基于多元Copula函数的引滦水库径流丰枯补偿特性研究

研究引滦水库的天然来水系列之间的丰枯补偿特性,以期优化滦河中下游水库群联合供水的调度及合理配置该区域水资源.通过运用三元Copula联结函数构造了潘家口水库、陡河水库和于桥水库年入库天然径流系列的三维联合分布,然后利用此联合分布计算了这3个水库年天然来水量丰枯遭遇的概率.结果表明,3个水库径流系列的丰枯同步概率高达46.96%,潘家口水库对陡河水库和于桥水库不具补偿能力的概率为30.2%;为保证天津、唐山等地的供水安全,必须加强引滦水库群的优化调度,充分发挥各个引滦水库的调蓄功能,以降低不利丰枯遭遇带来的影响.     

煤岩构造变形与动力变质作用

煤岩是一种对温度、压力等地质环境因素十分敏感的有机岩,地质演化过程中的各种构造-热事件必然导致煤岩发生一系列物理与化学结构的变化,并形成不同类型的构造煤。在构造应力作用下,煤岩不仅发生脆性和韧性变形,而且还产生不同程度的动力变质作用。因而,关于煤岩构造变形与动力变质作用的研究不仅具有重要的科学意义,而且在煤层气资源评价以及煤与瓦斯突出危险性预测方面也具有重要的实际意义。文中在已有研究成果基础上,通过对构造煤系列Ro,max、XRD和NMR(CP/MAS+TOSS)等测试和实验方法的对比研究,深入分析了煤岩不同构造变形和动力变质特征,进一步探讨了构造应力下煤岩动力变质作用的机理。研究成果表明,在构造应力作用下,煤岩脆性变形主要是通过破裂面上快速机械摩擦转化为热能而引起煤岩化学结构与其成分的改变;而韧性变形煤主要是通过局部区域应变能的积累而引起煤岩化学结构的破坏,从而发生不同机制的动力变质作用。     

井孔水温对远场巨震同震响应及其机制的数模研究

热量的流动必然伴随着温度的改变,地震活动期间的井孔水温同震响应也服从热力学的基本规律。本文以汶川8.0级地震和日本福岛9.0级地震为例,以海口ZK26井水温同震响应的观测数据为基础,运用热力学传导方程的数值模拟方法,研究了同震响应过程中井孔水温度变化与热量传导之间的关系及相关的热力学机制问题。通过正演的方法,得出沿井深方向不同时刻水温同震响应变化的数值模拟曲线,水温数值模拟曲线与实际测量数据一致。研究结果表明,井孔中水温同震响应方式（上升、下降或不变）,与水温传感器的位置、热源的位置和分布、传感器与热源之间的相对空间等因素有关。     

黄河中游一次致洪暴雨过程的形成机理

利用常规观测资料、NCEP再分析资料等,对黄河中游2013年7月21-22日的致洪暴雨过程的形成机理进行分析。结果发现:1)地面辐合线的形成和维持是本次过程降水强度大和降水集中的主要原因。中尺度雨团和地面中尺度辐合线相对应,地面中尺度辐合线的形成和冷空气扩散补充相对应。第一次冷空气扩散,促使长武站附近地面中尺度辐合线的形成和维持;第二次冷空气补充,促使北洛河流域、无定河流域的地面中尺度辐合线形成并维持。2)暴雨过程发生前,其上空存在干暖盖的结构特征,是能量积累及位势不稳定层结结构建立的关键;暴雨发生过程中干空气侵入对中尺度对流云团起激发作用。3)暴雨、大暴雨发生过程中水汽的垂直输送明显,暴雨区上空1000-100 h Pa相对湿度均在90%以上。     

华夏陆块闽西南坳陷二叠系含有机质页岩组成及赋气孔隙特征

华夏陆块从早古生代以来,经历了多期推覆与伸展构造的叠加。文中对华夏陆块闽西南仙亭、曲斗等地区/矿区附近及井下所采集的含有机质页岩样品进行实验测试,分析了有机质参数、矿物组成及赋气孔隙参数,将对中国华夏陆块闽西南二叠系页岩的储层特征研究及页岩气勘探前景预测提供理论依据。研究结果表明：(1)采用TOC残余碳分析实验、荧光显微镜及显微镜光度计实验等,认为闽西南二叠系页岩含碳量中等,为0.15%~2.71%;有机质成熟度高,为3.51%~4.33%。(2)储层矿物组成方面,利用X射线衍射实验进行全岩分析,结果显示黏土矿物占38.2%~49.6%,含量较高,主要为伊利石,含少量的绿泥石、蒙皂石;常见非黏土矿物主要为石英,均占45%以上;钾长石和斜长石含量较少,占1%~2.3%。(3)储层孔渗性方面：有效孔隙度为0.3%~11.4%,渗透率为(0.006 5~0.987)×10-3μm2;利用低温液氮吸附实验等对纳米级孔隙进行分析,认为部分小孔(2~50 nm)的孔容、比表面积较大,其次为微孔(小于2 nm)和大孔(大于50 nm)。此外,累计比表面积和累计孔容呈现出较好的正相关性,纳米孔隙累计比表面积、累计孔容与孔径之间的关系表明,闽西南二叠系页岩气主要赋存于微孔和小于10 nm的小孔中。依照页岩储层评价标准,闽西南二叠系海陆交互相页岩在有机质丰富、有机质成熟度、页岩厚度、矿物组成、孔隙结构等方面符合页岩气开发最低标准,具有勘探开发前景。     

