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关键词:太原枢纽;西南环线;线路方案;晋祠隧道方案
中图分类号:U459 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2010)09-0173-02
一、西南环线项目概况
太原枢纽西南环线起自汾河站中心(西山K3+347.6)至太中银线在建北六堡站站中心(太中DK19+300),全长53.55km,并包含相关疏解联络线等工程。其中CK12+500～CK12+500段穿越晋祠、晋阳古城遗址,是全线的主要控制点。
二、西南环线项目建设的必要性
太原铁路枢纽是全国重要铁路枢纽之一,枢纽衔接南北同蒲、石太、太焦三条干线,担负着内蒙古西部、山西、陕西与华东、中南地区间客货交流的集疏运任务,在全国铁路网中具有十分重要的作用。目前,太原北至榆次间线路能力利用率已经饱和,随着石太客运专线引入枢纽全线贯通并通车,太中银铁路建成在即,大西客运专线计划近期开工建设,届时太原枢纽又将增加衔接三条铁路干线,枢纽内运量势必会进一步增加,太原北至榆次间的能力问题更为突出并成为限制太原枢纽充分发挥效率的瓶颈之一。而提高线路通过能力或分流部分运量则是解决这一问题的根本途径。此外,既有太原北～榆次段线路纵穿太原市区,大量货物列车的运行对城市居民生活带来了较大干扰,对城市环境也形成了不良影响。
太原枢纽西南环线的建设,为进一步优化枢纽内既有太原北和榆次两编组站的分工创造了便利条件,从而大大增加了枢纽运输组织的机动灵活性。结合枢纽编组站的调整,将枢纽内部分货物列车分流至西南环线后,太原北～榆次间既有石太线将主要承担旅客列车运行,只运行少部分货物列车,不仅将极大缓和太原北～榆次区间能力紧张的局面,而且减少了对城市中心生活的干扰,方便了旅客的乘降,同时合理利用了城市周遍地区的空间布局,有利于城市的环境保护和健康发展。
三、穿越晋祠、晋阳古城遗址线路方案
该段落线路走向主要受晋祠、晋阳古城、环城高速公路、太汾高速公路,工矿设施等控制。本次共研究了以下四个线路走向方案,如图2所示:
(一)穿晋祠方案
穿晋祠方案自北堰车场中心开始并行于热电厂铁路专用线右侧,线路经中化二建集团有限公司化工设备制造厂东侧,穿木材货场经寺底村东、太化焦化厂西,在罗城西南跨环城高速后设晋祠站,线路出站后经花塔村东,在公路收费站东跨大运高速互通前行,经东庄村东、野庄东线路继续向南前行跨越汾河,过监军庄村西,在西草寨西0.8km规划区旁设西草寨站,双线长度19.247km。
西南环左线继续前行至三贤村东折向正东方向于小北格东DK28+800处并上太中银线设北格乘降所,线路长度为5.147km(单线)。西南环右线跨越太中银正线和太中银联络右线后折向正东接入北格乘降所,线路长度为5.576km(单线)。西草寨站至太中银刘家堡站设上下行联络线,长度分别为6.879km和4.121km(单线)。疏解线线路长度为21.723km。
(二)晋祠隧道方案
晋祠隧道方案自北堰车场中心开始并行于热电厂铁路专用线右侧,线路经中化二建集团有限公司化工设备制造厂东侧,穿木材货场,跨煤炭专用线后于CK11+150设晋源乘降所,于寺底村东南角进入隧道,下钻环城高速沿耐火材料厂、开化村以西向南行进,于王家坊和黄冶村之间折向新村、花塔村方向,于南城角和花塔村之间下钻大运高速后在CK19+500设晋祠站,线路出站后于东庄村东北角CK20+600处出隧道,经东庄营村西南角折向东南,线路继续向南前行跨越汾河,过监军庄村东,于西草寨西0.2km设计里程CK25+000处设西草寨站,双线长度18.140km。
西南环左线继续前行至三贤村东折向正东方向于小北格东DK28+800处并上太中银线设北格乘降所,线路长度为5.278公里(单线)。西南环右线跨越太中银正线和太中银联络右线后折向正东接入北格乘降所,线路长度为5.782km(单线)。西草寨站至太中银刘家堡站设上下行联络线,长度分别为6.541km和4.294km(单线)。疏解线线路长度为21.895km。
(三)取直隧道方案
取直隧道方案自北堰车场中心开始并行于热电厂铁路专用线右侧,线路经中化二建集团有限公司化工设备制造厂东侧,穿木材货场经寺底村东、于太化焦化厂西进入隧道,下钻环城高速沿杨家村方向前行,于南城角和花塔村之间下钻大运高速后在隧道内设晋祠站,线路出站后于东庄村东侧出隧道,经东庄村东、野庄东线路继续向南前行跨越汾河,过监军庄村西,与可研线路CK17+800相接至西草寨站中心,线路全长18.850km。西草寨至北格乘降所之间及西草寨至刘家堡之间的太中银上下行联络线皆同穿晋祠方案。
(四)绕避晋祠方案
此方案自北堰车场中心开始,并行于热电厂铁路专用线右侧,线路经中化二建集团有限公司化工设备制造厂东侧,穿木材货场经寺底村东、太化焦化厂西,在罗城西南上跨环城高速,经钜和洗煤厂西,晋源洗煤厂东前行。由于晋祠为国家重点文物保护单位,因此为绕避晋祠,石膏矿区,减少占用建设用地等问题,线路折向西南进入悬翁山区,在晋祠西1公里范围外设5.55km长隧道。于邮电疗养院南侧出隧道,线路向东南前行,经东院村南野庄南。与可研线路CK17+800相接至西草寨站中心,线路全长22.171km。西草寨至北格乘降所之间及西草寨至刘家堡之间的太中银上下行联络线皆同穿晋祠方案。
(五)方案优缺点分析
4个方案优缺点比较见表1:
四、结语
晋祠隧道方案虽然重点工程较多,投资较大,但线路长度较穿晋祠方案方案短约1.1km,减少了对晋祠风景区的影响,协调了铁路与文物保护区的关系,较能符合地方政府的要求,因此本次研究推荐采用晋祠隧道方案。
参考文献
[1]铁道第三勘察设计院集团有限公司.改建铁路太原铁路枢纽西南环线补充可行性研究[R].2008.
