基于SWAT模型的洪湖流域供水资源模拟研究

利用SWAT分布式水文模型,对洪湖流域1961—2011年供水资源变化情况进行模拟。结果表明:SWAT模型对洪湖流域供水资源模拟适用性良好。近51 a流域年平均地表径流和降水量增加趋势相当,且降水量峰值对应地表径流和地下径流均较高。流域在1960s、1970s相对偏枯,1980s后降水相对丰沛,流域呈现由干转湿的变化。进入21世纪后,流域又趋于偏枯。流域季节降水量、地表径流、地下径流、蒸散发量及土壤含水量变化最大值均出现在夏季,最小值均出现在冬季,但丰、枯年季节分配不同,各要素月季节分布差异较大。洪湖年均入湖水量呈略增加趋势,春、夏季增加趋势较为明显。     

长岭断陷下白垩统湖相烃源岩形成古环境及主控因素

恢复烃源岩形成时期的古环境,落实优质烃源岩发育主控因素对确定湖相烃源岩发育层系及刻画烃源岩非均质性意义重大.利用岩石学、元素地球化学对长岭断陷早白垩世火石岭期至营城期的古环境进行恢复,并对反映古环境的微量元素含量及其比值与有机碳含量(Total Organic Carbon, TOC)进行相关性分析,确定控制湖相烃源岩发育的主要环境因素.研究表明,从火石岭期至沙河子期,再到营城期,长岭断陷经历了古水深从变深到变浅,古气候从潮湿-半潮湿气候到半干旱气候,古盐度从淡水相到半咸水相,湖泊水体还原性从增强到减弱的古环境演化过程,早白垩世不同时期长岭断陷古环境表现出明显的分带性,古气候和氧化还原条件是控制长岭断陷下白垩统湖相烃源岩发育的主要环境因素.长岭断陷沙河子组二段烃源岩形成于潮湿与缺氧的古环境,该时期湖盆演化处于均衡补偿阶段,且烃源岩古生产力较高,因此研究区沙河子组二段优质烃源岩十分发育,分布广.      

鄂尔多斯盆地砂岩型铀矿碳酸盐岩碳氧同位素及其天然气-水混合流体作用特征

【研究目的】 本文以杭锦旗—大营铀矿为研究区,研究了矿床的碳酸盐化类型、期次和原位微区碳氧同位素特征,为该区砂岩型铀矿的形成及成因认识提供了新的信息和依据。【研究方法】 采用野外调研、工业孔含矿层位岩芯采集、高倍显微镜观察、电子探针图像分析等方法,区分不同期次的碳酸盐化(主要是方解石),在此基础上运用SHRIMP稳定同位素示踪技术进行C-O同位素测试,为更加精确示踪砂岩铀矿形成过程提供了合理的途径。【研究结果】 利用原位微区碳氧同位素示踪技术分析了铀成矿期及成矿期后流体特征,显示具有有机质来源的特点,其中方解石的氧同位素显示流体具有大气水作用的特点,认为天然气向北部运移耗散与地下水形成的低温混合热液流体为它们提供了碳质来源。本区“钙化木”状碳酸盐化的方解石多显示沿晶洞分布或沿裂隙贯穿,明显为成矿期后天然气沿裂隙充填的结果;因此,天然气-水混合流体作用从成矿期可一直延至成矿期后,具有叠加富集及保矿作用。【结论】 采用电子探针和镜下观察相结合的方法,在区分不同期次方解石的基础上,原位微区稳定同位素示踪技术为精细研究砂岩型铀矿成矿流体特征提供了有效的技术支撑。     

基于灰色马尔科夫模型的地基承载力预测

地基是工程建设的基础,其承载力计算和预测十分关键,决定着建筑工程上部结构的安全性与稳定性。为实现小数据量、短周期、较高精度的地基承载力预测。本研究提出以地基静载试验数据为依据,利用灰色模型进行计算,结合马尔科夫优化,建立灰色马尔科夫预测模型,预测固定荷载作用下的地基沉降,进而明确相应沉降下的基地承载力。同时,将该模型与传统的灰色GM(1, 1)模型、指数曲线拟合模型进行对比,分析3种模型的优劣。结果表明,案例一中,静载试验下的地基承载能力完好,灰色马尔科夫模型、GM(1, 1)模型、指数曲线模型预测值与实测值的平均相对误差依次为1.55%,3.80%,10.22%,灰色马尔科夫模型精度最高,更契合地基静载试验,能准确有效地明确地基承载力;案例二中,地基在静载试验下发生破坏,破坏前灰色马尔科夫模型预测值与实测值的平均相对误差仅为0.5%,预测效果良好。破坏时,地基沉降迅速增加,加载点模型预测值与实测值的相对误差出现异常,骤增至26.29%,以此可判断破坏前一级加载序列荷载为该地基的极限承载力。运用此模型指导地基静载试验,在保障工程施工安全的前提下,相邻试验点可以适当减少静载试验次数,节约工程施工成本,为信息化地基静载试验提供一个新的计算工具。      

