DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 3. 结果与讨论 3.1. 对高岭土模拟废水的絮凝效果 培养基的碳氮比是影响微生物生长的重要指标，在氮源浓度一定的情况下，适宜的碳源浓度十分重要，不但可以提高絮凝能力，还能控制培养基的成本。本研究以环糊精废水作为碳源，探讨了不同环糊精废水添加量(1%、10%和100%)下，相应的微生物絮凝剂F1-1、F1-2，F2-1、F2-2，及F3-1、F3-2对高岭土模拟废水的絮凝效果，结果见图2。 图2. 环糊精废水不同添加量下相应絮凝剂对高岭土模拟废水的处理效果 由图2可知，环糊精废水的添加量对该株芽孢杆菌的产絮能力具有一定的影响，1%低添加量下的絮凝率(含菌体和不含菌体均为98.8%)与10%中添加量下的絮凝率(含菌体和不含菌体均为98.4%)十分接近，且略大于100%高添加量下的絮凝率(含菌体和不含菌体均为97.4%)。可见，1%添加量即可为该产絮菌提供充足的碳源，且有利于减少碳源投加量和降低碳源成本，因此，在后续的实验中选用1%环糊精废水添加量进行培养基配制。 同时，与对照组(F0-1和F0-2)比较，1%添加量下的絮凝率也十分接近(甚至略大)。可见，采用1%环糊精废水代替标准产絮培养基中的葡萄糖是完全可行的。不仅实现了环糊精废水的资源化利用，又节省了葡萄糖消耗。另外，由F0-1、F1-1、F2-1、F3-1 (含菌)与F0-2、F1-2、F2-2、F3-2 (不含菌)的对比可以看出，有无菌体存在都对絮凝率影响不大，因此，推测该产絮菌的絮凝物质分布在胞外。该结论与于荣丽等的结果一致 [ 31 ]。值得指出的是，本实验的环糊精废水样品本身并未表现出对高岭土模拟废水的絮凝作用(数据未显示)，只有经过本株芽孢杆菌发酵后才具备絮凝能力，所以对环糊精废水的转化是十分关键的。 3.2. 对养殖废水的絮凝效果 由于环糊精废水产絮培养基(1%添加量下)与标准产絮培养基所产絮凝剂对高岭土模拟废水都具有很好的絮凝效果，难以看出差异。而色度去除是畜禽养殖废水处理的“难关”，故本研究以养殖废水脱色来进行再次评价，结果见图3。 图3. 环糊精废水较优添加量下相应絮凝剂对养殖废水的脱色效果 由图3可知，无论是环糊精废水产絮培养基，还是标准产絮培养基，所产生的絮凝剂对奶牛场废水的脱色效果都不够理想。但相对来讲，环糊精废水产絮培养基的脱色效果要优于标准产絮培养基的，从12.6%提高26.5% (含菌体)和从10.7%提高到28.1% (不含菌体)，相当于提高了一倍以上。此优于同等条件下的新会柑肉汁培养基所产絮凝剂的效果 [ 32 ]。从图4也可以看出，采用环糊精废水产絮培养基所产絮凝剂处理该奶牛场尾水时，其产生的絮体体积大，沉降速度快，上清液较之原水的感官有一定程度的改善，这些现象在现场观察时十分明显。因此，采用新研制的培养基，经产絮芽孢杆菌发酵后，所得发酵产物可适用于养殖废水的处理。值得指出的是，本实验的环糊精废水样品本身的脱色作用十分有限(仅4.8%)，只有经过本株芽孢杆菌发酵后才具备絮凝能力，进一步说明了对环糊精废水的转化是十分关键的。 图4. 絮体形成和沉降效果
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user: 4. 结论 1) 以环糊精废水作为廉价碳源，替代标准产絮培养基中的葡萄糖是可行的，在降低培养基成本的同时提高了絮凝效果； 2) 添加碳源的浓度会对产絮效果有一定的影响，宜采用1%添加量，此时产絮效果好且碳源成本相对较低； 3) 产絮菌芽孢杆菌的絮凝物质分布在胞外，菌体本身对絮凝作用基本无影响； 4) 对于难脱色处理的畜禽养殖废水，环糊精废水培养基所产絮凝剂较之标准产絮培养基有更好效果。 总之，本研究新研制了环糊精废水产絮培养基，既可解决环糊精产业中废物的环保问题，又可为畜禽养殖等废水处理提供环保材料，变废为宝，一举两得，具有经济可行性，值得推广应用。
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user: 摘 要 利用响应面法优化五指毛桃复方制剂中五指毛桃的提取工艺条件。在单因素试验研究的基础上，应用Design Expert 8.0.6建立数学模型，以五指毛桃含量为响应值，进行三因素三水平的响应面分析。结果表明，利用连续式提取分离浓缩器提取五指毛桃复方制剂中补骨脂素的最佳工艺为温度43℃、料液比为51:1 mL:g、压力36 Mpa。 关键词 :五指毛桃，补骨脂素，提取工艺 Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 五指毛桃复方制剂由五指毛桃、玉竹、桑叶和罗汉果组成。其中，五指毛桃为桑科植物粗叶榕Ficus hirta Vahl的干燥根，味甘，性微温，具有益气健脾，祛痰化湿，舒筋活络的作用，用于肺虚痰喘，脾胃气虚 [ 1 ]。其主要成分有糖类、氨基酸 [ 2 ]、黄酮类 [ 3 ]、香豆素 [ 3 ]、甾类 [ 4 ] 等。现代药理研究证明，五指毛桃具有镇咳平喘 [ 5 ]、对平滑肌有双向调节作用 [ 6 ]、还具有抗菌 [ 7 ]、护肝 [ 8 ]、抗氧化 [ 9 ]、免疫调节 [ 10 ] 等作用。补骨脂素具有较强的药理作用，是五指毛桃的主要活性成分之一，可作为评价五指毛桃质量的指标性成分 [ 11 ]。
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user: 2. 材料与仪器 连续式提取分离浓缩器：广州泽力医药科技有限公司，ZLUPD；高效液相仪：戴安U3000高效液相色谱仪，色谱柱C18 (2.1 mm × 100 mm，1.7 μm)；电子分析天平(梅特勒–托利多)；密理博milli-Q Direct 8 纯水仪(美国Millipore公司)；超声波清洗器(昆山市超声仪器有限公司)；粉碎机(泓荃制药机械公司)。 补骨脂素对照品：于中国食品药品检定研究院，批号为110739-201416。
