静电纺丝技术在电磁材料设计和制备中的应用

电磁波吸收材料能将入射的电磁波能量转换为其他形式的能量而极少被反射回去,是吸收和衰减入射电磁波的重要功能材料。人们在优化电磁波吸收材料结构方面进行了深入探索,在众多结构中,一维结构因其独特的各向异性和表面效应而受到广泛关注。静电纺丝是一种特殊的纤维制造工艺,聚合物溶液或熔体在强电场中进行喷射纺丝,可以生产出纳米级直径的聚合物细丝,具有可纺材料种类多、纺丝成本低、工艺参数可控性好等优点,已成为制备连续一维纳米纤维的重要方法之一。从制备方法的角度,包括电纺纤维的直接煅烧、电纺纤维的高温碳化以及与其他合成工艺相结合等方法,分类介绍了静电纺丝技术在制备高性能电磁波吸收材料中的研究进展,以期为未来设计高效吸波材料提供理论指导。

北京城区地热田某地热井热水地球化学研究

地热的开采会引起热储压力的降低 ,从而引起热流场的改变。热储压力的降低可能导致温度较低的地下水的流入 ,也可能导致深部更高温度热流体的补充 ,从而引起地热流体化学特征的变化。地热流体中一些组分的浓度依赖于热流体温度的高低。不同温度的水发生混合会破坏地热系统的化学平衡 ,从而改变地热流体的化学成分。因此 ,地热流体的化学监测可以提供许多有关地热系统变化的宝贵信息。由于长期开采 ,北京城区地热田的压力明显下降 ,并引起了地热水化学成分的细微变化。根据 1984年以来一眼地热井的地热水化学监测资料 ,研究了地热水的化学成分、地球化学温标的变化规律以及地热活动的总体强度和水 /岩平衡矿物中的示温矿物的变化趋势 ,说明地热的开采既引起了地热田水补给的加强 。

由二氯氧锆-醇-醋酸盐体系制备氧化锆纤维

本文用二氯氧锆醇溶液与醋酸盐相互作用制得醋酸氧锆的溶胶。将溶胶拉丝 ,烧结后即可得到ZrO2 纤维 ,通过XRD分析确定ZrO2 纤维的物相为亚稳态的四方相。对ZrO2 纤维的前驱体ZrO(AC) 2 进行热重 (TG)和差热 (DTA)分析 ,对ZrO2 纤维进行扫描电镜 (SEM)分析 ,并对纤维进行抗拉强度测试。在此基础上讨论了ZrO2

地热回灌的发展现状

地热回灌是一种避免地热废水直接排放引起的热污染和化学污染的措施,并对维持热储压力,保证地热田的开采技术条件具有重要的作用。目前回灌已经成为世界范围内数十个重要的地热田生产运行中的一项日常工作,在美国、新西兰、冰岛、意大利、法国、日本、罗马尼亚、丹麦、菲律宾和萨尔瓦多等十多个国家得到了广泛的应用。在国内,北京、天津的地热回灌也已经有了良好的开端。回灌是地热田管理中最为复杂的一项技术,为了避免因回灌而引起热储冷却,需要进行回灌试验和示踪试验,并在回灌过程进行全面的监测工作。

岩溶水数值模拟研究进展

本文从岩溶水赋存介质及特性出发,介绍了岩溶地下水数值模拟模型研究的国内外研究发展状况,几种常用软件特点及其应用情况,提出了岩溶水模拟研究存在的不足,并就开展进一步研究提出了相应的建议。

Sol-gel法制备ZrO_2连续纤维的烧结过程的研究

用乙酰丙酮锆与硝酸钇按一定的配比 (ZrO2 ∶Y2 O3=97∶3摩尔比 )以甲醇为溶剂制得溶胶 将溶胶拉丝烧结后得到ZrO2 纤维 对未烧结的ZrO2 纤维的前驱体进行热重(TG)和差热 (DTA)分析 ;通过XRD分析确定ZrO2 纤维的物相为亚稳态的四方相 ;对ZrO2 纤维进行扫描电镜 (SEM)和透射电镜 (TEM)分析 ;并对用溶胶涂膜烧结后而成的ZrO2 薄膜进行了原子力显微镜 (AFM)分析 在此基础讨论了ZrO2

