A two‐dimensional coupled hydromechanical discontinuum model for simulating rock hydraulic fracturing

Within the framework of our discontinuous deformation analysis for rock failure algorithm, this paper presents a two‐dimensional coupled hydromechanical discontinuum model for simulating the rock hydraulic fracturing process. In the proposed approach, based on the generated joint network, the calculation of fluid mechanics is performed first to obtain the seepage pressure near the tips of existing cracks, and then the fluid pressure is treated as linearly distributed loads on corresponding block boundaries. The contribution of the hydraulic pressure to the initiation/propagation of the cracks is considered by adding the components of these blocks into the force matrix of the global equilibrium equation. Finally, failure criteria are applied at the crack tips to determine the occurrence of cracking events. Several verification examples are simulated, and the results show that this newly proposed numerical model can simulate the hydraulic fracturing process correctly and effectively. Although the numerical and experimental verifications focus on one unique preexisting crack, because of the capability of discontinuous deformation analysis in simulating block‐like structures, the proposed approach is capable of modeling rock hydraulic fracturing processes. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

重要性权值的驾车导航POI表达规则

在导航电子地图中,针对驾车任务的POI自适应表达是提高导航电子地图信息传输效率的关键。针对这一问题,提出了基于重要性权值的驾车导航POI表达规则。首先,分析了POI重要性权值的影响因素;其次,从影响因素出发,研究了基于权值的POI规则表达的各规则项;最后,设计了POI自适应表达规则库,并在嵌入了数据处理规则库的绘图软件上进行了技术实现。试验结果表明,利用基于权值的POI表达规则进行地图表达,可以提高地图内容的层次性与清晰性,优化驾车导航服务。     

新疆西天山松湖铁矿床火山岩年代学和岩石地球化学

新疆西天山阿吾拉勒铁成矿带内众多铁矿床的围岩火山岩时代、岩石成因和构造背景迄今尚未得到很好地约束。文章对该铁成矿带内的松湖铁矿床围岩粗面英安岩和流纹岩进行了锆石LA_ICP_MS U_Pb测年和地球化学研究。粗面英安岩和流纹岩的锆石206Pb/238U加权平均年龄分别为(326.8±2.7)Ma和(327.3±1.7)Ma。粗面英安岩和流纹岩准铝质,均富集轻稀土元素、Rb、K、Zr、Hf,显示中等Eu负异常,亏损Ba、Sr、P、Ta、Nb和Ti。锆石饱和温度计算结果显示,粗面英安岩的母岩浆温度较高(774~812℃,平均792℃),流纹岩母岩浆的温度较低(713~790℃,平均750℃)。粗面英安岩具有非常低Sr高Yb的特征,Nb/Ta比值为10.8~11.4,具有较高的w(Th)(≥8.1×10-6)和高的Th/Ce比值(≥0.31);流纹岩具有低Sr低Yb特征,Nb/Ta比值为8.5~9.7,w(Th)(≥5.3×10-6)较高,Th/Ce比值为0.14~0.75,据此推测粗面英安岩母岩浆可能是上地壳部分熔融的产物,流纹岩母岩浆可能源于比粗面英安岩母岩浆更深的地壳的部分熔融。松湖铁矿区粗面英安岩和流纹岩具有弧火山岩的地球化学特征,结合构造环境判别图解和区域地质情况,推断其形成于大陆弧环境。     

Satellite evidence for no change in terrestrial latent heat flux in the Three-River Headwaters region of China over the past three decades

Terrestrial latent heat flux (LE) in the Three-River Headwaters region (TRHR) of China plays an essential role in quantifying the amount of water evaporation and carbon sink over the high altitude Tibetan Plateau (TP). Global warming is expected to accelerate terrestrial hydrological cycle and to increase evaporation. However, direct field observations are lacking in this region and the long-term variability in LE remains uncertain. In this study, we have revised a semi-empirical Penman LE algorithm based on ground eddy covariance (EC) observations from an alpine grass site and provided new satellite-based evidence to assess LE change in the TRHR during 1982–2010. Our results show that the average annual terrestrial LE in the TRHR is about 38.8 W/m ² and there is no statistically significant change in annual LE from 1982 to 2010. We also found that during the same time period, terrestrial LE over the east region of the TRHR significantly decreased, on average, by 0.7 W/m ² per decade, which was driven primarily by the surface incident solar radiation (R_s) limitation, offsetting the increased LE over the west region of the TRHR caused by the increased precipitation (P) and soil moisture (SM).     

