用一维水力学方程求取泻湖水位及潮汐汊道断面流速——以海南陵水新村港为例

本文通过一维水力学运动方程及连续性方程,得出一个反映泻湖水位变化的二阶非线性有阻尼的强迫振动方程,采用龙格-库特四步格式进行求解,并以海南陵水新村港为例,计算了泻湖水位及潮汐汊道的断面流速.研究结果表明:(1)一维水力学方程可容易地求得泻湖-潮汐汊道体系中泻湖内的水位及汊道的断面流速,计算简单快捷.(2)一维水力学方程可分析潮汐汊道体系中的一些基本现象.如潮汐汊道对潮波的"过滤器"特征;由于泻湖-潮汐汊道体系的阻尼系数较大所导致的潮波自外向泻湖传播时衰减剧烈;径流对泻湖水位及汊道流速产生有利于落潮优势的影响;风可使泻湖水位抬升或下降等.(3)无论是否考虑泻湖与潮汐汊道面积随水位的变化,一维水力学方程都具有相当大的缺陷.由于其不能反映泻湖内地形的空间变化,也不能解决漫滩与归槽等过程,在外海潮波无次生波的情况下,它本身不能产生次生潮波,因而不能正确地反映潮汐汊道体系的涨落潮历时与流速不对称,从而不能分析泥沙的净输运及潮汐汊道的稳定性问题.(4)新村港泻湖-潮汐汊道体系中潮汐汊道的断面面积大小对整个体系的稳定性及演变趋势起着控制作用.     

两种海洋单胞藻浓缩与保存效果的研究

研究了小球藻和球等鞭金藻分别用明矾和石灰水浓缩以及两种藻的浓缩液在常温(20 ±1℃)、低温(0—4℃)﹑冷冻(-30±1℃)三种温度条件下保存的结果,并对浓缩保存前后藻液的饵料效果进行了对比试验。 结果表明:(1)小球藻的浓缩以80±5ppm的明矾液及4%的石灰水效果最好;(2)球等鞭金藻的浓缩以100±10ppm的明矾液及6%的石灰水效果最好; (3)保存方法以加入保护剂甘油并置于-30℃ 冰箱中效果最好,小球藻和球等鞭金藻的存活率分别为95%和93%;(4)低温保存前后藻的脂肪酸分析结果表明高度不饱和脂肪酸(HUFA)的含量变化不明显;(5)用浓缩保存藻投喂中国对虾和轮虫的效果与普通藻无显著差异。     

潮汐汊道均衡断面面积计算与稳定性分析中的问题 ——以海南陵水新村为例

通过对潮汐汊道稳定性与均衡断面面积定义的探讨,明确了O Brien等、Kreeke与Bruun对潮汐汊道稳定性定义的差异。通过不同方法求解一维水力学与连续方程,计算了海南陵水新村潮汐汊道的封闭曲线,并采用华南沿海A-P关系得出的均衡流速曲线及Soulsby临界流速曲线,计算了新村潮汐汊道的均衡断面面积,根据O Brien等与Kreeke的稳定性定义对新村潮汐汊道的稳定性进行了判别。结果表明,在大、小潮期用不同方法及不同的断面变化方式得出的稳定均衡断面面积(A2)在同样的均衡流速曲线下基本一致,而小潮期的稳定均衡断面面积要小于大潮期,最大流速处的断面面积(Acc)要大于大潮期。A2、Acc及饱满系数为0.8时对应的断面面积三者之间具有较大的差异。用封闭曲线求取潮汐汊道均衡断面面积并进行稳定性判断,在概念上有一定意义,可以作为潮汐汊道稳定性判断的一个依据,但通过求解一维水力学与连续方程以获取均衡断面面积则具有较大的局限性与不确定性。应通过中长期的野外观测、数值模拟与物理模型,以确定潮汐汊道的水动力特征以及地形演变规律,得出A-P关系进而求出均衡断面面积,并结合Bruun方法判定潮汐汊道的稳定性。     

半参数模型在求解GPS正常高中的应用研究

以经典二次曲面拟合的方法与半参数模型为基础,在某一较小区域内,根据一定数量已知GPS点的高程异常来内插或推估该区域中任一点高程异常的过程中,引入在重力测量最小二乘配置函数模型中描述倾向参数的方法,提出半参数模型下的二次曲面拟合的方法。     

