DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 2. 岩石地层单位特征 本区奥陶系沿榔坪–半峡–枝柘坪背斜核部周边呈带状分布(图1)。主要为一套浅海碳酸盐岩建造，由下而上划分为南津关组、红花园组、大湾组、牯牛潭组、庙坡组、宝塔组、龙马溪组 [ 1 ] 。 南津关组为一套浅灰色中至厚层状碳酸盐岩为主的地层序列，底部及上部夹泥岩，与下伏娄山关组与上覆红花园组均为整合接触，沉积厚度211.6~375.3 m，按岩性特征自下而上可分为一、二、三段：一、三段为灰岩段，二段为白云岩段。红花园组为整合于南津关组和大湾组之间的一套中厚层生物碎屑灰岩为主，富含海绵、头足类化石的地层体，沉积厚度41.0~53.8 m。大湾组为整合于红花园组和牯牛潭组之间的一套瘤状生物屑灰岩夹薄层状泥岩，产丰富头足类、三叶虫、笔石、腕足类化石，沉积厚度47.7~54.5 m。牯牛潭组主要为灰色中厚–厚层瘤状泥晶灰岩、瘤状生物屑泥晶灰岩、泥质条带瘤状灰岩，富含三叶虫、头足类，沉积厚度7.9~37.2 m，与下伏大湾组整合接触。庙坡组主要为薄层状含粉砂钙质泥岩夹中薄层状灰岩，富含笔石、三叶虫、及腕足类、头足类和牙形石等化石，沉积厚度0~12.2 m，与下伏牯牛潭组呈整合接触。宝塔组下段为灰色厚层状“龟裂纹”泥晶灰岩夹中层状瘤状泥晶灰岩，上段为灰色中厚层瘤状泥晶灰岩，瘤状构造发育，头足类化石丰富，沉积厚度21.12~43.3 m，与下伏牯牛潭组或庙坡组呈整合接触。龙马溪组底部为薄层状硅质岩夹页片状炭质泥岩，向上为薄层状粉砂质泥岩与深灰色页片状含炭质泥岩韵律层，夹少量透镜体状–薄层状泥质粉砂岩、粉砂岩，产笔石化石，沉积厚度17.0~52.0 m，与下伏宝塔组整合接触。
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user: 3. 层序地层划分 通过岩石组合、沉积相和基本层序类型及其叠置关系的详细研究 [ 3 ] - [ 6 ] ，在野外地层剖面测制及填图路线的控制下，本区奥陶纪地层划分为9个II型三级层序(图2)，由海侵体系域(TST)和高水位体系域(HST)组成，海侵面与层序界面重合。 图1. 研究区地质构造简图 层序一(SQ1)：为南津关组一段中下部地层。底界为娄山关组顶部的高水位体系域和南津关组底部的海侵体系域沉积之间的一个明显层序转换面(SB2)，TST位于南津关组底部，由深灰色厚层亮晶含砂砾屑生物屑灰岩、砂屑泥晶灰岩、薄中层状泥晶生物碎屑灰岩与灰色页片状钙质泥岩组成，向上单层变薄、颗粒变细，为一退积型基本层序(图3)，显示下部水动力强，向上水动力减小，水体变深的变化过程 [ 7 ] ，为局限台地潮间–潮下带沉积，其上钙质页岩发育代表最大海泛面(mfs)，之后水体震荡变浅，发育条带状泥晶灰岩、、生物碎屑灰岩、砂砾屑灰岩，代表了高位体系域(HST)的开始。总体上，该层序的发育特征反映了沉积期为一局限台地沉积环境。 层序二(SQ2)：为南津关组一段上部与南津关组二段地层。底界为南津关组一段中部的高水位体系域和南津关组上部的海侵体系域沉积之间的层序转换面(SB2)，本层序在榔坪区域以层中–薄层条带状泥晶灰岩的出现代表海侵体系域(TST)的开始，向上单层厚度逐渐变薄，其上发育薄层钙质泥岩，代表了沉积水体最深位置，为最大海泛面(mfs)，高位体系域(HST)为南津关组白云岩段，基本层序为含砾屑白云岩–粉细晶白云岩–具平行层理白云岩–白色泥晶白云岩构成向上变浅的沉积序列代表水体的持续变浅，代表局限台地潮上带沉积(图4)，该层序发育时期沉积环境总体上为开阔台地–局限台地环境。 层序三(SQ3)：为南津关组三段中下部地层。底界为南津关组二段顶部的高水位体系域和南津关组三段底部的海侵体系域沉积之间的一个明显层序转换面(SB2)，以白云岩消失、生物碎屑灰岩的出现代表海侵体系域(TST)的开始，之后水体动荡变深，表现为岩石单层厚度整体减小的变化，在岩性上基本以生物碎屑灰岩为主，其上钙质泥岩，代表沉积水体的最深位置，为最大海泛面(mfs)位置，高位体系域(HST)主要发育厚层生物碎屑灰岩岩，代表沉积水体的变浅，沉积环境总体反映为局限台地–潮坪相沉积。 层序四(SQ4)：包括南津关组三段上部泥岩段及红花园组地层。层序底界为南津关组上部灰岩与顶部 图2. 榔坪–枝柘坪地区奥陶纪层序划分 泥岩之间的SB2型界面，TST为南津关组顶部的灰色薄–中层状生物屑砂屑粉晶灰岩、生物屑灰岩与页片状钙质泥岩韵律层，泥岩中有时含灰岩透镜体，向上泥质含量增高，海水向上不断加深，具海侵体系域特征，属陆棚相沉积，其上深灰色砾屑砂屑灰岩与钙质泥岩之间的界面为mfs，红花园组代表了高位 图3. 南津关组底部基本层序 图4. 南津关组白云岩段基本层序 体系域(HST)沉积，由下而上灰岩单层逐渐变厚、颗粒变粗形成进退型基本层序，属台缘浅滩沉积环境。 层序五(SQ5)：位于大湾组中下段。主要岩性为中薄层生物屑泥晶灰岩、钙质泥及生物屑瘤状灰岩。层序底界为红花园组与大湾组之间的SB2型界面。TST主要表现为向上岩性钙质泥岩含量增大、颗粒变细、灰岩含量减小，生物屑灰岩单层厚层呈变小的趋势，具退积特征(图5)，HST为大湾组中部的中厚层状生物屑砾屑灰岩、砂砾屑灰岩、生物屑灰岩与灰绿色薄层状粉砂质泥岩组成，本层序属浅海陆棚沉积环境。 层序六(SQ6)：为大湾组中上部及牯牛潭组地层。TST为大湾组中上部地层，主要岩性为生物碎屑瘤状灰岩及上部的钙质泥岩，代表了水体的持续变深，以钙质泥岩的出现代表最大海泛面的(mfs)位置，之后水体持续变浅，发育了牯牛潭组厚层瘤状灰岩，为高位体系域(HST)，该层序发育时期与层序五所反映的环境相似，为浅海陆棚沉积环境。 层序七(SQ7)：为庙坡组地层。庙坡组底部的黄绿色页岩的出现，标志着海侵的开始，庙坡组下部页岩夹灰岩具有总体向上变细的沉积特点，为SQ7的海侵沉积，该组中部含Nemgaarput:garcilsi笔石及Sericodea腕足群落的黑色页岩具有凝缩沉积的特点，为此次海平面上升到最大时期的沉积产物。庙坡组上部泥岩中产三叶虫、腕足类等底栖生物，但没有共生浮游笔石，显示海水相对变浅，为HST沉积，泥岩作为庙坡组基本层序的主体，透镜状灰岩随机分布于其中，构成非韵律性层序(图6)，本层序属陆棚凹陷沉积环境。 层序八(SQ8)：该层序为宝塔组地层 [ 8 ] 。宝塔组下段为一套灰色中厚层状“龟裂纹”泥晶灰岩夹薄层状瘤状泥晶灰岩，网状龟裂纹构造发育，产大型头足类化石，显示深水沉积，这是继庙坡组顶部海退事件后的又一次海侵沉积，具TST沉积特征。宝塔组上段的浅灰色中厚层状瘤状泥晶灰岩，产腕足类、三叶虫和头足类等化石，显示HST沉积特征，本层序属陆棚沉积环境。 层序九(SQ9)：为龙马溪组硅质岩段。底部可见灰黄–灰绿色薄层状泥岩，这是由于宝塔组顶部的海退/海侵事件导致的，泥岩之上开始沉积以黑色薄层状硅质岩、含炭质粉砂岩为主夹少许泥岩，产丰富的笔石化石，之后进入海平面下降的阶段，具HST特征，本层序属远洋盆地沉积环境 [ 8 ] - [ 10 ] 。 图5. 大湾组下部基本层序 图6. 庙坡组基本层序
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user: 4. 结论 综上所述，本区奥陶纪9个三级层序(SQ1~SQ9)，层序地层多具纵向对称性旋迴结构，反映了奥陶纪古地理在晚寒武世陆表海潮坪环境基础上，经历了九次海平面升降过程，沉积了大量以浅海碳酸盐岩为主的地层体。据沉积层序演化特征编制的海平面短周期相对变化曲线显示出与本区较好的可比性，海平面相对变化曲线显示本区总体最大规模的海侵发生在晚奥陶世中期，其后由于晚奥陶世末龙马溪期全面海退，结束了自晚南华世以来的碳酸盐岩沉积。
