岩溶水型水源地保护区划分方法研究——以济南市曹楼水源地为例

对地下水水源地进行保护区划分将提高地下水的安全保障程度。岩溶水型水源地由于含水层的非均质、各向异性的特点,难以合理准确的划分水源地保护区。以济南市曹楼水源地为研究对象,在充分收集和分析水源地水文水质、地形地貌等资料的基础上,采用组合法划定水源地保护区,结合地形地质条件对保护区范围进行修正,保护水源地免受污染。利用组合法划分的水源地保护区加强了对上游补给区,尤其是地下水主径流带的保护,划分结果更符合实际。利用该方法能提高对水源地主要补给区的保护,保障地下水的可持续开发利用,为水源地的保护提供科学的依据和参考。     

Breaking Criteria for Regular Waves on Gentle Slopes

Nelson pointed out that the wave breaking criterion(H/d)_b for gentle slopes(i<1/100),inwhich H is the wave height and d is the water depth at the breaking point,is smaller than that for beachslopes of i>1/100),i.e.,the value of(H/d)_b for gentle slopes may be smaller than 0.6.Goda indicatedthat the wave breaking criterion given by himself is a result based on theoretical study,so it should be alsocorrect and can be used for gentle beaches,i.e.,the value of(H/d)_b for gentle slopes may be still largerthan 0.7.By use of high order nonlinear wave theory,this problem is analyzed in this study and the reasonwhy there is a large difference between different studies is explained.Moreover,the bottom energy loss dur-ing wave propagation is considered and the critical slope for the absence of wave breaking is also analyzed.     

完全非线性波浪与二维固定结构物作用的IGN-BEM耦合分析模型

为高效准确地对完全非线性波浪与二维固定结构物的相互作用进行模拟分析,建立了二维完全非线性时域耦合模型。耦合模型将计算域划分为靠近结构物的内域和远离结构物的外域,每个区域均采用满足完全非线性自由水面边界条件的波浪模型进行求解。在内域使用Laplace方程描述流体运动并采用高阶边界元法（BEM）对其进行求解;而在没有结构物的外域,波浪运动的控制方程为Irrotational Green-Naghdi（IGN）方程并采用有限元法（FEM）对其进行求解。内域和外域通过一段重叠区域进行耦合,从而实现模型间变量的传递。首先利用耦合模型分别对规则波的传播、直墙前立波的生成以及相关物理模型试验进行模拟,数值结果与精确解和试验结果的良好吻合验证了耦合模型耦合方式的合理性以及处理非线性问题的准确性;然后使用耦合模型模拟分析了波浪与固定结构物间的相互作用,并将结果与线性解析解以及完全非线性BEM模型的结果进行了对比分析,进一步证明了耦合模型的正确性与高效性。     

地震槽波的数学-物理模拟初探

针对地震槽波在低速层的传播特性,开展了煤层内地震槽波勘探的数值模拟和物理模拟研究的初探工作.在数值模拟研究方面,采用交错网格有限差分法对煤层中的地震槽波进行三分量全波场模拟.基于波场快照和人工合成地震记录研究了不同模型中的波场特征和各种波型的传播规律.在物理模拟方面,通过选用不同配比的环氧树脂和硅橡胶类材料构建地震槽波物理模型,利用透射法和反射法观测系统获得了清晰的地震槽波记录以研究槽波的地震学特征.研究表明,在煤层内槽波的地震波场中,Love型槽波的能量小于Rayleigh型槽波的SV分量,大于Rayleigh型槽波的SH分量.相对于Love型槽波和Rayleigh型槽波的SH分量,Rayleigh型槽波的SV分量在围岩中的泄露能量较强.在煤层界面附近的围岩中,地震波仍以槽波形式传播,随着距离的增加能量逐渐衰减.随着煤层变薄,煤层槽波主频向高频方向移动,频散现象增强,传播速度增大.     

三维复杂地壳结构非线性走时反演

中国大陆中西部乃至全球造山带普遍具有复杂地壳结构.随着矿产资源勘探和深部探测研究的深入,探测造山带及盆山耦合区下方地壳精细结构正逐渐成为当前面临的巨大挑战.人工源深地震测深方法正越来越清晰地揭示出不同构造域地壳速度结构的基本特征,然而传统的层状结构模型参数化方法难以准确描述复杂地质模型,通常情况下多忽略速度结构的精细间断面且采用层边界平滑处理,难以满足地壳精细结构成像的发展要求.针对上述困难,本文采用最近发展的块状结构建模方案构建三维复杂地壳模型,基于逐段迭代射线追踪正演走时计算方法,推导了走时对三角形界面深度以及网格速度的偏导数,开展了非线性共轭梯度走时反演方法研究.发展了利用直达波和反射波等多震相走时数据对界面深度和网格速度的多参数联合反演方法,并引人不同种类震相数据的权系数和不同类型参数偏导数归一化的方法.数值算例表明,基于块状结构的非线性共轭梯度走时反演方法适用于复杂地壳结构模型,在利用人工源走时数据反演复杂地壳精细结构领域具有良好的应用前景.     