海南地区五口井水位对汶川地震的同震记录及其频谱分析

水震波是指地震波引起的井孔水位震荡现象.刘江等(1989)采用差容式加速度计作为拾震器,记录到了新丰江水库2.4级地震水震波中的PG和SG震相;舒优良等(2003)将BCC差压式水位仪与采样率为50Hz的地震数据采集器连接,周至深井成功记录到了2000年10月6日日本本州7.3级地震的数字化水震波波形,并与陕西数字地震台网部分台站的宽频带地震记录资料进行对比研究,得出有益的结论.     

北京下古生界碳酸盐岩地层中微量元素迁移富集规律

北京下古生界碳酸盐岩地层微量元素分析表明, 从碳酸盐岩原岩到其风化岩、从碳酸盐岩原岩到覆盖在其上的共生土壤, 微量元素As, Hg, F表现出富集趋势, 而S分布的规律性则不明显. 显微镜下鉴定并结合相关性研究发现, 在不同风化阶段, Fe₂O₃都是As的主要吸附剂. 土壤中Fe₂O₃对Hg的富集起重要作用; 风化样品和原岩中, Hg富集与Fe₂O₃无关, 原岩中Hg的赋存主要与碳酸盐岩吸附作用有关, 碳酸盐岩表面与Hg间可能存在简单物理吸附, 共沉淀和假同晶形式. 土壤中Fe₂O₃、硫化物对F富集起一定作用, 但不具主导性; 原岩中F的富集与硫化物、黏土矿物等有密切关系. 研究的风化样品与原岩具有更近的亲缘关系, 因此, 其中As, Hg, F的赋存方式应与原岩中更为接近. 在原岩中FeS₂, FeS应是S赋存的主要形式, 硫化物在碳酸盐岩原岩中对部分重金属元素具有富集作用, 在土壤和风化样品中这种富集作用则减弱.     

固化淤泥三轴试验研究

对不同水泥掺加量固化淤泥进行了固结不排水(CU)三轴剪切试验,对固化淤泥的破坏模式和抗剪强度参数进行了分析。试验结果表明：应力-应变曲线随着水泥量增加由理想弹塑性向应变软化型转变;当水泥量为50 kg/m3时,随固结压力的增加应力-应变曲线有理想弹塑性、应变软化和应变硬化三种类型;当水泥量高于100 kg/m3时,试样都呈脆性破坏模式。淤泥经水泥改良后成为一种结构性土,固结压力在小于试样结构屈服应力时对抗压强度影响不大。有效粘聚力随水泥量的增加呈较大的增长趋势,而有效内摩擦角分布在32o~42o,表明水泥固化淤泥的作用主要是提高土颗粒间的胶结,而填充孔隙的作用较弱。     

淮北海孜煤矿断层与层间滑动构造组合型式及其形成机制

煤矿中煤层断层与层间滑动构造(简称层滑构造)发育普遍,可出现不同形式的组合。进行煤层断层与层滑构造及其组合型式的研究,对分析区域构造变形史、查明和预测煤层赋存规律、研究煤的耗散流变、煤层气的开发以及预防煤与瓦斯突出都具有重要作用。本文以淮北矿区海孜煤矿为例,在现场观测的基础上,分析总结了7、8、9和10煤层的断层与层滑构造的组合型式,并探讨了其形成机制。由于7、8、9和10煤层及顶、底板岩层组合的差异,不同煤层构造变形有较大区别。由于海孜煤矿岩层和煤层经历了多次构造活动,断层和层滑构造间产生了不同的空间组合,具体表现为3种型式:断层与层滑构造的同期扩展、断层与层滑构造组成块体及断层与层滑构造间的相互切割和限制。煤层的构造组合型式在很大程度上取决于构造应力作用、含煤地层的岩石力学性质和应变环境等。     

河南“7·19”豫北罕见特大暴雨降水特征及极端性分析

2016年7月18-20日受低涡气旋影响,河南省出现了一次全省大范围的强降水过程("7·19"),其中豫北部分地区出现特大暴雨,最大过程雨量达732 mm。本文基于自动气象站降水、地面风场观测资料、雷达组合反射率资料、常规气象探空资料和1°×1°ECMWF再分析资料,对"7·19"过程的降水特征、大尺度环流特征和中尺度系统进行了分析,同时也对比分析了"7·19"过程和1980-2016年以来发生在豫北太行山东麓的71个强降水过程(所选区域至少有一个站点的日降水量大于100 mm)的物理量场特征。结果表明:太行山地形和低涡气旋背景下有利的大尺度环流为"7·19"特大暴雨提供了充沛的水汽和辐合抬升条件;中尺度地形辐合线的生成、发展和维持、多个地面中尺度气旋移动造成的列车效应是导致局地特大暴雨的主要原因,对比不同强降水过程的物理量场显示"7·19"的动力因子具有明显的极端性特征。