地震前热异常机理多物理场耦合数值模拟初步研究

地震的孕育和异常的产生是多物理场相互作用相互影响的过程,其中应力场、渗流场和热场是其中最重要的物理场.岩石变形与热效应导致流体孔隙压力和渗透特性的改变;流-固传热和岩石变形生热引起温度变化;热应力与流体孔隙压力变化影响岩石变形.     

基于渗流-应力耦合分析的野鸡尾尾矿坝稳定性研究

基于渗流场与应力场耦合机理,对柿竹园野鸡尾尾矿坝进行稳定性研究。研究渗流-应力的耦合效应,提出了渗流-应力耦合以及渗流体积力计算的实施方案;建立二维的有限元渗流-应力耦合计算模型,分析了考虑耦合效应时的尾矿坝渗流场、位移场、应力场;最终分析了不同耦合关系对于渗流量、位移场、等效渗透集中力以及应力场的影响。研究结果表明：当前水力条件下,尾矿坝稳定性良好;尾矿坝主要受水平渗透力作用,初期坝坝顶、坝脚以及坝底等处应力集中;尾矿坝的渗流-应力作用不容忽视,不同的耦合关系对于x方向位移、渗透力的预测影响巨大;考虑渗流-应力耦合关系得到的主应力、剪应力以及竖向位移,比不考虑耦合效应时大。     

地球物理场中煤岩瓦斯渗流研究现状及展望

煤层瓦斯渗流是煤与瓦斯突出研究中的一个重要方面,由于煤层处于复杂的地质环境中,煤层瓦斯渗流必然受到地球物理场的影响.本文基于国内外煤层瓦斯渗流研究现状,综合论述了地应力场、地温场、地电场对煤层瓦斯渗流的影响,以及多场耦合作用下的煤层瓦斯渗流,并从实验研究、理论分析、工程实践论证相结合的角度,展望了该研究领域中需要深入研究的方向和有关的发展趋势.     

寒区桩基础的多场耦合分析模型及其应用

引入桩土相互作用的界面单元将冻土地基与混凝土桩联系起来, 考虑应力场、温度场、水份场三场耦合条件, 建立了冻土区桩土共同作用的粘弹塑性非线性有限元分析计算模式. 结合工程实例用本文方法对单桩冻胀过程中的应力场及位移场进行了计算, 着重揭示和研究了冻结过程中桩土间切向冻胀应力场、冻结应力场及位移场的随时间变化过程, 进而研究了单桩承载力冻结过程中的发生与发展的变化过程.     

零场-超低场核磁共振技术、原理及油气检测方法

近年来,零场-超低场核磁共振在生物成像(脑磁和心磁)以及磁探测(陆地测磁、海洋测磁、航空测磁)等领域发挥了重要的作用.本文首先介绍了零场-超低场核磁共振的物理实现及谱学发展,随着量子磁感技术的发展,零场-超低场核磁共振检测技术逐渐成熟,国内外专家学者已证明零场-超低场核磁共振是一种与传统核磁共振互补的检测方法;然后,简要介绍了基于原子磁力计的零场-超低场核磁共振装置结构及原理,与传统高场核磁共振相比,零场-超低场核磁共振消除了对昂贵超导磁体和永磁体的依赖而优势明显,应用潜力巨大;结合零场-超低场核磁共振的特点及技术优势,本文设计了零场-超低场核磁共振在油气检测应用方面的可行性方案和三组不同种类油(烷烃)、油水两相混合溶液、饱水玻璃珠样品的零场-超低场核磁共振的实验方案.随着零场-超低场核磁共振谱仪的发展,这种技术在井下进行油气探测有希望成为可能,本文提出了采用泵浦光、探测光传播方向和外磁场方向三轴垂直结构在井下进行油气探测的零场-超低场核磁共振谱仪设计方案.     

地应力对裂隙岩体渗透特性的影响

提出了地应力场中岩体不连续面变形的本构关系，讨论了渗流与应力耦合条件下裂隙岩体渗透张量的计算方法，阐述了地应力对裂隙岩体渗透特性的影响．研究表明，地应力对岩体渗透特性的影响主要是通过改变不连续面的开度和不连续面网络的水力传导路径而产生的；裂隙岩体渗透性随岩体埋深的增加呈负指数减小，随侧压系数的增大呈双曲线减小．渗流场与应力场的耦合理论可望应用于水库诱发地震的研究中     

应力加载作用引起地下水微温度场变化的研究综述

在地震地下流体动态观测中,水温对地震活动的响应非常敏感,井水温度微动态观测越来越受到有关学者的关注。本文收集了相关资料,以引起水温变化的水动力学机制为基础,从应力加载作用下渗流场的变化、渗流场变化引起地下水温度变化以及裂隙介质热量运移三个方面分别阐述了前人研究成果,旨在理清“含水层受力变形→井-含水层系统内水流变化→井水温度变化”的理论模式,探讨应力加载作用引起地下水微温度场变化的理论基础和技术途径。对这一领域研究成果的综合分析将有助于我们深入地研究地震孕育过程中的前兆成因机理。     

