煤矿主通风机自动控制系统设计及效果分析

为提升矿井通风系统的稳定性,避免矿井通风失稳,设计采用主通风机不停风倒机自动控制系统,主要包括系统总体架构、硬件结构和软件总体流程图,并结合应用模块化设计控制程序;对比分析系统改造前后,回风巷道风量和瓦斯数据信息,结果表明,该系统能够保证在风机倒机中系统的稳定,波动幅度小于10%,避免了在通风机倒机中产生瓦斯聚集及安全隐患,通风系统稳定。

年层自动识别方法在青藏高原冰芯定年中的应用

冰芯是重建过去气候环境变化的良好载体,高时间分辨率冰芯信息的提取依赖于冰芯准确定年。本文结合人工定年与基于隐马尔科夫模型的年层自动识别算法,在青藏高原的作求普冰芯、达索普冰芯和阿尼玛卿冰芯上进行了测试、验证与分析。在约束参考层、同步其他冰芯记录及审核复盘时,该方法在一定程度上减少了人工逐层识别的时间,并能通过算法自动推断年层所在位置及提供误差范围。首先,由人工提供一套基础定年模板及约束点,随后基于算法学习模板,计算冰芯代理变量的准周期性的循环,找到目标段落并探究其年层存在的可能性,通过前向-后向算法寻找所有可能的年层点位,并通过最大似然法从中选出最优解。在年层自动识别算法辅助下的作求普、达索普冰芯上部δ^(18)O定年结果与已知年表的累计误差小于2 a(3%),具有较好的一致性。进一步将此方法应用于阿尼玛卿冰芯上部的定年,得出该算法与人工定年在e_(1)[2.07,4.47]、e_(2)[8.31,9.71]部分存在1~2 a的差异。再经污化层校正,冰芯56.48 m处的定年结果为74 a,误差范围±3 a。本文设计的方法结合了人工判定年层的优势与算法的标准化分层处理能力,降低了在年代校正过程中的人工参与,可为未来青藏高原地区高分辨率冰芯数年层方法定年的误差量化研究提供科学参考。

祁连山冰川中痕量元素的空间分布及其来源分析

痕量元素在山地冰川中的时空格局可以作为评价人类活动对大气环境影响的良好指标。为了研究祁连山雪冰中痕量元素的空间分布及其主要来源,2020年9月在祁连山的7条冰川,包括阿尔金山冰川、扎子沟冰川、老虎沟冰川、七一冰川、四号冰川、八一冰川和宁缠河3号冰川中采集表层雪样进行酸化处理,使用电感耦合等离子体质谱仪(Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry,ICP-MS)测定了大量元素Al、Fe与痕量元素As、Ba、Co、Cr、Cu、Li、Mn、Mo、Pb、Sr、Tl、Zn、Cd的浓度,并选用Jonckheere-Terpstra非参数检验来对比痕量元素平均浓度,数据结果表明祁连山西部扎子沟冰川和老虎沟冰川的痕量元素浓度较高,祁连山东部宁缠河3号冰川痕量元素浓度较低,痕量元素浓度总体空间分布趋势为西段>中段>东段。痕量元素总浓度的富集因子(Enrichment Factors,EF)表明,Co、Cr、Cu、Tl、Fe、Li、Mn、Mo、Sr元素主要受自然粉尘输入影响(EF<10),Pb、Cd、Zn元素受人为源影响较大(EF>10)。然后对痕量元素浓度数据进行主成分分析(Principal Component Analysis,PCA),发现7条冰川的第1主成分中总浓度上有较高正载荷的元素主要来源于自然粉尘源,特别是新疆地区的粉尘,第2主成分则代表不同程度的人为源影响。最后结合后向轨迹的聚类分析表明,研究区主要受西风环流控制,痕量元素自然输入源主要来自新疆中部和北部的沙漠和盆地等,而人为源则包括河西走廊部分城市人类活动、交通运输排放、矿物开采和金属冶炼等。本研究为祁连山脉各分段地区冰川人类活动对环境的影响作用提供了数据支持,为祁连山地区的生态文明建设和社会经济的可持续发展提供了重要的科技支撑。