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user: 摘 要 对地层褶皱、大山脉形成及海陆起源给出动力学解释，是地球科学的核心问题。从冷缩说、大陆漂移说到板块理论创立，何种力量驱动始终是理论的难点。从地槽活动现象规律，找到构造运动源于地壳深部壳幔物质的相向、协同大尺度水平迁移。日月引力产生交变固体潮汐应力，引起壳、幔圈层相互剪切。因“剪切运动不稳定性”，潮汐应力转化出驱动莫霍面两侧壳、幔物质水平相向迁移的驱动力Fc，使莫霍面波动形成地球上最大的内波系统。其中蕴藏的重力势能，足够全球大地构造运动所需，能量来自地球转动能消耗。有限元数值模拟，实现了幅度万米的地槽沉降及两侧地带隆升，揭开了地槽活动之谜。“内波说”对全球洋中脊体系、陆壳双层结构、大陆溢流玄武岩和洋底火山四种全球性大地构造现象给出成因解释。大陆起源是全球构造理论核心问题。“内波说”揭示的“薄地壳底部物质自动向厚地壳底部迁移”的地壳增厚机制，将海岛生长成人类赖以生存的大陆。根据“大陆根”等现象，“内波说”支持大陆固定说。全球构造运动的发展方向是：洋中小岛合并成陆地，陆壳不断扩大，洋壳不断缩小，最终像月球那样成为陆壳为主、构造运动停止的星球。“内波说”不是“板块说”的改进。从理论建立出发点、出发地域、依赖的主导能源、物质运动形态、地质史长度方面，两者均不相同。这是两种不同思路的学术体系。 关键词 :地球自转，地幔分异，地槽活动，固体潮汐，波动运动 Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 牛顿力学(天体、弹塑性体、流体力学)建立后，用动力学解释地层褶皱、大山脉形成及海陆起源，成为地质学核心问题。从鲍蒙发表冷缩说、魏格纳提出大陆漂移说到板块理论创立，地质学一直在探索、寻找，究竟是什么力量推动全球大地构造运动，却找不到可以推动大陆漂移的力，大陆漂移说面临困境。 霍姆斯提出“地幔对流”假说，“地幔对流”提供强大推力的可能性使漂移说摆脱困境，板块构造理论诞生。 经60年发展，板块理论已成为地学主流理论。板块构造内容被编入学校教科书，“大陆漂移”、“板块碰撞”已广泛流传。然而，这个由大洋地质出发建立的理论，“对大陆板块及其板内构造演化的解释则显得苍白无力……尤其是板块运动的驱动力问题，迄今没有一个令人满意的解释” [ 1 ]。 马宗晋院士对板块理论的评价是：“板块运动机制至今没有确定，板块运动驱动力不能确定，始终是板块构造理论的严重缺陷。动力学机制，是任何一种学说或理论赖以立足的根基，所以是一个不能回避的问题。任何一种合理的地壳动力学或地球动力学假说，至少要满足以下一些条件：① 能对全球的构造运动特征及其空间分布规律和构造演化过程作出解释；② 所依赖的动力因子既有足够的能量，其作用方式又能合理说明构造变形场的特征；③ 应符合物理学的基本原理和地球内部物质的物理–化学性质。从这些判别条件看，迄今还没有一种地球动力学假说是完善的” [ 2 ]。 滕吉文院士指出：“板块构造理论以地幔对流来解释其运动的力源，……但也应当看到，它毕竟仍是一个‘猜想’，这便表明，当今的一切地学模型都是建立在对地幔对流假设模型的基础之上，即十分缺乏观测数据的检验” [ 3 ]。 矿物学家们对生成深度达150~200 km的大颗粒天然金刚石中环带结构的研究发现，在金刚石生长的3000 Ma间，环境压力没有变化，金刚石在地幔固定深度生长 [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]。金刚石不可能不跟随对流地幔运动，地幔没有对流，也就没有推力可以提供。 那么，到底是什么力量推动了全球大地构造运动？ 动力来自能量转化。靠热能驱动的板块说是一种“热机理论”。地球生成以来，已释放热能6 × 10 30 ~20 × 10 30 J，自转动能15 × 10 30 J。现在，每年释放热能9.4 × 10 20 J，自转动能1.3 × 10 20 J。全球地震活动每年释放能量5 × 10 18 J，此值为构造运动所需能量下限。自转能和热能的年耗散分别比它大1~2个量级。其他能量，如地磁场总能量为10 22 J量级，数量上远远不够 [ 8 ]。
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user: 4. 海陆的起源 关于原始地球海陆分布状态有不同的假说。地史学告诉我们，早期地球上大陆面积很少，大片海洋覆盖着地球。太古宙、元古宙、显生宙的陆地面积，占全球面积的比例分别为0.3%~2.4%，2.4%~15%，15%~29%；陆地地壳厚度从10 km逐步增加到40 km，地壳岩石成分渐趋酸性 [ 37 ] [ 38 ]。 根据地史学资料，海陆演化的初始状态是：早期地球地壳较薄，厚度相对均匀，海水覆盖了全球大洋，洋中难有出露洋面的岛屿。 大陆与大洋之间的区别只是壳的厚度不同 [ 37 ]。海陆的起源问题，主要是解释原始大洋地壳中，部分洋壳如何会逐渐增厚，露出洋面成为岛屿，再扩大成为陆地。 4.1. 部分洋壳吸纳周围物质增厚形成陆岛再扩大成大陆 内波机制的特点是，薄地壳底部的玄武岩物质自动向厚地壳底部集中。这一特点决定了厚度相对均匀的原始洋壳必定会分化成薄的洋壳与厚的陆壳，形成海陆的对立。 原始大洋地壳三维全球模型，在Fc力的作用下，数值模拟能够得到大洋中出现岛屿、岛屿逐渐扩大，之后全球大洋中分布若干大陆块的图像吗？ 我们期待三维数值模拟的结果，但在模拟计算前，根据内波运动的特点，设想一下海陆演化过程。 设想全被海水覆盖的原始地球已分异出厚度大致均匀的洋壳，其上随机分布着数百个地壳稍厚(或稍薄)的小区域。厚度稍大的洋壳吸引周围洋壳物质增大，再相互合并成数十个体形更大也更厚的块体。它们互相“吞并”，个头越来越大、个数却在减少，随着厚度增加，它们开始露出洋面成为陆块。这些陆块的数量已经不多，它们之间最可能的位置分布应该是相互远离的。 现今地球表面，大陆与大洋是正相对踵分布的。四个古老的大陆位于四面体四个角上，四个大洋则占据四个面所在位置。地球上几乎找不到一处陆地，它的对踵点仍然是陆地。以为是“大陆漂移”运动此时正巧出现海陆对踵分布，应属小概率事件。 原始大洋地壳三维全球模型的演化模拟，会不会出现大陆块与海洋对踵分布的形态？让我们等待模拟计算验证。 4.2. 大陆地幔根–大陆从地幔中吸纳玄武岩物质的通道 厚陆壳的形成，除了从周围薄地壳底部吸引玄武岩，还从下部地幔中补充玄武岩物质。地震层析发现各大陆古地盾下方的“地幔根”现象，将地幔中分异玄武岩物质补充到大陆底部通道的影像清晰地显示在我们眼前。 全球地震层析成像揭示出的大陆根现象说明：陆壳与地幔是连成一体的，形成大陆的玄武岩物质来自下部地幔岩中轻物质成分的分异上浮。 图8是全球三维地震层析成像图。左图是125千米深度，地震波高波速异常区(深兰色)都出现在各古老陆核下方分布的地幔根图象，右图是350千米深度，在陆核区下方仍有大于2%的高速体分布。在广阔的大洋下，没有地幔根 [ 39 ]。 图8. 地震层析成像揭示的位于全球各古老克拉通下方的地幔根现象 地震层析中这些高波速陆根，在全球重力异常数据反演下被认证为是陆核下方上地幔物质的密度增高异常(最大正密度异常0.016) [ 40 ]。 根据岩石学研究，从地幔岩中可分异出约7%~12%玄武岩浆，未分异上地幔岩的密度为3.25 g/cm 3 ，分异后密度为3.29 g/cm 3 [ 41 ]。 0.016 g/cm 3 正密度异常相当于这里的地幔岩中已分异出5%玄武岩浆。从300千米厚上地幔正密度异常区中分异出的玄武岩浆可形成约10~15千米厚玄武岩地壳。 杜乐天对直接来自上地幔的地幔岩捕虏体中浆胞的研究，从微观上揭示了玄武岩岩浆发生、发育、析出的过程。是地幔中的挥发性成分和超临界流体渗入地幔岩中促使玄武岩浆形成 [ 42 ]。大气剥蚀搬运造成负荷重分布等外动力地质作用，对陆壳下部地幔的扰动，促使更多的玄武岩浆形成上浮。 陆根的存在，使得陆壳与上地幔连接为一体。无人能够解释，若大陆漂移，如何能保持它的陆根不被削去。