长江下游干流沉积物重金属特征及生态风险评价

【研究目的】长江下游干流沿岸分布众多取水口,为保障用水安全和生态环境健康,亟需了解近岸沉积物中重金属相关现状。【研究方法】调查过程中自上而下分左右岸共采集沉积物样品85组,利用描述统计分析重金属含量特征,综合相关性分析和主成分分析探讨重金属来源,采用地累积指数法、污染负荷法分析重金属污染程度,并评估其潜在生态风险。【研究结果】平均含量由高至低为Zn>Cr>Cu>Ni>Pb>As>Cd;上游至下游,Cu、Zn、Cr、Ni呈小幅波动增加趋势,As、Pb呈小幅波动下降趋势,Cd呈较大波动下降趋势;Cd的污染程度最重,主要来源于农业生产等人类活动,1~4级污染分别占比1.18%、1.18%、18.82%和34.12%,Cr和Ni为无污染,主要是工业生产源和地球化学自然源;中等污染程度(1≤PLI_(point)<2)的样点占比34.18%,潜在生态风险指数(RI)为19.48~388.62,轻微潜在生态风险、中等潜在生态风险、强潜在生态风险和极强潜在生态风险占比分别为38.82%、42.35%、17.65%和1.18%。【结论】长江下游干流沉积物中重金属含量较低,流域整体处于轻微—中等风险的无污染状态(PLI_(area)<1),右岸重金属平均含量、污染程度和潜在生态风险均普遍高于左岸。

从岩浆动力成因构造研究矿床——以福建福安赤路钼矿为例

引言:自德国地质学家H Cloos于1921年发表《深成火成现象的机理》一书,至今已有100多年。国内外地质学家对岩浆岩体构造进行了大量研究,发表了许多论著(Anderson,1936;武汉地质学院等,1979;徐开礼等,1989;朱志澄等,1990),特别是20世纪70年代以来,从岩石学到岩石学与构造地质学的结合研究,加强了野外调查和岩石、构造填图,提出了岩浆岩体构造的一些形成机制和构造型式,用模拟实验和数值模拟进行验证,取得长足进步(肖庆辉等,1988),也有一定参考意义。但鉴于这些研究均在地表进行,缺乏四维时空资料的检验,用现有构造地质理论难以解释岩浆岩体内部及其围岩中的构造形迹、构造型式和其形成机制以及有关矿床揭示的构造形迹及其组合形式−构造型式。为此,需要采用岩浆动力的理论观点和技术方法,对一些钨、锡、钼等多金属矿床的岩层、岩体、构造、矿体及其成岩成矿过程等作进一步研究。

辽宁第Ⅳ金刚石成矿带东部潘家沟辉绿岩中铬铁矿的矿物化学特征及其意义

辽宁省永宁地区因发现原生金刚石而被划分为辽宁第Ⅳ金刚石成矿带,但尚未厘定出金刚石的来源,有必要加强对与金刚石伴生的指示矿物的研究。对该成矿带东部潘家沟地区辉绿岩中选获的铬铁矿开展电子探针成分分析,并与辽宁典型金伯利岩管中的铬铁矿成分进行对比,以探讨该地区铬铁矿的成因及其与金刚石的关系。根据铬铁矿样品电子探针背散射图像显示的粒径、形态及熔蚀特征,以及铬铁矿电子探针成分测试显示的高Cr、富Mg、低Al及贫Ti的特征,推测该地区的铬铁矿来自地幔捕掳晶,属于镁铬铁矿亚类,主要为镁铁-铬铝铁亚种和镁铁-铬铝亚种。计算得到铬铁矿的形成温度为1 252~1 307℃,与前人报道的瓦房店典型金伯利岩中铬铁矿的形成温度基本一致,也接近金刚石的形成温度,表明潘家沟地区辉绿岩中铬铁矿的成因与金刚石关系密切,该地区具有良好的金刚石成矿潜力和找矿前景。研究成果对潘家沟地区金刚石原生矿的勘查及探明该地区金刚石的来源具有指导意义。

