黄土?三趾马红土滑坡滑带土的长期强度影响因素研究

西北地区三趾马红土广泛分布,其蠕变特性强、变形后强度衰减明显,为典型的易滑地层。以往研究较少关注三趾马红土的长期强度衰减规律,为探讨三趾马红土强度时间效应,文章开展三趾马红土蠕变试验研究,获取其蠕变全过程曲线;利用等时曲线法求取其长期强度,并分析影响因素对长期强度影响的敏感性。结果表明:三趾马红土蠕变性强,蠕变特性受初始条件影响显著,试样干密度越小、含水率越高、试验围压越小,其蠕变变形量越大;三趾马红土蠕变变形后强度衰减明显,强度损失率为6.67%～34.58%,干密度越小、含水率越高、围压越小其长期强度越低;三趾马红土长期强度衰减随影响因素变化敏感性不同,随含水率变化最为敏感,随围压变化敏感性次之,随干密度变化敏感性最低;三趾马红土强度损失率变化则呈现不同规律,干密度越小、含水率越高、围压越低,其强度损失率越大,且其变化幅度随围压变化最为敏感,随含水率变化次之,随干密度变化敏感性最低。     

库水位骤降后面板缺陷坝体渗漏量和坝坡稳定性分析

为研究库水位变动情况下面板不同缺陷的面板堆石坝渗透稳定特性,利用著名岩土分析软件Geo-studio的Seep/w与Slope/w模块,以浙江省临海市西部括苍镇境内某面板堆石坝为例,对不同土工膜缺陷及库水位变动工况的组合进行了渗流特性及稳定性的数值模拟分析,得到了浸润线,渗漏量及稳定性系数的变化曲线,计算结果表明:(1)面板一旦发生缺陷,静库水位下坝体的浸润线有一个明显的抬升,缺陷尺寸越大,浸润线高程越高,但是差异不大。库水位高程越高,静库水位下坝体内部的浸润线高程也就越高;(2)库水位水平越高,缺陷尺寸越大,坝体渗漏量也就越大;(3)库水位骤降下面板坝内部浸润线呈现先疏后密的规律,库水位下降速率越大,上游坝体浸润线疏的部分则越疏。在库水位骤降经过面板坝缺陷高程时,有一个浸润线突降的过程;(4)从整体上看,上游坝坡的稳定性系数要大于下游坝坡的稳定性系数;静库水位下,库水位水平越高,上游坝坡稳定性系数越大,而下游坝坡稳定性系数则越小,缺陷位置越高,稳定性系数越低;库水位骤降情况下上游坝坡稳定性系数随库水位下降呈现先下降后上升的趋势,下游坝坡则呈现一直上升的规律,一旦面板发生缺陷,稳定性系数较完整面板来说有一个较大幅度的下降,面板缺陷尺寸越大,稳定性系数整体上越小。     

风沙流中沙粒浓度分布的实验研究

利用粒子图像测速技术（PIV）,在风洞内对与天然沙接近的石英沙风沙流沙颗粒浓度沿高度分布进行了研究。对 3种不同轴线风速研究结果表明,风沙流中沙粒浓度沿水平方向基本不变,而随高度呈指数衰减,而且其衰减速率与风速密切相关。风速越大,衰减速率越慢;风速越小,衰减速率越快。风沙运动一旦发生时,靠近沙床表面的沙粒浓度随风速变化很小,可以认为趋于稳定,达到最大值。     

灌水定额对玉米膜孔灌土壤水氮运移特性影响试验研究

通过玉米膜孔灌测坑试验,分析了灌水定额条件下的膜孔灌农田土壤垂直剖面水氮分布规律。经研究表明：灌水定额越大,土壤含水量越大,分布范围越广,土壤80~100 cm层的含水量越高;灌水定额越大,土壤表层（0~20.0 cm）含水量变化越大,硝态氮含量越小,变化越大,对深层80~100 cm硝态氮含量影响越大;随灌水定额的增加,硝态氮累积峰越靠下,低、中、高灌水定额的硝态氮累积峰分别出现在30 cm4、0 cm5、0 cm左右,高灌水定额时,增加了硝态氮的淋失,不利于作物对水氮的吸收。     

基于Hartley变换的归一化总梯度法

归一化总梯度法对下半空间的重力总梯度模进行归一化计算,从而利用极值来获得地质体的分布,但现有计算方法存在计算精度较低的问题,并且计算结果不太稳定。本文采用Hartley变换,并引入新的余弦滤波因子,实现重力归一化总梯度,来压制高频干扰;此外,针对计算过程中下延深度越大干扰越严重的弊端,将余弦滤波因子的幂次设计为随深度变化的函数,从而获得更加稳定的计算结果。模型试验和在玲珑金矿区采空区的实际数据结果表明,所提出的重力归一化总梯度法具有计算速度快、精度高、稳定性强等优点。     