这应该是Lowman在发现大陆根现象后不久，就提出“大陆固定不动的板块构造假说”的原因 [ 43 ]。 大陆漂移的概念，将大陆与下方地幔的物质联系切断，地壳与地幔作为整体的正常思路被错误观念阻断，因而无法理解大陆根的意义。 4.3. 大陆的维持与生长 剥蚀作用每年将约10 km 3 陆上物质搬运到海中。出露海面的陆块体积约1.3 × 10 8 km 3 ，若没有某种反向的物质搬运与集聚过程，只要几千万年，大陆就会被剥蚀夷平 [ 44 ]。 Dietz提出海底扩张说同时，意识到：“一个满意的地壳演化理论必须要能解释，为什么大陆经长期削平风化作用仍能保持那么高” [ 45 ]。但是，Dietz没有找到能够抵御剥蚀作用的机制。 内波说中，厚地壳从周围薄地壳底部吸引玄武岩物质形成大陆。这种与剥蚀作用方向相反的物质输运，既是陆壳形成的机制，也是抗御剥蚀的机制，因而大陆不会被夷平，陆屑被搬运到大陆周缘沉积，引起一轮又一轮地槽活动，大陆不断围绕陆核增生。 陆壳通过从周围薄地壳底部吸引、同时接纳来自地幔大陆根分异上浮的玄武岩，生长增厚。大陆有这些吸收机制，虽然陆壳只占全球面积30%，但陆壳的体积却占全部地壳体积的70% [ 46 ]。 呈现在我们面前这幅大陆逐渐生长，地壳不断增厚的图像就是全球大地构造演化剧的主线。舞台上的两位主角是：地幔分异和因地球自转能释放引起的构造运动；太阳辐射能和地球热能则作为辅助能源出现。 4.4. 地球上海陆演化的前景 按照Anderson的计算，地球能够形成约200千米厚的地壳 [ 47 ]。地球没有形成那样巨厚的地壳说明地球的分异过程远没有完成。 月球实际是一颗类地行星，有月壳和月幔，也有“洋”和“陆”，而且与地球的陆壳和洋壳有类似构造 [ 48 ]。月海集中在向着地球的半球，另外半球是月陆。月球上的海陆分布，一阶球谐已成为主项，地球上主项尚由次低阶的二阶球谐(四面体分布)担任。 经数十亿年演化，地壳平均厚度尚不到20千米，但直径不到地球1/3的月球，月壳厚度竟达到60千米。地球上大陆面积不到30%，月陆则超过70%。地球上强震频繁，构造运动活跃；月球上只有少量微震，构造运动已经基本停顿。是什么原因让两者之间产生这样的差异？ 内波说认为构造运动因地球受到日月引潮力引起。月球受到地球的潮汐作用更激烈，月壳运动更强烈，分异与构造演化速度更快，30亿年前就被潮汐作用锁定，相对于地球停止转动，走完演化全程。 地球的自转速度仍然不低，地壳运动演化离走完全程还远，其演化方向也是地壳不断加厚，大陆不断扩张，海洋继续缩小，地球自转速度越来越慢，构造活动逐渐趋于停顿。
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user: 5. 内波说与板块说的差别及优势 与板块说描述巨大板块间碰撞挤压，数千千米地层缩短、增厚抬升成高原或山脉，海洋或大陆板块下插并消逝在地幔中，受到往往超过数百兆帕强应力驱动的图景不同；内波说描述的全球大地构造运动，主导驱动力是强度极微弱但数十亿年来时刻不停作用在全球壳幔交界面上的“潮波驱动力”，引起莫霍面与地面发生波动起伏；在大气剥蚀搬运负荷重分布的外动力地质作用下在地层中产生数百兆帕强应力而驱动地壳运动。 板块说是当前地学的主流学说，“地幔对流”假说是板块说建立的动力基石。霍姆斯当年提出“地幔对流”假说时，就申明“这种为适应特别需要而虚构的推测，在得到独立的证据支持之前是没有科学价值的”。 最初设想的对流发生在软流层中，之后设想了上地幔对流、上下地幔分别对流，以及越来越复杂的各类对流形式。图9是设想的对流形式中的一种。作为动力源的“地幔对流”，无论是它的形式或存在的证据都充满不确定性 [ 3 ]，让“板块构造动力学”与地幔对流一样充满不确定性。 图9. 又一种设想的地幔对流形式――超级地幔柱 在缺乏全球构造动力学新假说的情况下，板块说得不到通常科学发展中批评性验证和比较。地球科学亟须可与板块说竞争的全球构造动力学新假说。新假说依赖的固体潮汐应力已被观测证实确实存在、并可用数学形式表达其大小、方向及作用持续时间。 板块说建立在“地幔对流”、“海底扩张”、“大陆漂移”三个科学猜想基础上。内波说从百年地勘搞清地槽运动的现象规律出发，寻找到动力。 动力来源是否清楚而且可靠是评价一个地球动力学理论的重要依据。 “地幔对流”假说是板块说建立的基石。最初设想的对流发生在软流层中，之后设想了上地幔对流、上下地幔分别对流，以及越来越复杂的各类对流形式。作为动力源的“地幔对流”，无论是它的形式或存在的证据都难以确定 [ 3 ]。 内波说的主导力源Fc由潮汐应力转化而来，潮汐应力的存在已由观测充分证实。莫霍面内波生长过程属于流体力学中剪切运动不稳定问题，在力学上有充分根据。内波说的重要优势是：动力因子清楚而且简明，满足马宗晋先生对“任何一种合理的地壳动力学或地球动力学假说，至少要满足的三个条件”的要求 [ 2 ]。因为动力机制清晰，在计算技术飞速发展的今天，不难通过数值模拟检验新假说的合理性。
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user: 6. 大洋中脊体系——验证全球构造理论的钥匙 “内波说”将波动运动概念引入了大地构造学。在内波说中，壳、幔物质的协同运动发育出波长不同的构造系：造成地槽活动的内波，优势波长在数百千米，属短波构造；长波构造形成所需的演化时间更长，且需要不受剥蚀搬运外动力作用干扰。洋中脊体系这一长波构造就在由海水隔离大气营力的大洋环境中发育形成。 在板块构造理论体系中，洋壳年龄不超过2.2亿年，洋中脊地层更年轻。根据大洋钻探获得的洋壳、洋中脊地层年代，就能判别这两种全球构造假说，何种符合实际。近年来，大洋勘察在多处洋底和洋脊处发现同位素年龄为1670 Ma、748 Ma、790 Ma的古老岩层，令海底扩张说陷入困境 [ 30 ]。 从洋中脊中央裂谷的形态，也能判定海底扩张只是考虑不周的猜想。图10是突起在洋底的洋中脊结构图。洋中脊中间是宽度数十千米的中央裂谷，裂谷两侧是裂谷山 [ 49 ]。 对于海底扩张的动力，现在倾向于“桌布下滑”模式，板块俯冲拉力将中央裂谷拉出裂缝，岩浆上涌填充裂缝实现海底扩张。这样的过程将使两侧裂谷山之间的中央裂谷不断加宽。以大西洋为例，洋脊扩张已2亿年，中央裂谷宽度仍仅数十千米，说明设想的“桌布下滑”将中央裂谷拉裂、岩浆上涌填充的过程根本就没有发生过。除非岩浆填充裂谷中裂隙同时，两侧裂谷山能发生向中心靠拢的运动！ 洋中脊处出现中央裂谷的原因，用洋脊通道中的玄武岩浆流走后，上部洋壳塌陷解释更合理(按前文所述，流走的岩浆的去向之一是形成大陆溢流玄武岩)。 图10. 洋中脊结构图 大洋勘察难度大、花费高，建立在大洋勘察资料基础上的板块说，必然受到勘察深度仍然肤浅的影响。正如汪品先院士所述：“进行过大洋钻探的海洋很多，但是大多只钻探沉积层，很少能探索基底” [ 50 ]。洋底不存在大气剥蚀作用，无论是沉积物覆盖还是熔岩溢出，总是新地层覆盖在上，只有打到基底的深钻孔才能揭示出洋底的真实年龄。根据没有钻到基底的地层资料进行的分析，很容易出错。新世纪中“有更多深海钻孔将钻进洋底地壳第三层……若发现古老的或大陆性的岩层，这对于板块学说将是一个严峻的考验” [ 51 ]。 如果进一步的大洋钻探证实洋壳及中脊的年龄同古地盾同样古老，将宣布板块理论走到尽头。