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user: 摘 要 基于杂化密度泛函理论，我们研究了钙钛矿型过渡金属氧化物CaMnO 3 的晶格结构和电子结构，并与传统的局域密度近似和广义梯度近似相比较。计算表明杂化泛函给出的晶体结构与实验结果非常吻合，同时2.5 eV大小的能隙与实验上测得的3.1 eV也十分接近。更进一步，我们计算了Mn 4+ 离子间的磁交换作用系数，并用蒙特卡罗方法估算出体系的尼尔温度为87 K，这与实验上的131 K也比较符合。这些结果表明杂化泛函可以很好预测绝缘型过渡金属氧化物的物理性质。 关键词 :第一性原理，CaMnO 3 ，杂化密度泛函理论
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user: 1. 引言 近年来，过渡金属氧化物由于其丰富的物理性质受到人们的广泛关注。尤其是在锰氧化中发现的庞磁电阻效应，更是引发了科学家对钙钛矿型过渡金属氧化物的研究兴趣 [ 1 ] [ 2 ] 。同时锰氧化物由于其电荷，自旋，晶格和轨道等多自由度之间的耦合，表现出丰富的物理特性，如金属绝缘转变、轨道序、多铁性和磁电效应等。在其构造的异质界面上，研究者发现了更为奇异的母体材料所不具备的特性 [ 3 ] - [ 5 ] 。 第一性原理计算方法在预测材料性质方面起着非常重要的作用。虽然传统的基于局域密度近似(LDA)和广义梯度近似(GGA)的计算方法可以较好的预测材料基态的物理性质，但计算得到的带隙与实验并不符合。最近人们已经应用杂化泛函理论来研究一些氧化物的物理性质，包括VO 2 、V 2 O 3 、Ti 2 O 3 、LaTiO 3 和YTiO 3 等，并且且得到了与实验比较吻合的结果 [ 6 ] 。对于锰氧化物而言，基于杂化泛函的第一性原理研究还比较少。本文以CaMnO 3 为例，利用杂化泛函理论研究了其块材的晶体结构、电子结构和磁性质，并且与传统的LDA和GGA计算方法相比较，我们发现杂化泛函的计算方法不仅可以准确描述CaMnO 3 块材的晶体结构和磁结构，而且得到了与实验更为接近的带隙。这为我们进一步研究过渡金属氧化物的物理性质提供了依据。
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user: 2. 计算方法 我们的计算运用基于投影缀加平面波的方法(PAW)的第一性原理软件包VASP [ 7 ] [ 8 ] 。我们分别用LDA、GGA和基于广义梯度近似下的杂化泛函方法Heyd-Scuseria-Ernzerhof (HSE) [ 9 ] 计算了CaMnO 3 块材的晶格结构，电子结构和磁性质。我们的计算主要考虑Ca的3s 3 2p 6 4s 2 价电子(10个)，Mn的3p 6 3d 5 4s 2 (13个)，O的2s 2 p 4 (6个)的贡献，平面波截断能都是500 eV，LDA和GGA的Monkhorst-Packk点是6 × 4 × 6，HSE的k点是4 × 3 × 4。晶体结构和电子结构优化收敛标准为10 −5 eV。本文在屏蔽库仑场的HSE计算中，用Hartree-Fock(HF)交换函数替换部分短程的(sr)PBE交换函数，其交换关联函数表示如下： (1) 其中μ是库仑屏蔽系数，α是HF掺杂的比例。我们的杂化泛函的计算方法是HSE06方法，即α和μ分别为0.25和0.2。
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user: 3. 计算结果与讨论 CaMnO 3 和LaMnO 3 类似，具有Pnma的钙钛矿结构，如图1所示。由于Mn-O和Ca-Mn之间的杂化作用，氧八面体略有钆铁氧型的倾斜，和杨–泰勒畸变。平面内的Mn-O键分成长键l和短键s，垂直方向的Mn-O键成为m。因为两种过渡金属Mn原子的电子构型不同，CaMnO 3 的Q 2 模和Q 3 模比LaMnO 3 小的多。CaMnO 3 中的Mn 4+ 离子电子结构是 ，同一自旋方向上的t 2g 轨道正好被满占，抑制了杨-泰勒效应。使G类反铁磁绝缘态成为其基态。 我们运用HSE，GGA和LDA的计算方法，分别计算了G类反铁磁态(平面内和平面间都是反铁磁排列)，A类反铁磁态(平面内是铁磁排列，平面间是反铁磁排列)，C类反铁磁态(平面内是反铁磁排列，平面间是铁磁排列)，普通铁磁态体系的总能量，见表1。三种计算方法的结果都表明，CaMnO 3 体系的磁基态为G类反铁磁态。 虽然HSE，PBE和LDA的计算结果都显示，G类反铁磁态是CaMnO 3 的磁基态，但是三者在晶体结构的计算上有着显著的区别。我们将不同方法计算得到的晶体结构参数与Bozin等人的实验数据比较，见表2，可以明显的发现HSE的计算结果与实验更为吻合。 对材料晶格常数和体积的计算结果比较可以发现，GGA的计算结果偏大，而LDA的计算结果偏小，只有HSE的计算结果与实验测量值十分吻合。HSE计算的优势同样还体现在氧八面体的键长和键角等方面。因此与GGA和LDA相比，在材料晶格结构的预测方面，HSE有着巨大的优势。 此外，我们还探究了CaMnO 3 的电子结构，并且分析了不同计算结果。Jung等人通过光谱实验，测量出CaMnO 3 的带隙为3.1 eV [ 11 ] 。CaMnO 3 中的Mn离子为正四价，有3个电子占据在3 d轨道上。体系在e g 轨道和t 2g 轨道间打开能隙。我们分别计算了HSE，PBE和LDA的总态密度，见图2，带隙分别是2.51 eV，0.69 eV和0.57 eV。我们可以明显的看到，HSE在体系带隙的计算上优势非常明显。与GGA和LDA相比，HSE得到的带隙与实验结果十分吻合。 我们运用海森堡模型计算了体系中磁性原子平面内(ac)最近邻的交换作用J 1 ，平面间(沿b轴)最近邻J 2 和次近邻J 3 的交换作用，见表3。海森堡模型的哈密顿量表示如下： (2) 其中J i，j 是磁交换常数，S i 和S j 是电子自旋。此外，我们还运用蒙特卡洛方法模拟出体系的磁转变温度T N 。 图1. CaMnO 3 的晶体结构示意图，左边为侧视图，右边为俯视图 Table 1 Total energy of CaMnO3 for different magnetic ordering Energy (meV/u. c.) G-type AFM A-type AFM C-type AFM FM HSE 0 12.1374 5.6050 29.6975 GGA 0 17.7400 6.5275 51.1400 LDA 0 52.8800 21.5475 125.9457 表1. CaMnO 3 各种磁结构的总能量 Table 2 Comparison between experimental (10 K) and calculated structural parameters of CaMnO CaMnO 3 Expt. [ 10 ] HSE PBE LDA a(Å) 5.2757 5.2766 5.3388 5.2024 b(Å) 7.4398 7.4330 7.4963 7.3116 c(Å) 5.2555 5.2478 5.2904 5.1606 V(Å3) 206.2792 205.7840 211.7272 196.2967 θ 1 (˚) 156.9868 157.0201 155.4690 155.9633 θ 2 (˚) 158.1753 158.3538 156.7146 157.5714 l(Å) 1.9023 1.8998 1.9247 1.8742 s(Å) 1.8963 1.8970 1.9211 1.8718 m (Å) 1.8942 1.8919 1.9135 1.8635 Q 2 0.008 0.0040 0.0052 0.0034 Q 3 -0.008 -0.0105 −0.0154 -0.0156 表2. 