矿物的水解;在变质岩、岩浆岩裂隙含水岩组区,偏硅酸的富集以溶滤作用为主;在碎屑岩孔隙裂隙含水岩组区,偏硅酸的富集受溶滤作用和阳离子交替吸附作用共同影响。该县岩浆岩裂隙含水组区潜在偏硅酸矿泉水口感最佳,深层碎屑岩孔隙含水组区潜在偏硅酸矿泉水健康指数相对较高。本文认为,兴国县矿泉水勘查开发靶区宜以岩浆岩裂隙含水岩组区和深层碎屑岩孔隙裂隙含水岩组区为主。研究成果可为揭示兴国县偏硅酸矿泉水资源价值和功能提供参考。     

土壤中多环芳烃单体碳同位素分析的分离净化方法研究

应用单体碳同位素组成追溯多环芳烃（PAHs）类污染物的来源越来越受关注。单体同位素分析中,利用样品预处理减少共流出和未分峰（UCM）,是实现同位素比值准确分析的重要前提。已有分离净化研究较少关注环数小于3的PAHs;或需联合使用高效液相色谱（HPLC）技术,但对实验室条件要求较高。本文期望避免使用HPLC技术,仅通过简单的固相萃取法,实现16种PAHs的分离净化,满足包括低环数在内的PAHs单体碳同位素分析的要求。实验对比了氨基和硅胶两种填料的固相萃取（SPE）小柱,以及正戊烷等10种淋洗溶剂对PAHs的分离净化富集效果。结果表明：氨基小柱中有20%以上的萘和苊不能与烷烃和未分峰完全分离,硅胶SPE小柱除杂效果和分离效果优于氨基小柱。选择1000mg/6mL硅胶SPE小柱,利用6mL正戊烷淋洗UCM和烷烃,5mL正戊烷-二氯甲烷（70：30,V/V）洗脱PAHs。利用气相色谱（GC）对分离净化效果进行初步检验,气体同位素质谱（GC-IRMS）进行单体碳同位素分析。16种PAHs的回收率为79%~128%,相对标准偏差为2%~13%（1σ,n=6）,单体碳同位素比值（δ¹³C）分析精度为0.1‰~0.75‰,大幅降低了其中UCM和共流出对PAH单体碳同位素分析的干扰,尤其减少了对低环数PAHs单体碳同位素分析的影响,而且净化过程没有造成PAHs单体碳同位素分馏,满足PAHs单体碳同位素分析的要求。