深部含水层黏弹塑固结模型及压密模拟

上海市曾遭受了严重的地面沉降灾害,主要由于浅部含水层开采引发浅部土层固结所致。之后采取了回灌浅部含水层并转向开采深部含水层的措施,地面沉降得到了有效控制。但21世纪初,通过水位及分层沉降监测,发现随着开采量增加,深部含水层也会成为主要压密土层。其变形呈现出显著的非线性压密特征,即使水位普遍抬升,压密仍然持续,开展其固结压密机理模型研究对地面沉降防治十分必要。传统太沙基理论认为砂土骨架是瞬时变形的,忽略了流变性本质,因此无法解释该现象。基于国内外学者的研究,考虑了前期固结压力前后流变性的差异,建立了深部含水层黏弹塑固结压密模型。通过试验获取了相关参数,结合塘桥F16分层标监测结果,对第四含水层长期压密变形进行了模拟。模拟结果很好地反映了含水层长期非线性压密行为,研究结果对指导防治地面沉降有实际意义。     

弹性波的三维有限元模拟

本文讨论了弹性波瞬态传播问题的三维有限元计算方法及当前存在的实际困难.针对要求计算机内存大和计算时间长的问题,采取了改进措施.由于采用了集中质量矩阵和修正的中心差分时间积分显格式相结合的方法,可以使计算机内存和计算时间大为减少;由于采用结点定位法,最适合用于目前发展的并行计算机系统,可使计算速度大大增快;还采用了有效激发震源法,有效激发区是随时间步进的增加而逐步增大,这不仅能节省计算时间,而且使波场的传播过程一目了然,本文计算了由两种介质组成的三维楔形问题,得到若干典型剖面的瞬时波场图及随时间变化的合成地震图.     

Study on electric variations of media in epicentral area by geomagnetic transfer functions

ＳｔｕｄｙｏｎｅｌｅｃｔｒｉｃｖａｒｉａｔｉｏｎｓｏｆｍｅｄｉａｉｎｅｐｉｃｅｎｔｒａｌａｒｅａｂｙｇｅｏｍａｇｎｅｔｉｃｒａｎｓｆｅｒｆｕｎｃｔｉｏｎｓＸｉａｏ－ＰｉｎｇＺＥＮＧ；（曾小苹）Ｙｕｎ－ＦａｎｇＬＩＮＩ；（林云芳）Ｚｈｏｎｇ－ＪｉｅＺＨ...     

“页岩气地质与评价”主题专辑（下）目次

页岩气作为一种非常规天然气资源,以其储量大、初产量较高、开采周期长、开采成本低、清洁环保等优点备受各国关注,是常规油气最现实的替代资源之一,具有重要的战略地位。美国页岩气开发的突破性进展,在全世界掀起了一场“页岩气革命”。一场由页岩气引领的能源革命正以美国为中心波及全球,进而影响到世界能源格局、地缘政治乃至全球经济秩序,页岩气正在成为天然气勘探开发的重要领域。
近年来,北美地区海相页岩气勘探开发获得的巨大成功表明,长期以来被看作烃源岩或盖层的泥页岩层,当其发育有足够的天然裂缝或经压裂改造后能够产生大量裂缝系统时,完全可以作为一种新型油气储集层;泥页岩层中的天然气（甲烷为主）以吸附或游离态为主要赋存方式,是一种典型的自生自储和自盖型的非常规油气资源,这一认识的进步在世界范围内大大拓宽了天然气的勘探领域,引起了国内、外学者对页岩气地质基础理论研究和勘探开发技术的高度关注。
我国作为全球页岩气资源量最大的国家,于2005年开启了页岩气勘探开发进程。2009年8月我国在重庆市綦江县启动了首个页岩气资源勘查项目,这标志着继美国和加拿大之后,我国正式开始对页岩气开展勘探工作。2011年12月国土资源部将页岩气列为第172个独立矿种、2011年6月和2012年11月国土资源部面向社会各类企业先后开展的两轮页岩气探矿权出让招标,将我国页岩气勘探开发引入高潮。特别是近几年,我国在跟踪和借鉴北美地区页岩气地质勘探与开发成功经验的同时,企事业单位和高等院校等先后积极地对我国页岩气资源调查评价与勘探开发示范区建设开展了大量卓有成效的工作,已取得了丰硕成果,并有效地指导了我国页岩气勘探开发的生产实践。结果表明,我国具备海相、陆相和海陆过渡相等多类型页岩气形成的地质条件,丰富的页岩气资源将成为我国未来能源结构中的重要组成部分。
迄今为止,我国不仅在页岩气地质理论认识与评价方法上取得了重要进展,而且在勘探开发实践中也获得了重大突破,目前已成为全球除北美地区以外率先发现页岩气并实现商业性开发的国家。我国不仅在多个地区的下古生界海相、上古生界海陆过渡相、中生界陆相等三大领域的多套页岩层系中发现了页岩气,而且在重庆涪陵焦石坝地区、四川盆地南部长宁-威远地区已完成了数十亿方的产能建设。这些勘探成果充分展现出了我国巨大的页岩气资源开发潜力。
为了系统地反映我国页岩气地质基础理论与评价方法方面的最新研究成果,我们受《地学前缘》编辑部的特约,基于2010年第376次香山科学会议“中国页岩气资源基础及勘探开发基础问题”、2011年和2014年的页岩气国际学术研讨会上的部分专家的优秀报告而进行约稿,经过一年的努力,专家学者们为“页岩气地质与评价”上、下专辑贡献了37篇文章。该专辑内容分4个部分。第一部分“页岩气富集规律与分布”,包括我国潜质页岩的形成和分布、页岩气形成的地质条件、页岩气富集机理与特征及高产的控制因素、页岩气勘探前景分析等方面成果;第二部分“页岩岩石力学性质与裂缝研究”,涵盖页岩储层脆性、岩石力学性质、裂缝发育与分布特征及有效性评价等方面成果;第三部分“页岩岩相表征”,包括页岩岩相特征、岩相的精细划分及预测等方面成果;第四部分“页岩储层特征与评价”,包含页岩储层矿物与岩石学、有机地球化学、储集空间类型与结构、含气性及非均质性等特征与影响因素等方面的成果。
期待以本专辑出版为契机,促进我国复杂地质条件下多类型页岩气地质基础理论的发展与评价方法体系的建立,推动我国页岩气勘探开发取得更大的突破。由于我们工作的不足,还有部分专家的重要研究成果未能征集到专辑中来,实属遗憾。
感谢所有作者（包括文章未能在本专辑中刊登的稿件提交者）、审稿专家和编辑部人员为本专辑出版所付出的辛勤努力！     