祁连山七一冰川融水化学组成及演化特征

2006-06-2006-07在祁连山七一冰川采集冰川冰、冰面融水、侧碛河及冰川融水径流样,分析了样品中主要可溶离子浓度、pH及电导率.结果表明,所有样品的pH介于8.05-8.79之间,电导率分布在32.4-134.4μS·cm^-1之间.不同水体中主要可溶离子浓度顺序为：冰面融水〈侧碛河〈七一冰川水文总汇点,水化学类型也由HCO3^--Ca^2＋型演化为（HCO3^-＋SO4^2-）-（Ca^2＋＋Mg^2＋）型.几乎所有样品中主要可溶阴、阳离子浓度序列为：HCO3^-〉SO4^2-〉Cl^-〉NO3^-,Ca^2＋〉Mg^2＋〉Na^＋〉K^＋,以碳酸盐风化产物为主,也有部分硫酸盐贡献.由于受到各种物理化学因素影响,在水岩作用过程中Mg^2＋和K^＋浓度增加速率大于Ca^2＋和Na^＋,不同于其在地壳中的丰度.七一冰川区融水中离子浓度空间变化主要受水岩作用时间控制,气温影响下的冰川消融量的大小是水化学时间变化的主要控制因素.

黑河上游夏半年河水化学组成及年内过程

2006年5月至2006年10月在黑河上游扎马什克、祁连及莺落峡水文站逐日采集河水样,同期在七一冰川冰采集融水样,研究水化学组成、演化特征及其影响因素。样品分析结果表明:黑河上游山区,受人类活动影响较少,水中可溶性无机离子的含量比较低,主要受水岩作用过程影响。水文因素,特别是降水是控制水中化学物质含量季节变化的主要因素。受流域地理-地貌特征及水文差异影响,祁连水文站样品中Cl-,NO3-,SO42-和Na+的含量相对较高,札马什克样品中Ca2+,Mg2+和HCO3-浓度较大,莺落峡的水化学组成介于扎马什克与祁连之间。在流域范围内,气候差异是引起水化学组成变化的主要因素。上游河水中的化学物质主要来源于碳酸盐溶解,也有部分硫酸盐的贡献,随径流演化,岩盐和硫酸盐的贡献逐渐占主要地位。

黄河源区阿尼玛卿山耶和龙冰川表层雪化学组成

2005年9月底，在黄河源区阿尼玛卿山耶和龙冰川随海拔变化采集89个雪样，分析了微粒和主要可溶无机离子（Na^＋，K^＋，Mg^2＋，Ca^2＋，NH4^＋，Cl^-，NO3^-，SO4^2-浓度以及δ18O，研究了各种物理化学指标在冰川中的时空分布特征．结果表明：大多数样品中主要阴、阳离子当量摩尔浓度顺序为：NO3^-〉SO4^2-〉Cl^-Ca^2＋〉NH4^＋〉Na^＋〉Mg^2＋〉K^＋碳酸盐类物质是化学离子主要来源．各种主要可溶离子有着明显的季节变化过程．但由于融化再凝结过程，不是所有离子在污化层浓度最大．在所采样区域的表层雪中化学离子没有明显变化趋势，指示局地物质的输入有限．受降水量效应影响，暖季δ18O值低，冷季高．样品中，9种离子被分为：1）Ca^2＋，Mg^2＋和HCO3^-CO3^2-;2）NH4^＋，SO4^2-和Cl^-；3）NO3^-；4）Na^＋，K^＋四个群组．

七一冰川消融末期融水化学日变化特征

2006年9月1-8日在祁连山七一冰川作用区水文总控点逐时采集河水样,并分析水样的主要可溶离子含量、电导率以及pH,研究冰川作用区水化学组成日变化特征.结果表明:消融末期河水中pH的平均值约为7.60,与离子浓度时间变化过程一致,说明是偏碱性物质的输入增加了融水中化学物质的含量;SO42-,Ca2+分别是浓度最大的阴、阳离子,属于SO24-+HCO3-Ca2++Mg2+型水.河水中可溶性离子浓度日变化过程具有不对称性,表现为快速降低和缓慢的增加过程,与流量变化呈显著反相关,Pearson相关说明流量是冰川区水化学特征随时间变化的控制性因素;阳离子通量计算显示,在七一冰川区达54.7t.km-2.a-1,其日变化过程与流量正相关,与离子浓度成反相关,说明径流量也是控制离子通量的主要因素.

