Influence of heterogeneity on unsaturated hydraulic properties: (1) local heterogeneity and scale effect

Spatial heterogeneity is ubiquitous in nature, which may significantly affect the soil hydraulic property curves. The models of a closed‐form functional relationship of soil hydraulic property curves (e.g. VG model or exponential model) are valid at point or local scale based on a point‐scale hydrological process, but how do scale effects of heterogeneity have an influence on the parameters of these models when the models are used in a larger scale process? This paper uses a two‐dimensional variably saturated flow and solute transport finite element model (VSAFT2) to simulate variations of pressure and moisture content in the soil flume under a constant head boundary condition. By changing different numerical simulation block sizes, a quantitative evaluation of parameter variations in the VG model, resulting from the scale effects, is presented. Results show that the parameters of soil hydraulic properties are independent of scale in homogeneous media. Parameters of α and n in homogeneous media, which are estimated by using the unsaturated hydraulic conductivity curve (UHC) or the soil water retention curve (WRC), are identical. Variations of local heterogeneities strongly affect the soil hydraulic properties, and the scale affects the results of the parameter estimations when numerical experiments are conducted. Furthermore, the discrepancy of each curve becomes considerable when moisture content becomes closer to a dry situation. Parameters estimated by UHC are totally different from the ones estimated by WRC. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

内蒙古地区场地响应区域特征分析

本文以内蒙古地区台站分布、地质构造和地震活动性为基础,将内蒙古的大部地区划分为三个研究区域分别进行了场地响应研究。对近几年积累的大量ML≥3.0级以上地震,共计39个台站记录到的124次地震事件的785条波形,根据S波的观测振幅谱,采用遗传算法分别反演了三个区域的介质非弹性衰减系数和台站场地响应,并对其进行了讨论。本文得到的介质衰减模型和台站场地响应,将对台网测定ML震级需要考虑的量规函数、台站校正值等提供重要参考。研究结果表明:除个别台站存在场地放大或缩小的响应外,绝大多数台站的场地响应表现出一定的区域性特征;西部区域(除极个别台站外)对高频存在明显衰减;中东部区域对整个频段的反映都比较稳定;东部区域对整个频段存在明显放大,这与该区域覆盖层厚度大相吻合。     

中国西北内陆盆地水分垂直循环及其生态学意义

中国西北内陆盆地中的地下水系统,对维系其浅表水分、热量、盐分均衡以及地表的生态平衡、土壤的资源属性和局部地域气候相对稳定性具有不可或缺的调节作用,这种调节作用是通过饱和带水、包气带水(土壤水)、近地表大汽水和植物体内水("四水")之间的垂直循环来实现的.目前的相关研究主要侧重于地下水与地表植被类型间对应关系的统计分析,较少涉及水分运移的机制;而以水分垂直循环的动力学机制为研究对象的SPAC系统(土壤-植物-大气连续体),则对地下水的重视程度不够,且存在着尺度转换的困难,更为完整的应该是GSPAC系统(地下水-土壤-植物-大气连续体).干旱区内陆盆地地下水生态效应的研究需要开展以下的工作:"四水"垂直循环的动力学过程与机制研究,尤其是饱水带-包气带界面水、汽、热转化过程的研究;人类活动影响下地下水系统演化特征的研究,它不仅是实现水分垂直循环研究的最终目的——水资源合理开发利用的中间环节,更是将"四水"垂直循环这一微观水文循环过程与区域水文循环过程相结合,实现尺度转化的关键所在.     

直接消除电磁耦合的发送端去耦方法

针对频率域激电应用中的电磁耦合问题,提出了一种矩形波经低通滤波后放大输出并对大地供电的发送端去耦方法;建立了数学物理模型,通过调节低通滤波时间常数进行的仿真实验结果表明,本方法可以显著衰减接收回路耦合尖峰幅值,且时间常数越大耦合尖峰幅值越小,大于10 ms后衰减量增长缓慢.进一步以5 m收发距为例的仿真结果表明,本方法...     

辽西新台门白垩纪火山岩~(40)Ar/~(39)Ar定年及其对蝾螈化石层时代的约束

富含热河生物群鸟类和恐龙化石的辽西白垩纪地层属于中生代陆相火山沉积,其不同区域之间的地层对比和时代归属一直存有较大争议。本文采用激光40Ar/39Ar年代学方法,对葫芦岛新台门地区一个实测剖面中蝾螈化石点下伏的两层火山岩夹层进行了年代学研究。通过地层中火山岩夹层及火山岩颈的年代学测定,获得6组激光40Ar/39Ar年代结果。其中,下部层位中的流纹岩和安山质玄武岩样品XTM-3、XTM-5年龄结果分别为94.2±1.3Ma、93.7±1.3Ma;作为这一期喷发晚期就位的火山岩颈样品XTM-7的年龄结果为92.8±0.4Ma;而上部层位的安山岩和安山玄武岩火山岩夹层样品XTM-6、XTM-8、XTM-9年龄分别为110.1±1.0Ma、110.9±0.5Ma、93.7±1.2Ma。随后我们又从XTM-9位置的化石点下部采集样品XTM-9-2,进行实验验证。得到的结果表明,新台门地区早白垩世地层记录了至少两期火山喷发事件,喷发时间分别为110Ma和93Ma。根据测年结果,新台门白垩系的蝾螈化石层应代表中国北方中生代地层中迄今所发现的有尾两栖类化石纪录的最高层位,可能与辽西地区的九佛堂组或甚至与阜新组相当。     

