Parametric study for underwater blast-induced pipeline response embedded in marine sediments

Abstract

Blast response of submerged pipelines has been a research focus in recent years. In this article, a three-dimensional numerical model is established to investigate dynamic response of pipelines due to underwater explosion. The u–p approximation is integrated into finite element method (FEM) to simulate pore water effect in the seabed. Numerical continuity between hydraulic pressure in the flow field and pore pressure in the marine sediment is guaranteed to realize the blast response of submerged pipelines in ocean environment. Both fluid–structure interaction (FSI) and pipeline–seabed interaction (PSI) have been considered in the proposed model simultaneously. A comprehensive parametric study is carried out after validation of the present model with test data from underground explosion and underwater explosion, respectively. The effect of embedment depth, TNT equivalent, stand-off distance, pipeline diameter, and pipeline thickness to blast response of the submerged pipelines is investigated based on numerical results. Variation of deformation patterns and stress distribution of the pipeline with various installation and structure parameters has been illustrated and discussed to facilitate engineering practice.     

Pore-water geochemistry in methane-seep sediments of the Makran accretionary wedge off Pakistan: Possible link to subsurface methane hydrate

Cold seeps are pervasive along the continental margin worldwide,and are recognized as hotspots for elemental cycling pathway on Earth.In this study,analyses of pore water geochemical compositions of one-400 cm piston core(S3) and the application of a mass balance model are conducted to assess methane-associated biogeochemical reactions and uncover the relationship of methane in shallow sediment with gas hydrate reservoir at the Makran accretionary wedge off Pakistan.The results revealed that approximately 77% of sulfate is consumed by the predominant biogeochemical process of anaerobic oxidation of methane.However,the estimated sulfate-methane interface depth is-400 cm below sea floor with the methane diffusive flux of 0.039 mol/(m~2·a),suggesting the activity of methane seepage.Based on the δ~(13)C_(DIC) mass balance model combined with the contribution proportion of different dissolved inorganic carbon sources,this study calculated the δ~(13)C of the exogenous methane to be-57.9‰,indicating that the exogenous methane may be a mixture source,including thermogenic and biogenic methane.The study of pore water geochemistry at Makran accretionary wedge off Pakistan may have considerable implications for understanding the specific details on the dynamics of methane in cold seeps and provide important evidence for the potential occurrence of subsurface gas hydrate in this area.     

六溴环十二烷环境研究进展

极地区域由于其独特的地理位置和自然条件,是对全球气候变化和环境污染响应和反馈最为敏感的区域之一,在全球气候变化和环境污染研究中占据重要地位。HBCDs作为一种新型持久性有机污染物,近几年受到国际社会的广泛关注。文章对HBCDs特性及近几年来极地、中低纬度区域HBCDs研究进行了综述,对比分析了环境中大气、水体、土壤、沉积物、植被和生物等多介质中HBCDs赋存水平,探讨了其异构体在多介质中的浓度分配差异,并对其可能原因给出解释,论证了HBCDs污染防治及其进一步环境行为研究对人类健康及生态环境安全的重要意义。     

软刚臂单点系泊系统静力特性分析

软刚臂系泊系统是一种利用压载质量为浮式生产储油装置(FPSO)提供回复力的单点系泊方式。为快速准确地评估多铰接组成的软刚臂系统的受力状态,避免应用高复杂度的有限元软件,进而快速完成优化设计等任务,建立一种静力计算方法十分有必要。因此,针对由刚臂(YOKE)、柔性系泊腿和压载舱组成的刚柔多体系统,以分解组合的方式,提出一种二维静力计算方法,用以研究FPSO软刚臂系泊系统的静力特性。该方法主要依靠软刚臂的几何构型,在有限铰接约束下,形成非线性静力平衡方程,建立了压载舱式水上软刚臂单点系泊系统二维静力平衡计算算法。采用OrcaFlex、SESAM等软件开展了理论和数值对比分析,同时与系泊试验结果开展验证分析。对比结果表明,文中所提方法计算精度较高,可为软刚臂单点系泊系统的研究提供可靠支持。     

