太湖湖滨带类型划分及生态修复模式研究

太湖湖滨带岸线总长405 km,73%以上被防洪大堤所包围,其余部分临近山体,属于典型的大堤型湖滨带.按照湖滨带地形地貌分为大堤型、山坡型、河口型三类,根据水文条件和露滩情况,又将大堤型分为长期露滩、间歇露滩、无滩地型,山坡型分为有滩地型、无滩地型,形成6种类型的湖滨带.根据以上太湖湖滨带划分类型,结合湖滨带生境、气候、水文条件以及植被分布现状等因素,分别采取生态保育、生态修复、生态重建的对策,设计了不同类型的太湖湖滨带生态修复模式,并分别提供了形象的修复模式示意图,以期为太湖及其类似湖滨带的生态修复提供一定的借鉴.     

沙质岸坡上波浪传播变形及动力响应特性研究

波浪作用对水库岸坡稳定性有重要影响。为了解波浪在岸坡地形中的传播演变机制和孔隙水压力响应特性,在波浪水槽末端铺设长6 m、坡度1∶16的斜坡沙床进行试验。通过改变入射波浪参数,测量斜坡段各处波面形态,采集斜坡段不同位置处孔隙水压力,分析了波浪在沙质岸坡上浅水变形区域内波面变化特征、波能演变规律以及岸坡土体孔压特征。结果表明：随着入射波浪厄塞尔数的增大,波浪浅水变形更加明显,波形不对称性加剧,各阶谐波之间互相作用更加强烈;水深较大区域,岸坡渗透作用大于浅水变形作用,波高呈现减小趋势;浅水变形剧烈区,浅水变形作用大于岸坡渗透作用,波高呈现增大趋势,最终破碎;孔压随入射波高与波周期的增大而增大,岸坡不同位置处孔压沿深度衰减速率和随波高增长速率均不同;岸坡孔压沿深度衰减速率与入射波周期呈现出正相关关系,与波高并无太大关系。     

不同混合层深度算法的全球适用性对比分析

混合层深度是研究海洋上层动力过程及海气相互作用的一个至关重要的物理量,准确估算混合层深度对上层海洋动力学和热力学的深入研究具有重要的科学意义。本文基于Argo实时观测剖面数据,分海域、分季节对比分析了目前常用的几种混合层深度算法的异同与优缺点。结果表明,理论上最大角度法的精确度最高,曲率法其次,然后是阈值法和最优线性拟合法。最大角度法和曲率法的结果比较接近,实测数据表明曲率法的时空适用性更广。阈值法、最优线性拟合法分别受梯度阈值和密度（或温度）梯度变化的制约,其计算的混合层深度相对较浅。各种算法的差异性随着季节跃层的增强而逐渐减小,且北半球的差异小于南半球。     

波浪作用下斜坡上单桩周围海床孔隙水压力响应特性试验研究

单桩基础周围斜坡海床中的波致孔隙水压力响应与纯斜坡海床存在较大差异。为了解不同波高、波周期条件下,单桩基础周围波浪传播变形及其对斜坡海床孔压振荡响应的影响,在波浪水槽末端铺设了长6 m、坡度1∶16的斜坡砂床进行试验。通过改变桩身位置和波浪参数,测量斜坡段各处波面形态,采集单桩周围孔隙水压力,分析了桩身位置及波浪参数对斜坡海床孔压响应的影响。结果表明：相同入射波条件下,随距坡脚水平距离增加,波高、近底流速和桩周孔隙水压力幅值都随之增大;桩周孔隙水压力幅值分布规律为：桩前孔压幅值明显大于桩侧与桩后孔压幅值。当Keulegan-Carpenter数大于6时,随着波高和波周期增大,马蹄涡产生的负压区使得桩侧海床孔隙水压力与纯斜坡海床孔隙水压力差值迅速增加。     

特厚煤层开采引起上覆黄土斜坡裂隙化试验研究

为探究特厚煤层开采对上覆黄土斜坡的破裂效应,以彬长矿区斜坡为例,运用物理模型试验与数值模拟相结合的方法,分析黄土斜坡中裂隙的产状和力学特征。结果表明：由于煤层开采,在上覆黄土斜坡中产生的裂隙可分为与坡面近垂直的裂隙和与坡面平行的裂隙两组,表现出了明显分异性和序次;与坡面近垂直裂隙首先出现,具有拉张裂隙特征,起到了切割坡体的作用;与坡面近平行裂隙是由坡面近垂直裂隙逐渐派生的,具有剪切裂隙特征,控制着黄土斜坡中潜在滑面的形成。两组裂隙呈网状分割坡体,使斜坡土体结构碎裂化和散体化。     

泥炭质土地基流变非线性沉降计算

泥炭质土是一种特殊的区域性软土,其上建构筑物易产生较大工后沉降,对建构筑安全影响很大。将其沉降分为三个部分:侧向变形引起的沉降、侧限条件下产生的沉降及次固结沉降,根据邓肯\|张本构模型建立压缩模量与割线模量间关系,结合广义胡克定律推导式,计算得到侧向变形产生的沉降。分别利用e-p、e-lgp及e-lnp曲线计算土压缩模量,用分层总合法计算侧限条件下的沉降。对泥炭质土进行高压固结蠕变试验,通过邓肯-张模型概念得到割线模量,并对原始五元件流变模型进行非线性改进,再引入修正系数φ_s对原始五元件流变模型及非线性模型进行修正;用修正后的两模型对蠕变试验曲线进行拟合,发现修正原始模型拟合效果极差,修正非线性模型拟合的相关系数都大于0.9,并得到适合描述泥炭质土蠕变的本构方程;最后采用修正后的两模型,结合分层总和法计算次固结沉降。研究结果表明泥炭质土最终沉降计算结果与实际调查结果吻合,验证了计算结果的合理性,也为泥炭质土的沉降计算提供了计算理论及能反映其蠕变特性的本构模型。     

