基于最小二乘法的高抽巷CO浓度变化规律分析

我国许多煤矿的煤层同时具有高瓦斯和严重自燃倾向,在抽放瓦斯的同时,容易造成采空区遗煤自燃。因此,监测采空区指标气体的浓度变化对预防采空区自燃非常重要。本文采用最小二乘法对山西阳煤五矿8403工作面高抽巷CO浓度进行分析,拟合得出了高抽巷CO浓度变化曲线,并对拟合方法、拟合效果进行了分析。结果表明,用最小二乘法进行拟合是可行、有效的。结合现场实际条件,分析了高抽巷CO浓度偏高的原因和之所以选取分析高抽巷CO浓度来预测采空区自燃的原因。结果显示,分析高抽巷CO浓度变化可以较早地发现采空区自燃。最后,分析了CO浓度与CO2、O2浓度的相关性,验证了用CO浓度预测采空区自燃的准确性。     

风浪扰动下湖滨带悬浮物和营养盐响应特征

为研究风浪扰动下沉积物起悬过程中悬浮物浓度的分布特征和水体营养盐时空分布状况,以太湖西北湖滨带为例,选择代表4种不同生境的6个点位进行了连续12 d的野外观测.利用高精度分层同步采样装置,采用重量法计算悬浮量,并对悬浮过程中总磷(TP)、总氮(TN)、铵态氮(NH_4~+-N)和硝态氮(NO_3~--N)浓度进行分析.结果表明:风速是引起太湖西北湖滨带水体悬浮物增加的主要因素,沉积物悬浮的临界风速为3.6 m/s.各点位悬浮物浓度的均值差异明显,表现为:无植被区植被区河口区湖心区.太湖西北湖滨带水体氮、磷浓度日变化幅度较大,TN浓度为1.82~4.96 mg/L,TP浓度为0.10~1.47 mg/L.NH_4~+-N和NO_3~--N浓度分别在0.09~2.83和1.05~3.69 mg/L之间波动.近岸无植被区水柱的总悬浮量与风速的相关性最好,相关系数达到0.722;而远岸湖心区与风速的相关系数仅为0.039.悬浮物浓度除了受风情(风向和风速)的影响外,同样受水深、地形特征和水生植被的影响.     

综放采空区特性与氧浓度分布关系研究

在现场束管监测实验的基础上,分析总结了综放采空区特性。根据计算流体力学原理,采用FLUENT数值模拟计算软件,针对综放采空区的不同特性,分别对采空区氧化带和窒息带的关键划分指标＂氧浓度＂进行数值模拟。将模拟结果与实测结果进行比较,讨论了在考虑综放采空区不同特性情况下的数值模拟结果对采空区自燃＂三带＂,即＂散热带＂、＂氧化带＂和＂窒息带＂划分的影响。结果表明,综放采空区特性对于氧浓度分布起着非常重要的作用,在数值模拟过程中必须予以考虑;忽略采空区特性的数值模拟结果与实测结果存在较大差异;模拟结果的精确与否取决于对问题的了解程度和边界条件的设定精度。     

渤海及其邻区地壳热结构和热应力场的研究

本文利用地热和地壳分层结构资料及有限元方法,计算了渤海及其邻区三维地壳热结构,及其横向不均匀性引起的热应力场.结果表明,该区域大部分地区浅部地壳和深部地壳的横向温度分布有明显不同,但热流的横向分布大体不变;在唐山周围地区有一条地壳热结构的剧烈变化带.在唐山周围地区、华北平原及渤海湾和渤海中部.热应力有不同的分布特点.本文用这些结果,对渤海及其邻区地震活动的分布特征进行了解释.      

基于微震监测的采动工程效应及矿震孕灾机理

为研究煤矿开采引发的工程效应及其对矿震的控制作用,以东滩煤矿为工程背景,基于微震监测数据,分析微震震源分布与垂直应力二次分布和超前支撑压力分布的关系,划分了顶板冒落袋和裂隙带高度.结果表明:震源点随工作面开采主要集中在裂隙带和应力升高区,且震源先是在老顶集聚,然后逐渐向上发展,开采过后又恢复到老顶附近;微震频次与支撑压力分布趋势基本一致,微震能量峰值相对支撑压力峰值具有一定的滞后性,采用公式Y_E=M_E+Δd表示;微震监测揭示的覆岩冒落带和裂隙带高度分别为37.8 m和95 m.研究结果采用了数值模拟进行验证.最后运用Burgers模型阐述了矿震孕育的应力、应变、应变速率及能量的变化机理.     