孔隙分布分形维对多孔材料抗压强度的影响研究

建立了4组不同孔隙分布形式的多孔材料模型,在考虑孔隙分布范围和密度的基础上计算其孔隙分布分形维数,并利用假三维数值试验的方法获得了相同初始强度、不同孔隙度和孔隙分布形式试样的抗压强度。数值试验结果表明,除了孔隙度较小和孔隙分布分维数较大的试样破坏形式基本满足45° 破裂角的规律以外,该分维数较小的试样均呈现出不对称的斜截面破坏;在孔隙度相同的情况下,该分维数越大,样品的抗压强度越高;通过推导假三维情况下材料孔隙度与抗压强度的理论关系发现,该分维数越大,样组的抗压强度随孔隙度增大而衰减的速率越慢;根据损伤力学模型对试样的抗压强度进行预测分析发现,当样组的该分维数较大时,该模型能够较准确地预测多孔材料的抗压强度,而当样组的该分维数逐渐减小时,损伤力学模型的精度也逐渐降低。上述规律是由孔隙分布分维数越小、孔隙分布越不均匀、试样中应力集中的累积效应越显著的原因而造成的。     

循环荷载下路基压实粉土的临界应力与应变水平

通过动三轴试验,分析了不同压实系数、不同含水率和不同动应力水平条件下路基压实粉土的累积塑性变形特征、影响因素及演化规律,界定了循环荷载作用下路基压实粉土的临界动应力和动(回弹)应变水平。试验表明,路基压实粉土的临界动应力和动应变水平随压实系数增加而增大,试样含水率越低,变化速率越大;同时随含水率增加而降低,且含水率越高,降低速率越大。此外,还随静强度增加近似线性增大,回归分析得到比例系数分别为0.5204和0.0007。     

空气钻井条件下中子孔隙度测井响应的蒙特卡罗模拟

空气钻井作为一种欠平衡钻井技术,会对中子孔隙度测井产生不同的影响。利用蒙特卡罗方法建立裸眼井的中子孔隙度计算模型,模拟空气钻井时不同孔隙度、岩性、泥质含量、井眼尺寸、井筒空气压力条件下的中子输运过程,研究热中子计数比值与孔隙度的关系。认为空气钻井时远近探测器的热中子计数都随孔隙度的增加而增加,然后再缓慢减少;石灰岩地层的热中子计数率比值高于砂岩,泥质含量越高的地层热中子计数率比值越大;井眼尺寸对热中子计数率比值影响很大,孔隙度越大的地层井眼尺寸影响越大,且井眼尺寸越大,比值变化越小,越不利于中子孔隙度的确定;井筒空气的压力大小对热中子计数率比值影响很小。因此空气钻井时必须重新刻度中子孔隙度,并对岩性、泥质含量、井眼尺寸等因素进行校正。     

冻结温度对原状黄土物理力学性质的影响

在陕西省黄土地区典型地点取土样,开展不同含水率、不同干密度土样在不同温度下的冻结试验,探讨冻结温度下黄土的冻胀规律。研究表明,在干燥状态下陕西黄土样不发生冻胀或冻胀量很小。黄土的冻胀性随含水率的增加而显著。随着冻结温度的降低,黄土冻胀量变化率逐渐减小,最终冻胀趋于恒定。含水率较低时,冻结温度对土样的干密度影响不明显,随着含水率的增大,在高含水率条件下,孔隙率越小,影响越显著。低含水率条件下,冻结黄土呈现收缩现象,中等含水率略有增大,高含水率增大明显。在冻结过程中,冻胀力的作用使得土颗粒间的接触点增多,大孔隙所占的比例下降,导致土体内摩擦角增大;冻结温度越低,土样含水率越高,黄土内摩擦角的增加量也越大;冰晶的生长破坏了土颗粒间联结,引起结构弱化,黏聚力减小;含水率越高,孔隙率越小,冻结作用对黄土黏聚力影响越明显。      

渗透水压作用下完整砂岩剪切-渗流耦合试验研究

利用自主研发的煤岩剪切-渗流耦合试验装置,开展了渗透水压作用下完整砂岩试件剪切-渗流耦合特征试验研究。结果表明:(1)在恒定渗透水压情况下,法向应力越大,砂岩的抗剪强度越高,法向变形则越小,砂岩的剪切变形过程可分为3个阶段:剪切变形的线性增长阶段、非稳定破裂发展阶段和剪断后的摩擦滑移阶段;(2)在恒定渗透水压情况下,法向应力越小,法向和剪切变形量越大,剪切断面的起伏程度越大,表面次生裂纹发育越明显、发育范围越宽,砂岩的破坏程度越严重;(3)在整个剪切过程中,剪应力出现几次明显的应力降,首次应力降出现在线弹性变化末期,同时伴有水流流出,说明首次应力降是第一条宏观贯通的裂纹所致,且法向应力越大,裂隙越窄,导水能力越差。     

