中高渗倾斜地层与水平地层中CO2地质封存的差异性对比

CO2地质封存是减少CO2向大气排放,缓解温室效应的有效手段之一。由于构造和成岩作用,倾斜地层在自然界中普遍存在,研究倾斜地层对CO2封存量及安全性的影响具有实际意义。依托新疆准噶尔盆地阜康凹陷某CO2地质封存示范工程,采用数值模拟方法,分析了中高渗CO2储层地层倾角变化对CO2地质封存过程的影响。结果表明:CO2注入将导致近井区域地层压力显著升高;中高渗倾斜地层与水平地层相比,在地层压力分布、CO2侧向运移距离、CO2注入速率和总封存量等方面均存在明显差异。相比于水平地层,由于地层倾角的存在,倾斜地层压力呈不对称分布,CO2侧向运移距离显著加大。倾斜地层中压力传递和消散过程与水平地层差异显著,受此影响,倾斜地层与水平地层CO2的总注入量差值随时间呈非单调性变化。在注入初期,倾斜地层CO2的总注入量小于水平地层,随着注入时间延长,倾斜地层CO2的总注入量逐渐接近并超过水平地层;注入20年后,相较于水平地层,倾斜地层倾角越大越有助于增加CO2的总注入量,这一研究结果与前人基于低渗倾斜地层的研究结论正好相反。地层倾角的存在会促进CO2向浅部运移,倾角越大,CO2向浅部含水层和大气泄露的风险越大。因此,在CO2地质封存场地选址中,应充分考虑倾斜地层对封存效率及安全性的影响。     

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注入丁醇调节重非水液相密度的微空隙试验模拟

密度大于水的重非水液相（DNAPLs）有机污染物在重力作用下向地下介质深部迁移从而增加污染范围。前人通过一维砂柱和二维砂箱试验发现利用密度调节技术可降低DNAPLs向下迁移的风险，但目前缺乏微观尺度上密度调节影响DNAPLs迁移的定量观测。本研究试验模拟丁醇注入微空隙调节四氯乙烯（PCE）的密度，通过建立非水相中染色PCE浓度、密度与灰度的定量关系，监测注入丁醇后空隙介质中非水相密度的动态变化，基于空隙中代表性非水相PCE受力情况分析其运移状态，揭示空隙尺度介质性质和密度调节程度对DNAPLs迁移的影响。试验结果表明:丁醇注入后，PCE浓度和密度迅速下降，离散状PCE与丁醇有效接触面积大且起效快；当非水相密度降至略大于水相密度时，非水相受毛细力和摩擦力的影响停止向下迁移；当非水相密度小于水相密度时，非水相才在注入压力与浮力的作用下克服毛细力、重力和摩擦力向上迁移；注入压力、摩擦力、毛细力、浮力与重力影响着空隙中非水相的迁移行为，空隙半径越大，毛细力对调节PCE向上迁移的影响越小；密度比水小的丁醇注入介质后向上迁移，因此丁醇从DNAPLs下端注入可提高修复效率。试验证实了向空隙介质中注入丁醇能够显著减小DNAPLs的密度从而降低其向下迁移的风险，为实际场地DNAPLs修复方案的制定提供微观机制方面的信息。      

一维水驱油恒压驱替渗流过程推导

为研究常规砂岩油田注水开发过程中的多油层开采动态、层间干扰、开发效果分析等,对一维水驱油恒压驱替渗流过程进行理论推导.结果表明:在采出端见水前,通过油水两相区压力、纯油区压力及总压差之间关系,结合Buck-ley-Leverett方程,建立累计注入量与注入时间的关系,以及见水前位置、时间、含水饱和度之间的数学关系,求解前缘位置、前缘压差、注入速度等参数随时间的变化;在采出端见水后,分析注入速度与采出端含水饱和度关系、累计注入量与采出端含水饱和度关系,以及采出端含水饱和度与时间的关系,建立见水后位置、时间、含水饱和度之间的数学关系,求解见水后出口端含水饱和度、注入速度等参数随时间的变化.该结果为驱替过程中各物理量随时间的变化、含水饱和度的分布、各物理量之间的理论关系等研究提供指导.     

