太阳辐射时空分布模拟方法研究

太阳辐射在生态过程模拟中是重要的驱动数据。尤其是在大区域模拟时,由于太阳辐射观测站点数有限,逐日高分辨率的太阳辐射空间数据很难直接获取。本研究根据太阳辐射传输过程,建立了太阳辐射传输模型,计算太阳直射辐射、散射辐射以及总辐射。利用ANUSPLIN软件插值得到的各气象要素数据,作为太阳辐射传输模型的输入变量,通过四川省周边13个站点的辐射观测值以及日照时数建立辐射校正参数,最终建立四川省500m×500m逐日的太阳辐射空间数据集。结果表明,13个辐射站点的晴空太阳辐射预测值,年均为8594MJ,略高于实测的多年最大值8062MJ;并利用13个辐射站点的数据,建立实测辐射与晴空辐射的比值同日照百分率的线性关系（R2=0.76,参数a和b分别为0.262和0.756）,对晴空太阳辐射进行校正,得到13个站点太阳辐射年均模拟值为5023MJ,实测值为5030MJ,二者呈显著线性相关（R2为0.79,p2（白天平均）;从空间格局上看,四川盆地和边缘区较低（2）,西部高原区最高。结合空间化的日照时数等气象数据,本研究为碳循环的区域模拟提供了一套精度较高的太阳辐射数据,并为全球变化研究中所需太阳辐射数据的获取提供方法参考。     

地面太阳辐射的变化、影响因子及其可能的气候效应最新研究进展

近几十年来,全球和我国大部分区域的地面太阳辐射都经历了一个从减少到增加的过程,也就是所谓的地球"变暗"到"变亮";引起这种变化的原因复杂多样,总云量的变化无法完全解释,而气溶胶的变化则有可能在某些地区(包括中国)起着重要作用;地面太阳辐射的这种变化会产生重要的气候效应,在"变亮"的过程中有可能使温室气体的增暖效应表现得更加明显.从以上3个方面,对近几年国内外利用地面观测资料和卫星遥感资料所得到的最新研究成果进行了总结和分析,这些研究所揭示的与全球气候变化有关的基本事实也可以为我国的气候变化研究提供一定的参考和启示.     

地面太阳辐射的变化、影响因子及其可能的气候效应最新研究进展

近几十年来,全球和我国大部分区域的地面太阳辐射都经历了一个从减少到增加的过程,也就是所谓的地球“变暗”到“变亮”;引起这种变化的原因复杂多样,总云量的变化无法完全解释,而气溶胶的变化则有可能在某些地区（包括中国）起着重要作用;地面太阳辐射的这种变化会产生重要的气候效应,在“变亮”的过程中有可能使温室气体的增暖效应表现得更加明显。从以上3个方面,对近几年国内外利用地面观测资料和卫星遥感资料所得到的最新研究成果进行了总结和分析,这些研究所揭示的与全球气候变化有关的基本事实也可以为我国的气候变化研究提供一定的参考和启示。     

孔压静探模型槽试验及成果分析

本文介绍了对以饱和粘性土为介质的模型槽中所进行的孔压静力触探(CPTU)试验,通过对试验数据的分析,得出探头贯入时周围土体的轴向附加应力和径向附加应力的变化及分布,锥尖、侧壁摩阻力以及超孔隙水压力的变化,以及停止贯入后孔压消散过程中探头周围土体的超孔压变化,从这些方面来探讨土中应力场的变化,附加应力的影响范围,临界深度现象以及超孔隙水压力的变化规律。     