2015年尼泊尔MS8.1大地震孕育的深层过程与发生的动力学响应

2015年4月25日发生在尼泊尔博克拉M_S8.1大地震的深层动力过程与“地中海-喜马拉雅-南亚地震带”的中段喜马拉雅地震活动带密切相关.这次大地震是该地震强烈活动带上长期以来深部物质与能量强烈交换、运动,并导致构造活动和应力积累的产物.综合分析与研究提出：（1）博克拉M_S8.1大地震的孕育、发生和发展具有长期活动和近年来相邻地带地震活动频繁的背景;这一地带自1505年-2015年,即500多年来相继发生多次M_S≥8.0的大地震.（2）这一地带具有特异的地球物理边界场响应和深层动力过程,显示深部物质的重新分异、调整与能量交换.（3）大地震发生与周边地带应力场分布特异,壳、幔结构与介质属性变异及破裂响应与断层面解的属性相关.（4）喜马拉雅地带的三条北倾断裂带以不同角度向深部延伸、震源位置及浅表层的变形特征尚应深化理解.（5）M_S8.1大地震的发生对相邻地带的波场影响强烈,故应强化高精度地球物理场的观测和探测,以“捕捉”未来可能大地震的孕育与发生.     

青藏高原“亚东—东巧—葫芦湖”大陆裂谷带形成的深层动力过程

正确理解亚东—东巧—葫芦湖构造带的形成与属性对深化认识青藏高原的地壳形变、物质运动的行为与轨迹和深层动力过程极为重要.通过较系统的多元要素分析和研究发现：（1）基于壳、幔结构的空间展布特征表明,这是一条在EW向拉张力系作用下的陆内裂谷带;（2）强烈地震的活动与发生、大地热流异常值展布和地幔对流应力场研究证明,它是一条现今活动的大陆裂谷带;（3）该裂谷带的形成与演化乃地球内部物质与能量强烈交换的产物.     

洞庭湖退田还湖及其生态恢复过程分析

洞庭湖曾是我国第一大淡水湖泊,盛期面积达6000km2以上,具有调蓄长江中游洪水的巨大生态服务功能.但经过近百年来的沧桑变迁,湖泊发生了巨大变化,由于泥沙的严重淤积和围湖垦殖活动,湖泊面积已萎缩至2625km2,为我国第二大淡水湖泊.湖泊萎缩削弱了其生态服务功能,并由此引发了江湖洪水愈演愈烈的形势.1998年长江流域洪涝灾害之后,中国政府及时提出了"退田还湖"等洪水治理的32字指导原则,湖区各地随即积极开展了"退田还湖、平垸行洪和移民建镇"等工程.本文针对湖区退田还湖双退堤垸的生态恢复过程,选择湖南省汉寿县的青山垸进行了跟踪研究.结果显示了湖泊湿地恢复的阶段性特征,并为我国日益严重的湖泊富营养化问题的治理,提供了新的途径和可供参考的科学依据.     

Geoprobe直推式土壤钻机在涌砂层中的应用

本文介绍了Geoprobe7822DT、Geoprobe 8040DT、Geoprobe 3230DT三种型号直推式土壤钻机的结构、主要特点和应用情况,并与其他类型功能相近的取样钻机的使用效果进行了对比,分析了Geoprobe直推式土壤钻机在涌砂层钻进中存在护壁功能不足、整体稳定性较差、钻杆易损等主要问题,并对直推式土壤钻机后续的改进和使用提出了建议。     

内蒙古别鲁乌图铜多金属矿床锆石U-Pb年龄和S、Pb同位素特征及其地质意义

为了明确内蒙古别鲁乌图铜多金属矿床的成矿年龄与矿床成因,对该矿床中与成矿关系密切的流纹岩进行了锆石U-Pb年龄以及主要金属硫化物的S、Pb同位素测试。其中流纹岩的锆石206Pb/238U加权平均年龄为(271.7±1.6)Ma(MSWD=1.02),显示成矿作用发生于二叠纪。金属硫化物的S同位素分析结果显示δ34SV-CDT值分布在-0.6‰~1.0‰之间,平均为0.49‰,变化范围较窄,显示S的来源单一;Pb同位素组成比较集中,206Pb/204Pb为18.207~18.674,207Pb/204Pb为15.620~15.699,208Pb/204Pb为38.144~38.790,具有壳幔混源的特征。S、Pb同位素特征均指示成矿物质主要来源于岩浆热液。结合区域地质、矿床地质、空间分带等特征以及S、Pb同位素组成可知,别鲁乌图铜多金属矿床为VHMS型矿床,形成于二叠纪陆缘弧裂谷中。