单井点和单排井点布置的真空降水现场试验及比较研究

研究单井点和单排井点真空降水条件下,地层中地下水水位和抽水流量,在重力场和真空压力场耦合作用下的变化过程,并进行比较分析。试验表明,对于单井点排水条件,随着真空负压力和抽水井深度的增大,水位的下降有一定增加,而离开抽水井点较远处的水位下降更为明显。单排井点布置条件下,随着抽水井深度和抽水井间距的增大,无论是抽水井点布置方向还是垂直于抽水井点布置方向的地下水位的下降深度将有明显增大,而沿抽水井布置方向的水位下降深度更为显著。此外,在多次反复降水条件下,后续降水过程中地下水位的下降速率将有增快的趋势。试验还表明,抽水井井口的负压力小于真空泵出水口处的负压力,损失量可达12.5%,因此,在进行真空降水设计时需要考虑出水管道的长度。     

松辽盆地断陷层火山机构类型及其气藏特征

松辽盆地断陷层(火石岭组和营城组)火山机构类型见3类6型。营城组以酸性火山机构为主,其中:盆地北部酸性熔岩火山机构占33%,南部占38%,北部的中基性火山机构比例小于南部。火山岩气藏类型主要为构造-岩性气藏,气水界面是一个起伏变化的界面。气藏内部特征受火山机构类型控制：酸性碎屑岩火山机构的气层厚度变化较小,其形态为板状或席状;酸性复合和熔岩火山机构气藏的气层厚度变化小,其形态为丘状和席状;中基性熔岩火山机构的厚度变化较大,其形态为丘状或楔状。松辽盆地火山岩气藏成藏主控因素为有效烃源岩、通源断层和储层物性。从松辽盆地发现的火山岩工业气藏来看:火山岩气藏主要集中在酸性熔岩火山机构中,北部贡献率为50%,南部贡献率为38%;盆地北部中基性火山机构的成藏效率高于南部。火山岩勘探方向应该聚焦在具有烃源岩和通源断层的区带,首先针对酸性火山机构,其次是中基性火山机构。     

非饱和冻土水汽迁移与相变过程的光滑粒子法模拟

为了研究多年冻土表层的水热分布情况,在非饱和冻土的能量守恒方程和水分迁移的质量控制方程的基础上考虑冰水相变和水汽相变过程,并考虑水汽运移传热及温度势对水汽迁移的影响,建立了非饱和冻土的水-热-汽耦合模型。采用光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,简称SPH)方法可方便地计算它们的演化过程。为此,在计算中先求解能量守恒方程的含冰量及气态水含量,再对未冻水含量和温度场进行求解,从而实现了温度场与水汽场的耦合。在此基础上,模拟计算了第1类热边界条件下半无限空间介质内非稳态温度场、体积含水率及水汽通量的分布情况,并将计算结果与未考虑耦合的解析解进行比较,结果显示水汽耦合的作用不容忽略。最后,针对处于季节性周期温度边界下路基的水热场的分布情况进行计算。研究表明,相比于水-热耦合模型,所建立的水-热-汽耦合模型得到的计算结果更为接近实际监测结果,可很好地揭示非饱和冻土中的水热汽迁移特征及其相变过程。     

盖层泥岩的渗透率－变形关系

许多能源与废弃物地下处置工程都需要良好的盖层。泥岩的渗透率极低,是最常见的地质盖层。渗透率及其变化是动态评价盖层密封性的重要指标,但对泥岩渗透率及其变化的测 量、估计比较困难且成本 较 高。建立了泥岩的孔隙度－变 形 关 系,结合前人关于泥岩的渗透率估计模型得到了渗透率 － 变 形 关 系,用以估计渗透率的演化,这些关系可以对实际工程应用提供指导。      

气候变暖背景下黄河流域干旱灾害风险空间特征

黄河流域是中国重要的经济带和经济增长极,也是人口密集暴露、特色农业种植和重点生态承载区。在全球变暖和极端降水事件频发的气候背景下,近年来黄河流域干旱灾害变化特征异常突出,新形势下该流域的干旱灾害风险及其对气候变化的响应机制需进一步深入认识。本文利用1960年以来黄河流域122个国家气象站逐日气象数据,结合遥感、社会统计和地理信息数据与技术,基于灾害风险理论,建立致灾因子危险性、孕灾环境脆弱性、承灾体易损性和防灾减灾能力可靠性4个因子的干旱灾害风险指标体系和模型,详细分析了黄河流域干旱灾害风险变化特征和区域差异性及其气候变化的影响机制。结果表明：黄河流域干旱灾害风险分布格局具有明显的地带性和复杂性,流域区域差异显著,总体是中下游风险高于上游,高风险区主要位于黄河流域中下游,致灾因子危险性是黄河流域干旱灾害风险的主导因子,其次是孕灾环境脆弱性和防灾减灾能力可靠性,而承灾体易损性贡献量相对最小。干旱灾害风险影响机制的区域差异也很显著,上游是孕灾环境脆弱性和防灾减灾能力可靠性的影响大于致灾因子和易损性,中游则是致灾因子、易损性和防灾减灾能力对干旱灾害风险的贡献度大,下游是干旱致灾因子起主导作用,致灾因子危险性和承灾体易损性控制了风险总体格局。黄河流域干旱灾害风险变化规律以及对气候变化的响应异常复杂,流域干旱灾害风险主要受季风气候和复杂地形的影响,还受社会经济发展水平、人口暴露度和水资源供需矛盾等多种要素的影响。该研究对黄河流域生态文明建设,粮食安全保障和国家发展战略具有重要意义。     