应用GPS监测城市地表形变的初步分析

根据实例,总体介绍了用ＧＰＳ监测城市地表形变的观测及数据处理方法。首先根据ＧＰＳ获得的基线结果进行３维自由网平差,由定期观测获得了各个监测点的水平位移和垂直位移。然后针对城市监测范围较小,在将其按照矩形格网划分后,给出了两种拟合方法：线性内插法和多面函数拟合法。据此,计算获得了城市地表的水平位移场和垂直位移（沉降）面,并对两种方法获得的结果作了比较。根据计算结果绘制了水平位移场、垂直沉降面及其等值线图,可以直观地了解地表形变信息。同时对于用ＧＰＳ监测城市形变的观测和数据处理中需要注意的问题作了简要的分析。     

中国区域近地面CO2时空分布特征研究

本文利用2009年6月至2010年5月日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）、日本环境署（MOE）与日本环境研究（NIES）所等联合开发的全球首颗专用温室气体观测卫星“呼吸号”（GOSAT）上的被动红外探测器（TANSO）官方反演的近地面975hPa左右的CO₂浓度L4B数据产品,采用ArcGIS地统计分析方法,对比瓦里关全球大气本底站地面观测数据进行真实性检验,分析中国区域近地面CO₂浓度分布的时空变化特征。结果表明：中国区域近地面CO₂浓度空间分布集中,东高西低,差异显著;CO₂浓度具有明显的季节变化特征,月平均浓度4月份（春季）升至最高,7月份（夏季）降至最低。结合“中国统计年鉴2012”中的2009年人口密度、能源消费总量（煤）和GDP等辅助数据对比发现：导致中国近地面CO₂浓度空间分布规律的原因多种多样,不可轻易定论是人为或自然使然,需进一步深入研究。     

2012年苏门答腊MW8.6级地震震后效应模拟

基于弹性-粘弹性分层半空间中矩形位错理论和地震波反演的断层模型,结合研究区地壳-上地幔平均波速分层结构,利用PSGRN/PSCMP软件模拟计算2012年苏门答腊MW8.6地震产生的同震效应以及考虑2004年MW9.1地震效应的震后地表形变和重力变化,同时给出震后形变和重力的年变化率。结果表明,同震形变和重力变化显示发震断层左旋走滑特征,其变化主要集中于断层附近;海水质量的重新分布对同震垂直位移和重力变化影响显著;震后50 a年均变化率揭示了地表形变和重力变化的过程, 其图像明显受2004年MW9.1地震震后效应影响,呈现复杂的正负6区域分布;震后50 a近场年均形变量达10 mm/a,年均重力变化量达1.2 μGal/a,而远场年均形变量低于1 mm/a,年均重力变化量低于0.1 μGal /a;水平形变在震后400 a内变化明显,变化率逐步减小,800 a后基本稳定;垂直位移和重力变化在震后100 a内变化尤为显著,变化率快速衰减,400 a后基本稳定不变。     

乔木种植方式对护坡效果影响试验研究

近年来, 植被护坡作为一种生态友好型支护方式越来越多地被应用到斜坡支护工程中, 故如何科学地种植植被以充分发挥其护坡效果具有重要的研究意义。为此, 以乔木为研究对象, 结合3D打印技术制备乔木根系模型, 通过自行设计的滑坡模型试验系统, 开展了系统物理模型试验, 对3种根系排布方式与3种根系间距下乔木的护坡效果进行了研究。结果表明: ①在乔木根系支护下, 抗滑力峰值增大, 达到峰值的时间延长, 峰后抗滑力衰减程度降低。②对抗滑力的改善效果方面, 反拱型排布>正拱型排布>直线型排布>无根系支护。根系间距S=1.5D(D为根系间最大水平距离, D=7cm)与S=2.0D对抗滑力的改善效果接近, S=2.5D时抗滑力峰值最大。③就根系排布方式而言, 反拱型排布对坡体位移的改善效果最为明显, 正拱型排布与直线型排布对位移的改善效果接近; 就根系间距而言, S=2.5D对坡体位移的改善效果最为明显, S=1.5D与S=2.0D对坡体位移的改善效果接近。④直线型排布下坡体滑动范围增大, 正拱型排布与反拱型排布则能有效限制坡体变形。根系间距对坡体变形场的影响不大。综上可知, 在乔木护坡工程中可通过控制乔木的排布方式与根系间距来提升其护坡效果。      