利用磷灰石裂变径迹约束断裂活动时限的制约因素

磷灰石裂变径迹作为一种低温热史重建的研究手段,现已用来约束断裂带的活动时限。但是,通过分析发现,在磷灰石裂变径迹——断裂带活动时限研究过程中仍然存在诸多制约因素,以致对研究结果造成比较大的干扰。其中,诸如矿物自身特征(如矿物成分、各向异性等)、实验操作及解译模型的选取,这都无疑增加了磷灰石热史重建的难度;岩石热导率、火山等构造活动、地层孔隙水含量等因素,更是造成了地温变化的多种解释;在目标断裂构造运动解译过程中,更是需要排除气候、周边断层构造活动的影响。最后以实验操纵、自然热冷却、周边断层构造运动因素为例,基于前人研究提出相应的解决方法,尽量消除上述影响因素关于断裂带研究的干扰,以提高解释的科学性、合理性。     

基于广义Winkler弹性地基梁理论的梯形渠道冻胀力学模型

寒区渠道衬砌冻胀破坏现象普遍,而渠道的防冻工程设计大多依赖工程实践经验和定性认识,具有一定的随意性和盲目性,对衬砌结构所受的冻胀力计算缺乏简明、合理的方法。考虑冻土与衬砌的相互作用和冻土地基的连续性,基于广义Winkler地基梁理论并结合有限差分法,推导了渠道衬砌板冻胀挠曲线微分方程,建立了梯形渠道冻胀力学模型,给出了衬砌渠道法向冻胀力及切向冻结力的计算方法。同时,考虑渠道衬砌冻胀破坏的极限承载力以及冻胀过程中坡脚上抬位移对实际冻胀力的削减和释放效应,避免了冻胀力及衬砌结构内力计算值过大。为验证模型的合理性,以甘肃省靖会总干渠梯形渠道为研究对象,对其进行冻胀破坏计算。结果表明：模型由于考虑了衬砌结构与冻土间的相互作用,渠道衬砌板法向冻胀力呈非线性分布,修正了工程力学模型线性分布假设;与工程力学模型相比,冻胀力数值在坡脚处增大、跨中减小、底板上增大,计算结果更符合工程实际。研究提出的冻胀力学模型科学合理,简便快捷,具有更好的通用性,可为寒区渠道的抗冻胀设计提供参考。     

双排桩双梁组合支护刚度计算的改进与位移分析

双排桩支护组合体系作为一种新型悬臂类支护结构,其整体刚度的提升有利于保持基坑边侧的安全稳定。本文依托于张家口万全区某双排桩基坑支护工程案例,以现有双排桩冠梁刚度系数计算方法为基础,引入冠梁与连梁作用效应系数优化改进考虑连梁和冠梁作用的基坑矩形双排桩支护结构横向支撑刚度的计算方法,并对双梁组合支护体系下不同土性对双排桩前后排桩桩身最大横向位移的影响进行探讨。结果显示:（1）在双排桩结构计算中需考虑冠梁与连梁对双排支护桩的共同横向约束作用,并将冠梁与连梁的刚性连接作为一个整体以提高矩形双排桩双梁横向支撑刚度系数。（2）双梁组合支护体系组合刚度对桩顶位移有较大影响,组合刚度为40～50 MN/m下的位移与观测值较为贴近;冠梁计算长度与引入的冠梁与连梁作用效应系数对双梁组合支护体系组合刚度影响较大,计算长度对组合刚度呈负相关,效应系数对组合刚度呈正相关。（3）双梁组合支护体系下双排桩横向支撑刚度受前后排桩竖向与横向位移差影响,前后排桩桩身最大横向位移受土层内摩擦角、黏聚力和土体水平抗力比例系数影响;改变抗拉强度不会影响双排桩桩体位移。在基坑埋深以下及桩底范围内桩身存在位移拐点,拐点处各不同内摩擦角、不同黏聚力条件下位移相等。     

下地幔CaSiO3钙钛矿的稳定性及其对LLSVPs的启示

LLSVPs的成因是当前固体地球科学研究的前沿热点,对这一成因的认识仍然存在很大的争议。认识LLSVPs的成因,对了解全球地幔对流性质、下地幔热结构以及化学物质的运输和演化等具有重要的科学意义。CaSiO₃钙钛矿（Ca-Pv）作为下地幔最丰富的矿物之一,也是近年来学术界关注的热点。Ca-Pv在下地幔条件下的晶体结构仍然是目前研究的主要问题之一,Ca-Pv能否与其结构和化学式都相近的含铁布里奇曼石形成固溶体?本文通过第一性原理地球化学计算,研究了Ca-Pv及固溶体的基态稳定性,弹性性质和地震波波速特性。研究结果表明,在20～120 GPa压力下,Ca-Pv最稳定的基态结构为四方结构。基态下Ca-Pv的弹性波速值低于Mg-Pv约5%。与非互溶体系相比,x（Fe）为0%～10%的固溶体体系,引起了-2%～0%的剪切波波速负异常;-1.2%～0%的纵波波速负异常;-0.45～0.15%的体波速异常。因此,推测固溶体Mg_1-x-yCa_xFe_ySiO₃可能作为下地幔LLSVPs的候选矿物组...     