关键词：生态优化工程；固原生态型；新农村
中图分类号：F323.22文献标志码：A文章编号：1673-291X（2008）15-0048-02
十七大提出“建设生态文明，统筹城乡，建设社会主义新农村”与党的十六届五中全会提出的建设“生产发展、生活宽裕、乡风文明、村容整洁、管理民主”社会主义新农村的重大任务、目标相一致，要求生态文明和物质、政治、精神文明统筹建设、协调发展。生态型新农村正是顺应了这一发展趋势，能够促进广大农村生产更发展、乡风更文明、村容更整洁、管理更民主。因此，建设生态型新农村模式是我国社会主义新农村建设特别是贫困地区新农村建设的战略选择。
一、生态型新农村的基本内涵与特征
（一）生态型新农村的基本内涵。生态型新农村，是基于农村发展现状而又面向未来生态文明社会的一种战略思考，是在农村可持续发展的背景下，在农村城镇化、城乡一体化发展进程中，针对农村发展过程中出现的种种不协调问题，应用社会――经济――自然复合生态系统理论、现代生态学、生态工程原理、景观生态学、生态建筑学、产业生态学、社会生态学的理论和方法，坚持“生态与发展并重”的原则，以和谐、可持续为理念，以建设生态文明的农村社会为目标。
（二） 生态型新农村的特征。生态型新农村是实现农业农村可持续、健康发展，农村社会、经济、生态协调发展比较理想的模式，与一般农村相比，其特征主要体现在:一是生态型新农村以和谐和可持续发展为核心理念；二是生态型新农村是一个复合生态系统；三是生态型新农村是一个广大区域的集合体。
二、固原市生态型新农村建设成功的经验
近年来，国家加大了对农业基础设施和农村公共事业的支持力度，全国各地积极探索社会主义新农村建设的有效路径，涌现出了许许多多充分利用国家支农、惠农政策，依托当地资源优势，建设各具特色的社会主义新农村的先进典型。宁夏固原市彭阳县、原州区河川乡的上黄就是其中典型的例证。
彭阳县位于宁夏东南部，属典型的黄土高原丘陵区。1983年建县前，该地区的生态环境先天脆弱，植被普遍退化，水土流失严重，全县水土流失面积2 333平方公里，占土地总面积的92%，农民人均收入只有70多元，地方财政年收入只有70多万元，是国家级贫困县之一。2006年，全县林木保存面积由建县初的17.6万亩增加到190.6万亩，林木覆盖率由3%提高到20.3%，水土流失治理程度由11%提高到61%，水平梯田由3万亩增加到89万多亩，完成地方生产总值6．72亿元，比建县之初的1983年增长了27倍；地方财政收入1 319万元，农民人均纯收入1764元；农村电视覆盖率达90％以上；适龄儿童入学率达99．8％，在宁夏南部山区率先实现了脱贫目标，并先后被评为全国生态建设、水土保持、造林绿化等先进县。今年4月份，总书记在视察宁夏工作时对彭阳生态建设给予了充分肯定。
固原市原州区河川乡的上黄村，与彭阳县相似，生态先天脆弱，水土流失严重，农业生产落后，群众生活极端贫困。1979年，固原县(现原州区)被列为全国5个农业现代化基地县之一，中国科学院西北水土保持研究所保中心开始对宁南山区调查研究，并于1982年在河川乡上黄村建立了科研基点。经过百余位专家20余年的试验研究，探索出了一套行之有效的综合治理开发模式和相互配套技术体系，形成了“宜林荒山绿化，坡地梯田化，川台地高效集约化，提高农民科学文化素质，提高生态经济效益”的“三化两提高”的上黄经验。尤其是总结提出的“果菜型”、“果苗型”、“果畜型”等多种生态庭院经济模式，创立了农林牧结合的高效、集约可持续发展的生态新农村模式，取得令人瞩目的成绩。到2002年，上黄村的林草覆盖率已由治理前的2.1%提高到51.3%，土壤侵蚀模数已由5 000吨下降到1200吨以下，水土保持治理度达到85%，粮食亩产由35公斤提高到210公斤，农民人均纯收入达到1 300元，比东八乡等平均水平高出290元。
“彭阳经验”和“上黄经验”以无可辩驳的科学理论和实实在在的样板证明：在全市、全区乃至全国与彭阳县、原州区的上黄村同类地区，要依靠科学技术，大力实施生态优化工程，坚持不懈地建设生态型新农村，就一定能够走上快速发展之路，奔上小康之路。
三、大力实施生态优化工程 建设固原生态型新农村
（一）坚持生态和安居理念，进行村庄规划建设。科学规划是有计划有步骤推进固原市生态型新农村建设的保证。各县（区）在进行生态型新农村规划时，一要体现“生态”主题，合理开发利用生态资源，引导发展绿色食品、有机食品种养加和“农家乐”开发，提升生态建设品位，打造绿色加工和生态旅游产业，实现生态效益、经济效益和社会效益的最大化；二要把 “安居”作为基础，村庄和住宅规划上按照“主干街道硬面化、周边环境洁美化、农民娱乐场所化、住房新型节能化”的目标，对人居环境进行人性化设计；三要充分尊重农民的意愿和承受能力，既要适当超前，又不能标准过高。要避免重复建设、铺张浪费、劳民伤财。要统筹兼顾、互相配套、分步实施、循序渐进、逐步到位，扎实稳步地推进。不搞一个模式，不搞一律化，不搞强迫命令；四要加强村庄规划，解决农民饮水、行路、用电和燃料困难，搞好农村污水、垃圾治理，改善农村环境卫生，使农村村庄更加规范化、特色化、生态化、休闲化，道路林网化、硬质化、明亮化，庭院经济化、景观化、人文化，设备现代化、电气化、信息化，卫生清洁化，排污洁净化，饮水安全化，能源沼气化、清洁化，要让人在花园中，村在绿荫里。
（二）实施生存环境生态化工程，开展农村环境综合整治。生态型新农村建设不仅要开展重点区域和生态敏感区域的环境综合整治，着力解决区域性的污染问题，也要加强农村环境综合整治，优化生存环境。一是加大对村庄周边河道和生活水渠的整治力度，保证生活生产废水排灌通畅；二是建立农村生活垃圾集中收集处理的长效机制，提高农村生活垃圾的收集率和无害化处理率；三是大力推广清洁能源利用和生态种养技术，普及沼气、太阳能和液化气，减少燃料对大气污染量；实施人畜分离，加强畜禽养殖业对人居环境的污染治理；改造好农村厕所，改善农村环境卫生面貌；四是各县（区）乡村大力开展以绿化、美化、亮化为主题的生态环境建设，集中整治私搭乱建、乱堆乱放等不文明行为；五是由乡镇党委牵头，对村级管理以外的公路沿线、景区周边、公共绿地和公共设施周边等地区，进行综合治理并形成制度；六是实施退耕还林荒山造林、封山抚育等工程，加强禁牧、护林、防火等工作。
（三）实施生产条件生态化工程，提高农业生产能力。生态本身就是生产力的重要因素。加强生态建设，实现生态与生产良性互动，是生产发展的必然要求。近几年，各级党委、政府带领广大干部群众奋发图强、励精图治，虽然固原市社会经济持续快速发展，生态环境明显改善，但有的地区仍然生态脆弱、经济滞后。因此，各县（区）要结合本地实际，大力实施“天然林资源保护工程”、“退耕还林还草工程”、 “防护林体系建设工程”、“水土保持工程”、“风沙源治理工程”、“自然保护区建设工程”等，不仅能改善小气候，净化空气、涵养水源、保持水土，对防风固沙、防灾减灾、保护生物多样性，而且使农村产业结构也得到了优化，生态环境和生产条件得到了有效的改善。
（1.北京林业大学经济管理学院，北京100083；
2.商都县林业局，内蒙古乌兰察布013450）
［摘要］京津风沙源工程发挥了显著的生态效益。本研究在界定京津风沙源工程生态效益概念及其内容的基础上，运用专家咨询和文献搜集法，建立了京津风沙源生态效益价值评价体系，利用市场价值法、影子工程法、机会成本法等方法，对内蒙古商都县京津风沙源治理工程的生态效益进行了价值评价和分析。研究表明，商都县2000—2013年度京津风沙源治理工程总效益约12.72亿元/a，不同工程措施生态效益结构差异明显，可为京津风沙源工程二期的规划和实施提供参考。
［
关键词 ］京津风沙源治理工程；生态效益；评估
［DOI］10.13939/j.cnki.zgsc.2015.22.247
1引言
随着林业生态工程不断开展和生态影响的日益体现，生态效益评价成为了研究热点，并初步形成了一套以林（草）生态系统服务价值为核心的生态效益评价体系。然而像京津风沙源治理工程这样的综合性生态工程，不仅包含林草恢复措施，而且实施了水源工程、节水灌溉、小流域综合治理等非林草措施，其投资额在资总额中占有相当比重。以往的工程生态效益评价研究中往往只针对林业和草地治理中某一方面进行讨论，欠缺覆盖全面措施的生态效益评价，将非林草措施恰当地纳入到工程生态效益评价中已成为亟待解决的问题。
2研究区域概况
2.1地理位置与自然条件
内蒙古商都县位于乌兰察布市北部，全县面积4353平方公里，以低山丘陵为主，属中温带半干旱季风性气候，水利部门提供的近年平均降水量355.2mm/a，降水多集中于6~9月，年均日照时数达2981h，平均气温3.1℃，无霜期120天左右，山洪易发多发，年平均大风67d，土地风蚀沙化严重。植被为退化灌木草原和干草原类型，主要由虎榛子、锦鸡儿、针茅、铁杆蒿、胡枝子等植被群落组成。主要农作物为小麦、莜麦、马铃薯等。属京津风沙源工程农牧交错地带沙化土地治理区。
2.2工程项目实施情况