实验(10 K)测得CaMnO 3 的晶体结构参数和计算所得到的CaMnO 3 晶体结构参数 Table 3 The magnetic exchange coupling parameters and Néel temperature of CaMnO CaMnO 3 HSE GGA LDA J 1 (meV) −2.0128 −3.4640 −8.7378 J 2 (meV) −2.5739 −4.4364 −10.5128 J 3 (meV) −0.3321 −0.7465 −1.4311 T N (K) 87 174 290 表3. CaMnO 3 磁交换作用系数和尼尔温度 图2. CaMnO 3 的总态密度 我们发现只有HSE和PBE的计算结果和实验上的测量值131 K [ 12 ] 比较接近，LDA的预测值(290 K)与实验值相差甚远。
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user: 4. 总结 基于杂化密度泛函的第一性原理计算，我们研究了钙钛矿型过渡金属氧化物CaMnO 3 的晶格结构，电子结构和磁性质。我们发现HSE可以很好的描述CaMnO 3 的物理特性。相比LDA近似和GGA近似，HSE计算得到的带隙与实验值更为接近。进一步利用海森堡模型并结合蒙特卡罗方法，我们发现体系的反铁磁转变尼尔温度为87 K，这也与实验上所测得的131 K比较吻合。通过这些的研究，我们认为基于HSE的第一性原理计算方法在描述过渡金属氧化物的物理性质方面有着巨大优势。
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user: 摘 要 本文介绍了一种冻土及干土层自动观测仪器，仪器采用控制处理单元，频率采集单元和温度采集单元；频率采集电路采用硬质电路板，电容和温度采集单元采用柔性电路板，地温和土壤水分含量是仪器直接测得，冻土和干土层厚度是这两个变量通过数学算法求得，根据土壤含水量及温度，自动判断土壤某层是否冻结、是否为干土，并实现连续自动观测。 关键词 :冻土，干土，传感器，柔性版
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user: 1. 引言 国内传统的测量冻土深度的一般方法是将灌满蒸馏水、两端密封的塑胶管，垂直放在埋入土中的铜管中，根据水的冻结情况来判断冻土深度，该方法实际上是观测地温0℃的位置，并不能准确测量冻土的位置。由于土壤质地、水溶液的成分和浓度及外界条件如压力的不同，其冻结(冰点)温度并不相同，因此该方法的观测冻土深度并不科学，而且当冻土层较深时，观测不方便、工作量大、耗时耗力，且测量数据密度不够，不能实时监测冻土深度及其发展变化情况 [ 1 ] 。而干土层的观测完全依靠目测，无定量化标准、客观性差。 冻土深度及干土层厚度的判定需要确定土壤温度和土壤含水量。目前，自动测量土壤水分的传感器在结构工艺上大多采用插针地埋式或铜环插管式，插针地埋式传感器虽然能够与土壤紧密接触，但是，其安装维护特别困难，安装时需要首先挖一个剖面深坑，工作量非常大 [ 2 ] 。另外，一旦传感器出现问题，就需要把传感器挖出来，重新安装，而且还需要一个土壤自然沉降和仪器稳定的过程，因此大面积推广难度较大。铜环插管式传感器首先使用专用安装工具在不破坏土壤结构的前提下把防护管打入地下土壤中，铜环传感器安装在防护管内，但由于机械加工和结构设计的问题，传感器的感应部分与防护管壁很难紧密接触，会影响测量精度。而且，通常自动地温和土壤水分观测是分离的，不能自动获取冻土深度和干土层厚度。 冻土及干土层自动测量仪器是集数据采集、处理、传输于一体的智能自动观测设备。传感器包括控制处理单元、频率采集单元以及温度采集单元。为了减少测量误差，在结构工艺上采用柔性电路板设计，柔性电路板是以聚酰亚胺或聚酯薄膜为基材制成的一种具有高度可靠性，绝佳可挠性的印刷电路板，具有配线密度高、重量轻、厚度薄的特点。传感元件设计到柔性电路板上，当传感器安装到管内后，柔性电路板通过自身的张力能够与管壁紧密接触，避免了过去由于机械加工的问题而引起的传感器误差。
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user: 2. 冻土和干土层自动观测仪器 2.1. 传感器原理 冻土及干土层测量仪器主要由控制处理单元，频率采集单元以及温度采集单元组成(见图1)。 控制处理单元包括一个嵌入式微处理器CPU，该处理器具有多组IO口，具备一个SPI总线，一个USART串口，一个供电单元；包括一个4芯的插头一个10芯的排线端子；4芯插头与采集器连接，实现供电及通讯，10芯排线端子通过排线，与频率采集单元连接；该控制处理单元主要通过控制信号实现 图1. 冻土及干土层测量仪器原理框图 频率采集单元的分时供电、频率信号的最终采集、温度信号的最终采集，并最终对采集到的温度、频率信号进行处理计算，实现数据存储、传输和相应的通讯功能。 频率采集电路包括一个电源转换单元G1，控制处理单元在采集频率前将电源V1供给电源转换单元G1，1)2)连接温度采集单元的覆铜，组成电容，该电容与L1电感及运放D1组成振荡电路，频率信号经D2以及D3分频后输出至频率采集单元的10芯排线端子的频率信号线，最终传送至控制处理单元进行频率信号处理计算。 整个冻土及干土层测量仪器基于电容式土壤水分测量技术和半导体测温技术，结构上采用柔性电路板工艺，土壤水分和温度测量传感元件设计集成到柔性电路板上，使其与管壁紧密接触，减少因机械加工问题引起的测量误差。数据采集器基于嵌入式微处理器技术设计，实现对各层传感器的数据采样、远程命令控制、数据计算处理、质量控制、通信和传输，并通过大容量存储器扩展技术，实现数据记录的存储和传输。 土壤水分含量的测量是基于电容传感器工作原理，即土壤充当电介质，土壤含水量变化可以转换为电容量变化。我们将土壤视为由空气、水或冰及固态土组成，其中，空气的介电系数约为1，水的介电系数则约为80，冰的约为3~4，固态土约为3~8。由于电容量的变化会受介电常数的影响，当部分水与冰之间发生相变，土壤的介电系数发生变化，导致土壤总电容量的值的改变 [ 3 ] 。土壤水分测量传感元件主要由一对电极构成一个电容，电容与固定电感组成一个振荡电路，振荡器工作频率随土壤电容的变化而变化。因此，当土壤中的水变为冰晶时，其介电常数发生了明显的变化，传感元件测得的水分值会明显下降；而当温度上升，冻土解冻时，冰融化成水，介电系数变化，水分值会明显上升。 根据建立的冻土深度及干土层厚度判定数学模型，判定冻土及干土层需要确定土壤的冻结温度、土壤含水量、地温、冻结(融化)周期T和经验常数C，其中土壤含水量、地温通过土壤水分和温度传感器测量实现；土的冻结温度、冻结(融化)周期T和经验常数C通过土壤类型冻结特性试验研究分析确定。 