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user: 7. 结语 “挤压成山，拉张成盆”是地质界的共识。将水平地层挤压成大山脉，需要强大的水平力在地层中产生数十至数百兆帕应力。从冷缩说到大陆漂移说，地质学一直在探索、寻找这种水平推力而无果。直到霍姆斯提出“地幔对流”说，“地幔对流”提供强大推力的可能性使漂移说摆脱困境，板块构造理论诞生。遗憾的是60年后，板块运动驱动力仍不能确定 [ 1 ] [ 2 ]。 对地球自转在地壳运动中的作用不少学者进行过研究，较普遍的结论是：地球自转速度变化引起地层中构造应力值仅几个Pa，极移引起的可到0.003 MPa，离能使岩石变形所需的应力值差距太大 [ 52 ]。这些对地球自转在构造运动中作用的分析并不到位。 李四光从上世纪二十年代开始考虑地球自转与大地构造运动的关系，经40年思考提出“地质力学”，开创了全球构造“转动机”理论探索的先河。李老在探讨地槽沉降起因时又指出 [ 11 ]，大山脉隆升的垂直运动，是地壳底部物质大幅度水平迁移的结果。在李老思路启发下，笔者提出地壳与地幔圈层间相互作用，产生“潮波驱动力”Fc，驱动地壳和地幔物质相向水平迁移。在Fc力作用下通过数值模拟实现了地槽沉降活动，初步证实了李老思路的正确。新中国成立后培养的科学工作者，在分析百年大陆地质勘察揭示出的构造运动现象规律基础上，以地球转动为主导动力，提出全球构造动力学理论——“内波说”。 板块说是当前地学主流学说，得到大多数地球科学家支持和认同。但是，这个在对大洋底相对粗浅观测基础上建立的理论是否能够最终确立不被淘汰，仍然存在不确定性。“板块说是靠研究海洋地质起家的，研究对象的局限性限制了它真正成为全球构造理论的可能性。从产生到现在，它一直在为其登陆而奋斗，由于遇到难以克服的困难，这种愿望迄今未能实现” [ 53 ]。若登陆仍不成功，寻求统一的全球构造理论的愿望也就破灭。正如滕吉文院士指出的：很大的问题是，作为动力源的“地幔对流”，无论是它的形式或存在的证据都充满不确定性。 内波说动力来自日月引力对转动地球内部产生的交变潮汐应力，根据理论计算和实测，伴随潮汐应力的能量流比热能流还大。潮汐交变应力的存在早已被观测证实。它的动力源不存在不确定性，且可以给出力的作用点、方向及持续时间。目前，这个假说已经对地槽沉降机制这个地质学多年来没有能够解答的问题，做了有限元数值模拟，得到与地质活动符合的结果 [ 27 ]。若对全球洋中脊体系形成的三维数值模拟得到正面结果，这个假说就能上升为全球构造的动力学资用假说。 地壳运动中“潮波驱动力”Fc作为内动力、大气营力作为外动力，重力始终参与其中。地球上只有重力作用能够产生强应力，但重力是垂向力，又是保守力，总是趋向均衡状态。内动力Fc虽然微弱但千百万年从不停歇，引起莫霍面及地面波动起伏，通过外动力引起的“负荷重分布”等机制，重力作用可在地层中产生数百兆帕应力，引起地壳运动。壳幔圈层相互作用属全球性动力机制，能解释陆地上大山脉形成，也应可解释洋底山脉形成，甚至有可能解释“海陆的起源”。 当前地学的主流学说“板块说”，运动所需能量来自地球内部热能耗散，属“热机”类理论。本文提出莫霍面在壳幔圈层相互作用下内波自激生长的“内波说”，运动消耗的能量来自地球转动能耗散，属于“转动机”理论。板块说并非地壳运动动力学理论的唯一候选者。从理论建立出发点、出发地域、依赖的主导能源、物质运动形态、地质史长度方面，内波说与板块说均不相同。这是两种不同思路的学术体系。 在潮汐应力、剥蚀搬运外动力、壳幔系统热积聚等因素作用下，模拟行星地球从地质演化阶段开始的全球构造演化过程进行数值模拟，当前的计算机已有能力检验本文所提出的构造运动驱动力是否能够引起构造运动的发生及演化。 以李四光为首的中国科学家开启了“转动机”理论的探索之路。欧美的“热机”与中国的“转动机”将在地球科学中同台接受验证和比较。对地球科学基本问题感兴趣的力学、物理、天文、地质等研究单位，组织起研究队伍，进行三维地球模型数值实验，取得新的进展，我们将在地球科学领域中取得自己应有的话语权。继承李老敢于探索、勇于创新、严谨论证的科学精神，中国人能够在地球科学基础性重大理论问题上作出自己的贡献。
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user: 摘 要 本文从国内外防爆电驱动车辆车和柴油机驱动车辆的生产企业状况、车辆的技术性能以及市场应用情况等方面介绍了行业现状，结合现状又从车辆的动力性、续航能力、可靠性、成本、寿命、日常维护保养的便捷性以及对环境的影响等方面对这两种车型进行了全方位对比，以期为读者在不同驱动形式的车辆选型时提供一些参考。 关键词 :防爆电驱动无轨车辆，柴油机驱动无轨车辆，煤矿辅助运输，适用性比较 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 概述 辅助运输简介 煤矿辅助运输是指除运输煤炭以外的所有运输，主要运输对象包括人员、矸石、设备、材料及充填物等 [ 1 ]。当前国内外煤矿使用的辅助运输设备多种多样，按有无轨道分为有轨运输和无轨运输；按动力源分为柴油机动力源、蓄电池动力源、电网电源动力源等。 不同的辅助运输方式适用于与不同的地质条件，全面进行比较过于庞杂，这里本人只选取其中最为先进的也是最为热门的无轨辅助运输方式中，防爆电驱动无轨辅助运输车辆(以下简称电驱动车辆)和防爆柴油机驱动无轨辅助运输车辆(以下简称柴油机驱动车辆)在煤矿辅助运输中的适用性进行一些简单的阐述，希望能对矿方设备的选型提供一些参考。
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user: 2. 无轨辅助运输的现状 国内煤矿无轨辅助运输的研究起步较晚，1988年才开始引进英国、澳大利亚等国生产的无轨辅助运输车辆，1992年国内开始自行研制，2000年以后技术逐渐成熟，设备生产厂家遍地开花，已经开发出了全系列电驱动和柴油机驱动的车辆，使用的矿井也逐年增多。 2.1. 国内外无轨辅助运输车辆生产企业 截至2019年初，国内防爆车辆的生产厂家有64家，其中安标证在有效期内的有46家，已经有18个生产厂家在激烈的市场竞争中退出。大部分企业是以生产柴油机驱动车辆为主，以山西天地和常州科试为代表，各种车型已经大量推广使用，这里不再具赘述。 国内外电驱动车辆生产企业如表1、表2，从中可以看出，限于电池技术的限制，电驱动车辆以小型的运人车和运料车为主，仅有个别的大型运输车。 2.2. 技术性能现状 2018年12月28日国家煤矿安全监察局关于发布禁止井工煤矿使用的设备及工艺目录的通知，自发布之日起禁止井工煤矿新选用、采购排放标准在国二及以下的柴油机，在用设备自发布之日起两年后禁止使用 [ 2 ]。