地球接受太阳辐射能量变化对板块构造影响的估算

板块构造理论可以被认为是构造地质学研究的基本模型和框架。传统板块构造理论认为岩石圈板块在软流圈上方随软流圈对流发生运动,软流圈对流所需要的能量则完全由地球内部能量,如重力势能和放射性衰变产生的热能提供。但是近年来的一些研究证明了气候变化会对板块构造活动,如造山带活动产生直接影响。对传统的板块构造所需能量全部由地球内部提供这一观点做出了补充和更新。本文主要从两个方面对外动力作用可能影响板块构造做出分析,一是利用傅里叶分析证明了太阳辐射变化在构造活动,如洋中脊两侧地貌和火山沉积物中均能够留下记录;二是建立了一个简单的平面力学模型,探究洋流同大陆的力学作用会如何影响大陆运动特征。虽然这一模型忽略了很多因素,定量计算的结果本身并不具有很严格的数据绝对意义。但是这一模型的结果可以证明地球所有板块构造活动中释放的能量低于地球系统每年从太阳辐射中接收的能量,而且模型得到的大陆运动特征同现今实际观测下的运动特征存在一致性,洋流向大陆岩石圈传递的能量同地震活动释放的能量处于同一量级,从侧面可以证明洋流可能对板块构造产生了较大的影响。     

BHA受压失稳的模型及临界钻压公式

在教学及实践中发现,欧拉压杆模型与底部钻具组合(BHA)受压失稳模型之间存在较大差别,使用欧拉模型计算钻具的临界失稳钻压有很大的局限性。为此,推导了钻具在自重作用下失稳的临界钻压及临界失稳长度公式,以便使公式更符合BHA自身的受力特点,提高计算准确性。     

太阳辐射对青藏铁路路基表面热状况的影响

在不考虑大气影响的情况下,铁路路基和左右边坡接受到的太阳辐射日总量随铁路走向和季节的不同,而有很大的差异.利用实测资料,计算了青藏铁路梯形路基不同表面吸收的太阳辐射能的差异,分析研究了青藏铁路路基及左右边坡表面的热状况及其与地面吸收的太阳辐射能的关系,提出了一些有关高原铁路建设方面值得注意的问题.利用地面吸收的太阳辐射能反演了青藏铁路路基和边坡表面温度,并进行了验证,从而得出了一个计算路基和边坡表面温度的简单参数化方法.     

基于人工神经网络的钻压优化模型的建模方法

提出卫种新的钻压优化模型建模方法－－神经网络法,它可以克服传统方法需要建立数学模型的缺陷,满足自动送钻对实时性的要求。给出了利用反向传播神经网络（ＢＰ网络）建立钻压优化模型的方法,计算机仿真研究表明：利用这种新方法建立的模型不但能够满足自动送钻实时优化钻压的要求,而且也可以用于离线的钻压参数优选。     

地铁荷载下不同固结度软黏土的孔压试验模型

地铁运营前下卧层土体存在不同程度固结,这会影响到运营期隧道周围土体中孔压的变化,进而产生不均匀沉降。通过GDS循环三轴试验系统对杭州饱和软黏土进行动力测试,研究了固结度、固结应力、循环应力比对孔压发展的影响。在现有研究成果的基础上建立了考虑初始固结程度的孔压模型。研究表明：循环荷载下饱和软黏土的孔压发展形态比应变发展形态更具规律性,固结程度愈高的土体孔压发展愈缓慢,并且随振动次数增加,在较低的孔压水平就可达到稳定。预测地铁长期荷载下土体的孔压和沉降时考虑孔压测试时的滞后现象会达到更好的效果,所得的孔压模型能够较好地模拟地铁运营荷载下孔压的发展。     

土压平衡式盾构机刀盘扭矩力学模型研究

土压平衡式盾构工法逐渐成为了城市地下隧道建设的主流方法,其刀盘扭矩相对于泥水加压式盾构机的刀盘扭矩大得多,已经成为了盾构工程界普遍关注的一个问题。目前,对于扭矩的计算大多采用经验估算的办法,存在过大的扭矩估算区间,由于施工经验的缺乏以及为了工程施工安全,不得不采用扭矩的上限值来进行盾构装配扭矩的设计,从而造成较大浪费。根据刀盘扭矩的形成机制,分别探讨各组成部分扭矩计算方法,综合后得到盾构机刀盘扭矩的计算力学模型。最后通过一个地铁盾构施工实例验证盾构刀盘扭矩计算力学模型的合理性。     