整个传感器由一块控制处理单元(图2)和若干采集电路组成，采用插管式结构，在不破坏土壤结构的前提下使用专用安装工具把防护管打入地下土壤中，传感器安装在防护管内。传感器结构为硬质电路板和柔性板结合，传感器外部有热缩性保护膜，控制处理单元(图3)处理采集单元传输来的数据并通过RS485总线与数据采集器通信。 振荡电路的振荡频率变化在65 MHz~110 MHz之间。 垂直测量分辨率为2.5 cm的传感器，每组传感器的传感元件的数量16个。 图2. 冻土及干土层自动观测仪结构示意图 图3. 归一化频率、土壤水分和地温反演冻土及干土层厚度的流程图 最终传感器采集到的数据，通过采集器传向服务器，实现数据的实时采集以及冻土及干土层厚度的判定。 2.2. 基于土壤水分、地温反演冻土及干土层厚度的数学模型 土壤含水量的变化主要是由于介电系数发生变化引起的。水的介电常数是80，冰的约3～4。因此，当土壤中的水变为冰晶时，其介电常数发生了明显的变化，传感器测得的水分值会明显下降，而当温度上升，冻土解冻时，水分值会明显上升。我们首先依据土壤含水量把土壤类型分为干土、湿土和冻土 [ 4 ] ，初步判别数学模型如下： a) 当TD > c，θ ≤ θc时，可判定为干土；而当θ > θc时，可判定为湿土(其中：TD为地温；Tc为冻结温度；θ为土壤含水量；θc为凋萎湿度)； b) 当TD= Tc，记录当前含水量θ 0 和时间t 0 ，作为后续判别的基准； c) 当TD < Tc，经过一个时间周期T，记录当前土壤含水量θ 1 和时间t1，然后进行计算土壤水分变化率 ，如果F > C(常数)，可判定为冻土，否则未冻土(其中：t为时间；T为周期；C为经验常数)。
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user: 3.应用与分析 3.1. 土壤冻结过程中土壤水分变化试验及分析 在土壤冻结过程中随着温度的变化，土壤中水发生相变由水变成冰，介电常数发生强烈变化，电容值也随之变化，求得土壤含水量也随之变化，为了得到土壤中水冻结成冰过程中土壤含水量的变化曲线，并通过曲线找到土壤冻结过程土壤含水量的变化趋势，做了如下试验。 将三根电容式冻土深度测量传感器分别装置在模拟冬季环境试验室砂土、壤土和粘土三种土槽中，其中，三种土壤的初始含水量分别为6.7%，27.2%，32.3%(试验过程中不考虑蒸发和传感器周围水分的迁移)。每10分钟采集一次数据，整理得到土壤冻结过程土壤水分变化曲线如图4所示。 从图4曲线分析可知，在不同的土壤类型，不同的初始土壤含水量情况下，冻结过程中不能通过土壤含水量精确确定土壤是否冻结，但能看到土壤中水结冰的过程中土壤含水量在急剧减小，说明水相变成冰后介电常数在急剧减小，当水完全结冰，即土壤完全冻结后，随着温度的降低，土壤含水量变化幅度不大，即介电常数变化幅度不大。由此可知，0℃并不能做为判定冻土的唯一条件，土壤冻结过程开始后有两种状态存在，即正冻土和已冻土 [ 5 ] ，在正冻土状态下判定是冻土还是未冻土要根据不同的土壤类型，结合土壤水分含量和温度变化情况综合来考虑。 3.2. 外场冻土深度试验及分析 2012年10月份在黑龙江佳木斯、内蒙满洲里、青海刚察安装了三套试验设备，根据《地面气象观测规范第14部分冻土观测》的要求，冻土深度观测时间是从地表温度降到零度或零度以下，土壤开始冻结时，每日08时观测，直到次年土壤完全解冻为止。因此，取土壤冻结期内每天08时的传感器测量的数据与人工进行对比。分析整理了三个台站验站的机测和人工数据资料(见表1)。其中，数据资料时间从2012年10月04日至2012年12月30日。 人工测量冻土深度值与传感器测量深度值对比曲线图如图5、图6、图7所示。从图中和表1中可以看到各站两组数据相关系数达0.99以上，佳木斯相关系数达1.00；满洲里最大误差比较大，误差小于5的都在80%以上。仪器能够很好反应冻土深度变化情况，但是，由于对比时间短，还需进一进行试验研究。
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user: 4. 讨论 冻土和干土自动观测传感器采用电容式土壤归一化频率传感原理和半导体温度传感器结合高工艺的 图4. 土壤冻结过程水分变化曲线图 Table 1 Each station is measured value and Artificial measurement error analysis tabl 试验站 样本 最大误差 最小误差 平均误差 相关系数 一致性 误差 ≤ 2.5 cm 误差 ≤ 5 cm 佳木斯 151 8.08 cm 0.0 cm 2.25 cm 1.00 64.9% 83.4% 满洲里 59 18.05 cm 0.0 cm 2.13 cm 0.99 74.5% 84.7% 刚察 84 5.86 cm 0.0 cm 2.53 cm 0.99 48.8% 89.3% 表1. 各台站器测值与人工测值误差分析表 图5. 2012年10月30日~2014年3月29日佳木斯站人工机测值对比图 图6. 2012年10月1日~11月28日满洲里人工机测值对比图 柔性版电路，实现对冻土层和干土层的高分辨的自动观测，它是一种冻土及干土层测量仪器，结果表明：测量误差小，一致性较好，满足气象业务对冻土深度测量技术的要求；仪器能够连续自动观测土壤水分、地温和冻融状态变化，减少了观测站人员工作量，填补了我国对冻土自动测量仪器的空白。提供 图7. 2012年11月1日~12月23日刚察人工机测值对比图 为农业生产管理、交通建设、气候变化研究有重大的意义。
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user: 摘 要 岩石物理分析是油藏开发时移地震监测的基础，是连接油藏参数变化和地震响应变化的桥梁。本文以A油田水驱油藏时移地震应用研究为例，系统开展了岩石物理分析在时移地震应用的可行性研究、油藏开发的时移地震响应规律、时移地震油藏参数表征和时移地震综合研究成果解析四个方面的应用研究，结果表明：首先，A油藏流体性质为轻质原油，水驱油表现了较好的岩石物理条件，流体和压力变化是影响油藏开发地层速度和密度变化的主要因素；其次，A油藏具有较好的水驱油时移地震响应特征，弹性参数 对水驱油流体变化响应最敏感；另外，油藏开发流体变化和孔隙压力变化对地震响应特征的影响相反，且孔隙度越大，时移地震响应特征越明显。 关键词 :时移地震，岩石物理，油藏监测，提高采收率，流体变化