目前，国内绝大部分柴油机驱动车辆还采用国二排放的柴油机，到2020年底所有煤矿将必须全部使用达到国三排放要求的柴油机。而要达到国三的排放要求，必须采用电喷技术，对燃油的喷射进行精确控制，提高燃油的利用率，以降低尾气中有害气体的排放，防爆柴油机技术正处于更新换代的阶段。井下车辆的传动技术与地面工程机械类似，许多地面工程车辆的传动部件如变矩器、变速箱、减速器以及车桥等经过简单的适应性改造就可直接用于煤矿井下，因此技术比较成熟。 Table 1 Manufacturing enterprises and types of electric vehicles in Chin 生产厂家 锂电池 蓄电池 山西天地煤机装备有限公司 WLR-19 WJX-10FB、WX35J、WX45J 航天重型工程装备有限公司 WLL-5、WLR-5A、WLR-10、WLR-7、WLR-19 常州科研试制中心有限公司 WLR-5、WLL-5、WLR-10、WLR-19 深圳市德塔防爆电动汽车有限公司 WLR-2B、WLL-5A、WLR-5A、WLR-8A、WLR-10A、WLR-11A (B)、WLR-16B (B)、WLR-19A 石家庄煤矿机械有限责任公司 WLR-5、WLR-18、WLR-19 霍州煤电集团亿能电气股份有限公司 WLR-19A 山西西山中煤机械制造有限公司 WLR-19 表1. 国内电驱动车辆的生产企业及设备型号 Table 2 Manufacturing enterprises and types of electric vehicles abroa 生产厂家 电驱动车辆 瑞典山特维克 LH514E、LH409E、LH203E (铲运车) 美国卡特彼勒 488 (蓄电池铲车)、VTC636、VTC650、VTC680 (蓄电池铲板式支架搬运车) 美国久益环球 Joy18HD、Joy22HD (混合动力装载机) 美国江森 运人车、运料车 美国大马士革 MAC-8、MAC-12 (运人车)、MAC-XP (运料车) 表2. 国外电驱动车辆的生产企业及设备型号 电驱动车辆的核心技术就是防爆蓄电池和牵引电机技术。防爆的铅酸蓄电池在煤矿井下的电机车使用较为广泛，同时它也可作为井下电驱动车辆的动力源，但应用十分有限。煤矿特殊型铅酸蓄电池装置能量密度仅为20~25 Wh/kg [ 3 ] 导致续驶里程十分有限，且充电极为不便，因此作为大型的电驱动车辆的动力源就有所欠缺。 为了提高电池的能量密度，人们将目光投向了磷酸铁锂电池，该种类型的电池防爆后能量密度相对于铅酸蓄电池能够提高一倍以上，达到51 Wh/kg [ 3 ]。但出于安全的考虑，安标国家矿用产品安全标志中心要求，运输车辆用电源、柴油机起动机用电源及其它电源中锂离子蓄电池的额定容量不超过100 Ah，锂离子蓄电池应采用串联方式连接，电池组的额定能量不应超过32000 Wh [ 4 ]。矿用防爆锂离子蓄电池无轨胶轮车中的人车最大允许乘坐人数(含司机)暂为19人，料车的最大允许载货重量暂定为5吨，且工业性试验暂不在高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井进行 [ 5 ]。 电驱动车辆最常使用的是直流牵引电机，但它存在效率低、体积大、质量大、碳刷需经常维护等问题。而永磁无刷直流电机，由于电流波形为方波，控制相对简单，效率最高可达95%以上，而且体积小、质量小、宽工供电压、免维护，是当前电动车辆首选的牵引电机 [ 3 ]。 从技术性能参数的角度来看，如表3和表4所示，柴油机驱动车辆的技术性能明显优于电驱动车辆。功能和载重类似的车辆，柴油机驱动车辆的自重要比电驱动车辆轻20%左右，续航里程也高出一倍以上。从使用动力源的使用寿命来看，防爆发动机也要高于防爆蓄电池。 Table 3 Main technical performance parameters of typical diesel vehicle 车型 质量(kg) 功率(kW) 最大载重(人或t) 爬坡能力(˚) 续航里程(km) 使用寿命 备注 WC20R运人车 4600 65 20 14 260km左右 5年 WC5E运料车 8500 90 5 14 200km左右 8年 WC40E铲运车 40000 260 40 14 100km左右 8年 表3. 典型柴油机驱动车辆的主要技术性能参数 Table 4 Main technical performance parameters of typical electric vehicle 车型 质量(kg) 总能量(kWh) 最大载重 (人或t) 爬坡能力(˚) 续航里程 (km) 充电时间(h) 充放电 次数 备注 WLR-19运人车 6000 64 19 14 80 km左右 2.5~3 h 2000 磷酸铁锂电池 WLL-5运料车 10000 128 5 14 90 km左右 2.5~3 h 2000 磷酸铁锂电池 WX45J铲运车 50000 300 45 14 30 km左右 8 h 500 铅酸蓄电池 表4. 典型电驱动车辆的主要技术性能参数 2.3. 市场应用情况 据估计，目前国内约有超过13000台无轨辅助运输车辆在山西、陕西、内蒙古等13个省区的700余处矿井中使用。其中绝大部分为柴油机驱动车辆，仅神东矿区成批量的使用了电驱动车辆，目前在用接近100台，包含人员运输车、物料运输车、多功能车辆以及支架搬运车。其它矿井仅仅探索性的试用了部分电驱动车型，如中煤华晋试用了两台电驱动的人车，但因续航里程降低严重和爬坡能力的限制，已经暂停使用。 在世界主要采煤国家中，蓄电池车在美国使用最多，澳大利亚和南非次之，亚非地区使用较少。受职业健康要求限制，当前美国煤矿大量使用防爆特殊型蓄电池无轨运输车辆，总量超过10000台，其绝对数量已经超过了防爆柴油机为动力的无轨车辆 [ 6 ]。
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user: 3. 防爆电驱动和柴油机驱动无轨车辆的适用性比较 3.1. 动力性能比较 发动机的输出特性和电机的输出特性差别很大，如图1和图2所示。随着转速的提升，发动机的输出扭矩逐渐变大到最大值。而电机在低速运行时，就能够提供比较大的扭矩，并且可以短时间内提供远大于额定功率实际功率。由电机的输出特性可知，电驱动车辆瞬时加速能力强，尤其在半坡重载起步时，能够快速达到最大输出扭矩，利于起步。而柴油机驱动车辆则在半坡重载起步时反应较慢。另外电驱动车辆过载能力强，更加适用于需要短时间内完成的大负荷工作，例如综采工作面切眼内支架的快速转运和就位工作。而柴油机车辆更适用于长距离稳定载荷的运输。 从国内外主要的无轨胶轮车生产厂家提供的车辆性能参数可知，两种车辆的纵向爬坡能力均可达到14˚。两种动力源均可提供足够大的动力源用于爬坡，但受限于煤矿相对湿滑和不平整路面的影响以及安全的考虑，将设计爬坡能力限定在14˚。 图1. 柴油机的输出特性曲线示意图 图2. 三相异步电机输出特性曲线示意图 3.2. 续航能力比较 由于电池的能量密度较小，单单电池的重量就占电驱动车辆重量的20%左右，导致其显得非常笨重，续航里程要远远低于柴油机驱动车辆。