利用尾波包络线反演方法研究2003年大姚地震震中区下方地壳的非均匀结构

以单次散射模型、球形辐射源、一维线性速度模型为基础计算理论包络线,通过尾波归一化方法把理论与观测包络线结合起来形成非线性方程组,用迭代最小二乘方法反演大姚震区的散射系数空间分布.结果显示,MS6.2和MS6.1地震序列的主震和余震基本都分布在高散射系数区内.MS6.2地震序列震源深度在研究区中部向下弯曲绕过低散射系数区,在深度剖面上呈弧形分布;震源深度较浅的MS6.1地震序列向北西、南东方向的扩展终止于两端的低散射系数区.大姚强震区10km深度上的高散射系数条带沿震源断层分布,暗示了震区下方断层破碎带的存在.     

云南三江地区温度场和热应力场模拟

三江地区温度场模拟再现了该区趋于稳定的深部热状态和地表热响应特征.对断层作两种处理:一是作为定热源,模拟断层运动产生的摩擦热,断层的产热率为 q=;二是作为热通道处理,模拟构造运动时期断层中有热液(如岩浆)存在的情况.在三江地区温度场有限元法模拟基础上,进行热应力有限元法模拟计算,获得了区内热应力大小(几兆帕至几十兆帕)和应力分布,对解释和预测本区地震提供了新的启示,温度和热岩石圈厚度变化大的地区出现较大的张应力和剪应力,应力集中在温度突变带.剪切带为温度梯级带,岩石圈厚度变化大,深部热流高,热应力集中,这就是本区地震、温泉多沿断裂带分布的原因.      

臭氧含量变化对星载红外高光谱探测仪亮度温度模拟的影响

本文以搭载在风云三号D星上的红外高光谱探测仪(High-Spectral Infrared Atmospheric Sounder,简称HIRAS)为例,评估了通用快速辐射传输模式RTTOV(版本12)中臭氧含量空间和季节变化对模拟的红外高光谱探测仪亮度温度的影响.分析2019—2020年AIRS反演的全球臭氧浓度分布发现：臭氧主要集中在平流层1～50 hPa的高度,有明显的纬度带分布和季节变化;赤道地区臭氧浓度高,两极地区臭氧浓度低,变化范围约8 mg/m³.同一地点臭氧浓度有较明显的季节变化,变化幅度在±3 mg/m³之间.用RTTOV模拟的HIRAS亮度温度对臭氧浓度变化的强敏感区主要在中心波长9.8μm的臭氧强吸收带波段,引起的亮温差可以达到几K的量级,其余通道(尤其是窗区)对臭氧浓度变化不敏感.RTTOV中给出的臭氧浓度缺省值在中低纬度地区偏低,而在极区赋值则偏高,使得模拟的HIRAS臭氧吸收通道亮温值在极区偏高、赤道地区偏低.贴近真实分布的臭氧浓度反演值模拟的9.8μm的亮温比用缺省值模拟的亮温更接近观测值,观测O与模拟B差(O-...     

北冰洋考察区海-气CO2的分布特征和通量研究

利用中国首次北极科学考察中走航观测所获得的北冰洋考察区海-气CO2分压及相关资料, 分析研究了考察区夏季大气和表层海水中CO2分压的分布特征, 首次用实测的海-气CO2资料于多种方法估算了考察区夏季海-气CO2的通量. 结果表明考察区夏季大气中CO2分压(Pa)的测值范围在(352～370)×10-6 CO2@Air-1(单位下同)之间, 平均为358, 平面上具有波因特来的北部海域较高, 其余海域分布较均匀的分布特征; 夏季表层海水中CO2分压(Pw)测值在98～580之间, 极值之差竟达472, 平均值为242, 比相应的分压(Pa)低 116, 呈现西低东高、北低南高的平面分布特征, 并与研究区浮游生物、冰况、水温和环流状况有密切关系. 估算结果表明, 各种计算方法所估算出的碳通量F的平面分布趋势相似, 除考察区东部海域为大气CO2的弱源区外, 大部分海域都为大气CO2的汇区或强汇区, 但它们的值却有较大差异, 平均值在6.57(Liss法)至26.32 mg CO2@m-2@h-1(14C法)之间, 最大与最小值之间相差约4倍, 大约分别是全球平均值的2～10倍; 若以Wannikhof系数估算, 本海域的平均碳通量则是Takahashi, Feely等人在本海域模拟估算值的2倍左右.     