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user: 1. 引言 时移地震技术是20世纪80年代发展起来的油藏动态监技术，它是利用不同时间观测的三维地震有效信息的差异，进行储层监测、完善油藏管理方案和提高油气采收率的一项技术。目前，该项技术在国外已经商业化，已成为国外某些区域油田开发常规技术手段，如北海、墨西哥湾、西非深水区部分油田，将时移地震技术作为提高采收率的常规技术进行使用，为油田的调整挖潜发挥了重要的作用。在我国大多数油田正逐渐步入油田开发中后期，时移地震技术在优化油田开发和管理，延长油田寿命，提高采收率等方面正在发挥越来越重要的作用，已成为应用地球物理研究的重点领域。 岩石物理分析是油藏开发时移地震监测的基础，是连接油藏参数(如压力、含油饱和度)变化和地震响应变化的桥梁。地震波传播速度以及地震反射振幅受油气储层的岩石和流体性质等因素控制，因此，要想成功对油藏开发进行时移地震监测，必须详细了解油藏开发对储层岩性和流体弹性特性的影响，国内外许多学者做了大量的岩石物理实验研究 [ 1 ] - [ 4 ] ，Batzle和Wang [ 5 ] 基于实验数据总结了孔隙流体的地震响应特性，Wang [ 6 ] 对影响岩石地震特性的各种因素进行了系统分析，并确立了地震岩石物理分析的基准准则。对于水驱油藏时移地震的研究，Wang [ 7 ] 对水驱过程中油藏变化及其对地震特性的影响进行了全面总结，考虑了油藏压力变化造成溶解气析出、水饱和度变化、注水压力及温度等因素对速度的影响。Batzle [ 8 ] 总结了不同开采方式对储层地震特性的影响，指出轻油或活油，水驱开采方式有利于时移地震监测，进一步，甘 [ 9 ] 对水驱四维地震技术的可行性及其盲区进行了研究与探讨。云 [ 10 ] 通过岩样实验室测量对时移地震岩石物理基础进行了深入研究，指出了目前岩石物理实验中存在的问题和进一步开展水驱岩石物理实验测量的必要性。 在油藏水驱开采过程中，除了流体饱和度发生变化外，储层的温度、压力以及孔隙度、渗透率、甚至流体相态等都会发生一定的变化 [ 10 ] 。本文以A油田水驱油藏时移地震应用研究为例，基于Gassmann方程系统开展了岩石物理分析在时移地震应用中的可行性研究、油藏开发时移地震响应规律分析、时移地震油藏参数表征和时移地震综合研究成果解析四个方面的应用研究，并对时移地震技术的应用价值进行了探讨。
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user: 2. 时移地震岩石物理分析方法 油藏开发过程实质就是一个流体改变的过程，因此，油藏岩石中孔隙流体变化与地震速度和波阻抗关系的确定是利用地震资料进行油气预测和油藏监测的基础，其基础就是基于多孔介质中的地震波传播理论。 孔隙流体对岩石声学性质的影响有两种方式：1) 孔隙流体会改变岩石的弹性模量和密度，从而改变地震波的传播速度；2) 引起速度频散，即速度对地震波频率的依赖性。解释与流体相关的地震波传播特征变化的理论模型很多，其中最常用的理论模型就是Gassmann方程 [ 11 ] ： (1) (2) 式中，为 饱和岩石的有效体积模量， 为组成岩石的矿物的体积模量， 为孔隙流体的有效体积模量， 为孔隙度， 为饱和岩石的有效剪切模量，1和2分别表示为流体替换前后状态。 Gassmann方程较好地描述单相流体的低频效应，奠定了时移地震流体替换研究的基础。由于地下介质是由充满流体的多孔骨架组成，岩石的地震特性实际上是由骨架基质、孔隙及孔隙中的流体组成，而基质是由形成岩石的各种矿物组成，孔隙流体可能是气体、油、水或者其混合物。因此，应用Gassmann方程进行流体替换，首先需要对多矿物组分的骨架基质或多组分的孔隙流体进行等效弹性模量分析。 1) 岩石骨架基质弹性模量 基质体积模量和剪切模量来自组成岩石的矿物模量，利用Voigh-Reuss-Hill (VRH)平均可以计算出有效 和 ： (3) 式中 是有效颗粒模量( 或 )， 是Voigt平均值， 是Reuss平均值。 和 分别是第i个分量的体积系数和模量。 2) 流体体积模量 利用Wood方程可以计算混合流体的体积模量 ： (4) 式中， ， 和 分别是水、油和气体的体积模量， ， 和 是水、油和气体的含水饱和度，满足 。 3) 密度 饱和岩石的密度 可以表示为： (5) 式中： 为岩石骨架密度， 是孔隙流体的密度，对于混合流体，它的体积密度可表示为： (6) 式中 ， 和 分别是水、油和气体的体积密度。
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user: 4. 结论与认识 时移地震技术是完善油藏管理和提高采收率的一项技术手段，是老油田调整、挖潜的重要技术之一。时移地震一致性采集和匹配处理是该技术取得成功应用的前提，而时移地震技术的综合应用是该项技术的生命力。岩石物理分析是油藏开发时移地震监测的基础，它的应用贯穿了时移地震前期的可行性研究和中后期的时移地震技术的综合应用研究，通过本文A油藏水驱油时移地震应用的岩石物理分析技术的研究，得到如下认识： 1) 时移地震油藏监测研究具有投资大和风险高的特点，因此，时移地震可行性研究是时移地震应用的重要基础，其可行性评价分为地质条件、油藏条件、岩石物理条件、地震条件和经济条件，其重点是油藏开发过程足以引起油藏声学性质和地震响应特征发生显著变化，如A油藏构造相对简单，储层厚度较大、物性较好，水驱轻质原油流体声学性质差异较大，这些先天优势为时移地震技术的成功应用奠定了良好的基础。 2) 影响油田开发时移地震监测的因素很多，除了本文研究的流体替换、温度、孔隙压力、孔隙度变化外，孔隙流体性质变化(如地层水矿化度、活油API、原油原始气油比等)也可能引起时移地震响应变化，而且开发的不同时期，影响时移地震监测的主要因素也可能会发生变化，对于A油藏当前生产状态，压力和流体性质变化是主要影响因素。 图6. 含水饱和度变化的地震响应分析：(a) 为不同含水饱和度的地震响应，(b) 为地震响应随含水饱和度的变化率(以Sw = 0.2的地震响应进行归一化) 3) 油藏开发过程岩石物理性质变化是时移地震差异数据解释的基础，优选对水驱油流体变化最敏感的弹性参数进行时移地震反演，有利于时移地震的综合解释。此外，对于A油藏，地层压力增加和水驱油流体变化对地层的速度和密度的影响是负叠加的，因此，利用时移地震差异数据体进行流体解释要考虑地层压力变化的影响。
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user: 摘 要 选取高居里温度(Tc约350 K)、高自旋极化率的La 0.7 Sr 0.3 MnO 3 为磁性相，弱磁性的稀磁半导体材料Zn 0.95 Co 0.05 O作为边界材料，采用溶胶-凝胶法制备La 0.7 Sr 0.3 MnO 3 :xZn 0.95 Co 0.05 O (x = 0.0， 0.1， 0.2， 0.3， 0.4 mol)复合体系。对样品的结构、电磁输运特性测量结果分析表明，边界材料对磁电阻的影响显著，x值增大导致磁电阻增加；当加上小磁场后，出现了低场下的高磁电阻。 关键词 :La 0.7 Sr 0.3 MnO 3 ，Zn 0.95 Co 0.05 O，边界材料，复合体系，磁电输运
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user: 1. 引言 近年来，钙钛矿结构锰氧化物如La-Ca(Sr，Ba)-Mn-O 3 体系，尖晶石结构铁氧体如Fe 3 O 4 等，因具有丰富的磁、电特性：如与自旋极化相关的隧穿磁电阻效应、庞磁电阻效应、霍尔效应以及电致电阻效应等 [ 1 ] - [ 4 ] 而成为研究热点。在选择该类氧化物作为铁磁基体后，结合ZnO、CeO 2 等材料形成两相复合体更是激发了研究者们的兴趣 [ 5 ] - [ 10 ] ，以期通过表面效应和界面效应来改善复合材料的磁电阻特性。Zn 0.95 Co 0.05 O是稀磁半导体，不仅具有半导体的性质，同时还具有些新奇的磁特性 [ 11 ] [ 12 ] 。本文选取了高居里温度的La 0.7 Sr 0.3 MnO 3 作为铁磁相，配比不同比例的Zn 0.95 Co 0.05 O，形成La 0.7 Sr 0.3 MnO 3 /xZn 0.95 Co 0.05 O 复合材料，并测量了它们的结构、电阻和磁电阻特性等。实验表明，复合材料在绝缘体–金属转变温度附近MR值发生了明显改变，磁电阻效应明显增强。
