A Geometrically Exact Formulation for Three-Dimensional Numerical Simulation of the Umbilical Cable in A Deep-Sea ROV System

This paper proposes a geometrically exact formulation for three-dimensional static and dynamic analyses of the umbilical cable in a deep-sea remotely operated vehicle (ROV) system. The presented formulation takes account of the geometric nonlinearities of large displacement, effects of axial load and bending stiffness for modeling of slack cables. The resulting nonlinear second-order governing equations are discretized spatially by the finite element method and solved temporally by the generalized- implicit time integration algorithm, which is adapted to the case of varying coefficient matrices. The ability to consider three-dimensional union action of ocean current and ship heave motion upon the umbilical cable is the key feature of this analysis. The presented formulation is firstly validated, and then three numerical examples for the umbilical cable in a deep-sea ROV system are demonstrated and discussed, including the steady configurations only under the action of depth-dependent ocean current, the dynamic responses in the case of the only ship heave motion, and in the case of the combined action of the ship heave motion and ocean current.     

关于北斗G2卫星的溯往追终

2022年1月,失效的北斗G2卫星被实践21号卫星从地球静止轨道拖入了坟墓轨道.为了这项捕获任务的安全实施,需要预先确定北斗G2的旋转状态.基于过去10 yr的测光观测数据展示了北斗G2卫星自转的演化过程.根据北斗G2的自转速度和轨道的演化,确认了在过去的10 yr里发生的6次异常事件.据推测, 2012年的小碎片碰撞事件,是随后几年燃油泄漏的导火索. 2017年之后剩余燃油完全释放,再也没有出现转速异常.将2014年太阳能帆板损坏和2016年的解体事件后建立的旋转动力学模型外推1 yr,转轴的标准偏差小于3°,转速标准偏差为0.11°·s^-1,能够有效地满足捕获任务时刻旋转状态的精度要求.     

重庆市金佛山台原岩溶地下水系统结构特征分析

为了查明金佛山各洞穴之间的地下水力联系,探讨岩溶地下水系统结构特征,于2016年12月进行了多元示踪试验。将罗丹明B作为示踪剂,从药池坝附近消水洞（S01）投入,验证消水洞与北坡水源（水房泉）（S02）之间存在水力联系。结果显示,示踪剂历时曲线为多峰型,推测地下过水通道可能由单管道型演变为多管道型通道;将荧光素钠投入金佛洞地下水流动处（S05）和将罗丹明B、荧光增白剂投入羊口洞地下水流动处（S03）,利用高分辨率荧光光度计,于燕子洞（S04）在线监测。结果显示,金佛洞、羊口洞分别与燕子洞之间存在水力联系,且示踪剂历时曲线均为跳跃型,推测地下过水通道可能为发育有一定规模溶潭的多管道型。      

基于文献计量学分析岩溶水文地质学研究热点

利用文献计量学方法分析2011-2018年国内外岩溶水文地质学领域研究的动态特征。通过Web of Science（WoS）核心合集数据库,以“Karst hydrogeology”、“Karst groundwater”、“Karst aquifer”、“Karst underground river”、“Karst subterranean stream”、“Karst underground stream”、“Karst spring”“Karst geothermal water”、“Karst thermal groundwater”或“Karst water landscape”为主题词,检索得到1 460篇论文,通过中国知网（CNKI）收录的EI、核心期刊和CSSCI数据库,以“岩溶水文地质”、“岩溶地下水”、“岩溶含水层”、“喀斯特水文地质”、“喀斯特地下水”、“喀斯特含水层”、“地下河”、“岩溶泉水”、“岩溶地热水”、“喀斯特泉水”、“喀斯特地热水”、“岩溶水景观”或“喀斯特水景观”为主题词,检索得到918篇论文。基于WoS和CNKI自带功能及CiteSpace软件分析国家、机构、发文量及期刊等情况,结果表明:中国地质科学院岩溶地质研究所充分发挥了其在国内的机构职能和专业优势,中国有待进一步加强其在国际上的地域优势及其活跃度;由基于CiteSpace平台的关键词共现图谱发现国际岩溶水文地质学领域研究的热点问题包括“岩溶水动力学”、“岩溶地下水数值模拟”、“岩溶水文地球化学”和“岩溶水污染”,而国内岩溶水文地质学领域研究的热点问题范围更广,包括“岩溶含水系统”、“岩溶水资源”、“岩溶水环境”和“岩溶水文工程”。      

