地壳运动驱动力的探讨——核能与地球演化

本文综合核物理、天文和地质学的最新研究成果,推导出在45亿年前太阳系的全部原始类地行星及其某些卫星(包括地球及月球)上,发生过大规模的、持续的铀、钚链式核裂变,释出了巨大的热能,熔化了整个原始星球。新星球的物质发生了重力分异作用、形成了按密度划分的圈层结构。地球中心是内地核,在高压下压成了固态。铀、钚下沉到内地核顶部停留,继续发生链式核裂变,但改变不了内地核的固态性质。从此处产生的核裂变能,主要以热对流的形式外导。直到前45亿年以后,铀的链式核裂变停止了,只剩下钚的链式核裂变,生成的热能减少了,地球开始冷凝。当熔浆表面温度下降到700~800℃时,较轻的花岗岩质岩浆首先凝固成薄层。它很脆弱、经不起大风浪和潮汐力的冲击,破碎成小块,随着下面对流的玄武岩质熔浆汇集起来,形成大片飘浮物,后来就成为大陸;小片的便成为岛屿。温度逐渐下降,地幔冷凝成固体。温度下降至100℃以下,大气中的水蒸气冷凝成水,下落汇集在地表低凹处,便有了海洋和湖泊。所以海洋底主要分布着玄武岩。从内地核顶部不断产生的核能以"地幔柱"的形式穿过固体地幔,上升至地壳。受坚硬地壳的隔挡、便集中在地壳下构成软流层。当地壳岩石受热软化和可以流动之后,便开始向压力小的方向流动。又受日、月引力和地球自身自转力的作用,软流层的动能又有了增强。这种巨大的能量支配了地壳的升降、褶曲、断裂、变质、岩浆、火山和地震等活动。地球是天体之一,无时不受自然界各种作用力的影响,但支配它演化的主要作用力是核能。本文还简述了核能、核素与太阳系星体演化的关系。     

利用GNSS干涉信号振荡幅度反演土壤湿度

根据干涉效应和GNSS接收机信噪比估计方法,推导了利用GNSS干涉信号幅度进行土壤湿度反演的模型,建模过程考虑了天线增益、土壤介电常数和噪声的影响。提出了使用AMPD算法从含有噪声的归一化干涉功率曲线中提取干涉峰值与谷值,进而反演了土壤介电常数与土壤湿度的方法,并对其进行了仿真。结果表明,利用提取出来的干涉谷值进行反演性能比峰值好,相对稳定准确的卫星仰角范围为5°~25°,湿度大于0.06cm~3/cm~3时反演结果更为准确,标准差在0.01cm~3/cm~3左右波动。     

Curve matching approaches to waveform classification: a case study using ICESat data

Light Detection and Ranging (LiDAR) waveforms are being increasingly used in many forest and urban applications, especially for ground feature classification. However, most studies relied on either discretizing waveforms to multiple returns or extracting shape metrics from waveforms. The direct use of the full waveform, which contains the most comprehensive and accurate information has been scarcely explored. We proposed to utilize the complete waveform to test its ability to differentiate between objects having distinct vertical structures using curve matching approaches. Two groups of curve matching approaches were developed by extending methods originally designed for pixel-based hyperspectral image classification and object-based high spatial image classification. The first group is based on measuring the curve similarity between an unknown waveform and a reference waveform, including curve root sum squared differential area (CRSSDA), curve angle mapper (CAM), and Kullback–Leibler (KL) divergence. The second group assesses the curve similarity between an unknown and reference cumulative distribution functions (CDFs) of their waveforms, including cumulative curve root sum squared differential area (CCRSSDA), cumulative curve angle mapper (CCAM), and Kolmogorov–Smirnov (KS) distance. When employed to classify open space, trees, and buildings using ICESat waveform data, KL provided the highest average classification accuracy (87%), closely followed by CCRSSDA and CCAM, and they all significantly outperformed KS, CRSSDA, and CAM based on 15 randomized sample sets.     

定向钻进敷设电缆保护管轨迹优化设计研究

在老旧城区内采用定向钻进敷设地下管线,常常需要从已有的各类地下建（构）筑物或管线下方穿过,方案设计时就应考虑新建管道与之安全距离的取值问题。以厦门市某110 kV电力电缆的定向钻进工程的实际需求为出发点,在对国内现有规程规范及工程实例调查的基础上,对电力电缆保护管定向钻进敷设安全距离取值的影响因素进行分析,优化工程定向钻进敷设方案,指导该工程的建设,并为类似工程建设提供参考。     

Experimental and theoretical study of a cylindrical oscillating water column device with a quadratic power take-off model

The wave power extraction by a cylindrical oscillating water column (OWC) device with a quadratic power take-off (PTO) model was studied experimentally and theoretically. In the experiment, a scaled model OWC was tested in a wave flume, with an orifice being used to simulate a quadratic PTO mechanism. In the theoretical analysis, the quadratic PTO model was linearized based on Lorenz's principle of equivalent work, which allows us to perform a frequency domain analysis using an eigen-function matching method. The effects of higher harmonic components and the spatial non-uniformity of the surface velocity inside the chamber were discussed. A semi-analytical model was proposed to understand the viscous loss affecting the measured capture length. Our treatment of the quadratic PTO model was validated by comparing quasi-linear theoretical capture length and the laboratory measurement. Our results also showed that the effects of spatial non-uniformity and viscous loss could be noticeable for shorter waves.     