基于NDVI的三峡大坝岸边植被时空特征分析

三峡工程建设对生态系统中植被的破坏很明显,尤其是岸边带附近。本文基于多时相遥感图像,采用NDVI序列计算植被覆盖度,通过比较三峡大坝蓄水前后1978、1999、2006年3个时期坝区9月份岸边3km缓冲区的植被覆盖度特征、动态变化,描述了研究区各年份植被覆盖分布以及近30年的植被覆盖变化特征;同时,从面积角度定量,采用分级分析了变化大小,并应用统计学的非参数Wilcoxon秩和检验方法对不同时期、不同土地利用类型的覆盖度样本进行了检验,得到如下结论:近30年间,三峡大坝岸边带植被覆盖变化显著,1978～1999年时间段,由于大坝工程建设植被破坏程度较高,有植被覆盖的区域面积下降了3.31km²;1999年至2006年时间段,在有8km²的淹没区情况下,有植被覆盖的区域仅下降1.57km²,说明植被恢复较明显。近30年间,三峡大坝植被覆盖度整体上有增加的趋势。     

大气二氧化碳遥感反演精度检验及时空特征分析（可下载全文）

 利用卫星遥感探测大气二氧化碳(CO₂)浓度,相比传统的地面观测方法,具有稳定、连续、大尺度观测等诸多优点,能更好地获得全球CO₂的时空分布与变化特征。随着卫星遥感技术的发展,一系列具备大气CO₂探测能力的卫星相继发射升空,大气制图扫描成像吸收光谱仪(SCIAMACHY)、温室气体观测卫星(GOSAT)、大气红外探测仪(AIRS)等卫星传感器,已经获得了多年的全球CO₂浓度分布产品。对这些卫星资料进行对比分析,并与本底观测数据进行全球范围的长时间序列的对比验证。研究显示,3种CO₂卫星遥感产品中,SCIAMACHY数据系统性略高于本底数据,且观测范围局限性较大;GOSAT数据稳定性较好,但系统误差较大,平均低于本底数据近9ppmv;AIRS数据产品相比前两者优势突出,单月全球覆盖率达到90%左右,与本底观测数据平均误差小于2ppmv(0.5%),相关系数达到0.9以上,能够较好地反映全球大气CO₂浓度的时空特征。卫星遥感产品与本底观测资料显示,全球CO₂浓度空间分布呈现出明显的纬度分布规律与海陆分布规律,时间变化规律方面则表现出明显的季节性周期变化。     

Evaluation of potential surface instability using finite element method in Kharsali Village,Yamuna Valley,Northwest Himalaya

Kharsali village, located in the Northwest Himalaya near the confluence of the Yamuna River and Unta Gad, is situated on a thick(150 m) paleolandslide deposit. The village is continuously being eroded at its base by the two rivers. Cracks are noted in most houses while the ancient Shani Temple lying to the south of the village has tilted ~5° towards the northeast. Three slope sections(S-1, S-2, S-3) were modelled and analysed to determine the displacement and shear strain patterns of the slopes. Based on surface failure conditions, potential slope instability of the Kharsali village was evaluated from 2D Finite Element Method(FEM) using Shear Strain Reduction(SSR) analysis in the Phase2 software. Results indicate a critical Stress Reduction Factor(SRF) of 1.5 for the southern edge of the village(S-1) housing the Shani Temple. The development of failure surfaces at its lower portion signifies the propagating, progressive nature of the slope. The S-2 slope section is most vulnerable to slope failure, with a critical SRF of 1.08. This has been inferred by the formation of failure surfaces with displacements of 0.05-0.08 m. The S-3 section in the northern part of the Kharsali shows highest critical SRF of 2.76. The un-metalled road section in the north of the village near S-3 hasdeveloped a failure surface with displacement of 0.003-0.004 m, and a zone of subsidence. The S-3 section is relatively stable, whereas the S-2 section is the most vulnerable portion of the village.     

Environmental migration and sustainable development

This paper focuses on migration occurrence as a result of environmental degradation and population growth. It briefly reviews previous practices in some less developed courtries and then considers the extent to which environmental factors have been and may be significant in initiating migration. A case study of the karst region of southwest China is used to illustrate the phenomenon, including root causes, restrictive factors, nature of the migration, desires of migrants, strategies of response and optional policies. It is argued that a comprehensive approach to the prevention of environmentally caused displacement should be developed.     