CO2驱煤层气中煤层膨胀对套管稳定性的影响

随着中国经济的快速发展,能源供需矛盾日益突出,由于过度依赖化石能源,大量排放CO2,致使面临的环境压力越来越大。CO2驱煤层气(CO2 enhanced coal-bed methane)技术可同时增产煤层气和大规模减排CO2,在我国具有良好应用前景,但应用该技术在注采生产过程中因煤层吸附CO2产生的膨胀效应对套管稳定性的影响尚未引起重视。通过建立考虑CO2煤岩吸附膨胀效应的套管-充填材料-煤岩平面应变模型计算的套管应力和变形理论解与ABAQUS数值模拟结果具有良好的一致性,并分析了CO2吸附膨胀条件下套管应力的影响因素。分析结果表明,膨胀对套管应力和变形具有显著影响。在给定CO2吸附浓度和套管内径条件下,套管和充填材料的壁厚、充填材料和煤岩的力学参数是影响套管应力的主要因素,可通过增加套管或（和）充填材料壁厚以及改变充填材料力学参数来降低套管应力。开发超低弹模和较大泊松比的充填材料是降低套管应力的有效途径。     

甘肃降水量正态性分析

利用1951～2010年甘肃省81个气象站月、年降水量资料,采用Jarque-Bera检验与χ2检验对原降水序列和经过Box-Cox变换后序列的正态性进行分析。结果表明:甘肃省大多数气象站年降水量服从正态分布,但一半以上台站的月降水不服从正态分布。其中12月、11月、1月的正态性最差,而5月和9月最好;从季节来看,甘肃大多数气象站春、夏季正态性较好,秋、冬季正态性较差;从地域分布来看,全省各地降水均存在非正态,其中河西地区、陇中和陇东部分站点非正态现象尤其突出。经过数据变换后的序列,站年正态性通过率从原来的81.5%～82.7%升高到97.5%～100%,站月通过率从36.2%～68.5%升高到85.4%～94.0%,大部分站点通过了正态性检验。     

快速升温下的北极径流变化及其驱动机制综述

全球快速升温背景下,多年冻土广泛发育的北极流域水文情势发生显著变化,不仅改变了该地区的生态环境,也对全球气候系统和社会经济带来了深远影响。因此,北极流域水文过程研究已成为当前国际科学界关注的前沿热点问题。本文通过梳理国内外相关文献,系统回顾并总结了北极主要流域的径流时空变化及其驱动机制的研究成果与最新进展;详细分析了欧亚大陆和北美地区的径流变化规律与时空差异;深入探讨了快速升温下降水变化（降水量、雨/雪组分比例）和冻土退化对北极流域径流的直接与间接作用机制。尽管当前北极水文研究在数据积累和科学认识方面取得了重要进展,但仍面临地面观测站点稀少以及气候、积雪/冻土、水文之间响应难以定量等挑战。因此,建立完善的北极流域观测网络并发展具有北极特色的寒区水文模型,是深入理解北极水系统快速变化的基础,也是应对北极地区水灾害风险和提升水资源管理能力的关键所在。     

基于LabVIEW的GPS激光测距动态定位系统的数据采集平台的开发

介绍了GPS激光测距动态定位系统的功能及组成数据采集平台的各个软件模块,采用LabVIEW集成开发环境下设计的GPS激光测距动态定位系统的数据采集平台,实现了对GPS定位信息、激光测距信息和数字罗盘角度信息的采集、存储及实时显示。     

高温地热生产井碳酸钙结垢定量评价：水文地球化学——以西藏羊八井为例

高温地热井井筒结垢是地热开发遇到的突出问题之一,其中涉及到复杂的水文地球化学过程.本文首先联合井筒两相流动、水-气-结垢物水文地球化学和井壁粘附模型,建立了井筒碳酸钙结垢定量评价的耦合模型.针对西藏羊八井地热田典型井开展了井口取样和分析,结果显示井筒结垢物为碳酸钙,地热流体中碳酸盐矿物过饱和,非凝结气体主要成分是CO₂.利用建立的耦合模型及实测流体数据,定量评价了井筒碳酸钙的结垢位置和速率,并给出了其在井筒中的结垢形状.CO₂分压对碳酸钙的析出有控制性的作用,最大结垢厚度位置发生在闪蒸面以上10～20 m位置,持续1年的开采最大结垢厚度在考虑井筒粘附动力学时为14～25 mm,假设完全粘附条件下为200 mm.流体中CO₂含量越高,结垢厚度也越大.