2000—2013年，商都县京津风沙源工程该区采取了林业、草地治理和水利水保等综合治理措施：包括人工造林及人工造林试点补贴4.00×104hm2，飞播造林0.61×104hm2、退耕地造林及配套荒山荒地造林4.02×104hm2、封山育林及以封代造3.54×104hm2、农田防护林0.17×104hm2，种苗基地23.33hm2。林业措施主要造林树种为灌木小叶锦鸡儿（柠条），占到总造林面积的89.67%，其次为沙棘、枸杞、山杏、怪柳等约占2.00%，乔木以杨树、山桃、榆树、针叶松为主，杨树、山桃、榆树、针叶松分别占乔木林40%、30%、15.58%、10%。草地治理措施主要是人工种草及围栏封育，分别为0.74×104hm2、1.02×104hm2，其次是基本草场（青贮玉米）3.33×102hm2和草种基地0.93×102hm2，此外有非林草措施暖棚建设14.30×104m2、饲草机械3190台套等。水利水保措施有水源工程744处，可灌溉农田0.25×104hm2，节水灌溉措施1084处，可服务农田0.36×104hm2，小流域综合治理控制1.75×104hm2的水土流失面积。截至2013年商都县京津风沙源工程累积完成国家投资2.09亿元，取得了显著的生态、经济效益。
3材料与方法
3.1数据来源
本研究以商都县2000—2013年京津风沙源工程项目建设情况为依据，通过实地调查和专家咨询搜集反映生态服务价值的数据，并搜集区域内植被、气象、水文、经济等相关文献资料，对京津风沙源工程区的总体生态效益进行评估。
3.2生态效益评价方法
3.2.1指标体系
根据全面反映生态系统所产生经济生态价值的要求，本文在搜集京津风沙源工程相关生态效益研究资料基础上，参照《退耕还林工程生态效益监测评估技术标准与管理规范》《森林生态系统服务功能评估规范》（LY/T 1721-2008）、《森林生态系统长期定位观测方法》（LY/T 1952-2011）等已有标准和规范，并根据当地具体环境进行了适当调整，选择涵养水源、保育土壤、净化空气、生物质生产、生物多样性五大类因子，13项具体指标进行评价（见图1）。
3.2.2价值计量方法
当前在生态效益评价中，基于工程生态影响效果的公共物品属性、正外部性、非市场化及地域局限性，具体评价项目的不同，其评价方法也有较大差异，包括市场价值法、等效替代、恢复费用法、影子工程法和造林成本法等生态经济评价方法。本文根据地区特点，以全面、科学和生态价值的可实现性为原则，选取相应的价值评价方法。
4结果分析
4.1涵养水源
（1）蓄水效益林草地一方面通过林冠、枯枝落叶层和林地截留、吸收并储存降水，在削弱径流的同时净化地表水质，并将地表水转化为枯水期径流或地下水，起到正向的蓄水效益；另一方面其自身的正常生长也需要蒸发水分，形成对水分的消耗。本研究根据蒸散率法计算林草植被蓄水效益：
。Gs为年调节水量，Ai为i类林草地面积（hm2），Ei相应林草地内蒸散强度（mm/a），Li为商都县多年平均径流深15.7mm/a。据罗诗峰测算，乌兰察布市内人工乔木林地、人工草场、基本草场（青贮玉米）耗水量强度分别达615.0mm/a、480.0mm/a、607.2mm/a［1，2］，远高于当地多年平均降水量，其净蓄水量分别为-1894.2×104m3、-1050.99×104m3、-178.52×104m3。而人工乔灌混交林、灌木林地及疏林地蒸散强度的分别320.0mm/a，天然草地为284.0mm/a，分别可蓄水2290.13×104m3、563.12×104m3。
非林草措施中水源工程及节水灌溉可影响水资源存量。水源工程以建设机电井为主，通过开采地下水服务于营林造林、农田灌溉和人畜生活用水等方面，形成水资源净消耗，节水灌溉工程则显著地降低了单位农田灌溉用水量。根据工程设计，每处水源工程负责3.33hm2农地，灌溉定额为300.0m3/mu·a-1，年消耗水资源-1116.02×104m3，每处节水灌溉工程所覆盖的3.33hm2农田可节约灌溉用水70.0%［3］，相当于每年增加水资源1138.15×104m3。工程各项措施每年蓄水262.53×104m3，所蓄水资源价格采用当地农业灌溉用水价格1.35元/m3，蓄水价值为354.49万元。
（2）调节径流根据相关研究，林地可以调节70%的地表径流，草地为30.0%~50.0%［4］。以商都县多年地表径流量计算，林业措施、草地治理措施年可调节径流1366.12×104m3、115.47×104m3。商都县小流域治理将人工水土保持林、围栏封禁与坡面治理相结合，调节径流能力可分别提高至240.0m3/hm2·a-1和200.0m3/ hm2·a-1，年调节径流为214.13×104m3、122.06×104m3。小流域综合治理中的淤地坝、谷坊、沟头防护等水利工程建设，则直接发挥防洪、调节径流作用。其库容建设标准以防止流域范围内十年一遇6小时最大地表径流量37.5mm，杜绝了山洪灾害的发生。按其设计标准，年可调节径流量592.2×104m3。本文的对林草措施的调节径流价值采用影子工程法，以相同容积的谷坊工程替代，商都县平均单位谷坊库容建设费用1.0元/m3，京津风沙源工程年调节径流价值为2409.85万元。
（3）净化水质林草地的净化水质作用的与调节径流相同步，以工程所造林草地的调节径流量作为其净化水质量，采用影子工程法，以内蒙古污水处理最低费用0.8元/t计算，京津风沙源工程年净化水质价值1454.12万元。
4.2保育土壤效益
（1）固定土壤京津风沙源所造林草植被凭借树冠、枯枝落叶层削弱大气降水冲刷作用，大大降低土壤流失量。根据商都县水利部门监测，境内平均风蚀模数为2500.0t/km2，年水蚀模数为2000.0t/ t/km2［4］，小流域范围内仅水蚀模数就高达3650.0t/km2。高文然研究表明，林地可减少98.0%的土壤侵蚀，草地减少土壤冲刷80.0%，则林业措施和草地治理措施所造林地、草地可分别减少土壤侵蚀2.9t、2.4t。小流域治理所造水土保持林及围栏封禁，年可以拦蓄泥沙45.0t/hm2和40.0t/hm2，此外还建设有大量的以削减侵蚀，固定土壤为目的的淤地坝、谷坊、沟头防护，能够将剩余侵蚀土壤固定在流域范围内。根据通行的恢复费用法计算固定土壤价值如下：
Vt为年固土效益，Gt为年固土量，Ct为水利建设所挖取和运输单位土石方所需费用8.2元/m3，Xi单位面积减少的土壤侵蚀模数，ρ为当地淤积土壤容重1.5t/m3。则每年林业措施和草地治理所建设林地、草地固土量为547.95×104t、66.15×104t，效益分别为2991.48万元、359.65万元。而小流域人工水土保持林和围栏封禁年固土量分别为62.41×104t、39.77×104t，效益为341.21万元、217.44万元。由于小流域治理后土壤侵蚀减少，沟谷塘坝可控制小流域内剩余土壤侵蚀量，约0.20t/mu·a-1，则小流域治理区内沟谷塘坝年固土量为5.33×104t，年固土价值为29.15万元。
（2）保肥效益森林和草地的保肥效益一般以年固土量中氮磷钾的物质量折算为化肥价值作为保肥价值：
Vf为工程年保肥价值，Cf为单位淤积土地所含肥料价值，根据《乌兰察布盟土壤普查》数据，商都县非农耕土地所含全氮（N）、速效磷（P）、速效钾（K）、有机质（M）比率为0.1107%、0.00032%、0.01821%、1.7455%。以磷酸二铵补充土地损失的氮磷元素，其氮（R1）磷（R2）含量分别为18.0%，46.0%，施肥量以需求量更大氮元素量决定，则工程每年节约磷酸二铵4.43×104t，以内蒙古的磷酸二铵平均价格（C2）2700.0元/t计算，可产生经济效益11982.75万元。以氯化钾化肥补偿土壤损失钾元素，其含钾量（R3）为60.0%，工程所避免钾肥损失0.22×104t，以内蒙古氯化钾化肥平均价格（C2）为2076.0元/t，效益为454.68万元。当地补偿土壤有机质主要以薪材补充，薪材转化有机质比率（R4）为50.0%［5］，工程年节约薪材25.19×104t，以薪材价格400.0元/t计算，效益10076.94万元。
4.3净化环境效益
林地可通过叶面的呼吸作用可有效吸收二氧化硫、氟化物、氮氧化物，并吸附粉尘污染，而草地吸纳空气污染物能力有限，所以净化环境效益主要来自于林业措施，本文以赵同谦在《中国森林生态系统服务功能评价》［6］采用的林地空气污染物吸收量计算净化环境价值：
Vk为总空气净化价值，Gj为工程造林对j（二氧化硫、氟化物、氮氧化物、粉尘）类污染物年吸收量。虽然2013年《退耕还林工程生态效益监测国家报告》新加入了PM2.5、PM10、负氧离子浓度等指标，但由于数据搜集困难，未纳入指标体系中。根据王兵等人研究成果，每公顷森林年吸收或沉降二氧化硫、氟化物、氮氧化物、粉尘能力（Qij）为126.56kg、、4.60 kg、6.44 kg、2.13×104kg，灌木林为92.9 kg、3.40 kg、5.82 kg、1.14×104kg［7］。Ai为各林种相应造林面积，其中乔灌混交林按照乔木灌木比例1∶2比例分配，灌草以1∶1分配，则商都县京津风沙源治理工程年吸收或沉降二氧化硫、氟化物、氮氧化物、粉尘分别为1263.57×104kg、46.57×104kg、78.17×104kg、162.50×104t。各类污染物单位治理费用（Kj）根据国家发改委的《排污费征收标准及计算方法》确定的二氧化硫、氟化物、氮氧化物、一般性粉尘污染治理费用为1.2元/kg、0.63元/kg、0.69元/kg、0.15元/kg，计算工程年环境净化价值为25972.77元。