北京市平原区地下水位自动化监测网建设

地下水监测是一项重要的基础性水文地质工作,北京市进行地下水监测已有50多年的历史,为城市建设提供了有效服务。本文介绍了北京市地下水位自动化监测网现状技术特征,提出了监测井空间分布优化与自动化监测设备优化等措施,以进一步提高监测效率与精度,更好地为城市经济建设和环境保护提供有关基础性资料和服务。

北京平原地下水水位监测网优化

文章在北京市地下水水位监测现状基础上,分潜水和承压水对北京平原地下水监测网的监测密度和监测频率进行了优化设计。主要采用编制地下水动态类型图的方法进行了地下水水位监测网的优化,克里金插值法能定量评价依据监测网观测值绘制的地下水水位等高线的精度,因而可以用来评价监测优化结果。并根据时间序列分析和统计检验提供的定量标准优化了地下水水位监测频率。优化后,北京平原共有监测孔400眼,其中利用原有监测孔300眼,新设计监测孔100眼,手工监测频率由原来的每月6次优化为每月1次,专项高频率监测可以由地下水自动监测仪实现。文中还对地下水自动监测仪(DIVER)的监测结果和手工监测结果进行了对比评价,提出了地下水水位监测网的维护、管理措施和信息发布方式。

北京潮白河冲洪积扇地下水水化学的分层分带特征

为探讨北京潮白河冲洪积扇第四系地下水系统水化学分布特征,依据地层结构及水文地质条件,于2008年枯水期采集浅、中、深层水样293组,用于水化学分析。利用数理统计法计算了总硬度、溶解性总固体、氨氮、铁、氟、硝酸盐、亚硝酸盐、氯化物、重碳酸根、硫酸根等10种组分上、中、下游不同含水层的算术均值和均方差。结果表明,浅层地下水除了NO3–外,其余9种组分的算术均值均呈现由上游到中下游增大的趋势,均方差则中游较上游和下游大;整个冲洪积扇地下水均属偏碱性水,水化学类型多样,由上游的HCO3-Ca·Mg型逐渐过渡到中下游的HCO3-Ca·Na·Mg型和HCO3·SO4-Na·Ca·Mg型;随着往下游径流,地下水的化学类型趋于复杂多样,Cl–、矿化度和硬度等组分浓度升高。TDS、硬度、Cl–、NO3–和电导率均与取样深度呈反相关关系,pH值则与深度成正相关。水化学结果显示冲洪积扇地下水具有良好的分层分带特征,上游地区水质均一性高,是单一含水层结构,上下贯通,水动力条件好的反映,而中下游水动力条件较差,含水层分层明显。从测试组分的浓度分布范围和数值来看,均表现出浅层水样>中层水样>深层水样。地下水质量表现为上游好于中游,中游好于下游,分带特征明显。组分含量较高的样点和超标点绝大多数为浅层水样,这一点反映了中下游地区较强的人为输入和多源补给的特征。

北京地区地热水氘过量参数特征分析

文章通过80组不同地热田的样品,分析总结了北京地区地热水资源氘过量参数的特征:(1)地热水的平均δ值为5.4,常温地下水的平均d值为6.04,热水的d值与氚值都较低,水岩作用所导致的氧同位素交换比冷水更容易进行;(2)地下热水的氢和氧同位素组成具有明显的热交换趋势,d值随地下水年龄增大而递增,当地热水年龄为(12.76±0.13)ka时,d值为11.2,而当地热水年龄为(38.96±0.63)ka,d值为14.6;(3)在同一地区,d值随着地下水埋深加大而减小,埋深为125.13 m时d值为5.72,埋深为3221 m时,d值为3.03;(4)从补给源到排泄区,地下水的d值应逐渐降低,其中北部补给区平均d值为7.31,北京断陷盆地平均d值为5.68,南部凤河营地区仅为-9.20;补给源区与排泄区水的d的差值越大,地下水的运动速度越慢;(5)当Eh小于200 m V时,北京地区地下热水的d值随着Eh值的降低而减少,如在桐热-7中,氧化还原电位为-326 m V,d值为-9.20,而在TR-43中氧化还原电位为158 m V,d值为7.48;当Eh大于200 m V时,地下热水的d值随着Eh值的降低而增加,但增幅较小。