华夏造山系元古宙-早古生代洋板块地层分布与演化

本文按洋板块地层理论与方法,系统收集和梳理了华夏造山系元古宙-早古生代与洋壳生成扩张和俯冲消亡遗存的洋壳残块和洋盆建造(称之为洋板块地层)共96处,均有测年和岩石地球化学分析数据控制,主要包括洋脊、洋岛和洋内弧3类洋壳的火成岩建造,以及海山、远洋深海和海沟3类洋盆内的沉积建造。本文还对洋盆汇聚俯冲的直接产物-陆缘弧和叠加在裂离地块上的火山弧建造(非洋板块地层)系统收集梳理了85处,其中59处有测年和岩石地球化学分析数据控制,26处无测年与地球化学分析,但有实测剖面控制。笔者对上述181处中的39处进行了野外实地考察和相关样品采集与分析。在上述所获大量资料的基础上,本文主要以图解形式展示了华夏造山系元古宙-早古生代主要洋板块地层分布与构造演化历程。横向上将华夏造山系划分为江绍-郴州-钦防对接带(主要含陈蔡-龙游、神政桥-神山、鹰扬关和糯垌4个含蛇绿岩残块增生楔,以及绍兴-兰溪增生弧和钦防残余洋盆)、武夷-赣州多岛弧盆系(主要含罗霄弧、赣州弧间盆地、北武夷弧和南武夷弧以及南平-宁化构造混杂岩带)和东南沿海多岛弧盆系(主要含龙泉-政和-大埔、贵子-石窝2个含蛇绿岩残块增生楔,以及伴生的云开地块-弧、粤南弧-弧背盆地和东南沿海地块);纵向上据洋板块地层和相关火山弧时空分布,从老至新划分出华夏造山系(华南洋)的7个构造演化阶段:(1)约1800~1200 Ma,洋盆拉张形成期;(2)约1200~820 Ma,洋盆扩张与汇聚转换期;(3)约820~635 Ma洋盆汇聚俯冲、弧-弧和弧-陆增生峰期;(4)约635~541 Ma洋盆汇聚与扩张转换期;(5)约541~458 Ma洋盆扩张期;(6)约458~443 Ma洋盆汇聚俯冲、弧-陆增生峰期;(7)约443~420 Ma洋盆关闭与陆-陆碰撞、残留洋(海)期。

汽车轮胎滚动阻力研究综述

汽车轮胎稳态滚动阻力作为轮胎力学特性之一,对汽车的动力性、燃油经济性、制动性、操纵稳定性以及轮胎使用寿命等具有重要影响。阐述了轮胎滚动阻力产生机理,总结了轮胎滚动阻力的试验测量、数值仿真和理论计算方法;分析了车轮结构参数及材料属性对轮胎滚动阻力的影响;指出了汽车轮胎滚动阻力研究的技术挑战及发展趋势,可为轮胎滚动阻力的研究提供一定的参考。

镍基高温合金的热机械疲劳寿命预测模型研究

针对发动机热端部件常用材料镍基高温合金GH4169进行了200~450℃及400~650℃条件下的同相位热机械疲劳(TMF)试验,考虑TMF条件下多晶材料在弹性阶段产生的微观损伤应变能,提出一种适用于多晶材料的TMF寿命预测模型,并结合试验数据确定模型参数;采用GH4169、IN718、DD8三种高温合金对该模型的TMF寿命预测能力进行评估,结果表明,提出的寿命模型预测精度高于TMF寿命预测常用的Manson-Coffin模型和Ostergren模型。