琼州海峡潮流能资源的数值模拟评估

近年来,我国能源消耗量不断的增长使我们更加重视可再生能源的开发利用,而我国近海拥有复杂的海岸线和广阔的大陆架,其中许多海域蕴藏着丰富的潮流能资源。潮流能资源评估则是其电站站址选择、发电量预测等工程设计的首要工作。结合两个站位的潮流实测数据,本文利用FVCOM海洋环流数值模式较好的模拟了琼州海峡潮波传播状况,分析了该海域潮流能资源水平分布规律和时间变化特征,初步估算了该水道的潮流能的理论蕴藏量,并采用FLUX方法对该水道的技术可开发量进行了评估。结果表明,琼州海峡中心海域功率密度高,两岸资源低;可能最大流速、大潮年平均最大功率密度、小潮年平均功率密度和年平均功率密度等特征值分布基本相似;其丰富区域出现在海峡东口南部海域以及海峡中部海域,其中东口南部海域可能最大流速可达4.6 m/s,表层流大潮年平均最大功率密度为5996 W/m²,小潮平均最大功率密度仅为467 W/m²,年平均功率密度为819 W/m²,代表点超过0.7 m/s的潮流流速年统计时间约为4717 h;海峡潮流能资源理论蕴藏量为189.55MW,利用FLUX、FARM、GC方法得到该水道的潮流能可开发量分别为249GW/yr、20.2GW/yr和263GW/yr。     

台山核电邻近海域春秋季浮游植物群落结构特征

根据2013年4月(春季)和9月(秋季)2个航次调查数据,对台山核电邻近海域浮游植物种类组成、时空分布及多样性指数等群落特征进行了分析。共鉴定浮游植物3门61种,其中硅藻类48种,占78.69%;甲藻类11种,占18.03%;金藻类2种,占3.28%。种类组成以暖水种和广温种为主。浮游植物丰度均值春季(11.78×107个/m3)与秋季(29.37×107个/m3)无明显差异;然而丰度水平变化较大,整体表现为春秋两季核电站温排水口附近站位均低于远离站位。春秋两季浮游植物优势种共出现了7种,春季仅出现了中肋骨条藻Skeletonema costatum1种,优势度高达0.996;秋季出现了7种,包括中肋骨条藻(0.291)、柔弱拟菱形藻Pseudo-nitzschia delicatissima(0.222)、拟弯角毛藻Chaetoceros pseudocurvisetus(0.214)和并基角毛藻Chaetoceros decipiens(0.056)等。海域春季Shannon-Wiener多样性指数H′、Pielou均匀度指数J′和Margalef物种丰富度指数D均值分别为0.55、0.18和0.50;秋季分别为2.80、0.62和0.80。多样性指数显示台山核电附近海域水质状态受到了一定程度的污染。     

178Hz正弦波对刺参行为、呼吸及免疫应答的影响

根据山东荣成沿岸风电机组产生的声波范围选取其中178Hz的峰值声音,声压级控制于(85±5)d B,在实验室水槽中,采用实验生态学方法研究了178Hz声波影响下的刺参(Apostichopus japonicus)幼参的行为反应、耗氧率以及体腔液抗氧化酶(CAT、SOD)浓度的变化。通过平均聚集率的变化比较,发现刺参对178Hz的声波胁迫环境的行为反应敏感;利用空瓶法测得幼参耗氧率显著低于对照组(P0.05);通过测定刺参体腔液免疫活性发现在该频率声波干扰下的刺参CAT活性显著高于对照组(P0.05),而SOD活性于对照组差异不明显(P0.05)。研究结果说明声波对刺参幼参的呼吸和免疫会产生明显影响,可为我国近海刺参养殖和风电发展策略提供参考。     

垂荡式波浪能装置运动模型数值分析

垂荡式波浪能装置在海洋可再生能源开发中被广泛应用,通过浮子与摇杆在垂荡方向的相对运动吸收波浪能。在以往相关的运动预报数值分析中,通常基于微幅波假设,仅考虑浮子与摇杆在垂荡方向的运动,忽略摇杆其他自由度运动。建立并求解了垂荡式波浪能装置的非线性联合运动方程组,分析垂荡式波浪能装置的波浪载荷、浮子与平台连接处的受力情况。数值计算系统的运动响应,并将计算结果与已有的试验数据进行比较验证,结果表明数值模拟的垂荡式波能装置的运动响应与试验结果相符合。最后,应用本计算方法分析PTO(power take-off)参数对波能装置发电性能的影响。     

FD-600全液压动力头反循环连续取样钻机研制与应用

文章结合国内外CSR取心技术的现状和所生产钻机的特点,为满足国内对空气反循环连续取样（心）、冲击回转、定向钻进等多种高效钻探工艺对钻机的需要,从钻机整体结构设计、整体布局进行详细考量,采用质量可靠的液压件、动力机等外购件,摒弃传统钻机设计周期长、动力小、机械化程度低、对地形和钻探工艺适应性低等特点,研制出了一台高效、可靠、机械化程度较高的FD-600型全液压动力头式反循环取样钻机。在3次野外生产试验中充分体现出了优越性,可满足砂金勘探、工程施工等取心钻探的要求。