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user: 2. 样品的制备 通过溶胶凝胶法制备了La 0.7 Sr 0.3 MnO 3 :xZn 0.95 Co 0.05 O (x = 0.0， 0.1， 0.2， 0.3， 0.4 mol)系列样品。利用超声对LSMO颗粒进行表面处理后，按x分别为0%、10%、20%、30%、40%的摩尔比将LSMO原粉和一定体积的Zn 0.95 Co 0.05 O溶胶混合，加入无水乙醇形成悬浊液后，超声清洗30 mins后于60℃水浴中直至水分全部蒸干。将上述工艺处理得到的粉末在10 MPa的压力下压成l cm的圆片，并在1050℃下常压保温10 h后随炉冷却至室温，从而获得名义组分为La 0.7 Sr 0.3 MnO 3 :xZn 0.95 Co 0.05 O (下文中简写为Zn 0.95 Co 0.05 O复合体系)。
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user: 3. 样品的晶体结构 采用MiniFlex-II X射线衍射仪(Cu靶，Kα线，λ = 0.15406 nm)进行结构分析，测量结果表明，母体材料LSMO具有良好的单相结构，没有可探测的杂相出现。然而，当x > 0.10时，出现了六角结构的Zn 0.95 Co 0.05 O相，且峰值强度随x的增加而逐渐增大。图1中给出了三个典型样品(x = 0.0， 0.20， 0.40)的XRD图谱，其中Zn 0.95 Co 0.05 O衍射峰(在图中用*表示)。结果发现，LSMO相和Zn 0.95 Co 0.05 O相没有发生偏移，LSMO和Zn 0.95 Co 0.05 O相之间并没有发生明显反应，Zn 0.95 Co 0.05 O只是作为第二相，分布在LSMO相的表面和界面，使系统形成了一种两相结构。
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user: 4. 样品的电、磁输运特性 利用振动样品磁强计(VSM-VersaLab)及磁电效应综合测试系统我们测量了样品的电、磁输运特性。 图1. 三个代表性样品的X射线衍射图谱 图2. 零场下样品的电阻率随温度的变化关系 图2为升温过程中全部样品零场下的电阻率ρ随温度T变化关系图，可发现以下特征：所有样品均出现了金属–绝缘体转变温度(Tp)，x = 0.0样品的Tp为278 K，x = 0.1到x = 0.4样品的Tp依次为272 K，266 K，263 K，261 K，这表明，随着包覆量x增加，复合样品的金属绝缘体转变温度逐渐降低。同时，随着x增大，复合体系的电阻率随之增加，这是高电阻率的Zn 0.95 Co 0.05 O表面效应作用的结果。弱磁性的Zn 0.95 Co 0.05 O在LSMO颗粒边界形成势垒，势垒的厚度随着x值增加，导致了电阻率增大。 图3为室温下所有样品的磁滞回线图。其中，插图(a)和(b)分别为每单位质量的La 0.7 Sr 0.3 MnO 3 的饱和磁化强度Ms和矫顽力Hc的变化关系图。从中可以看出，样品的Ms随着x值的增加迅速减少，而矫顽力Hc减少缓慢。这是因为随着Zn 0.95 Co 0.05 O颗粒嵌在铁磁颗粒表面，La 0.7 Sr 0.3 MnO 3 铁磁颗粒之间的距离增加，导致La 0.7 Sr 0.3 MnO 3 颗粒间的铁磁藕合减弱，随着Zn 0.95 Co 0.05 O含量的增加，颗粒间的铁磁有序削弱，而铁磁无序增强。 图4、图5分别为温度T = 120 K时，复合样品的磁电阻值MR随磁场强度H (最大磁场为20 koe)及在磁场强度为20 kOe下磁电阻(MR)随温度的变化关系图。对比发现，复合样品的磁电阻增加(相比纯LSMO)，且在低场下(B = 5 kOe)、温度T = 120 K时，复合样品x = 0.10，0.20，0.30的磁电阻逐渐 图3. 室温下La 0.7 Sr 0.3 MnO 3 :xZn 0.95 Co 0.05 O (x = 0.0， 0.1， 0.2， 0.3， 0.4)的磁滞回线。插图(a)为室温下矫顽力随着包覆量x的变化关系；插图(b)为饱和磁化强度Ms随着掺杂量x的变化关系 图4. T = 120 K下复合样品的磁电阻值MR随磁场强度B的变化关系 图5. 复合样品在磁场强度为20 kOe下磁电阻(MR)随温度的变化关系 增强，相应的磁电阻值分别为16.9%，17.9%，19.8%，比x = 0时的14.24%有增加，然而，当x = 0.40时，磁电阻值明显减少(小于x = 0.1的磁电阻值)，这是由于势垒层变厚，阻止了电子的自旋极化隧穿。这也进一步表明，电子在Zn 0.95 Co 0.05 O包覆层上的自旋极化隧穿是磁电阻提高的主要来源。一方面，当颗粒表面包覆上弱磁性的Zn 0.95 Co 0.05 O后，颗粒表面磁无序增强，传导电子在颗粒表面将产生自旋相关的隧穿过程，当加上外加磁场后，自旋无序受到抑制，表面原子排序逐渐趋于一致，增强了电子自旋极化隧穿，形成了低场下的磁电阻增强 [ 13 ] 。另一方面，颗粒表面的磁无序同时也增加了电子在边界处的磁畴散射 [ 14 ] - [ 16 ] 。在纯LSMO中，导电电子在每一个磁畴中基本上是极化的，并且容易在Mn 3+ 和Mn 4+ 离子对之间转移。然而，当这些传导电子在晶粒之间跃迁时，电子在晶粒边界/表面的自旋相关散射会导致高电阻率。当加上适当的低磁场时，可以使得晶界表面的原子磁矩和自旋取向趋于平行排列，导致电阻率下降和低场磁电阻的产生。因此，低温下的低场磁电阻的形成是由于电子在晶界处的自旋无序度得到增强，从而增强了电子的自旋极化隧穿几率。而自旋极化隧穿几率取决于Zn 0.95 Co 0.05 O层的厚度。
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user: 5. 小结 Zn 0.95 Co 0.05 O与LSMO所形成的复合材料，对样品的电磁特性和磁电阻特性有着显著的影响。随着Zn 0.95 Co 0.05 O嵌在LSMO晶粒表面，晶粒间距离增加，磁耦合减弱，从而导致了晶粒铁磁无序减弱，自旋无序增加。更重要的是，复合体系(x = 0.1， 0.2， 0.3)的磁电阻比x = 0.0有所增强，可见晶粒表面或边界材料对磁电阻的提高起了重要作用，电子通过自旋极化隧穿在晶界处形成自旋无序，当加上小磁场后，自旋无序受到抑制，从而导致了低场下(0.5 T)的高磁电阻的形成。
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user: 黑臭河涌治理工艺流程及技术体系研究
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user: 摘 要 近年来，随着城市的扩张及工业的发展，大量有机和无机的污染物不断排入城市河道，使水体的营养物质负荷量不断增加，中国许多城市和城郊河道景观效果随之变差，造成严重的经济和生态环境问题。加强水资源保护，改善城市河道水环境，修复和构建生态河道已引起广大环保、生态人士的热切关注。通过对城市水环境市场现状的调查研究，总结了黑臭河道治理工艺流程及技术体系。开展我国河道、浅水湖泊富营养化的修复与控制技术开发与产业化，对保护我国水环境富营养化的有效控制，开展规模化工程治理具有重要意义。 关键词 :黑臭河涌，工艺流程，技术体系