“环流-天气气候-农业年景”系统模式探讨

本文从综合评述近几年国内外在“作物产量-天气气候-环流”方面所做的研究工作出发,针对用气象学方法预报农业产量中存在的一些问题,提出了“环流-天气气候-农业年景”系统模式。分析了系统模式几类尺度和模式的因子,讨论了系统模式的应用价值以及有待澄清的一些现象和问题。     

一种非凸包边界约束不规则三角网生成算法

为研究非凸空间离散数据的空间划分,建立了耦合数据集的凸凹性、数据规模、离散度的空间划分的数学模型。利用Laves划分标识[3⁶]对非凸空间离散数据进行有限区域变比例划分,然后通过地形曲面微分单元与数据规模的偏导函数关系,耦合离散度计算空间划分的单元间距和数量。最后通过构建DEM,可视化验证和对比分析发现,耦合模型能够计算出非凸离散空间数据空间划分单元的间距和数量,也能实现不同分辨率的划分单元的无缝拼接;且当试验数据从110组递增至440组时,该模型耗时仅是[4⁴]标识划分和Delaunay的1/10～1/3,且随数据规模成倍增加时耗时基本呈线性增长,收敛性较好,但耗时随离散度增加而增长。     

基于FloodArea模型新疆山洪淹没模拟及致灾临界雨量阈值的研究——以皮里青河流域为例

以皮里青河流域为研究区,运用小时降水、土地利用类型、数字高程（DEM）、实测淹没深度等数据,基于FloodArea模型对研究区2010年5月2日、2012年6月3日、2016年5月9日、2016年6月17日洪水过程进行再现模拟,通过精度验证并建立了降水－淹没深度的关系,在此基础上确定了4个淹没等级对应的致灾临界雨量。相关分析得出喀拉亚尕奇乡累计8 h降雨量与模拟洪水淹没深度的相关性最好,达到了0.96,潘津乡降雨累计5 h的相关性最好,为0.99;通过实测数据对模拟淹没深度进行精度检验得出,喀拉亚尕奇乡和潘津乡两个考察点相对误差分别为0.47 m和0.1 m,误差率分别为31.33%和7.69%,FloodArea模型对研究区洪水过程模拟的效果较好,可以反映出该区域的洪水淹没情况,能为无水文资料的山区流域的山洪过程进行较为精准的模拟;按照山洪灾害等级划分标准和降水-淹没深度的关系得出,预警点累计5 h降水得到对应4个等级的致灾临界雨量阈值分别为：四级17.84 mm、三级32.39 mm、二级54.21 mm、一级76.04 mm。     

皖南地区汤口断裂带磁组构特征及地质意义

断裂带的区域构造应力特征是研究其活动性的重要依据.在应变指示较少的地区,磁组构是研究区域构造应力的有效手段.在安徽1∶5万后山幅区域地质调查的基础上,对汤口断裂带进行系统的岩石磁组构特征研究.结果表明:该断裂带沉积地层的磁性矿物以磁铁矿为主,岩石磁化率椭球体以“扁球形”为主,显示其在原生沉积组构的基础上叠加了弱变形组构.磁化率椭球体的最大轴Kmax沿NEE-SWW向、最小轴Kmin沿NNW-SEE向,反映汤口断裂带晚期受NNW-SEE向的挤压应力,兼较弱的NEE-SWW向拉张应力作用,说明喜山期汤口断裂带为近EW向正断拉张,兼具左行平移,时限为中新世-早更新世.     

南沙及其邻近海区的天气气候特征

南沙群岛海区，具有盛行季风和受各种天气系统影响明显、高温高湿、常年多去、降雨量丰富、大风频繁、风向变化规律明显、辐射强烈、热量充沛、“长夏无冬”的气候特征。