河流大型底栖动物对环境压力的响应:以太湖、巢湖流域为例

为了解河流大型底栖动物对环境压力的响应关系,以人类干扰程度不同的太湖流域和巢湖流域为研究区,系统调查区域内河流大型底栖动物,结合水体、沉积物理化数据及生境质量状况,运用空间分析和多元统计分析等方法,探讨了大型底栖动物多样性及典型物种对关键环境因素的响应规律.结果表明,太湖流域和巢湖流域的环境质量和大型底栖动物群落结构均差异较大,巢湖流域的生境质量优于太湖流域,巢湖流域平原区部分点位的水体营养盐(特别是氮浓度)高于太湖流域平原区.巢湖流域丘陵区的敏感型物种(主要为水生昆虫)密度远高于太湖流域丘陵区,太湖流域丘陵区的耐污型物种(寡毛纲)平均密度稍高于巢湖流域丘陵区,而巢湖流域平原区的寡毛纲霍甫水丝蚓(Limnodrilus hoffmeisteri)和苏氏尾鳃蚓(Branchiura sowerbyi)平均密度远高于太湖流域平原区.广义加性模型建立的响应关系曲线表明,栖境多样性和总氮浓度可以作为生物多样性的指示因子.铜锈环棱螺(Bellamya aeruginosa)、椭圆萝卜螺(Radix swinhoei)、河蚬(Corbicula fluminea)、霍甫水丝蚓、苏氏尾鳃蚓、黄色羽摇蚊(Chironomus flaviplumus)等特征物种与特定环境因子的响应关系显著,这些物种也可以作为环境监测的指示物种.底栖动物环境梯度的响应曲线能够定量地描述底栖动物群落对环境因子的响应关系,有利于深入了解水体水质、营养状态及生境质量与大型底栖动物群落结构的相关关系,进而预测不同人为干扰下大型底栖动物群落结构的变化趋势和演替过程.     

冻土地基中锥管板条装配式基础抗拔承载性能试验研究

为了分析冻土地基中输电线路基础发生冻拔破坏的科学问题,以锥管板条装配式基础为研究对象,采用室内模型试验测试及分析的研究方法,开展了不同环境温度下,冻土地基的冻结试验和基础的上拔加载试验,分析了地基温度场、位移场的分布特征以及基础抗拔承载力与温度之间的关系,揭示出上拔荷载作用下冻土地基的破坏模式。研究结果表明：冻结试验中,模型基础的冻拔位移均小于周围地基土体的冻胀位移,基础对地基土体的冻胀存在反约束作用,距离基础越近,约束作用越明显;不同冻结环境温度下基础的上拔加载试验中,抗拔极限承载力均随环境温度的降低近似呈线性增大,增加速率接近1.8 kN/℃;在冻结与上拔力双重作用下,地基土体首先出现局部张拉破坏,随着上拔荷载的不断增加,地基土体逐渐由局部张拉破坏过渡为整体剪切破坏。研究成果可为这种形式的基础在冻土地基中的应用提供理论依据和实践经验。     