4.4生物质生产效益
林业措施所建设的乔木林如杨树、榆树、针叶松等主要为生态林，一般禁止砍伐出售，其价值主要体现在吸收二氧化碳，释放氧气活动所积累的植被碳库效益。此外如山桃、山杏、怪柳、文冠果等树种虽因当地缺乏降水、地力贫瘠等原因退化为灌木，但其果实种子有一定经济效益。以柠条为代表的灌木可产生植食性枝叶，可补充当地饲草消耗。工程所造农田牧场防护林在自身进行固碳释氧活动的同时，还可降低林带内风速，提高温度、湿度，拦蓄雨雪，平均可提高约10%的农作物产出。草地治理措施中，人工种草及围栏封育可提高牧草产出量，基本草场所产出的青贮玉米则为牲畜过冬提供必要食物供给。暖棚及饲草机械推广虽然可以降低牲畜对饲草需求，提高农作物秸秆利用，但并不直接作用于生物质产出，属生态压力和经济生产范畴，本文不做讨论。水利水保措施中，除小流域治理中人工水土保持林、围栏封禁草地可产出植食性枝叶和饲草外，水源工程及配套的节水灌溉可提高单位农田产出4~6倍，提高了土地利用效率。
（1）固碳释氧闫德仁（2010）对内蒙古各类乔木林地研究显示，杨树、榆树、云杉、樟子松的平均碳密度达21.3994t/hm2、7.3251 t/hm2、45.1607 t/hm2、67.4358 t/hm2［8］。以各自的成熟年限推算，则每年净固碳量达1.43t/hm2、0.24t/hm2、0.90t/hm2、2.25 t/hm2［9］。根据植物光合作用方程，每生产1g干物质吸收1.62g二氧化碳，并释放1.19g氧气计算，工程所造乔木林年可吸收二氧化碳3.1×104t/a，释放氧气2.3×104t/a。由中国平均造林固碳成本260.17元/t（C），制氧成本352.93元/t（O）［10］，可得年均造林固碳、释氧收益分别为804.74万元、798.06万元。
（2）经济产品产出根据商都县京津风沙源工程设计，部分乔木如山桃、山杏、文冠果的果实有较高的经济价值，年平均生产林果种子0.22 t/hm2，销售价格可达700元/t，年均增加经济效益581.30万元。柠条等灌木林地可产植食性枝叶1.13t/hm2，可用作优质饲草，而封山育林所恢复的灌木林地，年可提高植食性枝叶产出0.45t/hm2。以饲草400元/t计算，林业措施每年生产植食性枝叶11.30×104t，年产值达4557.01万元。草地治理措施中人工草场年可生产优质紫花苜蓿0.4t/hm2，年产4.4×104t，产值1772.31万元。围栏封育年增产牧草0.9t/hm2，年增产量0.9×104t，增产效益368.40万元，基本草场建设年可生产青贮玉米53.90t/hm2，共3.59×104t，以单价0.15元/kg，年效益539.1万元。
（3）支持防护产出当地主要农作物马铃薯为例，其平均年产3.23t/hm2，以每亩农田防护林可防护60亩农地，提高10%的农作物产量计算，农田防护林年提高生物质产出价值为6450万元［11］。水源工程通过改造旱作农田，可提高农作物产量4~6倍，扣除人工后每亩农田年可增收2000元［11，12］，年产生效益7440万元。
4.5生物多样性效益
京津风沙源工程所采取的措施，通过林草植被建设保护基因、物种和生态系统，达到长期维持生态系统稳定性，满足现实很和潜在需求的目的。但基因、物种层次上的物质量和价值量都难以确定，生物多样性价值计量仍然是个难以解决的问题。当前生物多样性价值评价主要根据不同生境的（Shannon-Wiener）指数等级来确定其单位面积的生物多样性价值。根据张金旺对乌兰察布市的研究成果，本地区所有非农立地类型的（Shannon-Wiener）指数均在0~1之间，参照《退耕还林工程生态效益监测评估技术标准与管理规范》所提供的标准，单位面积生物多样性价值为3000元/hm2，排除人工单一生境类型如草种基地、苗木基地，农田后，工程所增加的各类林草地共14.24×104hm2，可产生生物多样性价值为47227.87万元每年［13］。
4.6计量结果分析
（1）生态效益计量结果综合考虑工程的涵养水源的价值、保育土壤的价值、净化环境效益的价值、生物质生产效益的价值以及生物多样性的价值，综合评价出商都县京津风沙源治理工程生态效益。计量结果见表1。
（2）生态效益计量结果分析
首先，商都县2000—2013年京津风沙源治理工程年均生态效益为12.72亿元，超过国家累计投资5.08倍，约为工程总投资的3倍。对比各类生态效益，生物多样性价值>保育土壤价值>空气净化效益>生物质生产>涵养水源效益，分别占比37.12%、20.80%、20.41%、18.35%、3.32%。反映了工程措施对当地生态问题的针对性。
其次，不同工程措施的生态效益有各自的特点。商都县位于农牧交错地带，人口经济压力导致的滥垦滥牧现象相对严重，生态系统退化过程明显。林业措施、草地治理措施及小流域综合治理扩大生物种群规模和基因库，极大地提升了当地生态系统复杂度和稳定性。当地林业专家表示，自工程实施起，原有的植被病害及蝗灾得到大幅度抑制。人工造林、荒山荒地造林、退耕还林、封山育林和飞播造林所造林种多为防风固沙林，遏制了区域内土壤风蚀沙化、水流侵蚀，并减少了区域内大气中的沙尘等污染物含量，其中降尘价值占到净化环境价值的93%，发挥了显著的保育土壤和净化空气作用（见图2）。但上述措施的经济效益相对并不显著，除封山育林措施外涵养水源能力有限。农田防护林、人工种草及水源工程有明显的生物质产出效益，也因此消耗了一定的水分，与此同时封山育林、飞播造林、围栏封育等天然植被恢复措施，配合小流域综合治理措，累积大量的水资源，节水灌溉也提高了水资源的利用效率，支持了生产用水需求，保证了工程的其他生态效益的可持续发挥。
最后根据商都生态建设一线人员提供资料，人工所造林草地一般需要运营费用15元/mu·a，封山育林、围栏封育等自然恢复措施需要2元/mu·a的运营费用，水源工程及配套的节水灌溉服务农田需要50元/mu·a的费用，从工程措施单位面积效益角度分析，可以明显发现（见图2）农田防护林及水浇地建设运行效益最高，说明将生态系统服务与生物质生产相结合应是下一阶段工程的着力点。
5讨论
本文深入分析京津风沙源工程措施具体生态影响，探索了一套全面涵盖京津风沙源工程各项工程措施的生态效益评价的理论和计量模型。在此基础上对商都县的京津风沙源工程的生态效益进行了实证研究，进而分析了各工程措施特别是非林草措施的生态效益的特点，从中也发现，京津风沙源工程总体效益大，产出效率高，具有较大的正外部性。但各类工程措施的生态效益成分不尽相同，既有正面作用，某些情况下也会牺牲一类效益来提高其他方面的效益。林非林草措施虽然总体效益占比小，但投资效率较高。本文仅为探索性的计量，并非精确的结论，相信随着数据的不断积累和研究的深入，对工程措施的效益评价将会为工程的进一步调整和实施起到有益的作用。
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关键词：生态园林城市绿地系统塘沽区
Abstract: to create ecological garden city must want to have the perfect green space system, because of the ecological garden city ecological index need reasonable urban green space system construction can be achieved, therefore urban green space system construction is to create ecological garden city an important approach to security. This paper mainly focuses on the research area green system, to discuss the ecological garden city green land system of the layout of the content such as principle, it is concluded that to "ecological garden city" the green space system planning in the process of building up the specific operation method.