同步辐射在矿物高压结构研究中的应用

本文介绍了同步辐射光源的特点、金刚石对顶玷(DAC)技术原理和相关的压力内标、传压介质、密封垫等问题，以及同步辐射光源与DAC技术结合在矿物高压结构研究中的应用，并以北京同步辐射装置(BSRF)高压站为基础，结合绿帘石的能量X射线(energy dispersive X-ray diffraction，EXED)实验，说明在高压原位实验过程中的制样、标压物质和20选择、数据收集和处理等问题。     

北冰洋中央密集冰区海冰对太阳短波辐射能吸收的观测研究

太阳辐射能是海冰融化的最主要能源,基于在2008年8月21～27日北极加拿大海盆中部为期8天的冰站考察中海冰光学观测数据,研究了北冰洋中央密集冰区海冰吸收的太阳辐射能.通过现场直接观测,确定了海冰透射率、反照率、吸收率及其随冰厚的变化,得出海冰对太阳短波辐射的吸收率大约为到达冰面太阳辐射的16%,大部分被冰雪表面反射.为期3天的对太阳辐射的观测表明,虽然到达北冰洋中央密集冰区的太阳辐射能并不少,但由于云和雾覆盖的时间所占的比例很大,有将近57%被大气削弱,其余的又有77%左右被冰雪表面反射回太空,海冰吸收的热量只有10.2W/m2,相当于每天融化2.6mm的冰,1m厚海冰全部融化需要380天,不足以为海冰融化提供足够的热量.因此北冰洋中央密集冰区终年被海冰覆盖,即使在北冰洋海冰面积骤减的现状下,那里的海冰密集度仍然接近100%.然而,文章的结果指出:大气中云和雾大幅度减少、积雪层融化、海冰厚度减小、融池的比例增加等因素都会大幅度增加海冰吸收的热量,未来这些过程的发生有可能导致北冰洋密集冰区的海冰快速融化.     

浙江省高分辨率太阳直接辐射图的计算和绘制

以综合考虑天空因素和地面因素的起伏地形下太阳直接辐射分布式模型为基础,采用1∶25万高分辨率数字高程模型（DEM）数据和气象站观测资料,计算了100 m×100 m分辨率的浙江省气候平均月太阳直接辐射以及年直接辐射的精细分布,并分析了起伏地形下浙江省太阳直接辐射的逐月变化规律。结果表明：浙江省太阳直接辐射量以7、8月份最高,1、2月份最低,全省气候平均年太阳直接辐射量为2 083 MJ/m²;地形因子对起伏地形下浙江省太阳直接辐射的影响程度具有随季节变化的特性;局地地形对太阳直接辐射的影响程度随季节而变,在冬半年,太阳高度角较低的季节,局地地形的影响较为显著。     

回归模型在辐射环境监测中的应用

提出了回归分析前作变量变换的依据，并认为变量的概率分布相同时可不作变量变换；应用江苏省土壤中镭和钍的数据建立的数学模型，对该省污染预测、重复调查本底具有现实意义。     

顾及系统误差的GEO卫星几何法定轨PDOP值分析

针对GEO卫星几何法定轨中系统误差对PDOP值的影响进行研究,首先回顾了经典几何法定轨的基本原理,然后根据顾及系统误差的几何法定轨原理推导出PDOP值计算公式,并利用5个跟踪站的模拟数据,计算了多种系统误差情况下PDOP值。结果表明：系统误差对GEO卫星几何法定轨的PDOP值影响很大;采用顾及系统误差的几何法定轨方法可以较好地削弱系统误差对PDOP值的影响;国外布设跟踪站比仅在中国布设跟踪站能更好地削弱系统误差对PDOP值的影响。     

高温高压下CO2在水中溶解度实验及理论模型

利用自行研制的高温高压反应釜,在不同温度、压力和矿化度条件下测试CO₂在地层水中的溶解度。实验结果表明:温度一定的条件下,CO₂在水中的溶解度随压力的增加而增加;压力一定的条件下,CO₂在水中溶解度的主要变化趋势为随温度的增加而降低,当温度大于100℃、压力在22 MPa左右时,CO₂在地层水中的溶解度将发生异常,出现低压(小于22 MPa)时随温度的增加而降低,高压(大于22 MPa)时随温度的增加而略微升高;在温度压力都一定的条件下,CO₂在水中的溶解度随矿化度的增加而降低。并且,在新测得的实验数据和已有的实验数据的基础上,通过修正PR-HV状态方程中的参数,建立了一个能够精确计算CO₂在水中溶解度的模型;并将该模型与其他模型对比。对比结果表明,该模型计算精度最高,平均相对误差仅为2.69%。     