晚中新世以来孟加拉-尼科巴扇跷跷板式沉积转换及其源-汇成因机制

利用沉积转换事件再造关键变革期的构造活动和气候演变是源-汇系统研究的新动向和切入点。新生代以来,印度大陆与亚洲大陆的汇聚隆升以及喜马拉雅-青藏高原的剥蚀、向孟加拉湾的物质输入,形成了当今世界上最大的源-汇系统(喜马拉雅-孟加拉湾源-汇系统)。利用3D地震数据和IODP 354与362航次获取的碎屑锆石数据揭示了晚中新世以来孟加拉-尼科巴扇沉积转换事件及其源-汇成因机制。研究认为尼科巴扇和孟加拉扇经历了此消彼长的沉积建造过程:尼科巴扇经历了“晚中新世快速进积→上新世缓慢建造→第四纪相对静止”的建造过程;而孟加拉扇经历了“晚中新世相对静止→上新世缓慢建造→第四纪快速进积”的沉积建造过程。喜马拉雅-孟加拉湾源-汇系统碎屑锆石年龄核密度统计结果显示:晚中新世以来,指示古布拉马普特拉河迁移演化路径的60~0 Ma碎屑锆石在若开-尼科巴扇呈现出逐渐减少的变化趋势,而在孟加拉扇呈现出逐渐增多的变化趋势。这一碎屑锆石年龄核密度变化特征表明:(1)在晚中新世,古布拉马普特拉河主沉积物分散路径靠近孟加拉湾东部一侧发育且大量碎屑颗粒向尼科巴扇搬运分散,形成“快速进积的尼科巴扇和相对静止的孟加拉扇”;(2)在上新世初,青藏高原隆升所诱发的西隆高原抬升使古布拉马普特拉河向西迁移分流,在古西隆高原北缘Mikir山附近分流为东西两支,东支向尼科巴扇搬运分散的碎屑颗粒开始减少,而西支向孟加拉扇搬运分散的碎屑颗粒开始增多,形成“以缓慢建造为演化特征的尼科巴-孟加拉扇”;(3)在第四纪初,印度板块-亚洲板块最强碰撞造成青藏高原最强隆升并达到最大海拔高度,古布拉马普特拉河东支袭夺废弃,向尼科巴扇卸载的沉积物相应显著减少,而古布拉马普特拉河西支与恒河并流后向孟加拉扇卸载的沉积物亦相应显著增加,形成“相对静止的尼科巴扇和快速进积的孟加拉扇”。由此可见,尼科巴-孟加拉扇“此消彼长的跷跷板式沉积转换事件”是古布拉马普特拉河沉积物分散路径迁移演化的源-汇响应;其在上新世-第四纪之交发生了一起最为显著的沉积转换事件,其是上新世晚期印度板块-亚洲板块碰撞的源-汇响应。     

长江河口百米以浅土体含盐特征及其沉积环境演化

土体含盐特征是研究环境演化、工程地基基础设计和农业开发的重要参考指标。通过采集长江河口地区土样907件并对土体盐分进行测试,得到土体易溶盐8大离子含量和pH值。根据测试结果对研究区100 m以浅土层含盐特征进行系统分析。研究结果表明:各土层含盐量介于0.028%~1.226%之间。全新世土体随着深度的增加,土体含盐量呈增加趋势。含盐量最大值出现在如东组下段4-1层(埋深约26 m)淤泥质粉质黏土,盐分主要为NaCl。含盐量最小值出现在滆湖组下段的7~2砂层(埋深约81 m),其中HC0₃^-离子含量最高,其次为Cl^-与Na⁺。深部土层(滆湖组)含盐量有所降低,黏性土含盐量一般大于砂土。各土层ESR(交换性钠)值均大于当地地表淡水SAR(钠吸附比)值,ESR最大值为当地地表淡水SAR值的47.7倍,最低值也为当地地表淡水SAR值的2.7倍,说明土体中可交换Na含量高。100 m以浅地层含盐特征受晚更新世晚期海侵和全新世海侵控制,土体盐分主要为NaCl,其主要来源为海水浸渍或浸染。更新世土层为陆相沉积,但受晚更新世晚期海侵与全新世海侵浸染,土体含盐量较高。如东组下段和中段地层为三角洲相沉积,受长江和海侵共同作用,盐渍土广泛分布;如东组上段土层为陆相沉积,土体已普遍脱盐,HC0₃^-离子含量最高。土体中Cl^-含量对混凝土结构中的钢筋腐蚀性较大,特别是4-1淤泥质粉质黏土层,具有弱腐蚀性等级以上的土体占比高达99%,要做好基础防腐蚀工作。如东组上段的2-1和2-2土层(浅表土层)碱性较大,对农业和工程建设影响最大,需添加改良剂进行土体改良。