不同固有频率比条件下圆柱双自由度涡激振动特性的数值研究

采用RANS方法,结合SST k-ω湍流模型,对不同顺流向与横顺流向固有频率的比值(即固有频率比,fnx/fny)条件下低质量比圆柱体的双自由度涡激振动进行了二维数值模拟。圆柱体的质量比为2.6,雷诺数范围为2 500~18 750,相应的约化速度范围为2~15,包括了经典试验中出现的整个锁定范围。通过研究发现,固有频率比是影响振动特性的重要参数,随着固有频率比的增加,响应幅值逐渐降低且向更高的约化速度偏移;在低约化速度范围内,固有频率比对顺流向和横流向振动之间的相位差以及升力频率有较大影响,从而得到各种不同偏向的8字形轨迹;最后对不同固有频率比条件下的尾涡模式进行了讨论,给出了对应不同约化速度时的尾涡模式。     

基于多源卫星遥感的暴雨灾情时空动态信息的提取

强暴雨淹没耕地形成灾害的同时,对耕地作物的生长也产生着极大的影响,而暴雨灾害对耕地作物生长的影响是一个渐变过程,需要由时空动态的观测进行监测。多源卫星遥感观测技术具有捕捉地面瞬间状态和刻画过程的优势。论文利用Terra/MODIS、Landsat和Sentinel卫星观测数据,挖掘多源卫星遥感观测数据,提出了一种利用NDVI变化的特征值进行灾情动态信息提取方法;并以2016年发生暴雨灾害的巢湖地区为实验区进行了方法的应用和讨论。结果表明,基于MODIS多时相NDVI变化结果提取的信息能够获得受灾害影响开始时期和持续时长等丰富的时空动态信息,根据这些信息可以统计得出大范围区域中受灾害影响的面积。另外,结合利用30 m和10 m的Landsat和Sentinel观测数据提取的水淹区,可为在暴雨致灾范围方面提供准确的参考信息。多源遥感作为评估灾情信息的依据之一,其获取的灾情动态信息能够为灾后耕地的恢复情况以及国家灾后损失评估和救助决策提供科学的数据依据。     

三亚海域浮游病毒与细菌丰度的时空变化规律以及相关环境因子*

在三亚海域设置3个站位, 分别于各站位连续采集12个月表层水样。利用流式细胞仪进行浮游病毒及浮游细菌丰度的测定, 并对两者及其与环境因子之间的相关性进行研究, 同时对不同站位之间进行差异性分析。结果表明, 调查海域浮游病毒丰度(平均7.63×10⁶viruses·mL^-1)高于浮游细菌丰度(平均1.52×10⁶cells·mL^-1)。浮游病毒及浮游细菌丰度在三亚河口最高, 且有明显的季节变化, 冬春季高于夏秋季, 并且其与鹿回头半岛西侧、小东海之间均有极显著差异(P<0.01), 不同类群病毒代表的宿主类群也有所不同。调查海域总体水平浮游病毒丰度与浮游细菌丰度显著正相关(r=0.800, P<0.01); 叶绿素(Chl a)和氮盐(NO- 2、NO- 2+NO- 3、NH+ 4)是影响两者的关键因子。     

Λ型三能级原子与对相干态光场共振作用中的非经典性质

研究了对相干态光场与一个Λ型三能级原子的共振相互作用中的各种非经典性质,例如光场的反群聚效应,Cauchy-Schwart不等式违背,光场的双模压缩性质等,并发现这些非经典性质在对原子态进行测量后将得到增强.     

相变存储材料Ge1Sb2Te4和Ge2Sb2Te5薄膜的结构和电学特性研究

采用射频磁控溅射方法制备了两种用于相变存储器的Ge₁Sb₂Te₄和Ge₂Sb₂Te₅相变薄膜材料,对其结构、电学输运性质和恒温下电阻随时间的变化关系进行了比较和分析.X射线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)的结果表明:随着退火温度的升高,Ge₁Sb₂Te₄薄膜逐步晶化,由非晶态转变为多晶态,表面出现均匀的、     

1983—2017年宁夏盐池县生态治理政策的类型与变化——基于政策工具视角

政策工具是政府实施政策的手段。结合盐池县1983-2017年出台的生态治理政策,运用内容分析法,从政策工具视角,对盐池县生态治理政策的类型与变化进行了分析,并深入探讨其原因。结果表明:强制型和混合型政策工具占主导地位,其中,规制、直接提供、信息与劝诫、补贴与奖励4种工具使用频率最高,自愿型工具的使用还很缺乏。政策工具的运用受到中央政策的显著影响。以后应当开发更多可利用的政策工具,并对不同政策工具进行优化组合。通过本研究可深入了解生态脆弱区地方政府生态政策的政策工具使用情况,为生态脆弱区生态保护的政策工具选择与优化组合提供参考。