南美锂三角地区锂资源特征及开发环境评价

南美“锂三角”地区是当前新能源产业革命的热点矿产开发区域,有必要对当地的锂资源分布情况和锂矿投资环境进行梳理与比较,为中资企业在该区开发锂矿提供参考。概述了锂三角地区锂资源成矿地质背景、资源概况及勘查开发现状,认为中新世以来的火山作用提供了丰富的成矿物质来源,上新世构造沉降形成大量封闭汇水盆地,锂矿在安第斯高原沙漠极度干旱气候下在盐湖中蒸发富集。研究区锂资源广泛分布于阿根廷、玻利维亚、智利三国,锂离子浓度高,镁锂比值低,品质优越。结合其所在的锂三角三国具体情况,采用层次分析法和线性加权综合评价法对区内锂矿的开发环境展开评价,建立评价指标体系。在评价过程中,综合分析了资源禀赋、政策法律、社会环境、基建便利度4个一级指标和资源品位、盐湖镁锂比值、资源量、勘探投入、锂矿外资开发政策、财税制度、收益兑回、通货膨胀率、矿业冲突、基建质量、水资源可得性11个二级指标,以定量赋值方式对区内三国的锂矿开发环境差异进行量化分析。经计算,阿根廷锂矿开发环境综合分值为0.8,智利0.36,玻利维亚0.27,认为阿根廷为锂三角地区最佳锂矿投资目标国,且翁布雷穆艾托、考查理-奥拉罗兹等盐湖值得关注投资。研究结论对于中资企业赴锂三角地区开展锂矿开采投资具有现实指导意义。

新工科背景下工程图学项目式教学改革探索

结合新工科的建设要求,文章立足培育学生工程制图实践能力与创新能力,将项目式教学融入“工程图学”课程建设中,探索了新工科背景下基于项目教学的工程图学教学改革新模式。在此基础上,文章又从学情分析、教学目标、课程特点、教学内容、项目实施、改革意义等方面加以分析,并以工程图学项目式教学为例详细阐述了若干案例,论述了新工科背景下工程图学项目式教学改革的可行性和有效性。

秘鲁北部奇克拉约地区始新世-渐新世侵入岩时代、成因和构造环境

为充分认识秘鲁北部海岸岩基带始新世以来的构造岩浆演化特征,探讨侵入岩形成时代、岩石成因及其构造环境,在海岸岩基带自西向东系统采集侵入岩样品。锆石U-Pb年代学数据显示侵入岩时代分两期,分别为52~47 Ma和36~28 Ma,具有自西向东逐渐变新的特征。样品岩石地球化学具有钙碱性-高钾钙碱性特征,明显富集Rb、Ba、K、U等大离子亲石元素,相对亏损Nb、Ta、P和Ti高场强元素;球粒陨石标准化稀土元素配分模式均表现为轻稀土元素富集的右倾型,具有弱的Eu负异常。Sr/Y-Y图解和Rb-(Y+Nb)图解显示岛弧岩浆岩的组成;Rb/Sr值和Th/U值接近壳源岩浆组成;Nb/Ta值和Zr/Hf值均接近平均陆壳组成;La/Ba-La/Nb图解指示具有岩石圈地幔源区的特征;A/MF-C/MF图解中多数样品落入基性岩的部分熔融区域。结合Nazca板块向南美大陆板块俯冲的构造背景及样品地球化学和年代学数据特征,认为两期侵入岩的岩浆具有同源特征,岩浆源区可能源于基性下地壳的部分熔融,并有岩石圈地幔物质混染;秘鲁北部在Nazca板块低角度平板俯冲作用下,岩浆弧向东迁移,同时地壳隆升和增厚时限较中南部地区的30 Ma时限稍晚(大约在28 Ma之后)。