南北构造带北段重磁异常的对应分析

论述了重磁异常对应分析方法原理和地质解释的地球物理基础,计算了南北构造带北段上延5 ～50km 的重磁对应分析的相关系数R和斜率α的平面分布曲线,结合其它地质和地球物理资料,初步分析认为:(1) 中朝准地台的阿拉善台隆和鄂尔多斯台缘隆起区属于正常地壳结构;鄂尔多斯台缘坳陷区属于非正常地壳结构;(2) 祁连秦岭褶皱区地壳结构比较复杂,南、北祁连和礼县 柞水褶皱带的地壳为基本正常地壳结构;祁连北部走廊过渡带、中部隆起带和南秦岭褶皱带西段的地壳属于非正常地壳结构;(3)相关系数转换带的平面分布特征大致反映了断裂带的伸展方向,在剖面上的位置大致与断裂带构造位置相对应     

巢湖快速变化风浪场及其环境效应

浅水湖泊风浪过程对于湖泊生态系统具有重要的意义.基于巢湖风场、风浪和水环境参数同步高频观测结果,详细分析了快速变化风场下的风浪快速变化特征及其对湖泊水环境的影响特征.浅水湖泊风浪的有效波高和平均波周期均随风速的快速变化有较好的同步响应规律.在风速快速衰减阶段,相较有效波高,波周期有更好的稳定性.湖泊水体pH、水温、溶解氧会快速响应风浪的变化,随着风浪强度增强,对水体浊度、总磷浓度以及藻密度和生物量的扰动影响逐渐呈现.强烈的风浪扰动引起水体浊度变化的滞后时间可达3 d.快速变化的风浪场下,风浪的强烈扰动会改变水体固有的理化参数分布特征,扰动藻类常规的水体分布规律,风浪强度是造成差异的主要因子.     

微小盆地倾斜煤层采空区瞬变电磁法探测

为研究微小含煤盆地倾斜煤层采空区的瞬变电磁法探测效果,以云南省新近系向斜盆地采空区为研究对象,从数值模拟与现场实测两方面对瞬变电磁探测效果展开研究。首先,针对研究区微小盆地构造条件建立倾斜煤层地电模型,以正演模拟和电阻率计算论证理论可行性;其次,根据模拟结果设置工作参数进行现场数据采集,以倾斜含煤段作为电性标志层追踪电阻率异常并推断采空区分布范围;最后,采用井下超前钻探对推断的采空区进行验证。结果表明,瞬变电磁法适用于探测微小盆地的构造变化而引起的地电结构的改变,探测结果清晰显示盆地倾斜含煤地层的起伏变化,能准确反映采空区的分布。      

老虎台矿矿山地震活动规律研究

通过分析抚顺老虎台矿地质构造、开采、气象、矿震记录等资料,总结出了老虎台矿矿山地震活动的一些基本规律。研究结果表明,开采深度、强度、采煤方法等是影响矿震时序分布的主要因素,矿震在一年中的分布与同期降雨量成负相关,在现行开采条件下,矿震规模有增大的趋势,矿震空间分布主要受控于区内大的构造。     

露天煤矿地下水电磁探测与类型判别

为准确确定露天煤矿地下水分布与类型,根据不同赋存条件电磁差异,基于磁场强度与电阻率参数进行异常划分与类型判别。以新疆某露天煤矿为例,采用高精度磁法通过磁异常强度确定烧变岩边界,并采用高密度电法和瞬变电磁法通过电阻率圈定低阻异常区,结合异常响应差异分别推断地下水分布范围与赋存类型。地面钻探验证探测成果的准确性。结果表明:露天煤矿烧变岩水与砂岩裂隙水电磁响应差异明显,基于磁场强度与电阻率的双参数综合电磁法能准确圈定其分布范围,并判别其赋存类型。     

半横向通风方式隧道内污染物分布的数值仿真

某城市公路隧道采用半横向通风方式进行火灾排烟,其排风孔位于隧道侧壁顶部。针对该城市公路隧道,运用CFD数值仿真方法建立1：1的三维数值仿真模型,模拟不同工况下,开启不同形状排风孔时,隧道内的风速、风压以及污染物浓度的分布情况。研究表明,排风孔所在位置的隧道横断面上,形成一个左侧区域负压较高、压强变化梯度大而右侧区域负压较小的＂排风横断面＂;随着排风孔开口高度的增加,排风横断面上负压分布向右侧扩大,右侧区域风速增加,有利于右侧区域内污染物的稀释,而左侧区域竖直方向风速减小,左下角区域风流方向紊乱,左侧区域污染物不能得到有效稀释,浓度较高。     