典型低碳宜居社区人居气候舒适性评价

利用武汉观象台近32年气象资料及区域加密站近5年资料,计算了近10年武汉市入四季日及四季长度,并与近30年四季变化特征进行了比较。采用以温湿指数、风效指数及体感温度指数为基础的人居环境气候舒适度评价指标体系,对武汉市一个典型低碳宜居社区进行人居气候舒适性区划。结果表明：近10年来武汉市夏季延长,春秋冬季略微缩短,城市人居气候舒适日在减少;典型低碳宜居社区近10年平均人居气候舒适季129天,供冷季72天,除湿季74天,冷季34天,供暖季132天。社区人居气候舒适性评价结果可以为社区能源科学调度、合理利用自然气候资源提供依据。     

夏季武汉市电网气象敏感负荷预测模型

利用2009—2010年武汉市日用电负荷资料和气象资料,提出了基于电网负荷的分解算法,将电网日最大负荷分解为基础负荷与气象敏感负荷2个主要分量,其中,气象敏感负荷与包含了气温、相对湿度及风速的综合气象敏感负荷条件指数相关。利用相关比法,分析了气象敏感负荷与气象敏感负荷条件指数的非线性关系,分析了气象敏感负荷条件指数变化与负荷变化关系。基于均方偏差最小原理和非线性最小二乘法,建立了夏季武汉电网气象敏感负荷与气象敏感负荷条件指数的多项式预测关系模型。2011—2012年夏季模型应用检验表明,预测平均误差接近6%。该模型可用于夏季电力气象服务工作。     

近55年湖北省凉夏气候事件及其大气环流特征

以夏季平均气温距平的-1.0倍标准差为凉夏阈值,将单站凉夏分为弱和强两个等级,在此基础上确定区域凉夏和全省凉夏的界定方法和等级划分标准,区域凉夏和全省凉夏采用凉夏站数比确定。对湖北省1961—2015年的凉夏事件时空分布特征的分析结果表明:湖北省单站凉夏频率南多北少,东多西少,鄂东南凉夏频率最高,鄂西北最低;研究时段内全省性凉夏共发生7次(年),其中强凉夏3次(年)。凉夏事件主要发生在20世纪80年代和90年代,此后全省凉夏指数变率增大,在夏季增暖背景下,仍会发生全省性凉夏事件。利用NCEP/NCAR再分析资料,对比分析凉夏年、夏季高温年及多雨年大气环流背景发现:凉夏年500hPa、100hPa东亚沿海中纬度位势高度距平波列均呈现为"-"位相分布,而夏季高温年则反之;与夏季高温年相比,凉夏年副热带高压脊线偏南约3~5个纬度,南亚高压位置偏南约2~3个纬度;凉夏年中高纬环流多波动,呈现长波长的两槽一脊环流背景,西风带环流偏南;夏季多雨年我国东部自北到南500hPa高度距平位相波列为"-+"分布,但负距平中心比凉夏年更偏西;部分年份既是凉夏年,又是夏季多雨年。另有赤道中东太平洋海温Nino 3.4指数与湖北夏季气温异常指数呈现不显著的滞后与同期负相关,凉夏年一般对应赤道中东太平洋暖事件。     

南亚高压建立早晚与亚洲热带夏季风及中国中东部夏季降水的关系

利用1979—2008年NCEP/NCAR逐日再分析资料、全国753个测站的逐日降水资料和向外长波辐射(OLR)资料讨论了4—5月南亚高压在中南半岛上空建立的早晚与后期亚洲热带夏季风的建立及中国中东部夏季降水的关系。发现南亚高压建立偏早(晚)年,亚洲热带地区纬向风垂直切变转向和对流爆发早(晚),对流层低层赤道印度洋地区为反气旋式(气旋式)距平环流。相应地,亚洲热带夏季风建立早（晚）。此外,南亚高压建立早晚年,夏季6—8月期间亚洲区域的大气环流形势及水汽输送状况也存在显著差异:偏早(晚)年,南亚高压和西太副高偏弱(强),中高纬环流形势有(不)利于冷空气南下,长江以南地区上升运动偏强(弱),长江以北地区则上升运动偏弱(强),我国中东部至西太平洋地区为气旋式(反气旋式)水汽通量距平环流控制,导致中国中东部夏季降水在南亚高压建立早晚年大致呈现反相分布。因此南亚高压在中南半岛上空建立的早晚可以作为高层先兆信号,对后期亚洲热带夏季风的建立及中国中东部夏季降水分布起到较好的指示作用。      

武汉市酸雨变化特征及影响因子分析

利用质量控制后1990—2014年酸雨逐日观测数据,分析武汉市酸雨变化特征,并研究酸雨与降水强度、风、气团来源及污染源的关系。结果表明:武汉站年均pH值为4. 86,属弱酸雨等级,酸雨强度整体呈增加趋势但2007年后趋于减弱;年均电导率为39.1μS·cm~(-1),呈8. 8μS·cm·(10 a)~(-1)的增加趋势。酸雨强度冬强夏弱,发生频率冬多夏少,电导率冬高夏低。武汉市强酸雨pH值和电导率呈显著负相关,非酸雨呈显著正相关。降水强度在酸雨强弱、发生频率演变过程中作用显著,但不同季节各有差异。1500 m高度处风速增大,武汉市酸雨强度减弱、发生频率减少,西南风向下酸雨发生频率高。强酸雨主要受来自南方酸雨重污染区气团影响,外来污染源经大气输送对武汉市强酸雨贡献大。武汉市SO_2浓度趋于减少,NO_2浓度趋于增加,两者浓度之和自2000年以来呈减少趋势。