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user: 1. 黑臭河涌水体污染源研究 国务院正式发布的“水十条”中整治城市黑臭水体成为“水十条”重点内容之一，如何有效控制、消除城市黑臭水体事关老百姓的切身利益，值得全社会共同思考、共同应对。 加强水资源保护，改善城市河道水环境，修复和构建生态河道已引起广大环保、生态人士的热切关注。开展我国河道、浅水湖泊富营养化的修复与控制技术开发与产业化，对保护我国水环境富营养化的有效控制，开展规模化工程治理具有重要意义。 针对佛山市的几条河涌进行现场调研，黑臭河涌水体普遍呈灰绿色或黑色，某些河段水面布满油污或生活垃圾，水环境较差。河涌两岸主要为居民区、工业区及水产养殖区，污染源多，污染情况较为复杂。 1) 生活污水 部分河涌两岸未修建截污管道，附近村民的生活污水直排进入河涌，现场情况调研发现河涌两岸有大量的生活污水排放口。生活污水是黑臭河涌的主要污染源之一。 2) 工业废水 黑臭河涌沿河分布工业厂区，虽然大部分工厂的生产用水循环使用，基本不外排，但部分企业还有偷排现象且工业厂区的员工生活污水及清洗(地面等)废水的量较大，对河涌污染较严重。 3) 生活垃圾 河涌沿岸人口密集，产生的生活垃圾较多，附近居民清扫卫生时，将垃圾就近扫入河涌；河涌边建有生活垃圾收集站，下雨时垃圾渗滤液会随地表径流进入河涌。生活垃圾不仅污染河涌水质，也破坏了河涌的景观。 4) 内源污染 长期以来，周边的生活污水等不断排入河道内，加之上游支流带来的有机污染，使有机污染、N、P不断向底泥沉积，导致底泥中的有机污染物富集，加之河涌已多年未清淤，底泥淤积较厚。淤积的底泥具有较高含量的营养物(有监测数据显示，河流底泥中N、P量为水体中含量近千倍)及有机污染物，底泥耗氧、向水体释放N、P等污染物，以及底泥在冲刷作用下的悬浮释放等，都对水体的水质产生显著影响，受污染底泥逐渐成为水体不可忽视的重要内源污染。 5) 地表径流 河涌流域范围广，周边情况复杂，大气中的污染物、地表垃圾及尘土通过地表径流汇至河涌，污染河涌水体。 6) 沿岸种植养殖 河涌沿岸有大量的鱼塘，为获取较高的经济效益，养殖者多采用高度放养、大量施肥投饵，过量的饵料以及鱼类的粪便进入水中，造成水中的COD、氨氮、磷的浓度高。鱼塘养殖业在6至11月份会不断的更换鱼塘的水，12月至次年2月份会将鱼塘水全部放干进行晒塘，此段时间内都会有大量的养殖废水排入河涌，对河涌水质影响很大。 以佛山市河滘涌、联围涌为例分析其排入的污水情况： 1) 周边居民生活污水 河滘涌流经河滘村和梧村，两岸主要为河滘村的居民，人口数量约为6269人。根据调查统计(根据市水务局的统计数据，居住人均生活用水量为230 L/人∙d)，平均每天排入河滘涌的生活污水量约为1442 m 3 。按生活污水污染物浓度COD约为200 mg/L，氨氮约为20 mg/L，总磷约为3 mg/L计，入河的污染物量COD约为105.3 t/年，氨氮为10.5 t/年，总磷为1.58 t/年。 联围涌流经南庄村、南庄镇城区、罗格村、溶洲村，两岸村居密集，人口数量多，约25，000人。根据调查统计(根据市水务局的统计数据，居住人均生活用水量为230 L/人∙d)，平均每天排入联围涌的生活污水量约为5750 m 3 。按生活污水污染物浓度COD约为200 mg/L，氨氮约为20 mg/L，总磷约为3 mg/L计，入河的污染物量COD约为419.8 t/年，氨氮为42.0 t/年，总磷为6.3 t/年。 2) 周边企业生产废水 此次调研对各村的沿河企业进行调研，主要调查各企业的生产用水量、生活用水量、污水处理工艺、排水量等。 近年来，南庄镇狠抓环境、经济、生态，通过调整产业结构，落实“三旧改造”，严格把关环境准入条件，落实环境污染治理设施，大力改善各村的生活环境。根据调查，沿河企业的生产类型主要有陶瓷机械、塑料五金、配件、玻璃加工产、家具厂等。企业用水主要为企业员工的生活用水，企业生产用水多采用循环工艺，生产废水的排放量很少。企业排放的废水主要为员工的生活污水及地面的清洗废水。 经统计，沿河企业每年向河滘涌排放生活污水14，506 t。按生活污水污染物浓度COD约为200 mg/L，氨氮约为20 mg/L，总磷约为3 mg/L计，入河的污染物量COD约为2901 kg/年，氨氮为290.1 kg/年，总磷为43.5 kg/年。 经统计，沿河企业每年向联围涌排放生活污水43，115 t。按生活污水污染物浓度COD约为200 mg/L，氨氮约为20 mg/L，总磷约为3 mg/L计，入河的污染物量COD约为8623 kg/年，氨氮为862.3 kg/年，总磷为129.3 kg/年。
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user: 2. 黑臭河涌水体治理技术体系 2.1. 治理思路 在充分了解水环境、防洪治涝体系和污水处理系统等现状的基础下，借鉴国内外最新的水环境治理理论和成果案例，总结水环境整治的经验教训，以“水安全、水环境、水生态、水景观、水文化”为治水理念，以水环境综合整治为核心，综合运用截污、清淤、水利调度、人工复氧以及各种生态修复技术、水环境景观打造、智慧水务建设等手段，重点打造“一纵四横”的水生态格局，构建具有生命力和“人水和谐”的生态水环境基础。达到改善人居环境、提升城市品质，打造切合本地实际、具有前瞻性、可持续发展的水生态文明示范区。保证主干河涌水质持续改善和提高，出水水质基本达到地表水V类标准。 具体实施步骤：包括前期调研、规划、设计；实施区域划分；重点实施区域施工；水利设施设置；截污管网完善；河道清淤；其它支涌原位修复及水质改善；智慧水务建设；生态文明教育基地建设等分先后顺序逐步实施。首先，在完成前期调研、规划和设计后，逐步完善区域内的污水收集系统和新建水闸泵站等水利工程，改善河涌的污染控制和优化水系，并为后续水环境治理水质治理工程创造必要条件。其次，对“一纵”的河涌水系进行水生态修复，结合莲塘环村涌水环境景观打造，并通过宣传引导形成水生态文明教育基地，全力打造示范区的轴心水景带。再对“四横”等其他河涌进行水环境综合治理，完成智慧水务建设及调试，消除黑臭提高水质和优化水资源配置管理水平。 由于涉及范围广，工程任务重，时间紧迫，各专项工程按照“先易后难、分段实施、互相支撑、交叉进行”的原则高效推进，并加强人力、物力和资金的管理，保障整体项目按期达到预期目标。 2.2. 总体框架 由于河涌水体的流动性，其水环境整治必须贯彻流域污染控制的思路，把末端治理和源头治理相结合，把分散治理和集中治理相结合，把流域管理与区域治理相结合，全流域统一进行整治才能行之有效。河滘涌水环境综合整治规划方案的总体框架概括为：“截、治、疏、引、管”。 “截”：将直接流入河涌的生活污水送到污水处理厂处理达标后排放，截住生活污水源头； “治”：将河涌沿岸的工业园区及分散企业等进行治理，未经处理或处理不达标的污水、废水不准排入河涌； “疏”：对河涌全面的整治，确保河涌过流断面水流畅通； “引”：是建设一批引水泵站、节制调节闸等设施，打通断头涌，使河涌水真正活起来，加速水体流动，活化水资源； “管”：加强管理，通过科学有效的管理，最大限度的发挥工程的社会效益。 2.3. 