激光雷达反演边界层高度方法评估及在北京的应用

边界层高度是影响大气边界层发展和空气污染程度的重要因子,是环境和气候研究的重要参数。本文利用激光雷达对北京地区2011年5月至2012年4月的边界层高度进行探测分析,采用小波协方差方法反演边界层高度,评估了该方法的适用性。得到基于小波协方差方法自动判断边界层高度的最优参数组合,激光雷达与飞机探测结果对比一致性较好;与探空结果相关系数0.88,激光雷达反演的边界层高度略偏高。当激光雷达的垂直分辨率为30 m时,更加适合北京地区的步长和阈值分别为210 m和0.05;当激光雷达的垂直分辨率为15 m时,步长和阈值分别为135 m和0.05。分析期间,不同季节边界层高度日变化有明显的不同,夏季14:00（北京时）左右达到最高,较高的边界层高度可维持3~4 h,平均可达1.30 km;冬季较高边界层高度只能维持2 h左右,平均为1.08 km。有云与无云天气边界层日变化特征以及边界层高度存在显著的差异,云的存在减少了到达地面的直接辐射,抑制了湍流的发展,进一步抑制了边界层的发展;本文也将激光雷达反演边界层高度结果应用于观测时期边界层高度与地面污染的关系研究中,统计得到边界层高度与PM2.5浓度的相关系数为－0.340。     

南方某港疏浚淤泥溶出液对海洋浮游动物的毒性实验

为了评价南方某港疏浚淤泥对倾倒海区海洋生物的影响,对疏浚淤泥的溶出液进行了海洋浮游动物急性毒性实验。结果表明：在水温低于20℃时,淤泥溶出清液对浮游桡足类和卤虫Anemiasalina无节幼体的影响不明显;但当水温高于22℃时,淤泥溶出清液对海洋浮游动物有致毒作用,其LC_50随温度的升高而减小．毒性增强。水温为22．0—24．0℃时,对卤虫无节幼体72h和96h的LC_50分别为665ml·L~-1［淤泥／海水体积之比,相当于1090．9g·L~-1（淤泥湿重W／海水体积V）］和405ml·L~-1（V／V,相当于664．4g·L~-1,W／V）;对浮游桡足类48h的LC_50为306ml·L~-1（相当于502．0g·L~-1,W／V）。当水温为25．0—27．0℃时,对卤虫无节幼体72h和96h的LC_50分别为578ml·L~-1（相当于948．2g·L~-1,W／V）和238ml·L~-1（相当于390．4g·L~-1,W／V）。     

黑龙江省完达山地区金铜成矿作用时代、构造背景及物质源区

完达山地区位于中国东北部陆缘,区内已发现多个金、金铜矿床(点),集中形成于早白垩世。为确定区内早白垩世金铜成矿作用的类型、时代、构造背景及物质源区,选取258高地、358高地和跃进山等代表性矿床,在矿床学研究基础上,开展了主要成矿岩体的地质特征、地球化学特征和同位素年代学研究。结果表明,完达山地区发育矽卡岩型铜金矿(跃进山)、斑岩型铜矿(跃进山花岗斑岩体)、浅成低温热液型金矿(258高地)和中温热液脉型金矿(358高地)等四种类型金铜矿床;258高地闪长玢岩、358高地闪长玢岩和跃进山花岗斑岩的锆石U-Pb年龄分别为1107±10Ma、1084±09 Ma和1019±11Ma;258高地闪长玢岩与358高地闪长玢岩锆石ε_(Hf)(t)值(分别为+04～+103和+22～+71)、Hf二阶模式年龄(分别为051～115Ga和072～102Ga)及岩石地球化学特征显示其属于埃达克(质)岩石,形成于洋壳俯冲的构造背景;跃进山矿床花岗斑岩的锆石ε_(Hf)(t)介于22～683,二阶段模式年龄t_(DM2)介于725～1021Ma,具有典型Ⅰ型花岗岩地球化学特征,形成于古太平洋俯冲的构造背景下;岩石Sr-Nd-Pb同位素组成表明,随258高地闪长玢岩、358高地闪长玢岩和跃进山花岗斑岩的年龄变新,岩浆源区可能具有幔源向壳源过渡的趋势。结合区域构造背景演化认为,完达山地区早白垩世金铜成矿作用与古太平洋板块俯冲作用的演化过程具有明显的耦合关系。     