优化采样策略下长江口潮间带大型底栖生物物种丰富度的估算

在异质性潮间带湿地中通过野外采样估算大型底栖动物物种丰富度,面临的挑战是统计上精确性的要求与实际采样难度之间的矛盾。为了解决这个问题,本研究通过对采样策略整个过程的三个主要部分进行优化设计（优化采样方法、确定最少采样效力、探索最佳的采样间距）,以期在中国长江河口典型的潮间带湿地中获得一个优化、有效和实用的大型底栖动物采样策略。本研究选取了横断面采样方法,并根据典型栖息地类型（潮滩、潮沟、盐沼植被）进行分层优化采样,这种类型的采样也称为横断面分层抽样。最少采样效力和最佳的采样间距由两个数学方法确定：蒙特·卡洛模拟和物种累积曲线。结果表明,根据典型栖息地类型优化的横断面分层采样,在大为减少采样效力和劳动力的情况下,还能采集样地81%物种,优化效果明显。同时,还分别确定了三类栖息地的最佳采样间隔和最小采样效力：在盐沼植被中,采样效力需要超过1.8 m2,最佳采样间隔为10 m;在潮滩中,最小采样效力2 m2,最佳采样间隔为10 m;在潮沟中,采样效力为3 m2,间隔为1 m。不同栖息地类型之间最小采样效力和最佳采样间隔的差异可能受到优势物种的迁移范围和栖息地的物理差异（例如潮汐水文、底泥、植被覆盖）的影响。本研究所采用的优化采样策略在平衡采样效力的情况下,为大型底栖动物丰富度估算提供良好的精度。此外,在河口湿地进行大型底栖动物调查之时,本研究的结论能提供采样策略参考。本研究所采用的采样策略设计注重采样的三个关键部分,具有良好的采样效果,可作为栖息地管理或生态系统评估的野外实地采样指南。     

膏岩三轴压缩试验及高温相变特征研究

采用伺服刚性试验机对天然膏岩开展三轴压缩试验,研究了温度及围压对膏岩强度及变形特性的影响。结果表明,膏岩在不同围压下均具有良好的塑性流动特性,加载后无明显的剪切破坏面,而是出现明显的侧向膨胀。根据三轴试验结果,利用摩尔-库仑定律得到了膏岩的强度准则及抗剪强度参数。升高温度导致膏岩强度降低,且高温下石膏发生晶型转变,从二水石膏脱水转变为半水石膏,利用扫描电镜和X衍射对此过程进行了研究。脱水过程导致瞬间孔隙应力增加,膏岩破坏特性由延性转变为脆性。随着持续加载,破裂断面逐渐愈合。膏岩显著的塑性流动能力及快速的裂隙愈合能力对于天然气盖层的封闭稳定性具有重要意义。     

液化地基侧向流动引起的桩基础破坏分析

20世纪60年代以来,流动地基中的桩基础的震害现象和抗震设计受到了工程师和研究者的广泛关注。对侧向流动地基中桩基础的一些典型震害现象和其可能震害原因的归纳和分析,显示目前研究仍不能完全解释侧向流动地基中桩基础的震害现象。选取新泻地震中昭和大桥桩基础破坏案例采用p-y方法进行计算,分析地基侧向流动引起的桩基础破坏的影响因素。计算结果显示,合理地描述液化砂土的p-y曲线模型在侧向流动地基桩基础分析中起到关键作用。对于侧向流动地基中桩基础的震害机制的进一步理解和抗震设计,有赖于更为合理和有效地液化砂土中的p-y模型的发展。     

增(减)湿时黄土的湿陷系数曲线特征

分别采用单线法和双线法对原状 黄土进行了增、减湿情况下的单轴压缩试验。根据试验结果,总结出了黄土的湿陷变形随饱和度及压力变化的规律,分析了湿陷性黄土在增（减）湿过程中的湿陷变形性状及不同应力路径对黄土湿陷变形特性的影响,指出湿陷系数曲线因为试验方法的不同而表现出不同的规律性：初始含水量较低时,单线法的湿陷性大于双线法;当初始含水量达到某个值时,两者的湿陷系数曲线出现交叉现象;当初始含水量超过该值后,单线法的湿陷性小于双线法;这种交叉现象是由黄土本身的特殊结构性所决定的。最后对湿陷系数与初始含水量的关系进行了探讨。     