Variational iteration solving method for El Nino phenomenon atmospheric physics of nonlinear model

A class of El Nino atmospheric physics oscillation model is considered. The El Nino atmospheric physics oscillation is an abnormal phenomenon involved in the tropical Pacific ocean-atmosphere interactions. The conceptual oscillator model should consider the variations of both the eastern and westem Pacific anomaly patterns. An El Nino atmospheric physics model is proposed using a method for the variational iteration theory. Using the variational iteration method, the approximate expansions of the solution of corresponding problem are constructed. That is, firstly, introducing a set of functional and accounting their variationals, the Lagrange multiplicators are counted, and then the variational iteration is defined, finally, the approximate solution is obtained. From approximate expansions of the solution, the zonal sea surface temperature anomaly in the equatorial eastern Pacific and the thermocline depth anomaly of the seaair oscillation for El Nino atmospheric physics model can be analyzed. El Nino is a very complicated natural phenomenon. Hence basic models need to be reduced for the sea-air oscillator and are solved. The variational iteration is a simple and valid approximate method.     

自由站立式立管总体运动疲劳分析

由于良好的疲劳特性,自由站立式立管(FSHR)正广泛应用于深海油气田的开发当中。首先根据设计参数建立FSHR详细的有限元模型,然后利用谱分析方法对FSHR进行总体运动疲劳分析,以确定FSHR总体设计参数是否满足运动疲劳要求。最后对工作于相同环境下的钢悬链立管(SCR)进行总体运动疲劳分析,探讨哪种立管系统的疲劳性能更为优良。计算结果表明FSHR系统中刚性主管最大运动疲劳损伤出现在刚性主管顶部,FSHR总体设计参数满足规范要求;FSHR总体运动疲劳寿命要远大于SCR,体现了FSHR系统对浮体运动与刚性主管之间具有良好的解耦作用。     

退耕还林(草)、封山禁牧对传统农牧业的冲击与对策--以北方农牧交错带的皇甫川流域为例

在皇甫川流域生态及自然地理综合调查的基础上,同步进行了退耕还林(草)、封山禁牧等政策运行情况和农户生产、生活情况的调查。在农户调查数据的基础上,通过皇甫川流域农业现状的相关矩阵分析,研究了当地农牧业在生态和经济上的不合理性,以及面对冲击发展草产业、推行圈养舍饲的必要性与对策。     

三个陆面模式对新疆地区陆面过程模拟的对比研究

利用实测的大气观测数据建立陆面模式驱动场, 分别驱动Biosphere-Atmosphere Transfer Scheme（BATS）, Land Surface Model（LSM）, Common Land Model（CoLM）三个陆面模式, 对新疆地区99个测站的陆面热力过程进行了off-line模拟研究, 对比分析了三个模式模拟结果的异同, 并利用观测的土壤温度检验了各个模式的模拟性能。结果表明： 三个模式对所吸收的太阳辐射、 地表感热通量、 地表潜热通量和Bowen比的模拟结果有明显差别, 其中CoLM模拟的太阳辐射、 感热通量和土壤温度比BATS和LSM大。用观测的土壤温度对三个模式模拟性能的检验表明 BATS模拟的土壤温度最接近观测值, 大约偏低1℃, 而LSM和CoLM的模拟结果偏高, CoLM模拟的年际变化趋势与观测值相关性达到0.877, 高于另外两个模式的模拟; BATS在天山以北模拟值偏低, CoLM在天山以南模拟结果偏高, LSM模拟的区域分布状况与实际观测最一致。这些结果为研究陆面模式在新疆地区的应用提供了一些参考, 对于深入了解新疆地区的陆面过程具有重要意义。     

河北省崇礼幅1∶50 000矿产地质图数据库

根据《固体矿产地质调查技术要求(1∶50 000)》(DD 2019-02)和行业其他规范要求,完成河北省崇礼幅1∶50 000专项地质填图379.93 km²、矿点检查11处,采集水系沉积物样品1622件、重力测量物理点1623个,测试锆石U-Pb年龄样3组、流体包裹体样80余件,系统编制了河北省崇礼幅1∶50 000矿产地质图,并建立了数据库。突出了对燕山期岩浆岩和相关脉岩、碱性杂岩体和谷嘴子岩组、矿化蚀变等相关成矿信息的表达,厘定了崇礼幅中太古代、新太古代的变质深成侵入体,划分了海西期、印支期、燕山期的岩浆岩建造类型,划分了张家口组火山岩的7个建造类型、谷嘴子岩组变质岩的3个建造类型,系统总结了该区金矿的成矿地质体、成矿构造及成矿结构面、成矿作用特征标志。该数据库为该区金矿的找矿工作提供了基础数据支撑,对金矿目标层地质信息和构造建造信息的提取提供了便利条件,对今后矿产勘查部署具有一定的参考价值。