Keywords: ecological garden area of urban green system
中图分类号：K928文献标识码：A 文章编号：
城市绿地系统是城市生态系统中自然子系统的重要组成部分，其合理与否将直接影响到城市的生态环境、景观效果以及城市的可持续发展。同时，生态园林城市建设目标的确定是绿地系统建设完备完善的标志体现，也为城市绿地系统建设注入更高的标准要求。生态园林城市及其绿地系统的建设已是城市发展的必然。
1、建设“生态园林城市”及其绿地系统的必要性
1.1建设“生态园林城市”的必要性
当前世界的环境日趋恶化、经济发展迅猛，环境与发展是国际社会普遍关注的重大问题。城市生态环境危机的日益严重、人们对丰富精神生活的追求和回归自然意识的增强，促进了城市建设中生态科学与园林文化艺术的自觉融合，生态园林城市的核心问题就是城市与自然、文化的关系。因此，生态园林城市的诞生是城市发展的必然。
1.2建设生态园林城市绿地系统的必要性
所谓城市绿地系统，《中国大百科全书》(建筑、园林、城市规划分册)中规定是“城市中由各种类型、各种规模的园林绿地组成的生态系统，用以改善城市环境，为城市居民提供游憩境域”。生态园林城市是园林城市的更高阶段，城市绿地系统自然是生态园林城市建设的必要基础依托，生态园林城市的多项生态指标需要合理的城市绿地系统建设才能得以实现。
2、生态园林城市概念
“生态园林城市”其定义为：生态园林城市就是城市区域均衡发展，具有良好的市域生态环境及节约型园林绿化;基础设施完善，资源利用高效，城市生活环境安全、优美、舒适;社会、经济与自然和谐发展，突现城市魅力的城市模式。它是具有中国特色的一种城市模式，它是为进一步推动园林城市发展，促进城市生态环境建设，引导城市向生态城市稳步发展而提出的建设模式。
3、塘沽区概况
3.1地理概况
塘沽区坐落在渤海之滨，地处京津城市和环渤海城市带的交汇点，素有“京津门户”之称，东临渤海湾，西连东丽区和津南区，南接大港区，北与汉沽区、宁河县为邻，是天津经济技术开发区、天津港和天津港保税区所在地。
3.2塘沽区绿地系统结构布局的调整规划
为更好地发挥园林绿化的综合功能，必须根据塘沽区具体情况要求，在突出生态效益的前提下，规划安排各类型的园林绿地，使之科学配置，功能有机结合，形成系统，收到保护环境、发展生产、美化城市、改善人民生活条件的实效。
（1）加强公共绿地建设，根据天津市建设绿色家园的要求，增设公园、小游园、街头广场、风景区等等。结合中心生态城、北塘渔村、响螺湾以及其他历史文化遗迹旅游景点的开发建设及时做好相应的绿化配置。
（2）加强防护绿地的建设。
（3）充分利用城郊结合种植大树。
（4）搞好我区主要道路和铁路两侧的绿化。
（5）尝试开展立体绿化。立交桥、高架桥的桥墩、单位、社区院落园墙，阳台和有条件的屋顶，都可以用来绿化，栽种爬藤等适应的植物。
4、生态园林城市绿地系统结构布局原则
城市绿地系统的结构布局是指城市绿地的组分构成及其空间分布形式，它是城市绿地系统的内在结构与外在表现的综合体现。它决定了城市绿地有机体的功能发挥，系统的形态和每块城市绿地的性质与分布。
4.1生态连续性原则，保护和恢复生态敏感地的完整性
在城市绿地系统结构布局中要优先考虑生态保护和生态建设的利益需要，建立与自然系统和生物空间系统相结合的城市绿色生态网络。首先，要完整的保护和恢复河流湖泊、海岸、山体、湿地等生态敏感性自然形态，形成生物多样化的生态系统。其次，在生态保护绿地结构中还必须注重保护和建立多样化的乡土生境系统，并增强系统的连续性。
4.2协调性原则，建立自然―社会―经济协调发展的绿地结构布局
城市绿地系统在结构布局上应置于“社会－人口－经济－环境－资源”这一城市发展的大系统中加以考虑，城市绿地系统作为整个区域生态系统中的子系统，必须明确与其它系统和因素的相关关系，把绿地系统各组成部分相互联结起来，保持其连续性，从而更大程度发挥效益。因而，应关注绿地系统的结构布局形式与自然景观、地形地貌和河湖水系的协调以及与城市功能分区的关系，并要与工业区布局、居住区详细规划、公共建筑分布、道路系统规划密切配合、协作，从整体上考虑，不能孤立进行。
4.3尊重现状原则，结合已建绿地规划建设绿地系统的结构布局
建设可获得最大效益的城市绿地系统结构布局就必须利用一切可利用资源，有机的联系和利用原有城市绿地使其发挥最大的功能效益。城市绿地建设中，应用景观道路等绿色廊道或结合自然地形形成绿楔等，将分散的原有绿地联系起来形成连续的城市绿地系统网络的一部分。
4.4以人为本原则，构建人性化绿地系统结构布局
人是城市构成的主体，是自然的产物。绿地系统的结构布局应把人类对环境的需求体现出来，既满足城市人群“与自然和谐”的心理愿望，又满足人类“回归自然”的野趣追求，为人的健康幸福服务。
5、结语
城市绿地系统是城市生态系统中唯一具有自净功能的子系统，它有改善环境质量、维护城市生态平衡、美化景观等作用。绿地系统也是创建生态园林城市的重要途径与评价的重要标准。本文以天津市塘沽区绿地系统规划为例，对由园林城市迈向生态园林城市中如何进行绿地系统规划构建问题进行研究。城市绿地系统的规划构建是创建生态园林城市的重要内容之一，塘沽区创建生态园林城市应从自然、社会、经济三方面共同建设。本文对塘沽区的绿地系统研究旨在抛砖引玉，为以后争创生态园林城市的各项研究拉开序幕。
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关键词：城市公园；生态环境；热岛效应
Abstract: This article take the east lake park jiangmen city as an example, through to the park and the environment around the measured data index analysis, through the city center area on the scale of the park green space construction, increasing the garden green area, can change the local area in the underlying surface characteristics, effectively improve the thermal environment of the area.
Keywords: the city park; Ecological environment; Heat island effect
中图分类号：B845文献标识码： A 文章编号：
1 前言
随着经济的发展和人民生活水平的提高，城市的数量越来越多，规模也越来越大。特别是近一个世纪以来，城市化一直呈加速发展的趋势。城市人口集中、工业发达，释放出大量的人为热量，而城市不透水地面覆盖范围大，再加上建筑物密集造成的通风不便，使城市气温明显高于附近郊区，呈现“城市热岛”现象[1、2]。据了解，江门作为珠江三角洲发展区的中心城市，其年平均气温在20℃—24℃之间，呈现逐年上升的趋势。江门市气象台根据卫星遥感资料和气象观测资料综合研究与分析也得出，在全球气候变暖背景以及城市热岛效应的共同影响下，江门自上世纪80年代以来，气温显著上升，年平均气温上升率达到0.64℃／10年，近3年来平均热岛强度为0.74℃，与周边的广州、东莞、惠州、珠海、中山、佛山等城市相比，仅低于广州(广州为1.16℃)。江门热岛强度已处于较高水平。因而，以江门市东湖公园为例，通过对公园周围的环境指标进行实测分析，说明城市公园绿化对城市热岛的缓解，对城市生态环境的改善具有及其重要的作用。
2 材料与方法
2.1 研究地概况
江门市东湖公园地处江门市区中心，交通便利，东临港口路，南临体育场，西临五邑大学、天沙河，北临东华二路，总面积57公顷，其中水面积达17公顷，园内以南亚热带植物为主，是广东省典型的城市中心公园，视作为城市中心地区的规模化集中公园绿地建设代表。
2.2 测量仪器