而柴油驱动车辆的续航里程取决于油箱的容积，理论上讲可以根据需要设计足够大的油箱来保证续航里程。 以现在煤矿使用最多的运人类车型WLR-19 (电驱动)和WC20R (柴油机驱动)为例。WLR-19整车质量6000 kg，总能量64 kWh，采用两组电池作为动力源，每组100块容量为100 Ah的磷酸铁锂电池，电机输出功率35 kW，满载水平干硬路面续航里程约80 km。WC20R整车质量4600 kg，发动机功率65 kW，油箱容积约80 L，满载水平干硬路面油耗约30 L/100 km，续航里程约260 km。因此柴油机驱动的人车的续航里程要明显优于电驱动人车。其它类型的车辆情况也差不多。 3.3. 可靠性比较 两种车辆的可靠性已经在推广使用过程中得以验证。柴油机驱动车辆中的核心技术，如：防爆发动机技术、变矩器和变速箱等传动技术以及制动技术等已经在现有的车辆上广泛应用，有较高的可靠性。电驱动车辆的核心技术主要为电池和驱动技术，铅酸蓄电池技术在矿用的大型支架搬运车和其它特种车辆上使用较多，可靠性较好。磷酸铁锂电池正在一些小型的矿用车辆上进行一些有限度的试用，目前使用效果良好。牵引电机由原来的带碳刷的直流电机逐渐转向了可靠性更高的免维护永磁无刷直流电机。 因此从技术的成熟度和市场应用情况来看，两种车辆的可靠性均可以满足客户的需求。 3.4. 成本比较 由于电池的成本较高，导致电驱动车辆的市场价格要远高于柴油机驱动车辆的价格，部分相同载重的小型电驱动车辆价格甚至比柴油机驱动车辆高出了一倍。但电驱动车辆的运行成本要低于柴油机驱动车辆。柴油机驱动车辆的日常保养维护相对麻烦，要经常性更换三滤，周期性的跟换各种油液等，且行驶相同里程柴油费用是耗电费用的两倍以上。通过对锂电池运行情况调研发现，与柴油机驱动车辆相比，电驱动车辆运行成本降低3/4以上 [ 7 ]。 3.5. 使用寿命 依据生产企业的建议和煤矿的实际使用情况，柴油机驱动车辆使用寿命为5~8年，每2~3年进行一次大修。但有些煤矿使用的柴油机驱动车辆已经超过10年，如：平朔一号井、二号井2006年前后投入使用的二十余台WC5E型胶轮车，目前还在服役。而电驱动车辆由于电池技术的限制，使用两年左右的时间，续航里程就会大幅下降，为不影响使用就必须更换电池。 3.6. 日常使用和维护比较 柴油机驱动车辆日常维护工作较电驱动车辆较多，必须按时间或里程要进行定期保养，而电驱动车辆电池和电机都是免维护，定期保养工作量很少。但电驱动车辆由于续航里程短，需要经常性充电，磷酸铁锂电池每次充电时间2~3个小时，铅酸蓄电池每次充电时间8小时，另外还需要冷却8小时，才能正常进行使用，这一点对煤矿来说有较大的影响。而柴油机驱动车辆，加油快捷方便，续航里程长，相对的适用性更好。 3.7. 对环境的影响比较 电驱动车辆无尾气排放，且噪音很小，而柴油机驱动车辆尾气中含有CO，NO x ，碳烟等污染物，对工人劳动环境有较大影响，甚至会出现因CO浓度过高而导致监控设备报警的情况。柴油机的噪音污染也是不可忽视的，部分大型车辆在驾驶员附近的噪音可达90分贝噪左右。另外就是柴油机驱动车辆在日常维护中还会产生更多的废旧油脂，同样会对环境造成影响。
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user: 4. 结语 综上所述，柴油机驱动车辆和电驱动车辆各有优缺点，在设备选型时更关注运输效率、续航里程、成本等因素，可选择柴油机驱动车辆。当更关注环保时，可选择电驱动车辆。也可两种车辆搭配进行选型，如人员运输车辆可选择电驱动，使得人员在运输过程中免受尾气排放的困扰，在工作面切眼或其它相对固定的工作点连续工作的车辆可选择电驱动，来保证工作环境不受污染。而长距离反复运输的如物料运输车，支架搬运车等可选择柴油机驱动。 随着电喷防爆柴油机和新型防爆电池的使用，柴油机驱动车辆的尾气排放会得到进一步的控制，电驱动车辆的续航里程还会进一步提升。但就近些年驱动技术的发展来看，短期内还不会出现革命性的变化，两种驱动形式还会长期共存。
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user: 摘 要 本文利用黑河流域戈壁下垫面的戈壁站所获得的2013年1~12月辐射物理量数据，对黑河流域戈壁下垫面的地表辐射平衡及地表温度日较差进行了分析，得出主要结论如下：一天中戈壁下垫面地表温度日较差为30℃，是5 m气温的3倍，但两者温度均呈现有规律的昼夜循环曲线，白天的感热通量平均值远远大于潜热通量及土壤热通量，地–气能量交换主要是以感热的形式对大气进行加热，夜晚呈现相反的状态，净长波辐射开始增加，转换成主要以潜热的方式对大气加热，并且四季的潜热通量变化为夏季 > 春季 >秋季 > 冬季。 关键词 :辐射平衡，温度日较差，黑河流域 Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 温度日较差可以反映整个地球或某个区域的温度变化范围，对生态学意义重大，近几十年来，我国的温度日较差表现出明显减小的趋势 [ 1 ]，全球的昼间温度日较差也一直在减小，一个普遍现象就是伴随云量增加，地表净长波辐射的输出在减少 [ 2 ]。同时，云覆盖与昼间温度日较差存在紧密的耦合关系 [ 3 ]。我国近年对温度日较差做了大量的研究，因为国土面积的40%是由干旱和半干旱地区组成，干旱和半干旱地区的85%分布在我国偏远的西北地区 [ 4 ]，则大部分研究区域是位于半湿润、湿润、半干旱的下垫面，如内蒙古半干旱草原、塔里木河下游荒漠等典型下垫面的研究，黑河流域也进行了许多研究，关注点大都在黑河流域的中游、上游地区 [ 5 ]，并且是分析较短时间尺度的资料，针对黑河流域下游地区的研究较少，特别是稀疏植被下垫面，由于我国的黑河下游地区的蒸发量多、降水量小、生态承载力弱，近年来，加上人类活动的普遍性，导致黑河下游地区已经出现了土地退化、恶劣天气加剧等一连串严重的生态问题 [ 6 ]。 因此，地表温度日较差与地表辐射平衡的问题一直受到气象与气候学家们的广泛关注，极为关注的内容是干旱区不同下垫面的地表热量和辐射平衡的复杂陆面过程，对西北干旱区的研究主要有“HEIFE实验” [ 7 ]、“西北干旱区陆–气相互作用实验(NWC-ALIEX)” [ 8 ]、“黑河流域生态–水文过程集成研究” [ 9 ] 重大研究计划以及在“十五”计划时期启动的针对非均匀下垫面开展的三次野外试验(白洋淀、金塔绿洲、南京城市边界层试验)等。张强等 [ 10 ] 选用敦煌试验陆面过程观测资料，对敦煌荒漠土壤的水热特征和地球表面辐射平衡的年变化规律进行了探讨，指出太阳辐射受地表状况和天气过程因素的影响；闫宇平等 [ 11 ] 使用了RAMS模式模拟黑河流域下垫面上的能量及水汽交换过程，重现了不平均地表热力差引起的有趣现象，比如戈壁上的“逆湿”和夏季的“绿洲效应”；在河西走廊民勤进行的野外观测实验结果表明，沙漠和绿洲的地面净辐射存在着明显的差异，这种巨大的热力差异形成了“冷岛效应” [ 12 ]。黑河实验证实了绿洲的冷岛效应，也就是说，在夏季白天常常是绿洲传热输送向下的感热，同时临近绿洲的沙漠输送向下的水汽，呈现了沙漠和绿洲环境互相作用之下的完整过程 [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ]。本文利用黑河流域的张掖地区构建的“一横一纵”观测系统，分析西部戈壁的地表辐射平衡及温度日较差特征，为黑河戈壁地区的气候研究、经济建设和社会发展提供参考。
