人类活动净氮输入时空变化特征及其影响因素——以香溪河流域为例

为了阐明人类活动对三峡库区第一大支流香溪河流域氮输入的影响程度,基于人类活动净氮输入（NANI）模型估算了2001~2015年间香溪河流域乡镇水平的人类活动净氮输入,分析了氮输入的主要来源及其动态变化.结果表明：时间尺度上,香溪河流域人类活动净氮输入（NANI）因氮素施用的变化而呈现先上升后下降最后上升的趋势,但2015年相对2001年的NANI下降了143kg N/（km²·a）;空间尺度上,香溪河流域NANI整体呈现北低南高的分布格局,其中NANI输入强度差异较大的区域主要有昭君镇、峡口镇和黄粮镇.从人类活动净氮输入的组成上来看,氮肥施用仍然是最主要的来源（40.06%）,其次为大气氮沉降（29.98%）和食品/饲料净氮输入（27.75%）,作物固氮仅占净氮输入总量的2.21%.香溪河流域的NANI与人口密度和耕地面积比例极显著相关（P<0.001）;而NANI与河流氮输出的相关性不显著,香溪河流域河流氮输出占NANI的比例仅为24.28%.因此,可以通过减少氮素施用降低流域尺度氮素净输入量,但该流域NANI与河流氮输出无直接的响应关系.     

三重属性的承载力约束下中国水资源利用效率动态演进特征分析

基于水资源"资源禀赋-社会经济-生态环境"三重属性约束建立承载力测算模型,创新性地将水资源承载力作为投入要素,构建SFA效率测算模型,运用2003～2017年中国31个省份面板数据,应用Kernel密度估计和Markov链对水资源使用效率的动态演进特征进行分析.结果表明:①中国大部分省份水资源承载力在稳步提升,西北、华北、东北和华中地区呈较低水平,西南、华南等地区呈较高水平;②中国所有省份水资源利用效率均保持稳定增长,西部地区比中、东部地区增长幅度更大,整体呈现东高西低,南高北低的空间态势;③中国水资源利用效率动态演进存在多极化和趋同化现象,部分省份存在梯度效应,同时具有俱乐部收敛特征,流动性差,马太效应凸显.为实现水资源、社会和环境的协调耦合,降低区域间资源使用效率差异,提升水资源利用效率,提出需要充分考虑水资源承载力,统筹全国及区域水资源供需协调发展战略,构建水权交易市场等建议.     

上海市人口分布变动的空间特征分析

空间自相关分析是一种空间统计的方法。可以揭示区域变量的空间结构形态。通过对2000-2003年期间上海市乡镇人口密度变化率的空间相关性分析，发现上海市近几年人口分布空间变动格局表现为以中心城区为中心的环状分布模式，中心城区和远郊区人口密度变化小。人口增长缓慢，而近郊区人口密度变化大，人口增长迅速。全市人口密度变化率存在着显著的空间集聚现象。四种类型的空间关联在空间分布上具有明显的规律性。研究结果表明，目前上海市人口郊区化趋势明显。高人口密度区域在不断向外扩张，人口分布与经济、交通等社会发展因素的关系日益密切。这些研究结果说明利用空间自相关统计方法能够扩展和加强对人口分布空间模式的研究．从而为经济总体布局和城市化建设提供辅助参考作用。     

炮采放顶煤采空区自然发火的数值模拟应用

针对炮采放顶煤开采采空区容易发生自燃问题，基于漏风渗流方程、气体渗流一扩散-氧消耗方程，建立了采空区自然发火非稳定数值模型，采空区按非均质考虑，耗氧汇按煤矸氧化和瓦斯涌出稀释两方面综合考虑，用有限元数值方法联立求解模型。结合羊草沟矿实例，通过该矿自然发火后来的测试区的现场实测结果，拟合反演得到采空区煤的耗氧速度、瓦斯涌出强度和渗透特征参数，用确定的模型分析了前段出现自然发火的原因；描绘了炮采放顶煤开采时采空区冷却带、自燃带和窒息带等三带的形状，指出冒落压实的不均衡的非均质采空区，自燃点在偏人风一侧。用三带划分理论讨论了工作面参数（风量、推进度、控顶距）同自燃的量化关系，提出了从根本上预防采空区自然发火的途径与方法。     

Catastrophic Reproductive Failure, Terrestrial Survival, and Persistence of the Marbled Salamander

Abstract:  Wide variation in reproductive success is common among amphibians that breed in seasonal ponds, but persistence of adults can buffer against these fluctuations, particularly for long-lived species. We hypothesized that the frequent episodes of catastrophic failure of the marbled salamander ( Ambystoma opacum ) enhance the importance of high terrestrial survival. At Rainbow Bay in South Carolina reproductive success was poor (<1 metamorph/breeding female) in nearly half of the 22 years that the species bred. Complete failure occurred in 6 of 22 years. To study catastrophic failure, we adapted an age-structured, individual-based model with density-dependent growth and survival of larvae. The model was based on extensive data from local field studies and experiments. With consistently good survival in the pond stages, the simulated population required survival probabilities in the upland stages (juveniles and adults) near 0.5/year to persist and near 0.8/year to achieve the increases observed. Catastrophic failure, occurring randomly with probability 0.5/year, created additional fluctuations in the population, raised the thresholds of survival required for persistence, and caused extinction under conditions that were otherwise favorable. The marbled salamander at Rainbow Bay is not at great risk of extinction because of catastrophic failure, but the risk increases dramatically if life span is decreased or frequency of failure is increased. Any reduction in terrestrial survival will have deleterious consequences by reducing the breeding populations at equilibrium, even if it does not jeopardize persistence. Our model provides assessments of risk that can be applied to poorly studied species with similar life histories, such as the endangered flatwoods salamander ( A. cingulatum ).     