砂岩含水层CO2封存中考虑盐沉淀反馈作用的数值模拟: 以鄂尔多斯盆地为例

盐沉淀是含水层CO₂封存中需要关注的问题。当前，大多数数值模拟没有考虑盐沉淀引起的地层孔隙度和渗透率变化对流体流动的反馈作用。以鄂尔多斯盆地刘家沟组地层为例，利用TOUGH2软件建立了一个二维模型。通过修改程序源代码，使得模型能考虑盐沉淀对流体流动的反馈作用。模拟结果表明，刘家沟组地层在CO₂注入20 a时，盐沉淀的反馈作用使得注入井附近地层压力提升达到了0.87MPa，储层注入性损失7.17%。地层水盐度对盐沉淀及其反馈作用的影响最大，CO₂注入速度的影响次之，地层渗透率的影响最小。在地层水盐度较高时，固体盐饱和度显著增加，从而造成地层渗透率明显下降。当地层水盐度为0.24时，盐沉淀造成注入性损失45.32%，引起的地层压力提升达到了12.14MPa。因此，需要特别关注高盐度地层水引起的盐沉淀及其反馈作用。      

2021年云南漾濞MS6.4地震GNSS基准站形变分析

对2021-05-21云南漾濞M_S6.4地震震中附近GNSS基准站地震前后各3 d的观测数据进行处理,研究短时间内地震对基准站稳定性的影响。动态PPP和高精度静态数据处理结果表明,震中附近区域向东南方向发生显著位移,最大站点位移约4.8 cm,整体表现出右旋走滑运动特征。     

ENVIRONMENTAL MIGRATION AND SUSTAINABLE DEVELOPMENT——A Case Study of Southwest China

Ｉ．ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＩｔｉｓｇｅｎｅｒａｌｙａｃｃｅｐｔｅｄｔｈａｔｔｈｅｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆｒｅｎｅｗａｂｌｅｒｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄｆｒａｇｉｌｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓｉｎｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｃｏｕｎｔｒｉｅｓｉｓｂｅｃｏｍｉｎ...     

FLUXES OF SEAWATER AND SOME DISSOLVED CHEMICALS IN THE BASHI STRAIT

An Acoustic Doppler Current Profiler (ADCP) was used in Nov. 1990 measure the seawaterfluxes in a southeast-northwest cross-section in the Bashi Strait to a depth of 400 m. Measuredconcentrations of dissolved oxygen (DO), phosphate (PO_4), nitrate (NO_3), silicate (SiO_2), total alkalinity(TA) and calculated total CO_2, (TCO_2) and the current speed were used to estimate the flux densities(concentration times current speed) of seawater and chemicals.The fluxes of nutrients were near zero near surface and increased with depth. For oxygen andcarbonates, the distributions of flux had structures similar to that of the curmt speed field.     

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2013-12-16巴东MS5.1地震前后波速比异常特征

利用2008～2021年地震观测报告提取巴东周边小震纵横直达波走时数据,分别采用单台多震、单震多台和达法计算波速比,分析波速比在2013年巴东M_S5.1地震前后的时空演化特征。结果表明：1）巴东地震前震中东西两侧8个台站的单台波速比出现不同程度的下降-回升异常变化;2）巴东地震周边地区多台波速比在震前经历了2 a下降-2 a回升的变化过程,与单台波速比结果相似;3）多台波速比空间演化图像显示,巴东地震前2 a波速比低值集中分布在震中周边区域,震后该区波速比回升至高值。     

A review of modern treeline migration,the factors controlling it and the implications for carbon storage

Numerous studies have reported that treelines are moving to higher elevations and higher latitudes.Most treelines are temperature limited and warmer climate expands the area in which trees are capable of growing.Hence,climate change has been assumed to be the main driver behind this treeline movement.The latest review of treeline studies was published in 2009 by Harsch et al.Since then,a plethora of papers have been published studying local treeline migration.Here we bring together this knowledge through a review of 142 treeline related publications,including 477 study locations.We summarize the information known about factors limiting tree-growth at and near treelines.Treeline migration is not only dependent on favorable growing conditions but also requires seedling establishment and survival above the current treeline.These conditions appear to have become favorable at many locations,particularly so in recent years.The review revealed that at 66%of these treeline sites forest cover had increased in elevational or latitudinal extent.The physical form of treelines influences how likely they are to migrate and can be used as an indicator when predicting future treeline movements.Our analysis also revealed that while a greater percentage of elevational treelines are moving,the latitudinal treelines are capable of moving at greater horizontal speed.This can potentially have substantial impacts on ecosystem carbon storage.To conclude the review,we present the three main hypotheses as to whether ecosystem carbon budgets will be reduced,increased or remain the same due to treeline migration.While the answer still remains under debate,we believe that all three hypotheses are likely to apply depending on the encroached ecosystem.Concerningly,evidence is emerging on how treeline migration may turn tundra landscapes from net sinks to net sources of carbon dioxide in the future.