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user: 2. 资料与方法 2.1. 资料 本文使用资料主要包括：戈壁站2013年的低空空气温度与辐射(向下短波辐射DR、向上短波辐射UR、向下长波辐射DLR、向上长波辐射ULR、净辐射Rn)等数据。 2.2. 方法 利用黑河流域的戈壁站所获取的资料，对每月每天的同一时刻做平均计算，用Fortran计算、NCL画图，绘制出辐射平衡各分量(潜热、感热、土壤热通量等)的24小时变化曲线图，分析各辐射量的日变化及季节变化规律。接着研究戈壁下垫面温度日较差与24小时净长波辐射的相关性，具体研究方法如下：已知白天的温度范围与24小时平均长波辐射通量 L W n e t 24 和相关的辐射温度标度 Δ T R 有关，定义为： Δ T R = − λ 0 L W n e t 24 (1) 计算和温度日较差这两个物理量的斜率及相关系数，同时进行显著性检验，这是需要研究的第一个平衡方程。其中 λ 0 = 1 / ( 4 σ T 3 ) 是来自斯蒂芬-玻尔兹曼定律微分的辐射灵敏度参数， σ = 5.67 ⋅ 10 − 8 W ⋅ m − 2 K − 1 是斯蒂芬-玻尔兹曼常数。 通过定义24小时平均温度的标度温度T5的扰动来定义温度的日循环，所需用到的公式为 T s c ＝ ( T 5 − T 24 ) / Δ T R (2) 计算出四季的Tsc、Tmaxsc、Tminsc，为了方便探究第四章温度尺度化后的日较差的振幅( D T R s c )及夜间边界层强度( Δ T N s c )对夜间边界层生长时间的依赖性和摩擦速度的依赖性做好了铺垫。 然后分析戈壁下垫面的地表能量平衡特征，根据地表能量平衡方程： S W n e t + L W n e t = λ E + H + G (3) 将能量平衡中的潜热通量(LE)、感热通量(Hs)、土壤热通量(Gs)叠加到一张图上，净辐射(Rn)、净短波辐射(RW)、净长波辐射(LW)叠加到一张图上，对比这两张图，研究地表能量平衡方程的不平衡性，这是需要研究的第二个平衡方程。其中，SWnet、 λ E 和G分别为地表净短波辐射通量、潜热通量和地表热通量。 研究发现，对于夜间边界层，当H < 0，并且两者都很小时，SWnet ≈ λ E 。这就有了近似的夜间边界层辐射平衡方程，均按LW net24 缩放得出 H N s c + G N s c ≈ L W n e t N / L W n e t 24 (4) 而后主要深入夜间边界层时期的各物理量的变化，探究 D T R s c 及 Δ T N s c 对夜间边界层生长时间的依赖性和摩擦速度的依赖性。
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user: 3. 研究结果 3.1. 不同季节温度日平均变化 图1为黑河流域戈壁下垫面5 m温度和0 m地表温度的日平均变化图。由黑河流域的戈壁下垫面一年四季中5 m温度(T5)的日平均温度变化图(图1(a))和0 m地表温度(图1(b))的日平均变化图可见，气温及地表均呈现出相同规律、幅度各不相同的昼夜温度循环曲线，并且地表温度明显大于5 m气温，可从地表温度日变化的夏季最高温度达至46℃，5 m气温夏季最高只有25℃中看出。对于黑河流域的戈壁地区来说，该下垫面温度本身很高，对地表温度变化影响较大的就是太阳输出的短波辐射，一天中，春、夏季戈壁日出的时间大约为7时(秋季晚一个小时，冬季稍稍推迟2个小时)。 图1. 黑河流域戈壁下垫面(a) 5 m温度和(b) 0 m地表温度的日平均变化图 3.2. 不同季节辐射日平均变化 对于黑河流域的戈壁地区来说，该下垫面温度较高，对地表温度变化影响较大主要为短波辐射，一天中，春、夏季戈壁日出的时间大约为7时(秋季晚一个小时，冬季稍稍推迟2个小时)，短波辐射日变化如图2所示可解释该现象，根据史蒂芬–玻尔兹曼定律，温度的增加和地表吸收的辐射成正比关系，可看出春、夏季的短波辐射从7时开始接收，冬季则是9时才有净短波辐射的接收。 图2. 黑河流域戈壁下垫面(a) 净长波辐射、(b) 净短波辐射、(c) 向下的短波辐射、(d) 向上的短波辐射、(e) 向下的长波辐射、(f) 向上的长波辐射的日平均周期曲线图 3.3. 不同季节热通量日平均变化 午后随接收净短波辐射能力不断增强，地表及空气温度一直是上升的状态，约14时是净短波辐射一天中最大值，此时的潜热、感热、土壤热通量、地表温度也是达到了一天中的最大值，而后净短波辐射通量的值开始下降，转换成其他形式的能量也随之减少，地表温度也随之下降，但向下的长波辐射变化不大，向上的长波辐射在不断减小，则净长波辐射在增加，与净短波辐射呈现恰恰相反的走向，说明到了夜晚是长波辐射处于主导地位。虽然净短波辐射开始减少，但是净辐射在此后的2小时可以始终维持大于0，空气在这一时间段内还是在被加热，直至进入日落，5 m空气温度日变化图可看出春、夏季日落时间约为18时(秋、冬季时间有所提前两个小时)，是因为秋、冬季的净短波辐射小于春、夏季，5 m气温从日落开始出现下降的趋势，此时大气中水汽少、雨量少，限制了向下的长波辐射，有利于输出更大的净长波辐射，地表放出净长波辐射，净辐射小于0，空气不再被加热，气温下降，净短波辐射通量为0，根据能量守恒定律，感热、潜热、土壤热通量从正值转变为负值(图3)，其中对感热的解释可能是由于特殊的干旱下垫面所导致，在夜间多为下沉气流，且随之产生逆温层，所以在夜间会出现负的感热，地面辐射冷却，层结由不稳定趋于稳定，持续到次日日出，如此循环往复形成气温及各物理量的日变化规律。 图3. 黑河流域戈壁下垫面(a) 感热通量、(b) 潜热通量和(c) 土壤热通量的日平均周期 3.4. 不同月份气温和辐射日平均变化 从气温来看，图4为逐月的温度日变化图。由图可见，春、秋、冬季的每月气温变化相差较大，春季的日变化温度随着月份升高逐渐升高。秋季是按照月份递增逐渐降低，总体温度下降与春季温度上升为相反趋势，并且秋季是各月差异最大的一个季节，温度的变化幅度很大。冬季的温度曲线为一月、十二月、二月逐月递增。夏季显然是温度相差最小的季节，其各月最高温度值与最低气温的春、秋、冬季的温度日较差均为10℃左右。夏季接近10℃但数值上稍微小于其他三个季节，其中七月最高与最低温度相差最小、六月最大，并且日变化温度7月始终高于6月和8月，说明7月是戈壁一年四季中最炎热的月份。而地表温度的昼夜温度范围约为30℃，是5 m气温温度日较差的3倍。 图4. 