北京平原地下水可持续开采方案分析

地下水过量开采已经引起北京平原地下水位持续下降,降落漏斗逐年扩大以及一系列环境问题。控制地下水开采,增加地下水补给以达到地下水可持续开采应当成为北京市水资源管理的重要任务。本文根据北京市中长期供水规划、水资源特点和地下水开采现状设计了4种地下水开发利用开采方案:即维持现状开采、增加补给量、减少开采量以及联合方案。运用已建北京平原地下水数值模拟模型对4个方案进行了模拟,分析了地下水系统水均衡量变化,地下水流场变化以及地下水动态变化,以此确定可能的可持续开发方案。结果表明,维持现状开采必将使含水层地下水疏干;增补和减开单独实施虽能改善现状,但难以实现。只有应用增补和减开的联合方案,才有可能实现地下水可持续开发。其为北京平原地下水资源的合理开发提供重要的依据。

北京平原区域地下水流模拟

为深入研究北京平原地下水资源的现状及未来的变化趋势,探讨地下水资源可持续开发方案,文章建立了北京平原三维地下水流非稳定流模型。在充分分析北京平原区水文地质条件的基础上,建立了三维数字水文地质概念模型。从区域上将北京平原含水层系统划分为5个含水层和4个弱透水层互层的多层系统。在此基础上利用GMS模型软件建立了三维地下水稳定流模拟模型和非稳定流模拟模型。首先利用1995年丰水年的地下水均衡量建立和校正了稳定流模型。之后在稳定流模型的基础上建立和校正了非稳定流模型,非稳定流模型的模拟期为1995～2005年。最后用模型分析了北京平原区地下水流场的变化趋势。与20世纪60年代天然流场相比,北京市平原区区域地下水流场发生了巨大变化。除了区域地下水位整体下降外,在不同深度的含水层形成了规模不等的地下水位降落漏斗。自1999年以来的连续干旱,导致河流基本干枯,地下水补给量减少,加之应急水源地的投入运行,使地下水贮存量被持续地大量消耗,地下水位快速下降。长期以往,必将造成含水层地下水疏干。控制和减少地下水开采势在必行。

岩溶热储回灌实验与示踪试验研究

牛驼镇地热田由于长期大量开采,热储压力大幅下降。为维持热储压力,地热田开始了回灌实验。回灌实验结果表明,热储的回灌能力可以达到180 m3/h,回灌系数可以达到8.72(L/s)/bar。通过示踪试验研究了回灌井与开采井之间的水力联系。示踪试验结果表明,示踪剂的回收率为0.19%,显示0.19%的回灌水被开采井捕获。回灌水的流动方向与地热田内地热水的区域流向一致,为NE-SW向。受水动力场与构造的叠加影响,回灌水的流速最快可以达到100 m/d以上。水平裂隙型介质模型预测结果表明,400m以内的井间距可能会导致开采井温度快速下降;而1500m的井间距是比较安全的。

由醋酸锆前驱体制备ZrO_2连续纤维的过程及研究

为了制得耐高温、高强度的氧化锆连续纤维，利用新制醋酸锆作为前驱体，通过溶胶－凝胶法合成含有Ｚｒ－Ｏ长链的溶胶，干法纺丝，制备ＺｒＯ２连续纤维．研究了醋酸锆的光谱和热学性质，并对烧结后的纤维做扫描电镜观察、ＸＲＤ分析和纤维抗拉强度的测试．测试结果表明醋酸锆前驱体溶胶中含有以Ｚｒ－Ｏ为骨架的长链，具有良好的可纺性和稳定性．直径在十几个微米以下的连续纤维具有一定的强度和韧性，添加 ５ｍｏｌ％的 Ｙ２Ｏ３可将 ＺｒＯ２的晶相稳定在四方相．