Hurricane impacts on turbidity and sediment in the Rookery Bay National Estuarine Research Reserve,Florida, USA

The resuspension and transportation of sediments affect the nutrient or contaminants cycles in water column. Therefore, hurricane-induced sediment resuspension in coastal waters may cause environment impacts on coastal ecosystems. In this study, field observed data during a hurricane event from the Rookery Bay National Estuarine Research Reserve (Rookery Bay NERR), Florida, were studied. Based on the relationship between sediment and turbidity, variations of turbidity in the Rookery Bay NERR were discussed in this paper under the impact of the Hurricane Isaac in 2012. Time series analysis indicates that Hurricane Isaac causes the substantial increase of turbidity. Traditional direct regression analysis with raw data was found to result in poor correlation (R2 o 0.41) between wind speed and turbidity due to the impacts of multi-factors in coastal waters of study region during hurricane. Then Hanning Filter was used to remove tidal effect, which shows some improvement of correlations (R2 4 0.6) between wind speed and turbidity. Further improvement was made by introducing a phase factor to account for the lag time between the peak turbidity and peak wind speed, which lead to further improvement of the regression equation between wind speed and turbidity. By using Hanning Filter and phase factor, the regression equation between turbidity and wind speed fits well with observations (R2 4 0.96). Different lag time between wind speed and turbidity at different locations illustrated that wind had different effects on turbidity due to the locations and water depth. Based on the approximate empirical rela-tionship between turbidity and sediment concentration, a regression equation between wind speed and sediment concentration was derived approximately. The equation could be applied to approximately estimate the sediment concentration using wind speed during hurricane, especially with the strong wind speed above 4 m/s. It can be used to provide technical supports for sediment assessment and coastal zone research under extreme clime in the study region.     

CSAMT法在煤矿隐伏断层探测中的应用

隐伏断层在我国煤矿大量存在,对煤矿的施工设计带来了很大的困难,威胁着煤矿生产安全。本文介绍了可控源音频大地电磁测深法的工作原理,并对隐伏断层的电性特征进行了正演计算。通过在山西某煤矿的实地探测分析可知,隐伏正断层的异常表现一般为横向电阻率等值线发生错断、并伴有同向扭曲现象,有比较明显的密集梯度带。此探测方法是煤矿隐伏断层探测的又一种新的手段和方法。探测结果证明利用此种方法进行煤矿隐伏断层超前预测是可靠的。     

基于FVCOM的太湖梅梁湾夏季水温、溶解氧模拟及其影响机制初探

水体中的溶解氧是表征水生生态系统健康与否的重要参数之一.本研究基于太湖2008年8月16 20日的风速、风向、短波辐射等气象场资料以及实测的相关水质参量,利用FVCOM(即非结构化网格有限体积近海海洋模型)模式对太湖梅梁湾三维水温以及水体中溶解氧进行模拟,模拟结果与实测值基本吻合,水温的验证回归方程为y=1.02x,R²为0.690;溶解氧的R²为0.760.同时对溶解氧浓度的时空分布,梅梁湾溶解氧的"源"和"汇"及其贡献进行了分析.结果表明:太阳辐射、风速是影响水温日成层现象的重要因子;受水温和光照的影响,夏季梅梁湾的溶解氧存在垂直差异,呈现出"双峰双谷"的日变化特征;浮游植物光合作用制氧是水中溶解氧的最重要来源,水下光衰减直接控制着初级生产力的垂直分布;浮游植物呼吸及死亡是溶解氧的最大消耗者,余下依次为底泥耗氧、碳化需氧、细菌呼吸耗氧和硝化作用耗氧.     

Impacts of Coal Mining on the Aboveground Vegetation and Soil Quality: A Case Study of Qinxin Coal Mine in Shanxi Province,China

The exploitation and utilization of coal resources have been lasting for thousands of years, resulting in a series of ecological environmental problems in China. So far, the mining area has changed into severe and typical damaged ecosystem locally and globally. The coal exploitation history is long in Shanxi province, but goafs are distributed widely. In this study, we addressed this point and took a coal mine, located in Shanxi province where the coal mining has a long exploitation history with goaf densely distributed, as an example. The growth patterns of above ground plant communities, succession characteristics of vegetation community and soil quality characters in the goafs, which could provide theoretical basis for the sustainable development of coal resources and ecological reconstruction in this region, have been studied.