多维天然气水合物开采模拟试验系统的研制与初步应用

为研究天然气水合物的合成及分解特性、储层的开采特性以及开采过程中的出砂防砂等问题,自主研制了一套多维天然气水合物开采模拟试验系统。该试验系统主要由气体注入系统、稳压供液系统、蒸汽或热水注入系统、一维/二维/三维模型、回压控制系统、出口计量系统、数据采集控制处理系统等组成。该试验系统的主要特色如下:(1)将高压玻璃做成的一维反应釜外壁和高清摄像头结合达到可视化的目的,监测中低压力下水合物的合成、分解情况以及开采过程中砂粒的运移情况;(2)采用自主研发的双缸恒速恒压泵控制回压阀,使得整个降压开采过程中反应釜中的压力能够实现高精度的均匀减小,达到分段缓慢降压的目的,避免水合物的二次生成,使产气速度更加均匀。以不同粒径的石英砂、去离子水和纯度为99.9%的甲烷气为原材料,开展了一维相平衡试验和二维降压开采试验,通过以上初步应用验证了该试验系统的可靠性。     

帝汶海槽构造与地震特征对深部板块的约束

帝汶海槽位于东南亚班达海与澳大利亚西北帝汶海之间的外班达岛弧,新近纪以来特别是晚中新世—晚上新世期间澳大利亚板块与班达岛弧的碰撞引发了帝汶岛的隆升和帝汶海槽的变形,影响了区域内的构造活动。澳大利亚西北大陆架边缘正断层主要控制了台地、地垒和地堑构造,帝汶海槽北部在弧—陆碰撞引发的帝汶岛隆升与海槽沉降双重作用下形成一系列逆冲和褶皱,海槽底部NE-SW向逆冲断层为海槽变形前锋,控制了海槽形态。构造特征与天然地震特征表明,澳大利亚板块与班达岛弧之间的班达俯冲带位于帝汶岛与内班达岛弧之间的翁拜海峡,以平均约62°的高角度俯冲,俯冲深度超过600 km,深部震源与上部震源之间存在明显的地震带间断,澳大利亚板块向东南亚板块下方的俯冲已逐渐减缓趋于停止,但由弧—陆碰撞引发的帝汶海槽与帝汶岛变形仍在持续,内班达岛弧正在沿班达海发生变形。在俯冲作用相对平衡的背景下,澳大利亚板块向东南亚板块下方的俯冲可能会转变为造山作用,未来内班达岛弧可能会隆升形成内、外班达岛弧双重造山带。     

塔宁巴尔海槽断裂特征与构造演化

塔宁巴尔海槽位于印度尼西亚班达弧的东南部,与帝汶海槽以及阿鲁海槽相连接。形成于澳大利亚大陆与班达弧的碰撞过程中,在弧—陆碰撞中,碰撞的轨迹、年龄和方式仍然存在争议,对于塔宁巴尔海槽是否为俯冲带也存在着争议。依据二维地震测线,运用生长指数与古落差法定量分析塔宁巴尔海槽断层,结合测井以及物源研究探讨塔宁巴尔海槽的断裂特征及其构造演化。研究结果表明,塔宁巴尔海槽在白垩世与早上新世断裂活动较为活跃,与构造活动发生的时间相一致,中生代的裂谷作用形成中生代的正断层,早上新世澳大利亚板块与班达弧发生碰撞,弧—陆碰撞导致塔宁巴尔群岛的隆升与塔宁巴尔海槽的沉降并引发了中生代断裂的再活化。海槽的变形持续至晚上新世,形成现今塔宁巴尔海槽形态。     

安达曼海东部台缘阶地中新世生物礁演化特征及其古环境响应

新近纪以来,在大陆边缘以及火山基底隆起等构造背景下,安达曼海域广泛分布生物礁碳酸盐。为了更好地了解安达曼海域的构造演化以及区域古环境特征,通过高分辨率地震剖面,将台地边缘地层划分为5个地震层序。在建立的地震层序格架下,探讨了区域中新世生物礁演化模式及发育控制因素。研究认为安达曼海域东部台缘阶地中新世生物礁生长发育以及空间展布形态主要受中新世时期构造作用所形成的地势形态和海平面升降等因素联合控制。安达曼海中新世经历了裂谷期至弧后走滑拉分期,且伴随着海平面的上升。南部实皆断裂造成的东高西低的地势形态为东部阶地生物礁碳酸盐发育提供了有利场所,次级断裂造成了生物礁东西分割的格局,而海平面的稳定上升使得生物礁稳定生长。     