大别山晓天—磨子潭韧性剪切带主要造岩矿物的变形与应变分析

大别山北缘的晓天—磨子潭韧性剪切带主体发育在北大别片麻岩之上,具有近水平左行剪切的运动学特征;剪切带自中心向外围依次发育超糜棱岩、糜棱岩、初糜棱岩、变形片麻岩(片岩)、围岩,发生变形的主要造岩矿物包括石英、长石、角闪石、云母等。岩石有限应变测量和矿物颗粒形态学优选方位统计显示,随着糜棱岩化程度的加强,主要造岩矿物平均粒径均呈递减变化;矿物长短轴所反映的应变均呈加强的趋势,矿物长轴与X的锐夹角皆逐渐变小;以90°为一个区间统计的矿物长轴定向显示,变形矿物的长轴在钝角区间(顺剪切方向)有优选,以15°为一个区间统计的矿物长轴定向显示,矿物定向存在一定对称性,即在锐夹角区的优选区间和钝夹角区的优选区间互为补角区间。此外,云母矿物的应变在不同样品中均显示最大,其次为石英、角闪石、长石;随着构造岩类型的不同,应变的变化趋势最明显的也是云母,其次为石英,角闪石和长石变化不明显;矿物长轴与X轴夹角的统计表明,云母、角闪石长轴与X轴锐夹角比石英、长石均偏小。矿物的变形还表明,指示剪切带剪切方式最明显的是云母类矿物,尤其是云母鱼构造,是判定运动方向的可靠标志,其次是角闪石,较之斜长石更易形成不对称残斑构造;综合矿物在剪切带中的含量和分布,结构特点,以及对剪切带应变反映的"灵敏性"等方面的因素,石英矿物最能表现剪切带的整体应变状态,是较为理想的应变标志矿物。上述结果表明不同矿物随变形环境的渐变,在粒径、应变、形态学优选等方面具有较统一的变化,即不同变形矿物在反映剪切带的剪切作用方式、应力—应变等特征时是较为一致的;同时不同矿物在上述变化中又表现出区别于其他矿物的各自特点,这反映了矿物自身的晶体结构、结晶形态、力学性质、变形习性等特性。所以,对于研究韧性剪切带而言,针对不同研究内容,要综合不同矿物的变形情况来选取合适的变形矿物及其变形组构来研究,才能得到更准确的结果和更合理的解释。     

香港世界地质公园晚侏罗世荔枝庄组岩石组合及其成岩地质过程解析

中国东南大陆晚侏罗世地层普遍缺失,仅零星见于个别地区,香港新界东北的荔枝庄组即为其一。荔枝庄组出露于香港世界地质公园沉积岩园区的荔枝庄地区,自下往上由火山岩—沉积岩—火山岩组合而成,沉积岩中发育大型包卷层理和滑塌构造等典型沉积构造,是香港地区最具代表性的晚侏罗世火山—沉积岩系。通过实测地层剖面研究,确定其成岩过程大体上可划分为早期普林尼式火山爆发、中期破火山口湖相沉积和晚期普林尼式火山爆发三个阶段,以湖相沉积作用为主、火山喷发作用为辅;受晚期火山岩浆活动的影响,沉积岩层普遍发生硅化或炭化。荔枝庄组独特的岩石组合与形成的古地理环境,为探讨中国东南大陆中生代火山活动—沉积作用方式与成岩过程,提供了难得的研究实例。     