湖南省山地旅游气候资源的深度开发利用——以衡山和雪峰山为例

利用衡山高山气象站(1952-1996年)和湖南雪峰山高山气象站(1973-1989年)的气象资料,以衡阳和吉首同期的气象资料作为参照,分析了衡山及雪峰山的山地气候特点,指出(1)湖南的山地(如衡山和雪峰山等)是盛夏休闲避暑的好去处,具有进一步综合开发利用的价值; (2)为了充分利用山地特殊的气象景观资源,应掌握好气象景观(如云雾、日出、雪和雾凇等)出现的最佳时机,加大宣传力度,适时开辟专门的气象景观旅游线路; (3)可以利用山地独特的气候条件如云雾等开发特色旅游产品.     

砾间接触氧化反应器中填料表面细菌多样性及其主要功能

采用分子生物学手段,通过构建16S rDNA基因文库,对新型剩余污泥减量化处理系统—生物砾间接触氧化反应器 (GCOR) 中载体表面附着细菌多样性进行了系统发育分析,并讨论了多种细菌共存对剩余污泥减量化的贡献。结果表明,附着细菌可分为好氧呼吸菌群、兼性厌氧菌群、厌氧水解发酵菌群和生长缓慢菌群等4大类。其中,优势菌群分别是以兼具呼吸/发酵代谢方式的β变形菌、嗜水气单胞菌及以发酵为主要代谢方式的拟杆菌属。此外,好氧菌群中还发育有假单胞菌属、硝化螺菌属细菌和黄杆菌属细菌等。慢速生长菌群包括Caldimonas taiwanensis strain On 1和Ideonella sp.。填料表面生物膜微生态环境复杂,微生物多样性较高,好氧、厌氧菌群以及慢速生长菌群等多种细菌共同作用,为在降解污水有机物的同时,达到剩余污泥减量化做出巨大贡献。结果分析表明,细菌的主要功能可归纳为：能量解偶联、共代谢作用、生物溶胞作用和慢性生长种群的影响。     

基于卫星资料的北京陆表水体的热环境效应分析

应用不同分辨率的卫星资料对北京水体类别、密云水库及城区典型水体的热环境特性及城区水体对其周围热环境影响进行研究分析.利用2006年的MODIS卫星地表温度产品对北京不同类型的地表温度研究显示:就北京四季平均状态来说,水体类别在白天具有降温作用,在秋季和冬季夜晚具有保温作用,在春季和夏季夜晚具有降温作用.利用NOAA/AVHRR卫星资料对密云水库的研究分析显示:密云水库在夏季白天具有"冷湖效应",夜晚具有"暖湖效应";密云水库在冬季未结冰时白天和夜间具有"暖湖效应",在结冰时白天具有"冷湖效应"而晚上无冷暖效应.利用FY-3A/MERSI、NOAA/AVHRR和Landsat-TM卫星资料对北京城区典型水体监测结果显示:城区水体不会有热岛现象出现,大面积的水体易出现"冷岛效应".利用2008年夏季Landsat-TM卫星资料对城区典型水体和天坛公园绿地500 m范围内的建筑地温研究分析显示:城区水体温度明显低于天坛公园绿地.城区各水体周边100 m范围内建筑区地温平均下降1.2℃;100～200 m内下降0.6℃;200～300 m内下降0.4℃,300 m范围外无明显变化.天坛公园绿地周边仅100 m内的建筑区地温下降,下降值为0.4℃.这些研究结果表明:卫星资料能有效监测水体的热环境效应,大面积的水体是降低城市地表热岛效应的重要来源,北京城区水体对周边最大300 m范围内的建筑区地表温度具有降温效应.