祁连山中段北坡最大降水高度带观测与研究

2006年6月至2008年9月,在祁连山中段北坡黑河流域上游进行了降水空间变化的统观测.结果表明：在黑河上游流域中山区,夏季降水量从东向西呈减少趋势,递减率约为80 mm·（100 km）^-1;最大降水高度带位于海拔4 500－4 700 m左右,年降水量为485 mm,该高度带与本区最大相对湿度高度层（海拔4 600 m左右）以及夏季气温零温层高度（海拔4 680 m左右）相一致.研究区域2008年夏季的凝结高度大致位于海拔4 900 m左右,个别降水日的凝结高度可降至海拔4 460 m左右.在最大降水高度带以下的高山和中低山区,年降水量随海拔升高的递增率为17.2 mm·（100 m）^-1,夏季降水量的递增率为11.5 mm·（100m）^-1.

黑河上游河水中δ^(18)O季节变化特征及其影响因素研究

根据2006年5月至2007年5月间在黑河上游莺落峡、祁连和扎麻什3个水文站等地点所采集的河水与降水样品,重点分析了其中的δ18O变化,揭示出黑河干流上游山区河水中δ18O具有夏季高冬季低的季节变化特征,这种变化特征主要受控于降水中δ18O的变化.祁连水文站河水中δ18O月平均值与月平均流量乘积和该站降水中δ18O加权月平均值与月降水量乘积之间存在着高度相关性,从同位素示踪的角度说明降水是黑河干流上游山区径流的主要补给来源.进一步的研究表明,黑河上游祁连山区降水中δ18O变化存在明显的"海拔效应",并且3个水文站点河水中δ18O值均低于其降水中δ18O值,这表明上游径流主要形成于高海拔山区.根据黑河出山口莺落峡水文站河水中δ18O值以及上游山区降水中δ18O的"海拔效应",估计黑河干流出山径流主要形成于海拔3 350~4 600 m之间的高山地区,该高度区域对应的植被带主要为亚高山灌丛草甸和高山寒漠草甸.

祁连山近期七一冰川融水径流特征分析

利用2006年8月1日-9月30日的实测水文数据,对"七一"冰川融水径流产汇流特征进行了分析,并揭示出该冰川日消融特征.通过对冰川融水量的估算以及径流模数的计算,并与过去的观测结果进行对比,表明近些年来"七一"冰川消融强度和消融量都在增大,而且2006年消融量为近几年观测的最大值.虽然不同年份消融量不一样,但"七一"冰川总的趋势是一直处于萎缩状态,随着全球变暖,"七一"冰川的萎缩可能将继续下去.通过对设立在沿冰川下游方向两个不同的水文断面进行对比分析,结果表明"七一"冰川融水径流在向下游运动过程中有部分水入渗为河谷潜流,观测期内两个相距不到2 km的水文断面间渗漏损耗占近1/3左右.

夏季消融期祁连山“七一”冰川反照率初步研究

根据2006年夏季"七一"冰川自动气象站和光谱仪的反照率资料,分析了夏季"七一"冰川反照率的时、空变化特征.结果表明:夏季"七一"冰川反照率的日际变化受气温影响明显,冰川上、下部位反照率差值动态变化并具有一定的日变化特征.冰川表层积雪随着变质作用的增强,其光谱反射率不断下降,其中紫外和红橙光波段反照率降幅较大(尤其是紫外波段),在紫蓝波段降幅相对较小.晴天时,雪面上紫外及可见光波段反照率日变化幅度要比在冰面上的变幅大,日变化曲线在雪面时也不对称.冰面上各波段反照率日变化较平缓,曲线则都比较对称.无论在雪面还是冰面,近红外波段反照率日变化曲线均比较对称.冰川上全波段反照率的日变化曲线形式趋同于可见光波段反照率的日变化曲线.同时,文中还初步分析了反照率和积雪密度,积雪污化浓度之间的关系,以及反照率变化对径流的影响.