地应力对裂隙岩体渗透特性的影响

提出了地应力场中岩体不连续面变形的本构关系，讨论了渗流与应力耦合条件下裂隙岩体渗透张量的计算方法，阐述了地应力对裂隙岩体渗透特性的影响．研究表明，地应力对岩体渗透特性的影响主要是通过改变不连续面的开度和不连续面网络的水力传导路径而产生的；裂隙岩体渗透性随岩体埋深的增加呈负指数减小，随侧压系数的增大呈双曲线减小．渗流场与应力场的耦合理论可望应用于水库诱发地震的研究中．      

陕西渭北东部岩溶热水运移数值模型研究

地下热水资源定量评价是地热资源开发利用中的重要环节.在地下热水系统中,地下水流场和温度场相互影响,因而在研究地下热水运移时须同时考虑地下热水的流动和热量的运移.本文建立三维不稳定地下水流-热运移耦合模型,模拟陕西渭北东部岩溶地下热水运移特征.针对研究区多组断层纵横交错而且对岩溶水运移起着控制作用的特点,模型中将断层剖分为条带以更好地刻画其水力学特征.利用水化学测试结果估算地下水-地表水转化量,为模型边界流量的确定提供依据.结合地下水测年数据进行模型校正与参数识别,提高了模型仿真性.     

陕西渭北东部岩溶热水运移数值模型研究

地下热水资源定量评价是地热资源开发利用中的重要环节.在地下热水系统中,地下水流场和温度场相互影响,因而在研究地下热水运移时须同时考虑地下热水的流动和热量的运移.本文建立三维不稳定地下水流-热运移耦合模型,模拟陕西渭北东部岩溶地下热水运移特征.针对研究区多组断层纵横交错而且对岩溶水运移起着控制作用的特点,模型中将断层剖分为条带以更好地刻画其水力学特征.利用水化学测试结果估算地下水-地表水转化量,为模型边界流量的确定提供依据.结合地下水测年数据进行模型校正与参数识别,提高了模型仿真性.     

A Monte Carlo study of rainfall forecasting with a stochastic model

A procedure for short-term rainfall forecasting in real-time is developed and a study of the role of sampling on forecast ability is conducted. Ground level rainfall fields are forecasted using a stochastic space-time rainfall model in state-space form. Updating of the rainfall field in real-time is accomplished using a distributed parameter Kalman filter to optimally combine measurement information and forecast model estimates. The influence of sampling density on forecast accuracy is evaluated using a series of a simulated rainfall events generated with the same stochastic rainfall model. Sampling was conducted at five different network spatial densities. The results quantify the influence of sampling network density on real-time rainfall field forecasting. Statistical analyses of the rainfall field residuals illustrate improvement in one hour lead time forecasts at higher measurement densities.     

Information for authors

正SCIENCE CHINA Earth Sciences,an academic journal cosponsored by the Chinese Academy of Sciences and the National Natural Science Foundation of China,and published by Science China Press and Springer,is committed to publishing high-quality,original results in both basic and applied research.     

INTERNATIONAL RESEARCH AND TRAINING CENTER ON EROSION AND SEDIMENTATION(IRTCES)

正Director:Shangfu Kuang,China Vice-directors:Chunhong Hu,China Duihu Ning,China Guangquan Liu,China The International Research and Training Center on Erosion and Sedimentation(IRTCES)was jointly set up by the Government of China and UNESCO on July 21,1984.It aims at the promotion of international exchange of knowledge and cooperation in the studies of erosion and     

Calendar of events

正~~     

Dynamic process-response model of river channel development

Feedback mechanisms, which operate upstream through drawdown and backwater effects and downstream through sediment discharge are responsible for channel evolution. By combining these mechanisms with channel processes it euables a dynamic process-response model to be developed to simulate the initial evolution of straight gravel-bed channels. When erosion commences on a land surface, sediment entrained in the headwater reach by hydraulic action is selectively transported, deposited and reworked. This produces a damped oscillation between degradation and aggradation as the channel and valley respond to spatial and temporal variations in sediment calibre and hydraulic conditions. The initial cut and fill phases are responsible for valley incision and floodplain development while secondary and subsequent activity can produce river terraces. Eventually sediment entrainment in the headwaters declines as slopes are reduced. Subsequent channel evolution is relatively insignificant because it is dependent on local weathering activity producing material that can be transported on declining slopes. Therefore landforms produced during the initial phase of development, when local weathering was non-limiting, dominate the landscape.