过水性湖泊水质长期演变趋势及驱动因素:以骆马湖为例

过水性湖泊——骆马湖是南水北调东线工程的重要调蓄湖泊,具有防洪抗旱、饮用水供给和生态维护等多种功能.为了解骆马湖水质演变及驱动因素,基于2009～2020年长序列逐月实测数据,结合1996～2008年历史资料,分析了骆马湖总氮(TN)、总磷(TP)、高锰酸盐指数和氨氮(NH⁺₄-N)等指标的长期演变、季节动态和空间格局,探究了气象和水文因子对湖泊水质的影响机制.结果表明,近25年来,骆马湖水质总体处于Ⅳ～劣Ⅴ类.ρ(TN)变化明显(1.06～3.49 mg·L^-1),历经波动下降(1996～2002年)、显著的年际波动(2002～2015年)和显著上升(2015～2020年)这3个阶段,是骆马湖的主要污染因子.高锰酸盐指数显著下降(2.97～6.38 mg·L^-1),ρ(TP)和ρ(NH⁺₄-N)波动相对较小,分别介于0.024～0.076 mg·L^-1和0.11～0.69 mg·L^-1. 2017～2020年夏...     

系统动力学复杂性及其在海洋生态学中的研究进展

海洋生态系统具有开放性、耗散性和非线性等特点,可以借助于系统动力学方法对其研究.系统动力学研究一个不可回避的问题就是系统动力学复杂性.本文在简单介绍几种常见的系统动力学模型及其复杂性问题的基础上,系统阐述了当前系统动力学复杂性在海洋生物多样性的维持、海洋生态系统的物质循环、海洋生物群落结构稳定性、有害藻类的暴发、海洋污染物的扩散、海洋生态毒理动力学、海洋生物资源的开发与管理等方面的应用、研究进展及相关问题.在总结以上研究进展的基础上,本文对系统动力学复杂性在海洋生态学研究中的应用进行了展望.     

基于能值理论的农田—畜禽生产系统可持续动态

为了解我国东南丘陵山区农业生产动态及其可持续性,以福建典型山区德化县为例,构建废弃物能值比例、环境污染能值负产出等指标,运用能值理论定量分析德化县2007—2016年农田—畜禽生产系统投入产出、环境负荷及可持续性的变化。结果表明：德化县农田—畜禽生产系统能值投入以购买能值为主,占能值总投入的68%~79%,水资源能值约占21%~31%;畜禽子系统能值产出占72%以上;能值密度在2.68×10¹²~3.33×10¹² sej·m^-2之间波动上升,净能值产出率下降40%,环境负荷明显加重,2015年以来有所减轻;可持续发展指数在2007—2010年短暂上升后快速下降,由1.14降至0.42。从构建的指标来看,系统废弃物能值比例有所下降,环境污染能值产出减少约22%,综合经济效益和废弃物利用情况,近年来可持续发展状况逐渐好转。德化县目前正处于农田—畜禽系统产出结构调整期,应增加系统内部反馈能值用量,控制化肥、饲料投入,提高废弃物利用率,以实现可持续发展。     

HAN基ECSP凝胶模型的构建与分子动力学模拟

目的 从微观分子的角度对硝酸羟胺(HAN)基电控固体推进剂(Electrically Controlled Solid Propellants,ECSP)的性能参数进行模拟与计算.方法 利用分子表面静电势(ESP)对HAN分子2种可能的构型进行优化和稳定性分析.通过真空非周期性分子动力学模拟得到聚乙烯醇(PVA)分子稳定构型,并以HAN基ECSP的主要成分按一定比例构建凝胶模型.基于RESP(Restrained Electrostatic Potential)电荷生成更准确的凝胶模型拓扑文件,并进行凝胶模型的分子动力学模拟、模型稳定分析以及模型参数计算.结果 凝胶模型总能量相对平均值的周期性波动不超过7％.由于三维PVA链的包裹,H2O分子的扩散系数被大幅削弱.氢键分析和径向分布函数表明氢键键长主要分布在0.282 6 nm附近,PVA与H2O间的氢键较少,H2O与HAN、H2O与H2O之间的氢键较多.模型密度为1.405 g/cm3,与实验值吻合度高.在283、293、303 K下,HAN基ECSP凝胶模型的拉伸模量依次降低,剪切模量先增后减.在15 K/600 ps冷却速率下,HAN基ECSP凝胶模型的拉伸模量和剪切模量均增大.结论 ECSP制备结束后,冷却过程中的环境温度不宜过高,否则容易造成ECSP力学性能的快速下降,快速冷却可以提高ECSP的力学性能.     