武汉地区ZK145钻孔沉积物磁性特征及对古洪水的记录

长江中游是我国洪灾最为严重的地区,武汉江段是长江中游防洪重点.开展武汉地区长江古洪水研究,从而延长古洪水记录具有重要意义.选择长江武汉段堤后典型湖泊钻孔——ZK145钻孔,在沉积物岩性及沉积相分析的基础上,通过对岩心磁性特征和粒度特征分析,结合AMS 14C测年,对长江武汉段全新世古洪水频发期进行了研究.根据质量磁化率、频率磁化率曲线,将钻孔划分为5个沉积阶段.再结合中值粒径和砂含量,识别出9次特大古洪水事件,其年代为:10 580~10 510,10 280~10 200,9 690~9 670,9 530~9 500,8 660~8 450,7 700~75 00,6 270~5 910,4 850~4 800,3 560~3 500 cal.a BP,其中9 700~4 800 cal.a.BP为古洪水频发期.热磁曲线分析表明,古洪水沉积物的热磁曲线在510℃附近可见较明显的峰值,主导磁性矿物为磁铁矿.研究表明,质量磁化率高值、频率磁化率低值和较粗粒径为长江武汉段堤后湖泊古洪水沉积的识别标志.      

基于连续—非连续方法的地质体材料变形—拉裂过程模拟——以岩样紧凑拉伸试验为例

地质体材料易发生拉裂,为了有效模拟地质体材料的变形-拉裂过程,自主研发了一种连续-非连续方法。该方法实质是拉格朗日元法与虚拟裂缝模型的耦合,既能较准确模拟应力应变场,又能较准确模拟连续介质向非连续介质转化的复杂过程。以岩样紧凑拉伸试验为例开展变形-拉裂过程研究,得到以下结果。紧凑拉伸岩样的变形-拉裂过程:在岩样的Ⅴ形缺口尖端附近出现最大主应力集中现象;节点发生分离,虚拟或真实裂缝扩展,最大主应力始终集中于虚拟裂缝的尖端位置;岩样被拉裂成两部分。最大不平衡力发生1次突增对应着1个节点的分离。在峰值之前,岩样的载荷-位移曲线表现出了硬化现象;随着岩样尺寸的增加,应力-应变曲线的峰值有所下降,这与Bazǎnt的尺度律相一致,且峰后应力-应变曲线的陡峭程度增大。目前针对紧凑拉伸试验的模拟结果是合理的,由此在一定程度上说明了提出的连续-非连续方法在连续介质向非连续介质转化模拟方面的突出能力。      

元分维曲线滑动窗口尺寸自动判定方法与应用

基于地图目标在空间形态上存在的内部差异性和邻近趋同性,在其分形分析中引入了元分维模型的思想。该模型是对传统分形分析的方法扩展,在其建立过程中滑动窗口决定着空间单元的局部影响范围,因此该窗口尺寸成为元分维模型构建的重要参数之一。在前期基于地图目标元分维模型的研究中,滑动窗口大小主要通过人为判断选取,没有考虑地图目标本身的形态结构特点,缺乏科学的定量化指标判定原则,因此存在随意性和执行效率低等问题。本文以地图线目标的元分维模型,即元分维曲线为主要研究对象,通过对其分维扩展的尺度分析,在倒置的Logistic模型函数拟合的基础上提出了一种自动确定滑动窗口尺寸的定量方法,并将该方法应用到对长江河道形态特征的分析研究中,验证了其可行性和合理性。     

经济增长与环境污染的库兹涅茨曲线分析与预测——以宁夏为例

根据环境库兹涅茨曲线假说,选取1991—2007年宁夏经济与环境数据,建立经济发展与工业"三废"排放量以及生活污水排放量的计量模型,分析它们的环境库兹涅茨曲线特征及其成因。研究发现,宁夏工业废水排放量的环境库兹涅茨曲线呈"U"形曲线,工业废气和固体废弃物排放量的环境库兹涅茨曲线均呈倒"N"形曲线,第一次下降的拐点分别出现在2015年和2007年,生活污水排放量的环境库兹涅茨曲线呈正"N"型。结果表明,宁夏工业废水、废气以及生活污水排放量随着经济的发展仍处于上升期,环境污染物排放量EKC的转折点尚未达到。参照发达国家经验,同时结合宁夏"十二五"规划,预计到2020年宁夏人均GDP达到10 000美元时,工业废气和固体废弃物将出现EKC的拐点,工业废水排放量和生活废水排放量不能出现拐点。同时,根据污染物和经济发展的分析结果,提出了不同污染物的防治措施及建议。