太阳星云凝聚过程的岩石学模型：（1）球粒陨石的凝聚成因

建立类地行星区太阳星云凝聚过程的岩石学模型,对于合理解释陨石、地球和类地行星的成因关系,探讨地球起源和估算地球的整体成分都有着重要意义。本文中根据天体化学和太阳系演化学说关于太阳星云物理化学条件的基本分析,以及实验凝聚岩石学的研究结果,推断在太阳星云盘的类地行星区中可能有星云的气－固和气－液－固两种凝聚作用发生。通过对球粒陨石中球粒和基质矿物成分及结构构造特征的对比,论证了绝大多数球粒的气－液－固凝聚成因和基质的气－固凝聚成因,并讨论了球粒陨石各化学群的凝聚成因模式。     

静压桩承载力时间效应的研究进展

由于静压桩沉桩后桩周土重塑,静压桩承载力表现出随着休止期的延长而增长的特性。本文从静压桩沉桩后桩周土体内孔隙水消散固结的角度出发,对静压桩承载力时间效应的理论和试验分别进行归纳,结合孔隙水消散路径及固结模型,对桩周土体初始超静孔隙水压力大小及其分布特征进行总结,分析承载力各种测试方法的优缺点,对静压桩承载力的时效性进行深化研究,并探讨了不同地质条件、不同桩的类型对休止期内静压桩承载力的影响,进一步对基于实测数据得出的经验公式进行总结。讨论了基于不同本构关系模型的应力场及位移场解答和沉桩后孔隙水压力消散解答,在此基础上总结了桩基极限承载力理论公式;探讨了黏性土、砂土条件下,考虑超固结比、不排水抗剪强度和塑性指数比对桩基极限承载力系数A的影响,在此基础上归纳了桩基极限承载力经验公式。建议在经验公式基础上设置多重参数,以提升经验公式的精确度,并完善对不同桩、土类型的参数解答;利用BP神经网络,导入静压桩承载力相关参数,以得到针对不同地质条件、桩型、休止期的承载力最优解。     

河元背地区绳索取心钻进泵压计算模型的建立与应用

泵压是反映金刚石绳索取心钻进时井内作业是否正常的重要参数。为了进一步研究泵压波动变化与实际钻进作业之间的关系,指导钻进工作的快速、安全开展,结合江西相山河元背地区CUSD2井实际泵压波动数据及相关钻进资料,建立了适用于本井的循环系统压力损失计算模型。对比分析模型计算的理论泵压与实际泵压的波动变化趋势,将模型应用于实际钻进,在此基础上预测后续地层的泵压波动区域范围,发现7 MPa的泵压安全值不再适用于后续地层钻进,调整设置泵压安全值为10 MPa,并利用邻井泵压波动数据进一步验证其可靠性。适当调整修正理论模型,使其可应用于河元背以及相山地区绳索取心钻进中,指导该地区钻探工作。     

大直径潜孔锤气力反循环流体速度与压力模型

为解决大直径潜孔锤反循环钻进技术中气体携带岩屑不彻底和地面供气压力难以控制问题,必须开展循环气体流动参数即速度压力分布研究。根据反循环钻进中流体通道特点对流场分区,采用"倒算法"按循环系统流动的反方向推导各分区流场的气体速度和压力公式,建立流体参数数学模型,并对所得模型进行实例验算。以直径1.2 m、孔深40 m硬岩钻孔为例,钻孔出口流速为40 m/s时,钻头喷嘴气体流速为456 m/s,喷嘴截面积为0.002 4 m2,孔口气体注入压力为1.2 MPa,循环系统压力降约为0.9 MPa。计算结果表明,该模型可为地面气源参数调节和优化喷嘴结构提供依据。