电极构型对空气阴极生物燃料电池发电性能的影响

在空气阴极生物燃料电池(ACMFC)中,从阴极扩散进入阳极的氧气能够被兼性微生物作为电子受体还原,进而导致电子损失严重.本研究利用葡萄糖作底物,对2种不同电极构型的空气阴极生物燃料电池ACMFC1和ACMFC2的功率输出和电子回收进行了比较研究.结果表明,ACMFC1的内阻为302.14Ω,阳极电位为-323mV,最大功率密度为3 070 mW/m³;ACMFC2的内阻为107.79Ω,阳极电位为-442mV,最大功率密度达到9 800 mW/m³.在间歇条件下,ACMFC2可以连续运行220h,电子回收率为30.1%;而ACMFC1只能运行不到50h,电子回收率为9.78%.因此,合理的设计空气阴极生物燃料电池电极构型可以减小内阻,增大电池电动势进而增大功率输出,提高电子回收率.     

不同接种密度蚯蚓堆肥处理有机垃圾混合剩余污泥的比较研究

为了探讨接种密度对蚯蚓的生物量及其堆肥效率的影响,按蚯蚓/基质比进行了1/5,1/10,1/20,1/40和1/80共5个接种密度蚯蚓堆肥处理有机垃圾混合剩余污泥的比较研究。结果表明,蚯蚓的生长和繁殖都与其接种密度呈显著的负相关关系,但蚯蚓堆肥效率只在高密度组(1/5,1/10)和低密度组(1/20,1/40和1/80)之间存在显著差异。从产业应用的角度,1/20可能是赤子爱胜蚓处理有机垃圾混合剩余污泥的最佳接种密度。     

无起爆药雷管内管装药密度对燃烧转爆轰的影响研究

起爆药雷管生产中产生大量有毒废水,且其运输、贮存存在安全隐患。为克服这些困难,笔者自行制备无起爆药雷管。采用圆筒式金属内管中装填超细PETN(季戊四醇四硝酸酯),作为起爆元件,代替起爆药部分,研究装药密度对内管燃烧转爆轰(DDT)的影响。研究结果表明,在内管壁厚1～2 mm,内径Φ4.0 mm,长25 mm,装压密度为0.8～1.14 g/cm3的范围内,内管能可靠实现燃烧转爆轰。     

基于核密度估计的清代中国自然灾害时空分布特征

基于《清史·灾赈志》中的历史灾害信息,提取清代（1644-1911年）自然灾害共24 537县次,重建逐年灾害频次序列,以核密度估计法对5类主要灾害（水灾、旱灾、蝗灾、疫灾、冷害）的空间分布特征进行分析。结果表明:清代自然灾害频次序列没有明显的趋势性特征,而体现为阶段性波动,基于灾害频次30年滑动平均值可提取出4个峰值时段（1644-1673、1721-1750、1812-1841和1872-1901年）;相比于现代,清代灾害类型更加集中在农业灾害,最为多发的是水灾和旱灾,合计占总数的近80%,其次是蝗灾、疫灾和冷害;灾害最为多发的高风险区分布在黄淮海平原和长江三角洲,前者集中了水灾、旱灾、蝗灾的极端多发区,后者除了水旱多发,还是疫灾和冷害的极端多发区; 4个峰值时段的灾种类型组合和灾害多发区均有明显差异,时空变化受到致灾因子、暴露度和脆弱性因素的共同作用。上述工作有助于更好地认识历史灾害发生规律,对于当前及未来的防灾减灾工作具有重要参考价值。     

Numerical simulation of far-field blast loads arising from large TNT equivalent explosives

Large TNT equivalent explosions usually arise from accidents occurring during the transportation, storage, and manufacturing of chemicals relevant to process industries. The blast wave generated by the explosion will spread and interact with the surrounding factories and storehouses, damaging the building structures within several kilometers and causing significant casualties and property losses. This study aims to develop an efficient numerical simulation method to predict blast loads to estimate the consequences of accidents involving far-field free air bursts or surface burst explosions. Before its interaction with the interested target, a blast wave is generated in the numerical model by specifying the initial and boundary conditions of the disturbed air. Based on empirical data of incident overpressure, an explicit formula to calculate the air particle velocity is derived from the governing equations of a perfect inviscid gas. A simplified path line method is proposed to calculate the air density. The proposed method is applied to the LS-DYNA CESE solver to simulate the blast loads on building structures in the far field. Validations against empirical data and experiments indicate that the proposed method is sufficiently accurate for engineering applications and, through a case study, presents a more efficient performance than the LOAD_BLAST_ENHANCED (LBE) and mapping methods.