基于数字孪生的海底悬浮物时空变化可视化技术实现与应用

数字孪生技术构建的虚拟海洋平台,能够进一步实现海底环境监测数据的三维可视化分析。本文基于深海底长期原位监测数据,使用Unity3D技术构建出多模型融合的虚拟海洋环境,初步建立海洋工程地质环境数字孪生系统;结合MATLAB、ArcGIS数据分析技术实现智能监测、数据分析、人机交互、辅助决策等功能;研究进一步构建虚拟环境粒子系统,对南海北部陆坡神狐海域近底层悬浮物浓度升高事件进行了三维可视化分析,结果表明：在虚拟环境粒子系统中悬浮物浓度、粒子数量与聚集程度具有较大的时空差异。特别是悬浮物浓度维持在较高水平时,发现粒子间相互碰撞、重叠,并在空间中衍生了密集程度更高的微团,当悬浮物浓度进一步升至峰值时,微团数量增加并占据空间大部分体积,形成悬浮颗粒高度聚集,覆盖范围更广的悬浮物聚合体。本文基于图像分析技术,将可视化分析结果与真实海底摄像进行对比,相对误差在0.16%～2.80%范围内,具有较高的可行性。     

波浪作用下沉积物中总石油烃的迁移释放规律

海底石油管线泄漏可能导致海床内部形成高浓度石油污染。在波浪作用下,海床沉积物易发生再悬浮甚至液化失稳现象,进而导致海床内部石油类污染物通过多种途径向水体再次释放并在土体内部发生迁移,造成更大范围的石油扩散。本研究以总石油烃（Total Petroleum Hydrocarbon,TPH）设为代表性污染物,将污染泥浆以椭球状埋设在沉积物内部,采用波浪水槽试验研究不同强度波浪作用下TPH向上覆水体的释放规律及在沉积物内部的迁移规律。结果表明,在沉积物静置固结阶段前期,TPH随孔隙水由沉积物向上覆水体迁移释放,固结阶段前期TPH向上覆水体的释放量高于后期。在波浪作用未引起沉积物液化阶段,波浪促进石油类污染物向水体释放的作用较弱,由于悬浮泥沙对石油类污染物的吸附作用,水体中石油类污染物的浓度略低于静置固结阶段。在波浪作用引起沉积物液化阶段,随着悬浮泥沙浓度升高,TPH向上覆水体释放量加大;TPH在沉积物内部垂向迁移及平面扩散迁移距离加大,平面迁移距离大于垂向迁移距离,垂向扩散深度与液化深度基本一致,污染土体体积占比约为土体未液化时的3倍。     

塔里木河水质污染分析及控制途径--以阿拉尔站为例

通过１９９７年６月至１９９８年５月对塔里木河源流阿克苏河西大桥站和干注阿拉尔站一个完整年度的水质监测,针对阿拉尔站的水质污染状况,分析了水质污染的过程、原因及趋势,结合实际提出了水质污染的控制途径。     

地震灾害对环境与生态的影响——不容忽视的可持续发展问题

地震及其链生灾害除造成人员伤亡和经济损失等直接影响外,还可造成水污染、土壤污染、大气污染等环境问题,也可造成土壤侵蚀、耕地退化、动物栖息地丧失、生物多样性退化等生态灾难。本文总结了近年来部分造成环境与生态影响的地震案例,讨论了相关学者对相应影响机制和机理的研究及减少影响的可能措施和面临的问题。随着我国经济社会的快速发展,科学开展地震及其链生灾害对环境与生态影响的研究、采取有效的震前设防和震后断链措施是切实防范重大风险、保持经济社会和环境可持续发展的重要考量。     