诱发台风暴雨型滑坡的降雨阈值研究——以泰顺县为例

在我国东南沿海地区,台风暴雨诱发了大量山体滑坡。建立诱发台风暴雨型滑坡的降雨阈值模型,可为该地区的滑坡预警提供参考依据。基于浙江省泰顺县2007—2022年以来发生的滑坡信息和日降雨量数据,进行了诱发滑坡的台风暴雨事件编目,初步揭示了台风暴雨型滑坡的发育规律和触发降雨特征,通过降雨强度(I)、降雨历时(D)的幂律关系构建了滑坡临界降雨阈值模型,并开展了不同台风降雨雨型的阈值模型对比。结果表明:台风暴雨型滑坡大量发生在与台风登陆方向接近的迎风坡,坡表植被多为乔木和竹林;诱发滑坡的台风降雨一般持续2~3 d,且降雨过程集中,降雨雨型以单峰型为主,总降雨量一般在200 mm以上;台风暴雨诱发滑坡的降雨阈值显著高于一般性的降雨,这种差异与台风降雨模式及大尺度气候环境有关;雨型也会显著影响降雨阈值,随着降雨峰值的后移,阈值逐渐降低,表明台风暴雨型滑坡对长时间降雨后出现的强降雨事件更加敏感。通过降雨阈值模型对9次台风降雨事件是否诱发滑坡进行了预测,预测结果与实际情况比较吻合,证明该模型及研究思路对台汛期东南沿海的滑坡监测预警有较强的参考价值。

基于无人机技术的露天矿山越界开采监测与评估方法

高效快速评估露天矿山越界开采对开展矿产卫片执法检查和推进严格保护矿产资源策略、推动区域高质量发展具有重要意义。基于无人机飞行技术、传感器技术、通信技术和影像处理技术,结合卫星遥感、地理信息系统应用,采集无人机航测数据与飞控系统数据,快速获取了疑似违法矿山二维场景图像(SIM),动态飞行展示矿区全貌和精细地物;进一步建立了矿山三维数字高程模型(DEM),定性研判违法类型与性质;针对需求建立了矿山的三维数字表面模型(DSM),定量估算违法采矿资源量;利用四维数字表面模型(DSM),查明矿山历史时期的违法过程,测算违法开采的资源量。无人机航测技术实现区域矿产资源开发秩序的快速监测和精细评估,为矿产资源的卫片执法检查工作提供理论支撑和决策依据。在江南某地进行试验的实例表明,基于无人机技术的露天矿山越界开采监测与评估方法技术具有时效性强、操作便捷、精细高效等优势,在支撑服务自然资源领域的卫片执法检查工作方面可以更加广泛地应用。

高温退火对AlN外延材料晶体质量的影响

采用高温退火技术改善金属有机物化学气相沉积AlN薄膜材料晶体质量。研究发现较低的生长温度下,Al原子迁移能力弱,外延呈岛状生长模式,形成大量的柱状晶粒,晶粒倾斜、扭曲,晶格原子排列混乱,存在大量的位错和层错缺陷;高温退火时晶格发生重构,晶粒合并,位错和层错缺陷减少,晶格排列整齐,晶体质量得到提升。通过优化生长温度和退火温度,获得了高质量的200 nm厚AlN模板,其(002)和(102)面的X射线双晶衍射摇摆曲线半高宽分别为107 arcsec和257 arcsec,位错密度比退火前降低了2~3个数量级。

河流冲积平原饱和砂土区地下管线渗漏诱发地面塌陷机制研究

河流冲积平原区是我国城市建设的主要区域,地层以松散冲洪积物为主,该地区地下管网破损带走松散地层极易形成隐蔽性很高的地下空洞,进而诱发地面塌陷,威胁人身财产和基础设施安全。以安庆市长风路地面塌陷为例,建立渗流、应力多场可控的等比实体模型箱,开展城市地面塌陷仿真实验,分析带水管线破损后地层中孔洞发育过程及孔洞周边各个方向应力变化特征,旨在揭示地面塌陷形成机制。结果表明:(1)安庆市长风路地面塌陷从孕育到塌陷,经历了小孔、竖直孔洞、塌陷坑三种形态,可将地下异常孔洞当作前兆进行预警;(2)河流冲积平原区城市地面塌陷的孕灾环境是地层的高渗透性地层和地下水位,诱发因子是管道的破损,尤其是污水排水管道破损;(3)城市地面塌陷危害大小主要受控于管道及地下水位相对埋深,且可以根据地层性质对塌陷坑的大小进行计算评估。该成果可为城市地面塌陷风险评价、防治区划等提供理论基础。