某船用齿轮箱基座的振动特性分析

目的 保证船用齿轮箱在不同试验工况下的振动噪声的设计要求,对船用齿轮箱基座的振动特性进行分析.方法 首先对船用齿轮箱基座进行模态分析,分析齿轮箱基座在不同阶数下有效质量与总质量的比值,同时提取不同方向下的有效质量与参与系数最大的模态进行分析.然后利用频响计算中的完全法对某型船用齿轮箱基座进行振动响应计算,提取 3 个点结果进行有限元分析,并利用锤击法对某型船用齿轮箱基座的 3 个测点进行机械阻抗的测试.结果 通过有效质量分析,提取了前 1 000 阶中的主要模态,分析模态发现,在齿轮箱基座的大部分区域,结构响应几乎为 0,20、923、131、162、10 阶出现模态为同一局部区域的模态,且 23、131 阶模态表现为平动及扭转振型.有限元频响计算结果表明,有限元计算结果在低频段的阻抗值更加稳定.随着频率增加,阻抗值逐渐降低,测试值的对数平均值与参考值的差值最大值为11.46 dB.计算值的对数平均值与参考值的差值最大值为 10.3 dB,且逐渐接近100 dB.计算值的对数平均值与测试值对数平均值的差值均在2 dB左右.结论 通过计算发现,有限元计算值接近参考值,且与参考值大多数差值均在 10 dB之内.计算值与测试值接近,可以作为船用齿轮箱基座的振动噪声设计依据,为后续各型号船用齿轮箱基座优化设计打下了坚实的基础,极大提升了数字化驱动设计技术水平.     

三峡库区水华优势藻类生长动力学的普适性研究

从蓝绿藻中选取绿藻门的普通小球藻(Chlorella vulgaris,CV藻)为研究对象,应用Monod方程考察氮、磷营养盐对CV藻生长的影响,分别计算出CV藻对TP、TN的半饱和常数KSP和KSN结果表明KSN>>KSP,说明TP对CV藻生长的影响明显大于TN.CV藻生长速率对磷质量浓度反应很灵敏:与空白值相比,在0.002 mg·L-1的低浓度下u就有提高,而浓度到0.2 mg.L-1时,u明显增大;但在0.000-0.050 mg·L-1氮浓度范围内u几乎没有变化.通过系统比较CV藻与优势蓝绿藻,甚至海水藻的生长动力学特征,探讨了CV藻与其它蓝绿藻的动力学普适性和共同性,证实这些藻类都具有非常类似的生长动力学和生态学特征.因此,推测CV藻生长动力学模型可以从整体上反映和代表库区优势蓝绿藻的生长行为.同时分析和归纳了蓝绿藻生长模型的相似性和规律性,得出三峡库区优势藻类生长行为存在普遍一致性的初步结论.     

崇明东滩海三棱藨草生物硅分布及季节变化

利用Na2CO3连续提取法,分析了崇明东滩海三棱藨草(Scirpus mariqueter)体内生物硅(BSi)含量与分布特征.结果表明,BSi在海三棱藨草体内的分布存在明显的季节变化差异,在生物体中连续积累是BSi的一个主要特征.地上部分BSi含量变化范围为0.26% ~ 0.93%,地下部分为0.31% ~ 0.92%,果实中则为0.24% ~0.43%.地上部分含量明显高于其他部分,说明BSi主要沉积在蒸发强烈的叶片中,植株个体生长阶段是决定地上部分BSi含量的主要因素.统计分析显示,根际沉积物BSi和植物各器官BSi相关性均显著,说明海三棱藨草依从主动吸硅机制,从根际沉积物获取所需的Si.地上、地下部分BSi含量与有机氮(ON)、C/N、土壤温度、植株高度也存在明显的相关性.