治理技术 采用水环境综合整治的概念和方法，可以从整体和全局的角度考虑和解决问题；并结合当地的发展和经济基础，集成目前最新的技术成果和各行业经验，提出分阶段、分区域、分步骤的实施策略；同时提高投资效率、减少重复建设，彻底解决水环境问题。 水环境综合整治是以小流域为主要整治对象，根据其水文、水利、气候等自然环境条件，结合水体水质现状、点源污染状况和排水管网现状和规划，考虑防洪、防涝、调蓄、治污、生态、景观以及人居环境等多种因素，提出涵盖规划、可研、设计、实施、运营和维护全过程的综合整体解决方案。并以生态的理念、方法和技术来实施，尽可能地恢复和创建多元化生态环境类型，建立多层次稳态生物种群和结构，增强在外来胁迫下水生态系统的自稳性，从而达到水环境综合整治的目的。具体措施如下： 2.3.1. 截污 经调研发现大部分地区已经完成截污工作，目前主要工作是对建成管网的补充和完善，重点是支涌沿河两岸主要污水排放口的截污工作和重点管网的衔接与联通 [ 1 ] [ 2 ] 。 2.3.2. 清淤 通过河道底泥疏浚解决内源污染问题，并保证河道水流具有一定的冲刷能力，即形成一定流速的基流，以改善河流水动力条件，提高水体自净能力，避免河流再次淤积。 2.3.3. 水利调度 为满足水环境综合整治，需新建节制闸和泵站等水利设施，以及对现有水闸泵站进行自动化控制升级改造，以达到以下水流调度的功能： 1) 通过水闸和泵站的联合调度，完成水体的调度； 2) 强制水体流动，控制水流的流向，使污染河段的水体向工艺段方向流动； 3) 尽量控制感潮河段双向往复流为单向流，改善水动力环境，形成单向流； 4) 利用潮汐形成的外河涌水位落差，通过控制河口闸门形成一定的水位差，有利于水流调度，且降低调水能耗。 2.3.4. 人工复氧 河涌受损水体中缺少溶解氧是引发生态退化、水质恶化的主要原因之一。提高水体中的溶解氧有利于增加水体中的微生物的数量、活性和水体的透明度，强化水体的自净能力，对维持水环境生态稳定性具有很好的效果 [ 3 ] 。提高水体中溶解氧的方法很多，如设置表曝器曝气、采用鼓风机在水底安装曝气管和曝气头、微孔曝气机、水下射流机、涌泉提水曝气机、水景喷泉、水车式曝气机等设备，对水体进行曝气复氧及造流。曝气机有较强搅拌与提水功能，打破了静态水体的垂直分层现象，改变了水体溶氧垂直分布的极端不均匀性，破坏了蓝绿藻的富集层，从而控制“藻华”现象的发生。 该技术一般应用于以下三种情况： 1) 在污水截留管道未建设之前，用于消除黑臭阶段，解决河道有机污染的问题而进行人工充氧。 2) 作为生态修复初期的增氧，提高水生植物成活率。 3) 已整治段解决突发性污染事件的应急措施。 2.3.5. 生物膜系统 在河道内布置生物载体，用于受污染的河道水质污染控制，是利用生物接触氧化或生态修复调整技术的一种优选强化处理技术。生物载体可以有效性的增强水流与生物膜的接触时间，解决了河道内微生物的载体问题，解决了底层厌氧菌在底泥内部活跃，水体中间因缺乏微生物载体而微生物活动性不强的问题。 生物载体表面形成的生物膜断面上，由外及里形成了好氧、兼性厌氧和厌氧三种反应区。在好氧区，好氧菌将氨氮转化为硝基氮，并把小分子有机物转化为二氧化碳和水(把可溶的无机磷转化为细胞体内的ATP)，在厌氧区，厌氧菌将硝基氮转化为氮气(把难分解的大分子有机物分解为可降解的小分子有机物)。最终污染基团就被分解转化成逸出水体的N 2 、CO 2 和H 2 O。附着在仿生式水草上的大量微生物群，微生物群难以脱落，其上黏附的污染物难以溶出及扩散，抑制了环境的恶化。在水流的影响下，产生收缩运动，从而促进了污染物质的分解。 2.3.6. 主动式浮岛 主动式浮岛是利用曝气和仿生珊瑚功能的专利介质技术结合做成浮动于水面的生物浮岛，是国外最新研发的一项水体原位修复的综合技术，在美国、英国和东南亚地区应用于湖泊河道治理。该浮岛可采用太阳能作为能源，大大降低了运行费用，既经济又环保。 一般普通浮岛仅仅是利用植物来吸收水体中营养物相比，主动式浮岛主要是利用介质挂膜、曝气增氧、水利循环的方法抑制藻类爆发，为微生物提供最佳的生长繁殖环境，利用微生物来降解水体中的污染物。因此，主动式浮岛生物反应器实际上是一个系列处理过程，这个过程使得处理效率高于普通浮岛几十甚至上百。与传统被动式浮岛不同的是，浮岛生物反应器是一个连续的系列处理过程(Power Train Treatment)，其作用可以概括为“复氧、抑藻、净水、生物多样性”等几方面。 2.3.7. 水生态系统 水生态系统构建技术是建立以沉水植物为核心的健康水生态系统。种植水生高等植物群落为原生动物提供场所，原生动物以微生物为食，消耗水中有机物总量完成养分传递。提高河流生产力，建立水体中的食物链：浮游植物→浮游类(含原生动物)→浮游动物(轮虫、桡足类、枝角类、甲壳类等)→滤食性鱼类。食物链的建立是在生态循环的基础上，它标志河流生态的恢复，水体生产力的提高，水域环境改善，渐次达到水草繁茂、水清见底的草型清水态 [ 4 ] [ 5 ] 。
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user: 3. 工艺流程与技术优化集成 河涌的综合整治图如图1所示。目前，国内水环境整治中传统的技术路线仍是以“头疼医头，脚疼 图1. 河涌综合整治图 医脚”的单一环节的治理模式。而中国的水环境治理必须要考虑包含了区域规划定位，经济发展、环境保护、立法执法、财政收支、风土人情等多方面复杂的社会因素、同时又要考虑包含了水文、水质、水利，开放性水环境等多方面综合的环境因素，两大因素相互交叉，使得水环境污染的治理具有艰巨性、复杂性、长期性和系统性的特点，同时由于地方政府的需求具有紧迫性、阶段性和经济性的特点，在各地形成的原因完全不同，中国水环境治理的市场也呈现出不同程度的多样性和特殊性，所以，如果要彻底解决水环境问题，单一技术手段 “治标不治本”的做法远远不能满足水环境综合整治市场的需求。水环境综合整治未来必须结合多专业、多工种的多种技术手段，辅以金融工具和社会治理手段，方能做到标本兼治。
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user: 摘 要 天子岭组是粤北地区典型的一套碳酸盐岩，在粤北地区以灰岩为主，代表了局限台地相沉积，而向东至粤东北地区时天子岭组相变为以碎屑岩为主，局部夹灰岩透镜体，潮汐层理发育，代表了含陆源碎屑物质的滨海相–三角洲相沉积。天子岭组自西向东的岩性变化反应了晚泥盆世早期海侵不断扩大，至晚期时地壳开始抬升，整体上处于一个海退的过程。 关键词 :粤东北地区，天子岭组，沉积环境
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user: 1. 引言 天子岭组(D 3 t)指整合于东坪组(D 3 dp)与帽子峰组(D 3 C 1 m)两套碎屑岩之间的一套以中厚层状含生物碎屑泥晶灰岩及薄层状条带状泥晶灰岩为主的碳酸盐岩，广泛分布于韶关、廉江、阳春及惠阳等地。沉积时限为晚泥盆世，但自西而东逐渐变晚，粤北地区为Frasnian中期至Famennian早期，粤东北地区为Famennian晚期 [ 1 ] 。层型剖面为韶关市天子岭十里亭剖面。 “广东1:5万周陂公社等四幅区域地质矿产调查”工作组在项目实施过程中，发现区内的天子岭组以含钙质碎屑岩为主，与粤北地区天子岭组典型的碳酸盐岩存在较大的岩性差异。本文对粤东北地区天子岭组的碎屑岩特征及沉积环境进行系统的分析研究，进而恢复粤东北地区晚泥盆世的时空变迁及古地理地貌。