基于热力学过程的渤海海冰生消模型

为了对渤海海冰生消问题进行模拟,基于三维自由水面垂向分层动网格的Euler-Lagrangian模式,采用VC（Vertex-Centered）方式的非结构化有限体积方法离散三维浅水方程组,模拟渤海的水流运动过程。以此水动力场为背景,引入热力学过程的影响,对渤海海域的冬季结冰过程进行模拟,建立了海冰生消模型。其中热力学参数主要包括大气温度、相对湿度、风场特征、太阳辐射、感热通量系数以及潜热通量系数。以渤海2011/2012年常冰年的结冰过程为例,将各个热力学参数对冰情影响的敏感性进行分析,对模型进行了验证。结果表明,感热与潜热系数是对冰情影响最敏感的一项,即当感热和潜热通量系数仅减小了0.000 2后,其海冰的最大厚度就减小了15 cm。最后,通过连续实测的水动力数据与2009/2010年冬季的典型海冰灾害过程再一次对模型进行了验证,充分说明了模型具有较高的精确性、稳定性与实用性。     

四川省雅江县城区裂缝发育特征及其成因分析

在裂缝发育分布及破裂特征调查基础上,总结了雅江县城区裂缝的发育规律,结合城区斜坡地质结构及地下水等环境地质条件,分析了城区地面及建筑物开裂的原因。分析表明,裂缝的形成是城区前、后缘斜坡地带结构复杂的松散土体,在地下水作用下,发生蠕变、蠕滑引起土体不均匀沉降所致,地震对其形成和扩展起了促进作用。研究成果对评价城区斜坡整体稳定性及对城区建设规划和下游雅砻江牙根水电站正常蓄水位的选定等具有重要意义,对山区城市建筑物开裂原因的认识具有一定的意义。     

内蒙古曹四夭钼矿区花岗斑岩地球化学特征及地质意义

曹四夭钼矿床位于华北克拉通北缘凉城断隆东侧,其矿化与多期次侵位的花岗质杂岩体具有密切的时间和空间联系。杂岩体的岩石类型包括:少斑状花岗斑岩、多斑状花岗斑岩、中细粒花岗岩、二长花岗斑岩和正长花岗斑岩等;前人的锆石U-Pb法测年数据表明,矿区岩浆活动可以分为155 Ma、149~140 Ma、134~131 Ma三个期次。本次研究获得矿区少斑状花岗斑岩的锆石LA-ICP-MS U-Pb法测年加权平均年龄为167Ma±1.2Ma,反映矿区可能还存在较早期的岩浆活动(中-晚侏罗世),其可与155 Ma岩浆岩划分为矿区早期的岩浆活动。花岗斑岩体具有高酸度、高钾和高铝质含量特征,总体属于酸性富钾钙碱性系列;花岗斑岩体含铝指数(A/CNK)介于1.20~2.49之间,Tb、Nd、Ga和LREE(Eu除外)富集,Eu、Ti、Sr、P亏损,属于高度分异的A型花岗岩系列。曹四夭花岗斑岩体形成于中-晚侏罗世构造机制转化时期,可能与蒙古-鄂霍次克洋闭合后的后造山伸展有关,为晚侏罗世钼多金属矿化的母岩。     

城市适应气候变化能力评价—以朝阳市为例

利用朝阳市1961—2016年气温、降水资料和2007—2016年社会经济资料,采用层次分析法（AHP）构建了基于气候系统和城市系统的城市适应气候变化能力评价指标体系,根据综合指数评价结果将适应能力分为五个等级,定量评估了2007—2016年朝阳市气候系统危险度、城市系统适应度以及城市适应气候变化能力动态变化。结果表明：2007—2016年朝阳市气候系统危险度显著增加,危险度由“较低”水平至“一般”水平,气候系统危险度的增加主要是由气象灾害和极端气候危险度增加造成的;随着经济发展和城市公共服务不断完善,朝阳市城市系统适应度稳步提升,由“低”水平提高至“高”水平;在气候系统和城市系统共同作用下,朝阳市城市适应气候变化能力显著提高,年增加率为0.029,综合能力由“较低”水平提升至“较高”水平。     

敦煌戈壁冬夏季地表辐射与能量平衡特征对比研究

利用敦煌戈壁夏（2006年7月）、冬（2007年1月1—10日）季观测得到的微气象资料,比较了夏、冬季敦煌戈壁的地表辐射平衡、能量平衡特征。分析了地表反照率（Albedo）与土壤特性的关系,发现地表反照率和表层土壤温度日变化呈反相关;冬季地表反照率和土壤湿度的线性相关差,夏季地表反照率和土壤湿度的线性相关性好;地表反照率和土壤热通量呈反相关,并且冬季二者的拟合性好于夏季。分析了降水前后各能量通量的变化,发现阵雨时感热H是变小的,降雨过后H和净辐射Rn有明显的增大,土壤热通量Gn在降雨过后也有增大,潜热LE变化微弱,对阵性降水强迫后的非平衡态的张弛时间大约为3 d。     