基于偏振原理的水面反射光的剥离

水面的镜面反射是影响水环境遥感的关键因素之一。通过分析气-水界面反射光的偏振特性,从多角度偏振遥感的角度,提出一种剥离水面反射光的方法,并通过室内实验进行了验证。将ASD光谱仪与线偏振片结合扩展成高光谱偏振传感器,获取不同观测天顶角时水面反射光的偏振光谱。结果表明,当探测角不满足布儒斯特角时,在偏振片的主消光方向能剥离绝大部分的水面反射光;当入射角越接近布儒斯特角,其剥离效果越佳;以布儒斯特角观测时,可以达到完全剥离的效果。即该方法能显著削弱、甚至完全剥离水面的反射光,直接获取离水辐亮度,对于提高水色遥感的精度有着重要的应用价值。     

蒸发皿中水面蒸发氢氧同位素分馏的实验研究

气象要素与蒸发密切相关,通过室内外不同气象条件下的器皿水蒸发实验,获得了水面蒸发氢氧稳定同位素分馏因子与气象要素的关系。实验结果表明,随着蒸发的进行,剩余水体中逐渐富集重同位素;自由水体蒸发同位素分馏在垂线上有分层现象,表层水体同位素值比垂线平均的同位素值略富集;不同温度条件下的室内蒸发实验中,温度越高,液-气间分馏系数越小,相应于同一剩余水体体积比,剩余水体稳定同位素值则越低。室外器皿水自由蒸发实验中得出的蒸发线方程斜率较大地偏离了当地降水线,表明实验期间水体蒸发分馏作用较明显。该研究为进一步揭示水体蒸发分馏规律提供了可靠的实验依据。     

不同污染水体的多角度偏振光谱研究

以长春市3个农业灌区水库的水体为实验样本,应用二向反射光度计实测了不同水体在2π空间的多角度偏振反射光谱数据,从探测方位角、光线入射角、探测天顶角、偏振角、波段等方面对所测水体的偏振反射数据进行了初步分析与研究。结果表明:偏振特性是水体的一个固有特征,不仅对污染水体物理性质的测试做出了新尝试,而且为未来污染水体的偏振光遥感研究提供了科学依据。     

强弱风浪扰动下太湖的营养盐垂向分布特征

在一次风速12m/s的强风浪过程中及在连续多天弱风浪之后,对太湖梅梁湾一浅水区营养盐、悬浮物等的垂向分布进行了观测和分析。结果表明,在水底沉积物约20cm的情况下,强风浪期间与弱风浪期间相比,湖水中悬浮物浓度提高了10倍,总磷浓度提高了3 6倍。而强风浪期间与弱风浪期间的水体溶解性总磷(DTP)、溶解性活性磷(SRP)的浓度无显著差异。说明尽管强风浪过程引起沉积物大量悬浮,水体悬浮颗粒态营养盐显著增高,但是由于悬浮过程营养盐释放与沉降机制作用十分复杂,活性营养盐的浓度未必能提高。无论强风浪还是弱风浪期间,水体的表层至水土界面上50cm层的悬浮物浓度、营养盐浓度没有明显的分层现象,但明显低于水土界面上50cm内的悬浮物浓度和总磷浓度。无论是强风浪期间还是弱风浪期间,表层到底层水体SRP浓度无显著差异。     

利用渤海风场推算模式对中尺度风场预报订正试验

在渤海,中尺度模式预报的风速通常比实际风速低得多.利用1990-2001年渤海不同观测站的风场、温度场资料,按季节、风向对海、陆风速统计分析,得到海陆风速的对比值,同时对造成海陆风速差异的原因进行动力、热力等分析.结果表明:海、陆风速在不同的天气系统以及动力和热力方面都存在明显差异.据此渤海风速场推算模式进行了改进,既考虑动力摩擦的作用,也考虑热力差异引起的海陆风增幅作用,改进的渤海风场推算模式有了很大的提高.因此,应用改进后的渤海风速场推算模式,对中尺度数值预报的风速场进行订正,使预报的风速明显提高,更加接近实际情况.     