秘鲁Morococha斑岩-矽卡岩-浅成低温热液型矿床成矿地质特征与区域找矿方向

秘鲁中部Morococha地区位于中安第斯秘鲁中新世成矿带,是全球最具代表性的世界级斑岩-矽卡岩型和浅成低温热液型成矿系统之一。系统总结了该区斑岩型、矽卡岩型、浅成低温热液型等多种铜钼铅锌银多金属矿化成矿作用特征和最新的研究进展,结合区域岩浆-热液成矿作用过程,提出了下一步找矿方向。Morococha矿区位于秘鲁中部Yali穹隆北段,由中心部位的Toromocho斑岩型铜钼矿床及外围铅锌银金多金属矿脉组成。区内主要构造为北西向Morococha背斜,地层主要为二叠纪—三叠纪Mitu群火山碎屑岩、侏罗纪Pucara群碳酸盐岩、早白垩世Goyllarisquizga群海相碎屑岩和碳酸盐岩。矿区中新世岩浆活动主要为中中新世不含矿的闪长质侵入岩(14.3~14.1 Ma)和晚中新世与成矿有关的花岗闪长岩和长石斑岩岩株(9.4~7.7 Ma)。Morococha岩浆-热液系统(8.5~7.2 Ma)是其形成超大型斑岩型铜矿成矿的原因之一,铅锌银多金属矿化主要发生在斑岩型矿化之后约0.5 Ma,受区域构造控制。矿床在空间上显示出明显的金属分带特征,中心斑岩区域为富铜矿石,而远离斑岩区出现更多的富铅锌银矿石。秘鲁中部中新世成矿带分布着众多具有重要经济价值的脉状热液型铅锌银多金属矿床,总结近年来综合地质调查和研究成果,表明这些多金属矿床都属于斑岩-矽卡岩成矿系统的一部分,因此斑岩-矽卡岩型铜矿床及浅成低温热液型贵金属矿床是秘鲁中部重要的找矿方向。

典型复合材料结构固化变形仿真预测与控制验证

针对典型复合材料结构固化成型过程中变形难以控制的问题,本文对典型复合材料结构的固化变形进行仿真预测,从固化工艺和模具补偿两方面对固化变形加以控制和验证。固化工艺方面以各设计点变形数据为基础确定了最优固化工艺曲线,模具补偿方面提出了一种构件有限元模型自适应调整的方法,综合考虑固化工艺参数与模具型面补偿采用了一种基于全局补偿量的协同控制方法。结果表明,通过仿真模拟L形构件的固化变形误差为12.4%,借助响应面优化算法得到的L形构件最优固化工艺曲线其固化变形预测值与各试验设计点最大变形的最小值偏差不超过3.3%;T形加筋壁板有限元模型经自适应调整后,对于下表面与目标型面之间的偏差距离,数值模拟值与试验测量值的最大相对误差为17.20%。通过全局补偿量的协同控制方法对半筒形壁板的模具进行补偿,其固化变形最大值相比于传统单一模具型面补偿控制方法降低了接近90%。

非理性偏好下动力电池再制造供应链最优决策与协调研究

考虑动力电池剩余容量不确定特征,构建由电池供应商和汽车制造商组成的再制造供应链,分别探讨决策双方完全理性、单向非理性偏好和双向非理性偏好等5种决策情形下的均衡解。研究发现:动力电池再制造容量起始点对回收量具有正向作用。在双向非理性偏好情形下,供应商的利他(公平)偏好程度增加导致制造商和系统总利润提高(降低),而自身利润总是降低;制造商的非理性偏好对供应链成员及系统利润的影响与供应商的非理性偏好程度有关。在单向非理性情形下,供应链成员的利他(公平)偏好程度增加导致自身利润下降(上升)而对方利润上升(下降)。两部定价契约和收益共享契约能够实现双向非理性偏好情形下再制造供应链的协调。