莱西地区施肥对地下水硝酸盐污染的过程

通过实地调查和渗水、硝化、吸附、弥散等室内外试验,获取了所需水文地质参数。利用VS2D/T(Variably Saturat-ed 2-D Flow and Transport Model)模型,建立了莱西地区包气带水流-溶质运移模型,分析了莱西地区施肥过程中对地下水的硝酸盐污染。研究结果表明,氮肥中的硝酸盐对地下水的补给量占当次施肥量的24%和43%,进入到地下水中硝酸盐的平均浓度分别约为130mg/L和177mg/L,远高于当地地下水中硝酸盐63.5mg/L的平均浓度,说明不合理的施用氮肥是造成莱西地区地下水硝酸盐污染的1个主要原因。通过模拟不同灌溉和施肥模式下对地下水的硝酸盐污染,得出灌溉方式的改变对于减少施肥造成的地下水硝酸盐污染的作用最大。     

玉米素和水杨酸对雨生红球藻(Haematococcus pluvialis)生长及虾青素积累的影响

虾青素是一种具有强抗氧化活性的类胡萝卜素,而雨生红球藻是天然虾青素的主要来源。本文以雨生红球藻(Haematococcus pluvialis)为材料,研究了植物激素玉米素和水杨酸对雨生红球藻的生长、虾青素含量及相关基因表达的影响。分别添加5种浓度的玉米素或水杨酸,结果发现0.05mg/L玉米素或25mg/L水杨酸处理5d后雨生红球藻虾青素积累最多。该浓度玉米素或水杨酸可显著提高光胁迫下藻细胞密度,最高分别达到3.4×10~5cell/mL和3.0×10~5cell/mL;同时玉米素与水杨酸组中虾青素含量显著上升,分别为1.7%和1.6%,比对照组分别增加29.2%和25.6%。玉米素缓解了高光逆境条件下光合作用基因——Rubisco大亚基(rbcL)及其活化酶(rca)、碳酸酐酶(ca)的下调表达,但对虾青素合成途径β-胡萝卜素酮化酶基因(bkt)的表达量没有显著影响;而水杨酸则相反,在胁迫后期不能缓解光合作用相关基因的下调表达,但可使bkt基因显著上调,最高可达对照组的2.5倍。本研究首次比较了玉米素和水杨酸对雨生红球藻生长和虾青素积累的影响,发现玉米素比水杨酸具有更好的促进雨生红球藻中虾青素积累的效果。     

跨黏滑断层隧道纤维混凝土衬砌抗错断技术研究

为提高跨黏滑断层隧道的结构安全性和稳定性,以都汶高速友谊隧道F 1黏滑断层段为研究背景,通过采用纤维混凝土衬砌对跨黏滑断层隧道抗错断技术进行研究。结果表明:同体积纤维掺量条件下,混杂纤维混凝土(SBFRC)立方体抗压强度比纤维混凝土(SFRC)略低,SBFRC抗折强度比SFRC略高;断层黏滑错动对隧道上盘的影响大于下盘;纤维混凝土衬砌对下盘隧道结构的抗错效果优于上盘隧道,SFRC二衬平均抗错效果为12.22%,SBFRC二衬平均抗错效果为15.81%。研究成果可为黏滑断层隧道的结构设计及施工提供参考。     

显著经验正交函数分析及其在淮河流域暴雨研究中的应用

经验正交函数分解（EOF）是气候特征研究中常用的分析方法,但由于方法本身的原因,EOF 主要模态不一定都能有效揭示资料场包含的气候模态。利用中国基本站和基准站1950—2009年逐日降水资料,运用显著经验正交函数分解（Disˉ tinct EOF,DEOF）方法研究了淮河流域暴雨的统计特征。结果表明 DEOF 第1模态呈现了淮河流域暴雨量在南北方向上存在相反的变化,即流域中部、南部偏多（偏少）时,北部则偏少（偏多）,第1主成分具有显著的16—17 a 周期性变化,表明流域南北的旱涝变化存在年代际振荡;第2模态表现了淮河流域中部暴雨量的异常变化,第2主成分有明显的线性趋势,说明近50年来流域中部地区暴雨量有明显的上升趋势,并且在1990年前后由偏少转为偏多。对比 DEOF 和 EOF 的分析结果,发现DEOF 能排除资料场中与随机扩散模型相关性较高的空间特征,能抓住与随机扩散模型有显著差异的分布特征并凸出显示出来,能从较强的背景噪声中凸出物理信号,因而能更好地估计真实的气候模态。     

Effects of different operational modes on the flood‐induced turbidity current of a canyon‐shaped reservoir: case study on Liuxihe Reservoir,South China

Suspended matter is an important indicator of water quality in freshwater systems. The flood‐induced turbidity current plays a dominant role in the seasonal dynamic of suspended matter in the Liuxihe Reservoir (23°45′50″N; 113°46′52″E), a large, stratified reservoir at the Tropic of Cancer in southern China. Field measurements show that loading and distribution of suspended matter in the reservoir differ in typical wet, dry and medium years, as a result of different discharge volumes and water level variation patterns. Using historical data and the practical demand for water supply and flood control, we generalized two feasible reservoir operational modes: flood impounding mode (drawing down the reservoir to a low level before flood events to impound inflow during the flooding season) and moderate level change mode (drawing down the reservoir to a moderate level before flood events, then keeping the level within the flood control level during runoff events). To examine the effects of different operational modes and outlet depths on the reservoir's flood‐induced turbidity current, a numerical simulation model was applied in three types of hydrological conditions. The results show that the mode with moderate drawdown and recharge processes can decrease loading of suspended matter in spring and promote turbidity current release during flood events, and upper withdrawal can improve the effects of turbid water release. We suggest that more attention should be focused on water quality management in the reservoir operation stage, severe artificial water level fluctuation being avoided and selective withdrawal becoming an optional management measure. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.