中国区域性极端降水事件及人口经济暴露度研究

基于中国1960-2014年771个气象站的逐日降水资料,选取有效降水序列95百分位数作为极端降水阈值,将既定持续时间尺度和连续面积上超过阈值的降水事件定义为区域性极端降水事件。采用强度-面积-持续时间（Intensity-Area-Duration,IAD）法,根据极端降水事件空间和时间上的连续性特征,对不同持续时间的区域性极端降水事件演变趋势及暴露于极端降水事件下的人口和国内生产总值进行研究。结果表明:（1）相对强度最大的区域性极端降水事件主要集中在1960-1968、1991-1999和2006-2013年3个时段;（2）区域性极端降水事件最强中心主要分布在长江以南和东北地区,发生在北方的多为单日极端降水,南方多为持续多日的极端降水;（3）1960-2014年区域性极端降水事件影响面积有所增大,相对强度变化不明显;（4）暴露于极端降水事件影响区域内的人口和国内生产总值均呈显著增大趋势,暴露人口最多的年份在1983年,达到2408万人/d,暴露国内生产总值最多的年份在1998年,达到20亿元/d。      

基于贝叶斯模型的中国未来气温变化预估及不确定性分析

利用第5次耦合模式比较计划(CMIP5)中35个全球气候模式历史模拟与RCP4.5预估结果,通过贝叶斯模型平均(Bayesian Model Averaging,BMA)对中国气温进行多模式集合研究,给出了中国未来气温变化预估及其不确定性的时空分布。结果表明,中国21世纪冬夏将持续升温,且升温具有冬季高于夏季,北方高于南方的特点。初期(2016—2035年)北方有很大可能(80%)升温超过0.7℃,南方升温相同幅度的概率则超过50%;中期(2046—2065年)北方和南方升温超过1.5℃的概率分别为80%和50%;末期(2081—2100年),北方(南方)有80%(50%)的可能的升温超过2℃。气温预估的不确定性研究发现,无论冬夏,21世纪不同时期升温相对较弱的塔里木盆地、青藏高原南侧和中国东南地区为不确定性低值区,基本低于0.6℃,对应可信度较高,如21世纪初期信噪比超过4;而不确定性的高值区则主要分布在新疆北部、东北平原北部和青藏高原东南侧等升温相对较大的地区,普遍高于1℃,对应可信度较低,如初期信噪比低于2.5。此外,基于信噪比对比发现除青藏高原东部外,其他区域夏季预估的可信度均高于冬季,21世纪末期高于初期,且空间分布特征一致。     

中国东部7类暴雨异常环流型

近年来的研究发现,瞬变扰动天气图上的扰动场天气系统对区域暴雨的落区指示能力强于传统天气图上的总场天气系统。为供预报员在业务预报中参考,本文划分1998年发生在中国东部地区的41日次区域暴雨为7类扰动场天气系统。与区域暴雨相联系的7类异常环流型分别是:华南切变线、华南涡旋、华南倒槽、长江切变线与槽、沿江涡旋、华北涡旋和东北涡旋。无论是在对流层的垂直剖面上,还是在850 hPa水平分布上,扰动天气图上位势高度低值和风扰动辐合处并配合大的水汽扰动对应有区域暴雨,而传统天气图上的低值系统和高水汽区与暴雨之间存在位置上的偏移。由此建议,用实况大气变量和中期数值模式产品绘制扰动天气图有助于预报员确定区域暴雨落区。     

山东半岛三个旅游城市的旅游气候舒适度分析

该文分析了山东半岛(烟台、青岛和威海市区为代表)2005—2015年夏半年(4—9月)最高温度、相对湿度和风速的气候概况。通过这3种气象要素计算出人体舒适度指数,进而得到影响旅游气候的舒适度:得出山东半岛旅游气候舒适度变化小,在夏半年除4月份外,其他月份舒适度相差不大,其中6月份舒适度最好。山东半岛旅游气候舒适度较好,并且相差不大,其中烟台市和威海市相对湿度和舒适天数要优于青岛市。