面向数据中心48 V供电系统的混合型母线变换器及其高密度集成

该文提出适用于数据中心48 V供电系统的混合型母线变换器电路拓扑及其高密度集成方法,通过在开关电容变换器中嵌入自耦变压器和LLC谐振变换器,大幅增加开关电容变换器的降压比,且利用矩阵式变压器结构实现变换器输出电流能力的大幅提升。基于所提出的混合型母线变换器,进一步提出其高密度集成方法,综合采用磁集成、绕组集成等方式,实现变换器功率密度和效率的提升。研制40~60 V输入、变比8:1、输出电流100 A、开关频率1 MHz的八分之一砖模块,功率密度达到1.704 kW/in3,最高效率达到97.9%。

纤维金属板蜂窝夹芯结构鸟体高速冲击损伤分析

纤维金属板蜂窝夹芯结构作为一种轻质航空结构,研究其抗鸟体高速冲击性能具有重要的现实意义。本文提出一种基于连续介质损伤力学的有限元模型,研究鸟体高速冲击下纤维金属板蜂窝夹芯结构的力学行为及损伤机理。采用光滑粒子流体动力学(Smooth particle hydrodynamics, SPH)法对鸟体类流体力学行为进行建模;采用Johnson-Cook模型模拟金属层冲击力学响应;采用三维Hashin准则,考虑应变率效应,模拟复合材料层板面内损伤演化;采用界面单元模拟层间分层现象。编写用户材料VUMAT子程序,实现基于ABAQUS/Explicit软件平台的数值求解。探讨鸟体速度、蜂窝高度和面板厚度对纤维金属板蜂窝夹芯结构鸟体冲击性能的影响,分析预应力条件下纤维金属板蜂窝夹芯结构鸟体高速冲击损伤特性,为夹芯结构鸟体冲击问题数值分析提供一定的参考。

我国原生金刚石矿找矿勘查实践与研究新进展

2013年召开的“全国金刚石找矿勘查现场研讨会”,标志着我国新一轮原生金刚石矿找矿勘查工作的开始。近十年以来,原生金刚石矿找矿勘查实践与研究取得了一系列新进展:安徽栏杆地区和辽宁瓦房店地区新增一批原生金刚石资源量,进一步提升了我国金刚石资源保障能力;新划分出辽宁第Ⅳ金刚石成矿带和山东平邑—费县金刚石成矿带,在全国多个地区发现了新的找矿线索,进一步拓展了金刚石原生矿的找矿空间;进一步完善了构造解析-三维建模-工程验证、高分辨率遥感信息提取等综合找矿方法,形成了深部找矿和发现隐伏岩体的新思路;含矿岩体成因研究、金伯利岩(钾镁煌斑岩)侵位模型、金刚石原产地研究等取得了新认识;年代学研究表明,我国含金刚石母岩的成矿时代从古生代延伸到晚中生代,具有显著的多期次成矿特征。此外,文章根据近十年来金刚石找矿勘查与研究取得的新进展及存在的新问题,提出了今后原生金刚石找矿勘查与研究的相关建议。

基于柔性铰链结构的大口径压电快摆镜

为了解决压电作动器驱动的快速反射镜因压电作动器伸长量较小,导致快速反射镜偏转角过小的问题,该文提出了一款新型快速反射镜设计方案。采用三级杠杆式柔性铰链放大机构实现压电作动器位移的放大,采用柔性轴承作为快摆镜的运动关节实现快摆镜的大角度定轴偏转。通过理论推导和有限元仿真对快摆镜的最大偏转角度、等效应力、谐振频率以及振型进行分析。实验结果表明,所设计的快摆镜可以实现大于2 mrad的镜面偏转,满足大范围、高精度的光束定位要求。