Q-TRAKPlus 8554 CO2/CO分析仪可快速对周围的环境灵敏反映，给出CO2浓度、CO浓度、温度和湿度的精确读数。AIC-1000空气负离子浓度仪用于检测自然或人工产生的离子，此计数器吸入空气（或者其它含离子的气体）通过一个平行极板装置，外侧的两块极板保持正的或负的极化电压，中间是线性检测极板，极板空气间隙4mm，极化电场强度1000V/m，灵敏度高，可测离子浓度低到10个离子/cm3。由于具有整体的静电防护和强力的风扇，即使在有很强的静电场或有风的不利条件下也能给出精确的读数，响应速度快，只需约2秒。Canter 322噪声测量计可精确测量出周围环境的噪声,0.1dB分辨率。
2.3 测量方法
在2011年5月期间，实测小组选择了水泥路上平均气温在28～33℃左右的晴天，在东湖公园内选4个点，附近公园边的港口路延伸方向选4个点，分成两组。在10：00～12:00、13：00～15：00、16：00～18：00个不同的时间范围内，对所选点进行温度（℃）、湿度（％）、CO2浓度（ppm）、负离子浓度（个/cm3）和噪声（dB）的实测，每点数据读三组，取其平均值，进行对比。
选点基本情况说明：
点1：东湖公园东侧，大叶油草草地区；点2：东湖公园南侧，密林区；点3：东湖公园西侧，人工湖岸；点4：东湖公园北侧，棕榈草坪区；点5：港口路向东南延伸约300m的安全岛上，机动车辆多，人流量一般；点6：东湖公园东南侧外延，港口路向北侧延伸约100m的人行道上，机动车辆多，人流量一般；点7：东湖公园东南侧外延，港口路向东北延伸约800m的人行道上，机动车辆多，人流量较多；点8：东湖公园东南侧外延，港口路向北延伸约1200m的人行道上，机动车辆多，人流量较多。
3 结果与分析
3.1 温度
从记录数据得出结果如下（详见表1）：在白天的10：00～18：00这一时段，东湖公园内与园外温度差值明显，对比东湖公园内外的气温，公园内的平均气温是31.8℃，公园外的平均气温是34.1℃，平均减少2.3℃。可推断，在晴朗夏季城市绿化降低气温至少可在1℃以上。
表1 各时段气温（℃）比较
3.2 湿度
从记录数据得出结果如下（详见表2）：公园内的相对湿度在所有观察时间点都高于园外的，由表2可见，日均相对湿度差值为8.9％，其中两者的相对湿度差值在10：00～12：00时最大，为12.9％。这表明城市绿化可显著改善环境和缓解城市的干岛效应。
表2 各时段相对湿度（％）比较
3.3 CO2浓度
从记录数据得出结果如下（详见表3）：东湖公园内外各时段CO2浓度的比较，从平均值来看，公园内的CO2浓度平均为405ppm，公园外的为425ppm，则公园外的CO2浓度比公园内的平均值高了20ppm。
表3 各时段CO2浓度（ppm）比较
3.4 负离子浓度
从记录数据得出结果如下（详见表4）：我们还可以发现，空气负氧离子的浓度上午比下午高。厉曙光和吴楚材等[3、4、5] 认为空气负离子浓度与气温呈极显著的负相关，与相对湿度呈显著的正相关。邵海荣等[15]认为空气负离子浓度与土壤和空气温度呈正相关，而与相对湿度呈负相关。德国学者Reiter[16] 认为空气负离子浓度与相对湿度呈负相关。由表1、2、4可见，东湖公园内和公园外在16：00后，气温降低，相对湿度增高，负离子浓度降低，符合以上引用学者的观点。
表4 各时段负离子浓度（个/cm3）比较
3.5噪声
从记录数据得出结果如下（详见表5）：园内的噪声比公园外的噪声至少降低了20（dB）,东湖公园噪声的最低值为47（dB），最高值为56（dB）；公园外的最低值为68.3（dB），最高值为76.4（dB）。
表6 各时段噪声（dB）比较
4结论
通过对江门市东湖公园其周围的环境进行实测，在晴朗夏季公园内与公园外进行对比，数据表明，温度降低、湿度增加、CO2浓度降低、负离子浓度增加、噪声降低。综合生态效果公园内明显优于公园外，说明城市绿化确实能明显改善生态环境。为此通过在城市建设中，城市中心地区的规模化集中绿地建设，增加园林绿化面积，可以改变局部地区下垫面特性，有效地改善区域内的热环境状况，缓解城市热岛，维持良好的生态环境，为当地居民提供良好的户外活动空间。
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——达尼埃尔·谢赫特曼
去年10月5日，瑞典皇家科学院宣布，以色列科学家达尼埃尔·谢赫特曼因发现“准晶体”而获得2011年诺贝尔化学奖。
此前，科学界普遍认为，固体分为晶体和非晶体两种。晶体中的微粒组成了一个个晶胞，晶胞在空间上呈周期性重复排列。而非晶体中微粒的排列则完全无序。
1982年4月8日，谢赫特曼意外地发现，铝锰合金的原子排列有一定的规律，但不会周期性重复。这种情形可以类比公差不为0的等差数列，既遵循一定的变化规律，其中的每一项又各不相同。这种介于晶体和非晶体之间的固态物质被命名为“准晶体”。但这个发现受到了主流化学界的嘲笑，被认为是违反自然规则的。
1987年，法国和日本科学家相继在实验室中制造出了准晶体，谢赫特曼这才“沉冤得雪”。2009年，科学家们在俄罗斯哈泰尔卡湖首次发现了一种由铝、铜和铁组成的天然准晶体。
准晶体材料硬度较高，摩擦系数低，导热性和导电性差，具有不黏性，耐蚀、耐热、耐磨，应用领域很广，被用来制造不粘锅、发光二极管和眼外科手术微细针头等。利用准晶体还可以进行热能和电能的转化，科学家们正尝试用它捕捉汽车废气中的热量并将其转化为电能。
瑞典皇家科学院指出，谢赫特曼的发现“彻底改变了化学家们对固态物质的看法”，并提醒全世界的科学家们：“即使最伟大的科学家也会陷于传统藩篱的桎梏中，保持开放的头脑、敢于质疑现有认知是科学家最重要的品质。”
NaCl的晶胞如右图所示，将NaCl晶胞中所有的Cl-去掉，把每个CO2分子抽象为一个质点并替换全部的Na+，即可表示干冰的一个晶胞。下列说法正确的是
A． 每个干冰晶胞中含有8个CO2分子
B． 干冰晶体属于分子晶体，故晶体内只含有范德瓦耳斯力
C． 干冰晶体是由碳原子和氧原子构成的原子晶体
D. 在干冰晶体中每个CO2分子周围有12个CO2分子与之最近且等距
关键词：牛骨；酶解；超滤；抑菌肽
中图分类号：TS251.94 文献标志码：A 文章编号：1001-8123（2013）11-0033-04
随着经济与社会的发展，食品安全问题越来越突出，其中防腐剂是引起食品安全性问题的来源之一。化学合成防腐剂在具有较高防腐保鲜效果的同时又往往给人类健康带来不良的影响，甚至会出现致癌、致畸、致突变等危害。在食品领域，抑菌肽的安全无毒害作用的优势使得它具有作为天然食品防腐剂的潜在应用价值[1-2]。在食品中添加抑菌肽，能改善食品抗菌性能且对消费者是安全的。
目前，抑菌肽的制备方法主要有以下几种：从动植物体内直接提取法、化学合成法、基因工程法、酶解法[3-8]。抑菌肽作为天然食品防腐剂的一种，是高效安全的食品添加剂。随着人们对食品安全、要求的不断提高，在食品中添加天然防腐剂必然成为一种发展趋势，也将成为食品防腐领域的研究热点[9-10]。
2012年，我国肉类总产量为8384万吨，畜禽骨产量大约能达到2500万吨，从目前畜骨的利用来看，利用率不足20%，造成了严重的浪费[11-12]。通过酶解牛骨胶原蛋白产生抑菌肽，使得畜禽骨得到有效利用，在带来良好经济效益的同时避免了环境污染[13-15]。本实验为抑菌肽的研究提供依据，从而开发出新型天然防腐保鲜剂，降低食品中化学合成防腐剂的用量，有利于食品安全和人们的身体健康。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
牛骨 市购；中性蛋白酶（6.2×104U/g） 诺维信（中国）投资有限公司；琼脂 国药集团化学试剂有限公司；营养肉汤 国药集团化学试剂有限公司；Sephadex G-25葡聚糖凝胶 美国Pharmacia公司；乙腈（色谱纯） 美国Fisher公司；营养肉汤培养基 北京陆桥技术有限责任公司。
1.2 仪器与设备
骨粉碎机 河北廊坊惠友机械公司；BSZ-100-LCD自动部分收集器、HD-21-88紫外检测仪 上海琪特分析仪器有限公司；F1-45型恒温培养箱、G154DWS湿热灭菌锅 日本三洋公司；LGJ-30真空冷冻干燥机 北京四环科学仪器厂有限公司；二级生物安全柜 新加坡艺思高科技有限公司；中空纤维超滤组件 北京旭邦膜设备有限责任公司；高效液相色谱仪 美国Waters公司；ABI 4700基质辅助激光解析离子化串联飞行时间质谱仪 美国ABI公司。
1.3 方法
1.3.1 牛骨酶解液的制备