南水北调对北京地下水涵养的影响

地下水是北京供水的主力水源,持续过量开采已经导致地下水水位大幅度下降。2014年南水北调中线正式通水,目前急需评估南水进京以来对地下水的影响程度与范围,为制定科学的地下水涵养方案提供坚实的基础。通过分析南水进京前后地下水水位的变化规律,研究了南水北调中线一期工程通水后对北京地下水的影响。结果显示,2014年以前因连续多年干旱多个大型水源地持续开采,形成了中心水位最大降幅超过46 m的大型漏斗,北部地区的地下水漏斗已经连成一体,平原区水位整体下降。2014年南水北调中线一期工程通水后,北京利用南水替代部分地下水进行供水,多个大型水源地减采地下水,通过潮白河道对怀柔应急水源地、水源八厂和怀柔水源地等多个大型水源地进行人工补给,置换大量的自备井等综合措施,使北京地区地下水水位由整体下降转变为部分地区上升。怀柔应急水源地与水源三厂地下水水位最大上升幅度超过了11 m。南水北调中线一期工程通水后对北京地下水的涵养效果已经初步显现。

北京平原周边基岩水和地表水的水化学及同位素分析

利用北京市平原周边基岩水和地表水样品中的T值和Cl-含量对大气降水的输入进行了定量估计。研究结果表明全部样品均为热核爆炸后的补给输入,Cl-≤6.8mg/L的水样为北京平原区近工业化前(距今约150～200a)的输入值,6.8～20mg/L为北京地区区域大气轻微污染条件下的Cl-输入值。通过对2H和18O同位素的关系研究,认为北京平原区的高程效应远比大陆效应显著,并且提供了一张北京平原区地下水研究用的比对样板。

超采对北京市潮白河冲洪积扇中上部地区地下水质的影响

潮白河冲洪积扇中上游地区作为北京市最主要地表水和地下水供给区,在城市供水中的作用举足轻重。由于多年连续超采,地下水位持续下降,1999—2013年地下水位下降最大达45 m;应急水源地地区地下水硬度年均上升2.6%,密云十里堡地区地下水硬度和硝酸盐氮超标。通过分析潮白河冲洪积扇区域地下水开发利用、地下水位和水质变化情况以及地下水位变化对地下水水质的影响,认为:超量开采导致的地下水水位下降是引起该区域地下水水质恶化的主要原因之一,控制地下水超量开采和地表水污染,并利用南水北调的水进京之机回灌和停采以涵养地下水,是恢复区域水资源和水环境的良好途径。

北京昌平地区地下水地球化学

利用在北京昌平地区采集的地下水样品的同位素和水化学特征,对昌平地区的地下水补给特征进行了分析。通过对样品的分组和讨论认为:第三组样品为当地大气降水垂向入渗水体的特征;第一组样品为下覆基岩向上覆第四系含水层的顶托补给,这股基岩水可能出自碳酸盐岩含水层;第二组样品存在几种可能的补给特征;第四组样品中3件为大气降水垂直入渗补给,另1件为混合样品。研究表明,昌平地区第四系含水层地下水分布及其补给方式情况各异,实际上说明了半干旱地区山前倾斜平原地区地下水分布的复杂性。

北京市地热水地球化学特征

依据北京市不同地热田80组地热水和地下水样品水化学测试结果分析,地热水化学类型自北部山区向南部平原依次可划分为SO4-Na型、HCO3-Na型和Cl-Na型水,中间又有各过渡带水化学类型,而沉积盆地通常是HCO3-Na型地热水;地热水中一些特殊组分如氟、偏硅酸、偏硼酸、硫化氢等含量显著高于常温（冷）地下水。进一步分析认为,北京地热水是由外部圈层冷水在入渗补给过程中经过增温形成的;地热水的组分比率受到蒸发浓缩或冷水稀释的影响较小,冷热水的混入程度不同仍会导致组分比发生变化;各地热田中地热水绝大部分属于未成熟水,热水中水-岩之间尚未达到离子平衡状态。计算表明,北京地热田K-Mg温标的计算温度为38.1℃~136.6℃,SiO2温标的计算温度在57.4℃~154.2℃之间,而实测温度多为22.0℃~118.5℃,估算温度与实测温度的对比可反映钻探可及温度与地热水曾经达到的温度,因此可以为地热勘探提供依据。

华北平原地下水可持续利用的主要问题及对策建议

地下水开发利用支撑了华北平原经济社会的快速发展,也诱发了区域地下水水位下降、地面沉降、海水入侵等问题,促使华北平原水文地质工作不断深入。现分析了制约华北平原地下水可持续利用的主要问题,包括咸水微咸水大量分布、地下水水位持续下降、地面沉降、地裂缝、极端干旱气候和地下水污染,提出了促进华北平原地下水可持续利用的对策建议。