黑河流域戈壁下垫面5 m气温(a) 春季、(b) 夏季、(c) 秋季和(d) 冬季的日平均变化图 能量转化中重要的一部分包含潜热，从图5可知，春季的三月份潜热最大，最高峰值达100 W/m 2 ，可能是由于降水偏多、蒸发量大，其次总体来看潜热通量三月 > 五月 > 四月，与感热通量一致的是该循环曲线夜晚同样出现负值，有正负交替的规律。夏季潜热通量属七月最大，从大到小依次排列是七月、六月、八月，该地区潜热最大值为95 W/m 2 ，出现在气温高、降水多的7月，8月份的潜热最小，最大值为45 W/m 2 。秋季潜热峰值月份是在11月，另外两个月份潜热值相比较小。冬季总体来看潜热是一年中最小的季节，该地区潜热最大值仅为27 W/m 2 ，值最大的一月潜热平均值也仅为5.5 W/m 2 ，在能量平衡方程中冬季的潜热几乎可忽略不计，但同样遵循日出前负值转正值，日落后正值转负值的潜热变化特征。四个季节相比较，戈壁下垫面四季的潜热变化是夏季 > 春季 > 秋季 > 冬季。 图5. 黑河流域戈壁下垫面潜热通量(a) 春季、(b) 夏季、(c) 秋季、(d) 冬季的日平均周期变化
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user: 4. 结论 本文利用戈壁站2013年的辐射物理量数据分析了黑河流域戈壁下垫面的辐射平衡及地表温度日较差的情况，得出如下结论： 1) 一天中，戈壁下垫面地表温度日较差为30℃，5 m气温的温度日较差为10℃。地表温度的季平均值远远大于5 m气温，两者均呈现出相同规律的昼夜温度循环曲线。日出开始接收短波辐射，净短波辐射显著增加，地表温度升高，净辐射会转化成感热、潜热和土壤热通量。日落以后，长波辐射处于主导地位，感热、潜热、土壤热通量由正值转负值，持续到次日日出，循环往复，就是温度的日变化规律。 2) 四季的各辐射物理量存在明显季节变化。温度有着明显的季节特征，而夏季是各月份温度最接近的季节，净短波辐射通量与温度变化相同，表现为夏季 > 春季 > 秋季 > 冬季，得出潜热通量大小关系为夏季 > 春季 > 秋季 > 冬季，感热通量与潜热变化一致，土壤热通量大小关系为春季 > 夏季 > 冬季 > 秋季，与净长波辐射变化吻合。
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user: 面向来华留学生全英文课程建设的探索 ——以《工程力学》为例 肖霞，阮江涛，邢静忠 天津工业大学机械工程学院，天津 收稿日期：2019年10月27日；
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user: 摘 要 随着世界经济一体化的深入发展，以及我国综合国力和高等教育水平的大幅提升，越来越多的国际学生选择来华留学，高等院校迫切需要开展面向来华留学生的全英文专业和课程建设。文中以《工程力学》全英文课程建设为例，从师资建设和教学建设两方面，针对课程建设中师资思想认识建设、业务能力建设、英语能力建设，以及基于教学对象分析的教学资料准备、教学内容分解、教学进度调整、教学方式优化、考核方式改进等教学过程建设展开讨论，并结合教学效果反馈，对课程建设进行反思和总结。 关键词 :来华留学生，全英文课程建设，工程力学 Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 背景介绍 随着世界经济一体化的深入发展，国际间的教育交流与协作日益频繁，教育国际化已成为我国高等教育改革的必然趋势。为了增进我国与世界各国人民之间的了解和友谊，促进高等学校的国际交流与合作，我国开展了接受和培养外国来华留学生的高等教育工作 [ 1 ]。而且随着我国综合国力和教育水平的大幅提升，越来越多的国际学生选择来华留学，国内许多高校相继成立国际教育学院、建立全英文专业、开展全英文课程建设，提升多元化和多层次的办学质量，扩大高校的国际影响力 [ 2 ]。 在工程类全英文专业的建设中，比如机械工程、材料工程、纺织工程等专业，《工程力学》作为学科必修的专业基础课程，承上启下地将基础课和专业课衔接，为学生后续专业课程的学习奠定坚实根基 [ 3 ]。因此，全英文课程建设是全英文工程类专业建设中不可或缺的基本且重要的组成部分。 作者结合本校面向机械自动化专业留学生的课程建设和教学经验，从师资建设、教学建设两方面对全英文课程建设展开初步探讨，以抛砖引玉地邀请同行们共同探讨，进而继续努力边教、边学、边思考地迎接全英文课程建设带来的机遇和挑战。
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user: 2. 全英文课程中的师资建设 优秀的师资队伍是高校发展的首要资源，提高教师的综合素质是提升高校教学质量的重要环节。在全英文课程建设中，师资建设同样是重中之重，教师培养和建设需要从三个方面入手：思想认识建设、业务能力建设、英语能力建设。 留学生来自不同的国家，以我校机械自动化专业的学生为例，他们来自巴基斯坦、斯里兰卡、印度等国家，教师需要进行思想认识的储备和建设，了解来华留学生不同的文化背景、民族特色、学习心态、学习期望、学习目标等，用开放包容的心态和姿态去教育和引导留学生，并在教学过程中持续储备和建设。同时，全英文课堂的有效开展，课程知识的正确、顺畅讲解和传授，对于教师的业务能力和英语能力都提出了更高的要求。教师不仅需要业务知识扎实、业务功底过硬，还要具备优异的英语专业知识能力、自如的英语沟通和表达能力。作者在课程教学中发现，来自不同英语非母语国家的留学生，他们的英语水平参差不齐，发音、表达方式也各有差异，这为教与学的双向有效沟通增加了困难，需要授课教师实时并及时地去分辨、去协调、去适应。 师资建设是全英文课程建设中的基础部分，也是课程建设顺利进行的首要保障。建设一批满足全英文授课思想水平、业务水平和英语水平等各方面要求的高素质师资，这对于大多数在国内接受专业知识教育和英语知识教育的教师们来说，是高门槛的挑战也是增技能的机遇，是一个需要教师全英文学习和实践并持续积累的长久过程。
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user: 4. 总结与展望 全英文课程建设作为全英文专业建设的重要组成部分，在课程师资建设和教学建设环节中都需要以专业建设背景和专业培养目标、培养方向为课程设计和建设的依据和导向。课程建设团队与专业建设团队需要多层次多角度全面地沟通交流，最大化地满足并实现专业依托课程、课程服务专业的建设需求。 在全英文课程建设中，团队教师需要通过参加研讨会、定期培训等方式开拓眼界和思维，不断学习和积累全英文教学方法和教学经验，提高教学水平，提升教学质量。同时，授课教师可以录制全英文教学视频，借助课程平台发布电子课件、教学视频等，补充和丰富全英文课程的电子教学资源，从而便于不同学习需求和学习能力的学生随时随地学习，为学生自主学习提供便捷良好的环境。 全英文《工程力学》课程建设处于起步探索阶段，需要不断提高教师能力，完善教学过程，在实践中总结和积累经验，不断探究持续前行。