1951-2009年中国低云量的时空特征及其影响因素

利用中国360个地面站月低云量观测资料,采用线性倾向估计、GIS插值和滑动t检验,分析了中国低云量的时空分布特征及变化趋势,探讨了气候要素与低云量变化关系。结果表明,随纬度增加低云量减少,低云量最多区域位于云贵川地区,北方干旱地区云量最少。中国年平均低云量总体上呈减少趋势,递减率约为0.3%·(10a)-1。低云量的年代际、季节和区域性变化差异较大。干旱区、半干旱区、湿润区、东北区、青藏高原区以及西南区年平均低云量变化率分别为-0.18,-1.5,-0.19,0.25,-1.20和-0.37%·(10a)-1。相关分析表明,低云量与降水量、相对湿度、最大积雪深度之间呈正相关,与蒸发量和温度之间呈负相关,低云量变化滞后于太阳活动周期,但不同区域低云量变化与气候要素之间的关系差异较大,这些研究为气候变化预测提供了参考依据。

祁连山七一冰川反照率的参数化研究

通过对2006年和2007年暖季消融期七一冰川反照率的观测资料分析,基于冰川反照率的变化规律及其影响因素,根据实测资料的统计建模和验证,初步给出了具有试验基础的冰川反照率多因子参数化公式,其时间分辨率为1h.经检验,2006年和2007年考察期间冰川反照率的模拟值和观测值序列之间的相关系数分别达到了0.901和0.973,平均绝对误差MAE值分别为0.073和0.038,RMSE值分别为0.089和0.052.回归拟合方法得到的冰川反照率参数化公式能较好的反映冰川反照率的日变化和日际变化情况,有望用于冰川表面能量物质平衡的模型模拟之中.

祁连山七一冰川流域各类环境介质中多环芳烃的分布特征与来源研究

从祁连山七-冰川流域各介质中总共检测出2～7环的多环芳烃50多种，其中16种美国EPA优控物质中，只有二氢苊和二苯并[a，h]蒽没有被检测到．雪冰和冰川融水样品中相对富集3环和4环，雪冰不溶微粒和冰尘以及七-冰川周围表层土壤样品主要以4～6环为主，这是由PAHs自身的物理化学性质决定的．荧蒽／芘，菲／蒽比值表明，研究区检测出来的多环芳烃可能主要来自于化石燃料的高温燃烧，特别是煤的燃烧和机车尾气排放产生．大气污染传输与干湿沉降是七-冰川及其周围土壤中PAHs的主要输入途径．

基于MODIS反演祁连山七一冰川雪粒径

基于MODIS 500 m分辨率数据,利用MODTRAN 4+模型和可见光波段、近红外波段的波段比方法反演雪粒径,建立1个消融期内的雪粒径变化的时间序列,通过采集七一冰川上设立的观测点对应时间段内雪粒径验证MODIS模拟的雪粒径值,结合位于观测点附近的气象站的气温数据,探讨气温对雪粒径的影响。结果表明,雪粒径的增长存在着明显的日变化趋势;模拟的雪粒径普遍高于实测的雪粒径值,因此反演模型需要约为1.1倍的校正因子;气温对雪粒径的影响显著。

气候变暖背景下祁连山七一冰川融水径流变化研究

本文利用2006年实测水文数据,找出冰川自动气象站气温与冰川融水径流量关系,并根据酒泉气象站与冰川末端气象站气温关系,重建1960～2004年七一冰川融水径流资料。近40多年来,酒泉站气温增加幅度为0.24℃/10a,冰川融水量增加幅度为0.076×106m3/10a,冰川融水量随气温增加明显。利用气候突变分析发现,气温发生突变点为1996年,1996～2004年冰川表面年平均气温比1960～1995年间高0.41℃,年冰川融水量1996～2004年比1960～1995年增加了0.41×106m3(增加26.9%),冰川融水径流量在气候变暖背景下变化显著。

祁连山七一冰川区表层沉积物中生物标志化合物的组成特征及来源研究

利用GC和GC-MS的分析方法,对祁连山七一冰川冰雪不溶微粒、冰尘和七一冰川流域表层土壤中的烷烃、脂肪酸、脂肪酸甲酯和长链酯、酮以及多环芳烃等生物标志化合物进行了分析,研究了它们的组成和分布特征,讨论了它们的环境地球化学意义。结果表明,生物标志化合物分布特征组成和分布特征指示了七一冰川地区的有机质具有藻类、高等植物、化石燃料燃烧产物等多种来源。冰雪不溶微粒和七一冰川流域表层土壤中有机物的来源相似,且这两种介质中的有机污染物种类多于冰尘,表明快速的工业化已经对七一冰川及其周围环境产生明显影响。