按照文献[16]的方法利用中性蛋白酶进行酶解，得到的酶解液在90℃、10min的条件下使酶失活。并在4℃、8000r/min的条件下离心10min，收集上清液，真空冷冻干燥成粉备用。
1.3.2 酶解液超滤分离
采用中空纤维超滤组件，选取截留分子质量为10kD的滤膜对牛骨胶原蛋白的酶解产物进行分离，将分子质量大于10kD的物质和分子质量小于10kD的组分分别冷冻干燥备用。
1.3.3 多肽的凝胶层析分离
经超滤后有抑菌活性的多肽组分用Sephadex G-25凝胶层析色谱装置进行分离，洗脱液为超纯水；紫外检测仪参数：灵敏度设0.1?，λ=220nm；玻璃柱大小2.6cm×40cm；上样量2mL；上样液质量浓度100mg/mL；蠕动泵流速1.0mL/min。
1.3.4 多肽抑菌率测定
本实验测定酶解液分离的各组分对大肠杆菌的抑菌活性，以抑菌率表示。将菌种培养至对数生长期并用无菌生理盐水进行梯度稀释，调整浓度为1.0×103CFU/mL，吸取细菌培养液200μL至无菌的1.5mL离心管中，同时设对照。实验管中加入800μL经0.45μm无菌滤膜过滤的浓度为10mg/mL的多肽；对照管中加入800μL无菌生理盐水。两管同时于37℃条件下振荡培养，1h后取200μL溶液涂布于计数平板上，37℃培养24h，计算平板上的菌落总数。抑菌率的计算公式如下：
抑菌率/% =（N对照N实验）/N对照×100
式中：N对照为对照管细菌菌落总数；N实验为实验管细菌菌落总数。
1.3.5 抑菌肽组分的反向高效液相色谱测定
将凝胶层析分离得到的抑菌肽溶液经0.45μm的水相滤膜过滤，然后进样到液相色谱仪器中分析。分析条件：进样体积20μL；流速0.8mL/min；洗脱液：A 液为超纯水；B 液为乙腈（色谱纯）；梯度洗脱：B液，0～10min，2%～10%、10～45min，10%～100%；柱温25℃；检测波长220nm。
1.3.6 抑菌肽组分的基质辅助激光解析/离子化串联飞行时间质谱仪测定
基质辅助激光解析/离子化串联飞行时间质谱仪（matrix-assisted laser desorption/ionization time of flight mass spectrometry，MALDI-TOF-TOF-MS）仪器操作条件：脉冲氮激光（355nm）离子解析电离源；质谱信号为多次累加扫描；质谱扫描范围： m/z500～5000；采用正离子反射模式检测[17]；样品分析前用标准蛋白混合物对MALDI-TOF-TOF-MS进行校正。
基质制备：选择α-氰基-4-羟基肉桂酸（α-cyano-4-hydroxy-cinnamic acid，CHCA）作为基质，用体积分数为0.1%的三氟乙酸加入超纯水后和乙腈溶液混合（7：3，m/m），将CHCA加入混合液配制成质量浓度为5g/L的基质溶液，基质溶液现配现用。
样品制备：样品稀释到合适的浓度，取0.8μL点靶，自然风干再加入0.8μL CHCA基质溶液点靶，自然风干后进行分析。
2 结果与分析
2.1 超滤分离组分的抑菌活性分析
将酶解后冻干的多肽组分用适量水溶解，经1.3.2节的方法进行超滤分离，将分离得到的各组分冻干后，配制20mg/mL多肽溶液，按照1.3.4节抑菌方法测定各组分对大肠杆菌的抑菌能力，如表1所示，大于10kD分子质量的组分没有抑菌能力，这可能是因为多肽的分子质量较大，具有独特的空间结构，不易与细菌发生作用；小于10kD分子质量的组分具有较好的抑菌活性，对大肠杆菌的抑菌率为93.61%。
2.2 凝胶分离组分的抑菌活性分析
为得到牛骨胶原蛋白酶解液凝胶层析的洗脱峰，选定紫外波段的220nm作为测定波长。按照1.3.3节的分离方法将小于10kD分子质量的超滤组分冻干后配制为合适的浓度进行凝胶层析。由图1可知，小于10kD分子质量的超滤组分经Sephadex G-25凝胶分离后，得到4个峰组分。将分离得到的各峰组分收集、冷冻干燥成粉。
配制质量浓度为10mg/mL的峰Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ组分溶液按照1.3.4节的方法进行抑菌实验。由图2可知，四种组分对大肠杆菌的抑菌能力有很大差别，其中，峰Ⅰ组分的抑菌能力最强，37℃培养24h后，没有菌落形成；峰Ⅳ组分具有较好的抑菌效果，抑菌率为91.39%，峰Ⅱ和峰Ⅲ组分几乎不具有抑菌能力。
2.3 抑菌肽组分的反相高效液相色谱法分析
将经凝胶柱Sephadex G-25层析分离得到的具有较强抑菌活性的峰Ⅰ和峰Ⅳ组分配制成合适的溶液，经0.45μm的水相滤膜过滤，进样到高效液相色谱仪中用反相高效液相色谱法（reverse phase-high performance liquid chromatography，RP-HPLC）分析。由图3可知，峰Ⅰ组分中含有较多的多肽成分，出峰时间集中在12～20min，在保留时间5.058min时有一较大的吸收峰，此时的流动相水分占的比例较大，可判定此物质的极性较强。由图4可知，峰Ⅳ组分中含有的多肽成分较少，主要集中在35～40min之间被检测到。保留时间36.970min时的吸收峰最高，此时流动相乙腈占的比例大，可判定此物质的极性较弱。
采用MALDI-TOF-TOF-MS法测定具有抑菌效果的峰Ⅰ和峰Ⅳ组分，因MALDI-TOF-TOF-MS产生的是单电荷的离子，一般为[M+H]+峰，因此可根据质谱图计算峰组分中多肽的分子质量。经一级质谱分析，峰Ⅰ组分中多肽的分子质量集中在850～1550D之间，如图5所示，其中信号较强的母离子为m/z 1361.67、1304.65、1122.56和911.45。峰Ⅳ组分中多肽的分子质量集中在700～900D之间，如图6所示，其中信号较强的母离子为m/z 877.04、775.34、728.38、861.06和730.22。经质谱图检测到的信号验证了RP-HPLC分析的结果：峰Ⅰ组分的成分多，而峰Ⅳ组分的成分较少。
3 结 论
牛骨胶原蛋白经中性蛋白酶酶解、超滤分离后，得到的小于10kD分子质量的组分具有较好的抑菌活性，在20mg/mL的浓度下对大肠杆菌抑菌率为93.61%。小于10kD分子质量的组分经Sephadex G-25分离后，峰Ⅰ组分具有最高的抑菌活性，在10mg/mL的质量浓度下，培养基中没有大肠杆菌的菌落形成，峰Ⅳ组分也具有较好的抑菌活性，抑菌率为91.39%。经RP-HPLC和MALDI-TOF-TOF-MS分析，峰Ⅰ组分中含有的多肽种类多，分子质量集中在850～1550D之间。峰Ⅳ组分含有的多肽种类较少，分子质量集中在700～900D之间。
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[关键词]称重调簧；水冷却；电磁阀；继电器
中图分类号：U231；U260.331 文献标识码：A 文章编号：.
1.简介
车体称重调簧试验是机车生产中的一个重要环节.我公司使用的车体称重调簧试验台是由中南大学铁道学院专门为具有两系弹簧支承结构的轨道机车车辆进行车体二系支承称重调簧分析优化而研制开发的先进大型试验装置.
试验台按物理结构可分为总控制台、液压系统控制柜、油源控制柜和试验区检测传感系统等四大部分.
工作原理：在对被试车体二系支承结构精确建模的基础上，通过控制算法软件自动寻优分析，控制液压位移伺服作动器的上下运动，模拟车体各二系支承点处的高度变化，从而确定在最优二系支承载荷分布条件下的二系加垫值；同时根据各二系支承载荷、位移变化和车体几何参数模型分析计算得出车体重心及其他试验参数。
2.异常故障
在进行车体称重调簧试验过程中，试验软件发出液压油高温报警，此时察看油源侧控制柜上数显控制仪显示温度为56℃，而油源室冷却水源处水表不转，冷却水电磁阀未开启.
3.故障分析
本试验台的油源冷却采用的是水冷却的方式.在邮箱的上表面装有一支热电阻（WZP-230-2）作为测温元件，与之配套使用的是一个数显控制仪（WP-C903-05-08HL），该显示仪可以通过设定温度范围显示为低温，正常，高温三种状态（表身有相应的指示灯）。此外它还有两组可以通过设定的温度值来控制的开关（TK1和TK2）.例如：本试验台设定为：30℃时显示为低温，30℃-50℃时显示为正常，50℃时显示为高温，当油温达到40℃时TK1闭合，达到50℃时TK2闭合.数显控制仪通过TK1和TK2的开断来控制冷却水电磁阀的开关，从而实现自动冷却的功能.