煤层中流体地震可探测性的模拟分析

作为一种典型的强阻抗差低阻抗薄层,煤层中孔隙含流体时是否会引起地震反射产生明显的异常是回答地震检测流体是否可行的根本.为此,本文针对强阻抗差薄层模型,基于Biot双相介质理论,通过弹性波有限差分法数值模拟,与各向同性单相介质假设的煤层反射对比,探讨了反射复合波受煤层孔隙度及流体性质变化的影响程度.模拟分析发现：由于薄层孔隙度和孔隙流体属性的变化在Biot理论中表现为纵波速度的变化,PP波反射AVO（Amplitude Versus Offset,振幅随偏移距变化）特征对薄层是否含流体相对敏感;综合使用PP与PS波对比有利于薄层中流体的预测;孔隙度一定时,PP波反射振幅随着含气饱和度的增加而增大;受薄层调谐作用的影响,孔隙和流体变化对煤层反射的频谱特征影响不大,近似于单相介质时的情况.     

安徽升金湖国家级自然保护区水鸟生境适宜性变化

水鸟是湿地生态系统健康的指示生物,人类活动对其影响日益严重.研究自然保护区内的水鸟生境适宜性变化可以为湿地恢复提供帮助.通过层次分析法确定水鸟生境影响因子的权重,建立生境适宜性指数模型,根据TM遥感影像图和相关数据计算出安徽省升金湖国家级自然保护区1986-2011年5个年份的水鸟生境适宜指数,并结合GIS空间分析生成的水鸟生境适宜性分级图,分析升金湖建立保护区后水鸟生境适宜性变化.结果表明:升金湖地区在1986年建保护区后的几年间水鸟生境适宜性相对平稳,但是仍然有较为明显的下降;1990s后期,该地区水鸟生境适宜性开始显著恶化,一直持续到2000年之后才有小幅度的回升.水鸟生境适宜性最好的区域由片状分散逐渐转变成小范围聚集,适宜区域也在由实验区和缓冲区向核心区迁移的过程中显著缩减.本文还讨论了在研究中存在的不足,并提出一些恢复水鸟生境的建议.     

历史大地震断层滑动模型的建立及其对同震数值计算的影响——以1920年宁夏海原MS8.5大地震为例

大地震的发生会引起区域位移场和应力场发生变化,进而改变区域内及临近断层的应力状态和地震活动性.目前,研究学者可据已有的断层滑动模型来计算分析大地震同震应力变化,同时采用库仑应力触发理论来进一步分析震后余震分布和断层危险性.然而,历史上曾经发生过不少大地震,例如,1920年的海原M_S8.5大地震,是全球范围内少见的特大地震之一.局限于无确切的地震台站地震波等资料,前人在研究历史地震的影响时往往给出一些简单的断层滑动模型,将断层面上错动量视为均匀分布.为更准确地了解历史地震对后续地震的影响,基于前人研究和一般地震滑动形态分布规律及地震反射剖面等资料,以海原M_S8.5大地震为例,探讨了如何建立海原大地震断层滑动模型,并分别搭建了简单断层滑动模型和复杂断层滑动模型的全球同震横向不均匀并行椭球型地球模型.通过对海原M_S8.5地震的同震位移场和应力场的计算,发现采用复杂断层滑动模型比简单断层滑动模型地表位错分布更切合实际.同时,进一步计算和分析了此次大地震对青藏高原东北缘近100年历史地震和周围断层的应力触发作用,得出断层滑动模型对同震计算结果的影响集中在发震断层附近而对远场影响较小.     

2001年昆仑山口西MS8.1地震对周围断层的应力影响数值分析

大地震的发生往往会引起周围区域形变场和应力场变化,且对临近断层上的应力状态也有影响.2001年11月4日,昆仑山口西发生了半个世纪以来中国最大的M_S8.1级地震.本文基于已有的滑动模型,建立了三维含地形高程的横向不均匀性椭球型地球有限元模型,采用等效体力方法,分析了此次M_S8.1地震产生的全球同震位移和应力场变化.与解析方法相比,该模型考虑了地形、Moho面起伏和地球介质横向不均匀性;与一般的有限元数值模拟相比,该模型考虑了地球曲率和椭率,合理地规避了有限块体模型假定边界位移为零所引入的误差.计算得出同震位移与GPS观测数据可以很好地吻合.据库仑破裂应力准则和震源参数,计算得出昆仑山口西M_S8.1地震的发生造成了汶川、芦山、改则和当雄地震的发震断层上库仑应力增加,对这些地震的发生起促进作用;而造成玉树和德令哈地震发震断层上的库仑应力变化为负值,在一定程度上抑制了这些断层的地震活动性.此外,计算结果显示地球地形高程、介质非均匀性和椭率对昆仑山口西M_S8.1地震同震变化计算有一定的影响,其中地形和椭率造成的同震位移场相对误差约10%.