Performance of nested WRF model in typhoon simulations over West Pacific and South China Sea

Forecasting skill of weather research and forecasting (WRF) model in simulating typhoons over the West Pacific and South China Sea with different trajectories has been studied in terms of track direction and intensity. Four distinct types of typhoons are chosen for this study in such a way that one of them turns toward left during its motion and had landfall, while the second took a right turn before landfall. The third typhoon followed almost a straight line path during its course of motion, while the fourth typhoon tracked toward the coast and just before landfall, ceased its motion and travelled in reverse direction. WRF model has been nested in one way with a coarse resolution of 9?km and a fine resolution of 3?km for this study, and the experiments are performed with National Center for Environmental Prediction-Global Forecasting System (NCEP-GFS) analyses and forecast fields. The model has been integrated up to 96?h and the simulation results are compared with observed and analyzed fields. The results show that the WRF model could satisfactorily simulate the typhoons in terms of time and location of landfall, mean sea-level pressure, maximum wind speed, etc. Results also show that the sensitivity of model resolution is less in predicting the track, while the fine-resolution model component predicted slightly better in terms of central pressure drop and maximum wind. In the case of typhoon motion speed, the coarse-resolution component of the model predicted the landfall time ahead of the actual, whereas the finer one produced either very close to the best track or lagging little behind the best track though the difference in forecast between the model components is minimal. The general tendency of track error forecast is that it increases almost linearly up to 48?h of model simulations and then it diverges quickly. The results also show that the salient features of typhoons such as warm central core, radial increase of wind speed, etc. are simulated well by both the coarse and fine domains of the WRF model.     

全球气候变化对地表水环境质量影响研究进展

全球气候变化对水文循环有着重要的影响,由气候变化所引起水资源量的时空分布和水质变化等问题已成为各国科学家和政府关注的热点。目前,气候变化对水资源的影响研究多集中于水量,而有关水质方面的影响研究相对较少。全球气候变化主要包括降水,气温,辐射和风速等气象因子的变化。本文综述了温度的升高、降水的增多或减少、风速和风型的变化、光照时间长短以及辐射增强等变化对地表水环境质量影响的研究进展;阐述了气候变化背景下,气象因子如何通过影响水体中污染物的来源、迁移转化方式、生化反应速率和生态效应等过程而直接或间接对地表水环境质量产生影响。并在对现有研究成果进行总结分析的基础上,从微观、中观和宏观的角度提出了气候变化对水环境质量影响的研究展望。     

Aerodynamic grain‐size distribution of blown sand

Aeolian sand entrainment, saltation and deposition are important and closely related near surface processes. Determining how grains are sorted by wind requires a detailed understanding of how aerodynamic sand transport processes vary within the saltating layer with height above the bed. Grain‐size distribution of sand throughout the saltation layer and, in particular, how the associated flux of different grain size changes with variation in wind velocity, remain unclear. In the present study, a blowdown wind tunnel with a 50 cm thick boundary layer was used to investigate saltating sand grains by analyzing the weight percentage and transport flux of different grain‐size fractions and the mean grain size at different wind velocities. It was found that mean grain size decreases with height above the sand bed before undergoing a reversal. The height of the reversal point ranges from 4 to 40 cm, and increases with wind velocity following a non‐linear relationship. The content of the finer fractions (very fine and fine sand) initially increases above the sand bed and then decreases slightly with height, whereas that of the coarser fractions (medium and coarse sand) exhibits the opposite trend. The content of coarser grains and the mean grain size of sand in the saltation layer increase with wind velocity, indicating erosional selectivity with respect to grains in multi‐sized sand beds; but this size selectivity decreases with increasing wind velocity. The vertical mass flux structure of fine sand and very fine sand does not obey a general exponential decay pattern under strong wind conditions; and the coarser the sand grain, the greater the decrease rate of their transport mass with height. The results of these experiments suggest that the grain‐size distribution of a saltating sand cloud is governed by both wind velocity and height within the near‐surface boundary layer.     

白城地区北部低山丘陵区构造裂隙水赋存状态及其勘查方法研究

介绍了本区的两种蓄水构造类型。针对这两种类型,在本区采用大地声频电场法、联合剖面装置和直流电剖面法确定断裂位置比较有效。同时采用不同极距作联合剖面确定蓄水构造的倾向、倾角和延深,并依此布置水井位置,找水效果显著。     

几种常见矿物的油-水-矿物接触角测量及其讨论

采用测量水中油滴在矿物表面接触角的方法,利用接触角测量仪测量了不同矿化度水中,不同单组分油和混合组分油在不同矿物表面的接触角,提出了一套合理的测量方法,保证了测量结果的准确性。经过测量润湿角的大小,对比发现水中矿物的亲油性由强到弱依次为：云母＞黄铁矿＞方解石＞白云石＞石英。矿物类型、油组分类型和水的矿化度都对接触角有较大影响：不同的矿物表面油水的润湿性不同;随着油滴中正十八烷含量的增多,油滴在云母表面的接触角变小,润湿性变好,在其它矿物表面的润湿性略有不同;随着水矿化度的提高,油滴在云母表面的接触角呈现出明显变大的趋势,润湿性逐渐变差,在其它矿物表面的润湿性略有不同。