青藏高原玉珠峰冰川和小冬克玛底冰川雪坑中的环境记录

研究了玉珠峰冰川和小冬克玛底冰川雪坑中离子、正构烷烃和多环芳烃的含量及分布特征,并利用正构烷烃和多环芳烃的相关参数以及离子与这两种有机物之间的相关系数探讨了雪坑中这些化学组分的可能来源.结果表明:虽然同受西风环流的影响,但玉珠峰冰川雪坑中离子、正构烷烃和多环芳烃的含量远高于小冬克玛底冰川,这与它们所处的地理位置有关.∑nC2-1/∑nC2+2和碳优势指数(Car-bon Preference Index,CPI)值表明,这两条冰川中自然来源的正构烷烃主要以陆生高等植物输入为主,低等生物贡献很少,玉珠峰冰川人为来源的正构烷烃要高于小冬克玛底冰川.LPAHs/HPAHs和(Fla+Pyr)/(BghiP+INP)表明两条冰川中的多环芳烃主要来自生物质与煤的低温燃烧,机动车尾气对小冬克玛底冰川也有部分贡献.

祁连山七一冰川雪冰和冰川融水中正构烷烃和多环芳烃的分布特征及来源研究

2008年6月,在祁连山七一冰川采集雪坑、冰川融水和冰川末端冰样,经过大孔吸附树脂富集后,用GC-MS对样品中的正构烷烃(nC14～nC32)和多环芳烃进行了分析.结果表明,正构烷烃的含量在冰川融水中最高,雪坑次之,冰中最低;多环芳烃的含量在雪坑中最高,冰中最低,冰川融水界于二者之间.正构烷烃与多环芳烃都具有很强的疏水性,在固-液相分配过程中倾向于保留在残留固相中.由于冰川融水样品距冰川末端约1km,沿途地表土壤和植被会贡献部分正构烷烃,所以冰川融水中正构烷烃的含量最高.与正构烷烃不同,多环芳烃较易挥发,而且易被沿途土壤和植被所吸附,导致冰川融水中多环芳烃的含量降低.冰川末端冰中正构烷烃与多环芳烃的含量都很低,可能是由于冰川末端冰年代比较古老,受人类活动的污染较轻.正构烷烃的碳优势指数(CPI值)表明,七一冰川中的正构烷烃主要来自高等植物蜡和化石燃料燃烧产物的混合物,多环芳烃的荧蒽/芘(Fla/Pyr)和菲/蒽(Phe/Ant)比值表明,七一冰川冰雪和冰川融水中检测到的多环芳烃主要来自化石燃料的不完全燃烧.

中国西部冰川冰尘的粒度及矿物组成

利用Mastersizer 2000型激光粒度分析仪和X-射线衍射仪分析了新疆木扎尔特冰川、唐古拉山小冬克玛底冰川、东昆仑山玉珠峰冰川和祁连山七一冰川冰尘的粒度组成和矿物特征。结果表明,这4条冰川冰尘的粒度组成以粉砂（2~63μm）为主,占62.32%~86.46%;粘土（〈2μm）含量最低,占2.77%~7.40%。平均粒径的顺序依次是：木扎尔特冰川（84.96±45.14μm）〉玉珠峰冰川（38.96±13.94μm）〉小冬克玛底冰川（34.76±11.41μm）〉七一冰川（20.21±15.81μm）。矿物成份分析表明,冰尘中的碎屑矿物含量高于粘土矿物,主要以石英和长石为主。除木扎尔特冰川之外,其他3条冰川冰尘中的伊利石含量在粘土中最高。七一冰川的伊利石和高岭石含量都高于玉珠峰冰川和小冬克玛底冰川。伊利石和高岭石等均为铝硅酸盐的风化分解产物,来源于陆源物质。伊利石和高岭石含量自东向西减少,说明木扎尔特冰川冰尘主要来自寒冷环境下岩石经过的物理风化而非化学风化形成的局地粉尘。其他3条冰川冰尘除局地来源外,还有一部分是陆源物质经一定距离搬运后物理风化分解而成。