河北省任丘市表层土壤元素地球化学评价

土壤是重要的自然资源之一,与人们的生活息息相关。笔者等基于任丘市1∶5万比例尺土地质量地球化学调查成果,依据相关标准和规范,对研究区土壤植物生长必需营养元素、重金属环境质量和土壤健康质量的元素进行了评价,为研究区生态环境保护、土地利用规划、特色农业开发、高标准农田建设等提供了科学依据。评价结果表明：(1)土壤养分元素磷、钾、三氧化二铁处于丰富或中等状态,有机质、氮、铜、钼等元素处于较缺乏状态,有效态中有效锰、有效铁较缺乏;土壤总体处于碱性,偏碱性,元素有效态含量与其全量做相关分析得出具有一定的相关性,土壤pH从碱性到强碱性,Cu、Mn、Zn、K元素有效态与其全量的相关性减弱,B、P元素有效态与全量的相关性增强;(2)重金属元素单因子指数法评价,除一个样品Ni元素和两个样品Zn元素超过农用地土壤筛选值外,Cu、Pb、As、Cd、Cr、Hg元素均符合农用地土壤污染风险管控标准;研究区尼梅罗综合污染指数全部小于0.7,说明全部达到了一级水平;研究区8种重金属元素全部符合无公害蔬菜产地的环境质量标准;除个别Cd元素和Pb元素样品不达标外,其他元素水平全部符合土壤《绿色食品产地环境质量标准》;(...     

基于GeoEye-1与HJ-1B的仿真底图最佳分辨率的选择

随着遥感图像的广泛应用,图像仿真的意义日益凸显,仿真底图的选择越来越重要。以广西省北海市沙田半岛作为研究区,将Geo Eye-1 0.5,2 m和HJ-1B CCD1 30 m遥感影像作为仿真底图,升尺度到30 m分辨率后得到仿真影像,选取7种具有代表性的地物样区,通过选取评价指标,对仿真影像与原影像HJ-1B CCD1 30 m的图像质量的差异进行分析。其中由于Geo Eye-1与HJ-1B CCD1影像的成像参数不同,对最终的图像质量评价造成影响,对其进行归一化处理,并与遥感影像实际应用中的问题相结合,得出最佳分辨率的结果。     

城市地表温度空间降尺度研究—以北京市为例

地表温度LST（Land Surface Temperature）是城市热环境研究的重要参数之一,城市下垫面极为复杂,LST空间差异性较高。高空间分辨率LST对精细化城市热环境监测和缓解具有重要意义。目前大部分城市遥感LST降尺度研究仍以二维角度为主,缺乏建筑三维结构的考虑。本研究同时考虑地表二维和三维指标,构建基于随机森林方法的降尺度模型,开展MODIS 1 km LST降尺度研究（100 m）,并探讨二维和三维建筑形态对LST影响的空间尺度效应。另外,为了弥补随机森林模型缺乏物理基础的不足,参考热辐射传输方程,将方程中传感器接收的辐亮度和与大气透过率相关的大气可降水量,加入降尺度模型构建中。为了更好利用真实观测的MODIS 1 km LST验证降尺度结果,故将MODIS LST和所有指标因子升尺度至5 km,开展5 km LST降尺度至1 km研究,进一步研究探讨大气顶层辐亮度和大气可降水量对LST降尺度的影响。研究结果表明：（1）随机森林模型中增加辐亮度和大气可降水量前后,通过将5 km LST降尺度后1 km LST与原始MODIS 1 km LST相比,RMSE和R²分别由3.1 K和0.5提高至0.38 K和0.94。（2）当随机森林模型中增加建筑形态指标后,模型的袋外分数OOB_score由0.46提高至0.49,模拟的100 m LST与ASTER LST产品比较,R²有所降低,可能的原因是ASTER 和MODIS LST的反演方法和传感器不同,造成两者在100 m尺度下的对比性差一些。但是当驱动因子中增加MOD02和MOD05后,RMSE和R²由2.4 K和0.29提高至1.2 K和0.68,进一步说明MOD02和MOD05在1 km LST降至100 m过程中,起到至关重要作用。（3）在1 km和100 m尺度下,增加建筑形态后,模型OOB_score均有提高,并且建筑形态指标的重要性有所不同,在100 m尺度下独立建筑形态的影响程度有所增加。综上,MODIS LST在城市地区降尺度研究中需要考虑大气顶层辐亮度、大气可降水量和建筑形态的影响,并且不同的建筑形态对LST的重要性存在空间尺度效应。     

基于WebGIS的土壤重金属污染修复评价系统设计与实现

近年来,我国加大了土壤重金属污染治理与修复的力度,修复过程监管和效果评价成为重要的研究内容.针对当前存在的修复过程监管困难、修复效果评价因素多样等问题,本文选取内梅罗综合污染指数作为重要的评价指标,应用物联网技术、克里金空间插值方法和3D WebGIS开发技术,设计开发了一种在线的土壤重金属污染修复评价系统,该系统实现了修复工程管理、数据在线采集与管理、修复效果评价和三维可视化表达等功能,并在实际土壤修复工程中取得了较好的应用效果,提高了修复过程监管的效率和修复效果评价的准确性.     

单向荷载作用下海上风机多桶基础承载特性数值分析

作为一种新型的深水海上基础型式,桶形基础在海上风机设施设计与建设中逐步得到了发展和应用。以三桶基础为例,采用大型有限元软件ABAQUS对海上风机多桶基础的承载特性进行了三维有限元数值分析。根据海上风机的荷载受力特点,分别探讨了三桶基础在竖向荷载、水平荷载和力矩作用下的极限承载力,得出荷载作用方向及桶间距对极限承载力的影响程度,研究成果为复合加载模式下海上风机多桶基础的承载特性分析奠定了基础。