本州M_W9.1地震前破裂区内地震与地球自转之间的相关现象

强震发生前震源系统可能处于不稳定状态,在这种情况下,震中附近地区的地震活动或许会对微小的应力变化敏感.地球自转会在震源断层面上引起应力,地球自转速率变化也会在震源断层面上引起应力变化.由于地球自转速率变化非常微小,在震源断层面上引起应力变化也非常微弱,如果震源区处于极不稳定状态,这种微弱的应力变化或许会激发一些地震活动.这些被激发的地震活动将会表现出与地球自转速率变化的显著相关性.为了考察2011年3月11日日本本州9.1地震发生前震中附近地区是否存在与地球自转速率变化显著相关的地震活动,选取2000年1月-2011年2月M≥5.0地震集中活动区域为研究区域,根据USGS发布的1991年1月-2011年2月的地震目录,利用舒斯特(Schuster)统计检验方法,研究了地球自转与本州M_W9.1地震前发生的地震活动之间的相关性.检验结果用P值来评估,P值越低表示相关性越显著.结果如下:在研究区内5.4≤M≤6.9地震的P值的时间变化显示本州M_W9.1地震前从2009年6月-2010年1月存在低于0.5%的P值.当P值达最低值时,约82%的5.4≤M≤6.9地震发生在地球自转速率季节性变化的加速期,显示出了地震活动与地球自转速率加速之间的显著相关性.取3°×3°的空间窗,以0.1°的步长沿经度和纬度滑动对P值进行空间扫描,可以得到P值的空间分布.扫描区域远大于研究区,经纬度范围为(33°N-43°N,138°E-147°E).在P值的空间分布图上,可发现在P值处于最低值期间,低于0.5%的P值集中分布在研究区的北部,本州M_W9.1地震震中位于这个低P值区的边缘.因此,本州M_W9.1地震前在其破裂区内存在显著的与地球自转相关的地震活动现象,说明破裂区内存在非常不稳定的地区.     

安徽省国家水文数据库系统开发与应用

安徽省水文局采用先进的计算机信息技术和软件设计思想,成功开发了安徽省国家水文数据库系统.介绍了该系统的设计思想、结构、功能和开发应用体会.     

塔里木河下游近50a来沙质荒漠化演变规律

荒漠化是人为强烈活动与脆弱生态环境相互作用的产物,是人地关系矛盾的结果。我国最长的内陆河-塔里木河下游卡拉的来水量,由50年代的14.80亿m³减少到90年代的2.38亿m³,造成地下水位下降,植被衰败。同时,受过度放牧、开垦、樵采等原因的影响,下游地区土地沙质荒漠化十分严峻,宏观格局上表现为绿色走廊由上段至下段,由中间至两侧沙漠化程度趋于加强。通过1959、1983、1992及1996年遥感信息制图定量研究表明,50年代至90年代沙漠化年均增长率达0.24%,其面积扩大的同时,程度也在加剧,自然景观也发生了一系列变化。应用GM(1,1)模型、非线性回归模型及多元线性回归模型趋势分析表明,以土地沙质荒漠化为主的环境问题仍十分突出。科学规划,整治上、中游河道,合理利用水资源,以解决下游生态及生产、生活用水。应用RS、GIS监测沙漠化变化,通过增加生态用水,恢复铁干里克-阿拉干段的天然植被,遏制沙漠化扩展,同时利用工程措施,保护阿拉干以下绿洲走廊及218国道安全畅道,防止脆弱生态环境继续恶化。     

垃圾填埋场渗滤液污染地下含水层及修复过程的三维动态监测实验

为实现垃圾填埋场渗滤液在地下含水层中动态扩散及污染层修复过程的实时监测,利用自行设计的三维电学观测系统开展了室内相关监测实验.实验表明渗滤液在含水层中的扩散过程会引起不同时期实测电剖面上低阻异常区的动态变化.对比分析这种变化特征可确定渗滤液扩散区的污染程度、扩散速度及扩散方向.在注水修复过程中,扩散区污染物含量的降低会引起对应区域实测视电阻率值的升高和异常区范围的变化.实验结果对于实现垃圾渗滤液污染地下含水层现状调查及动态监测具有重要意义.     

综合整治塔里木河干流加强保护博斯腾湖环境刻不容缓

以邓小平理论和江泽民总书记视察新疆重要讲话精神的为指导,从软科学研究视角：（１）介绍了塔里木河干流和博斯腾湖简况。（２）指出水资源和环境问题的严重性：塔河上游来水量锐减,下游３２０ｋｍ河道断流２０多年;塔河下游被誉为“绿色走廊”的胡杨林带濒于毁灭;植被衰退,土地荒漠化,生态环境日趋恶化;塔河下游灌区生产和生活受到威胁,被迫搬迁已构成具有现实意义的危险;博湖已从淡水湖变成微咸湖,有机物污染日趋严重。     

青岛城市地质环境信息系统的建立

以青岛市为例,利用ＣｉｔｙＳｔａｒ平台建立城市地质环境信息系统,实现地质环境信息的空间传输与组合,为城市现代化管理和规划提供辅助决策工具。