在进行称重试验前，应先将冷却水源打开.随着设备的运行，油温不断地升高.当油温达到40℃时，数显控制仪中开关TK1闭合.此时电磁继电器K1得电吸合，其常开触头k1闭合，电磁继电器K2不动作，无冷却.当油温继续上升至50℃时， 数显控制仪中开关TK2闭合，此时电磁继电器K2得电吸合，其常开触头k2闭合，之后冷却水电磁阀得电吸合，开始对油源进行冷却.液压油经过一段时间的冷却后，油温降至低于50℃，此时开关TK2断开，但由于k2处于闭合状态，故电磁继电器K2仍然吸合，冷却继续进行.再经过一段时间的冷却后，油温度降至低于40℃，此时开关TK1断开，电磁继电器K1断电，随后k1断开，电磁继电器K2断电，k2断开，冷却水电磁阀断电，停止冷却.（如冷却控制原理图所示）
通过以上的分析看出，导致油温达到56℃而无冷却的原因可能是：
①冷却水源没有打开；
②冷却水电磁阀损坏；
③数显控制仪损坏；
④电路连接故障，电磁阀不动作.
4故障处理
①检查冷却水源，已开通.为保证水流量不小于40 L/min，将水阀开至最大；
②关闭控制电源，将冷却水电磁阀接线引出，加220V的电源，电磁阀顺利吸合，证明冷却水电磁阀工作正常；
③检查数显控制仪与测温元件的接线，重新设定数显控制仪的温度范围及开关TK1和TK2动作温度值.设置和显示无异常，基本排除数显控制仪损坏的可能；
④检查数显控制仪和冷却水电磁阀的接线.关闭控制电源，用导线将TK1短接，接通电源后，电磁继电器K1正常吸合.再次关闭控制电源，用导线分别将TK1和TK2短接，接通电源后发现K1吸合，而K2无动作.由冷却控制原理图可以看出K1的常开触头k1的闭合是K2闭合的前提条件，故先检查电磁继电器K1的接线，发现其常开触头k1的一个端子导线脱落.将导线连接好之后，K2亦顺利吸合；
⑤核查所有连接导线后，将临时连接导线拆除，接通控制电源，打开试验程序，运行约20分钟后，油温上升至50℃，冷却水阀自动打开，冷却正常.关闭试验程序后，油温慢慢下降至40℃，冷却水阀关闭，故障排除.
5总结
车体称重试验台是通过液压系统来控制作动器的升降， 每台作动器上均安装有光栅位移传感器和力（载荷）传感器，以一定的信号形式将位移、力信号传递到总控制计算机，用于车体二系支承载荷的检测和调簧计算。而油温过高会直接导致液压油膨胀，影响测量数据的准确性，同时过高的油温还会对油路中的元件造成一定的损伤.因此油源的冷却是试验台正常运行的保障.
【关键词】大型发电机组；远程状态监测；故障诊断系统
1前言
通常，发电机组主要由发电机、发动机与控制系统三部分构成，其动力来源不同对大型机组的定义也不同，但相同的是在控制系统中皆需融入远程监测系统，一为保障大型发电机组的安全运行，二为及时发现机组故障并排除，唯有如此方能更好的提供电量为人们使用。本文着重研究的是大型发电机组的远程状态监测系统与故障诊断系统。
2大型发现机组开设远程状态监测与故障诊断系统的重要性
当前，我国电力系统多采取发电公司与电网之间分开管理，通过合理竞争、竞价方可被引入到电网管理中的策略，导致我国发电机组之间竞争日趋激烈，在发电机组的性能方面也渐渐追求机组的安全性、可靠性与维护成本低的发展方向。由此国内外开发了发电机组的远程状态监测体系与故障诊断体系，迄今为止，这项研究也有了巨大的进步。两个体系多会依照发电机组的性能不同为其安装满足不同要求的远程状态监测与故障诊断。比如：离线状态的监测与故障诊断体系，此系统多用于维护人员在经过常规检查与分析后，找到机组故障点进行故障排除，其相对来讲较为便捷、灵活、经济，然而容易出现故障时间滞后的现象，不易捕捉到故障发生瞬间的信号，在紧急故障的处理中稍有不利。
3远程状态监测与故障诊断系统的架构与性能
通常，大型发电机组的远程监测与故障诊断是有两个组成部分，分别为本地与远程的监测、故障诊断系统，其中包含有设备数据搜集、故障预报、故障服务等；本地与远程的设备之间利用互联网进行连接，共享设备数据，处理设备故障问题。
3.1本地状态监测与故障诊断
本地状态监测与故障诊断系统的性能主要集中于网上实时检测与初期诊断等，设备数据搜集阶段负责整理机组设备运行期间的各项状态数据，再将这些数据发送至监测诊断的服务器上；监测诊断服务器会依据收集与整理后的数据对机组设备实行初期的故障诊断与监测，并上传数据与服务器数据库。通常本地状态监测与故障会处理一些较为简单的机组设备故障问题，相对复杂的，会发送至远程状态监测服务器进行诊断。
3.2远程状态监测与故障诊断
通常，远程状态监测与故障诊断的重要功能集中在远程端的监测与信号剖析、故障诊断上，其所拥有的技术支持与服务资源相比本地状态监测与故障诊断要强许多，此外，其还具备专业的专家知识库，所以，远程监测可以在一定程度上处理一些较难解决的机组问题，并出具较为合理的机组诊断与维护建议，同时会对网上有关此方面的信息与资料进行搜集与整理；若是遇到了难以解决的大型故障或难题，则需和专家协商处理。
4远程状态监测与故障诊断系统的主要技术阐述
大型发电机组在远程状态监测与故障诊断体系上的最大特点集中在“远程”二字上，即其可以克服不在同一地区的不便，对不同区域、不同分布点的大型发电机组进行设备监控，并实行网络数据共享。但想要不同地域与分布点的设备数据得以顺利的搜集与传输，首先需要掌握的主要技术就有几个：
4.1对远程信号的搜集
对设备远程信号的搜集是远程状态监测与故障诊断得以顺利实现的基础，一般容易被采用的诊断检测信号包括振动、压力、噪声、温度等物理类的信号还有电流、电压、功率、数字电路状态码等信息。在进行信号检测时首要问题是选择检测信号类型，分布点类型和检测点的分布状况等要素。伴随科技的发展，近些年来不断发明的智能传感器等新技术成为了更简单的远程信号采集方法。工作机组的工作视频和声频也有采集的必要，在必要的时候可以为远程检测方面的专门提供更详细而全面的信息，有助于问题的发现。
4.2数据的包装与传输
为了及时显现远程检测诊断数据，发电机组的远程诊断数据在存储量与传输量上会非常大，再加上有时需要传输视频或声频数据，就会造成传输量更大。同时因为网络有带宽与传输速度的限制，要实现实时显示而又要保证数据的安全性与可靠性，必须对数据信号进行压缩算法包装来提高传输速率。数据压缩方法有空间滤波预处理、适合于不平稳信号的WignerVille技术、智能检测与传感技术等等。在数据传输方面有很多方法，例如：ATM、ISDN、光纤、卫星、微波、电话线、有线电视等等。可以根据实际情况灵活的进行选取。
4.3数据库的网络化
建立远程诊断监测的基本条件即为合理的数据库网络化，数据库进行网络化设立相应的TCP/IP等符合协议需求的数据库。然后通过计算机网络进行传输具有统一规范格式的数据，以实现共享与数据兼容的目的。再加上近期人工智能的发展，可以从某种程度上真正的网络远程诊断。
4.4故障诊断技术的研究与发展
远程工作状态监测与故障诊断的主要内容即为对机组故障诊断方式的深入研讨，一般涵盖四点，分别是故障机理、源分离与人工定位技术、故障信息处置技术、人工智能技术的合理运用与分析。大型发电机组的故障诊断历经两次重要发展：其一为常规诊断，其特点为传感器与信号处理技术等；其二为新型信息诊断，其技巧特点为人工智能。目前故障诊断技巧的发展大方向表现为下面几点：（1）以鲁棒性技术为主的参数优化法。（2）适应性研究，可以处理异常诊断。（3）可以实现主动控制与容错控制的非线性研究。（4）可以提高诊断可靠性的时滞性研究。（5）可以从残差中提取信息的残差诊断方法的研究。（6）可以灵活运用的集成性的多种推理方法的研究。（7）进行多信息融合集成的诊断方法。（8）诊断与控制的有机结合。5结语大型发电机组的远程状态监测与故障诊断体系依托于现代网络，实现机组设备数据共享，远程诊断与解决设备故障问题；当然，伴随科学与网络技术的快速发展，其在设备结构与设备数据分析上的能力会得到更大的提升，也可相应降低设备的维护成本，进而加强设备机组利用率，提升发展前景。
参考文献：
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