无限水深聚焦波完全非线性数值模拟

基于势流理论提出一种新的高阶边界元方法对无限水深的聚焦波浪进行完全非线性数值模拟.自由水面满足完全非线性边界条件,模拟波浪的非线性效果可以达到更高阶.利用镜像原理,建立一种全新的格林函数应用到无限水深的数值波浪水槽中,以致于两无限深水槽侧壁的积分可以被排除.为了产生相应的入射波和吸收出流波浪,一个由点源组成的造波装置被布置于计算域内,同时人工阻尼层被用来吸引出流波浪,由波浪聚焦的方法得到极限波浪.通过开展线性和完全非线性聚焦波浪的数值实验及与理论解对比,验证本数值模型可以用来模拟无限深水域的极限波浪,且在出流边界没有反射.     

基于MAROS平台的地下水污染监测网优化设计

以东北地区某石油烃污染场地为例,在充分掌握研究区内地质、水文地质条件以及相关污染监测数据的基础上,以最优化监测决策支持系统——MAROS为平台,对研究区内现有地下水污染监测网进行优化设计。在阐述数理统计方法、Delaunay方法以及修正的CES方法原理的基础上。分别对区内单井浓度变化趋势和监测网系统污染物质量的空间矩特征、监测井的冗余性以及单井监测频率的有效性进行了分析:基于MAROS平台优化结果,并结合现有地下水污染监测网中取样点的冗余性、空间分布以及监测频率的有效性的分析,提出了该研究区的地下水污染监测网的优化设计方案并分析了其相关影响因素及不确定性因素的影响。研究结果显示,在现有地下水污染监测网中可以去除5口监测井,并根据每口井中污染物浓度的变化趋势、空间分布及其冗余性调整为一年四次、一年一次、两年一次或不监测,进一步提高区内地下水污染监测网的监测效率、降低监测费用,并对地下水污染防治和修复工作具有重要的指导意义。     

应用两次展开法求解系泊柱体慢漂运动方程

在深海中系泊的海洋平台,如Spar平台,水下部分为带有系泊的圆柱结构,其水平方向运动响应往往具有较低的自振频率,容易在低频波浪力(源于非线性的差频效应)作用下发生共振响应,使结构发生大幅水平慢漂。当浮体的瞬时位置大幅偏离初始位置时,基于初始平衡位置的摄动展开法会存在较大误差。针对这一问题,采用两次展开方法,对大幅慢漂运动开展时域模拟研究。对双色波作用下自由漂浮圆柱的大幅运动响应问题进行数值分析,并与采用基于初始平衡位置的摄动展开法的计算结果进行了对比。结果表明,采用新的两次展开法可以计算出波浪遭遇频率的变化和波浪漂移阻尼,而这无法从基于初始平衡位置的常规摄动展开法中得到,体现了两次展开法在分析大幅慢漂问题上的优势。     

接收函数方法估计Moho倾斜地区的地壳速度比

造山带地区的复合力系作用往往使Moho界面发生变形,局部表现为倾斜状态.为了得到这些区域精确地壳速度比结构,本文基于H-κ方法发展了H-κ-θ方法.该方法不仅考虑了倾斜Moho层的响应,同时利用径向和切向接收函数信息,增加了对扫描的约束.利用该方法对青藏高原东南缘地壳厚度和速度比结构进行研究,结果表明：研究区内地壳明显存在不均匀性,松潘—甘孜地体平均地壳厚度约为60 km,四川盆地西缘约为47 km,扬子地台约为43 km,三江块体和扬子地台东南缘已接近正常地壳厚度;松潘—甘孜地体与扬子地台相邻部位地壳平均地震波速度比（V_p/V_s）普遍偏高,且四川盆地西侧发现一绕盆地边缘的弧形高V_p/V_s异常区（>1.88）,我们推测该异常可能由青藏高原向东逃逸的地壳流体受到高强度的四川盆地阻挡,在其西侧堆积所致.     

遥感水深反演海图修测应用研究

卫星遥感技术可以应用于浅海水下目标探测,是特殊区域碍航物探测的有效手段。结合海岛礁的特殊地理环境和测绘需求,采用高分辨率卫星影像进行浅水深反演试验,提出的高分辨率预处理方法实用、有效;并与海图数据结合,进行水深标定和海图修测应用分析。研究结果表明,针对南海岛礁,应用高分辨率卫星影像可以获取岛礁分布和轮廓、概略等深线信息、潜在航道以及水下障碍物信息等,能达到修测海图的目的。     

松辽盆地西缘早白垩世伸展事件：流纹岩锆石U Pb年龄、地球化学研究

为研究松辽盆地西缘大兴安岭早白垩世火山岩的构造属性,对研究区内流纹岩开展锆石U-Pb测年和地球化学测定。锆石U-Pb定年结果显示,流纹岩形成于131.6±0.6~123.9±1.7Ma,属早白垩世。主量元素分析表明,流纹岩具高硅(SiO_2=69.08%~79.58%)、富碱(K_2O+Na_2O=5.93%~9.76%,平均为8.14),富钾(K_2O/Na_2O大于1.0,平均为2.14)、贫钙镁(平均CaO为0.60、MgO为0.27)和高FeOT/MgO(平均为6.77)比值的特征,属过铝质(A/CNK=1.35~1.78)高钾钙碱性—钾玄武岩系列岩石。据微量元素地球化学特征将其划分为两组:Ⅰ组流纹岩稀土元素总量较高(∑REE介于149.04×10~(-6)~213.18×10~(-6)之间,平均为172.35×10~(-6)),轻稀土元素(LREE)富集、轻重稀土元素分馏较强[(La/Yb)_N=4.89~11.87,平均为7.75)],中等—弱负铕异常(δEu=0.54~0.88,平均为0.70),配分曲线右倾模式,强烈富集大离子亲石元素(LILE)Rb,Ba,Th,K和亏损高场强元素(HFSE)_Nb,Ta,P和Ti;Ⅱ组流纹岩以稀土总量(∑REE平均为142.60×10~(-6))相对较低,具相对较强的负铕异常(δEu=0.05~0.46,平均为0.27),配分曲线相对较平缓以及Ba,Sr,P,Ti元素的强烈亏损与Ⅰ组流纹岩相区别,两组流纹岩地球化学成分相关性较好,二者均有低的Sr(206×10~(-6))和高Yb(大于2)含量,具壳源和造山后花岗岩的特征。结合最新资料及本文研究成果,初步认为研究区流纹岩为地壳部分熔融的产物,之后经历强烈的矿物分离结晶作用,与蒙古—鄂霍次克造山后伸展作用有关。     

2008汶川Ms8.0地震发生的深层过程和动力学响应

汶川Ms8.0强烈地震发生在一条现今并不活动的龙门山构造带上,造成了以汶川、映秀为中心及其周边地域的严重破坏和人员的重大伤亡.然而强烈震发生前却未见有可能的确切征兆或浅表层异常活动,即浅层过程与地震发生的深层过程并不匹配.为此对这次强烈地震"孕育"、发生和发展的深层过程进行了分析和探讨,初步研究表明:①在印度洋板块与欧亚板块陆—陆碰撞、挤压作用下,喜马拉雅造山带东构造结向NNE方向顶挤、楔入青藏高原东北缘,迫使高原深部物质向东流展,在受到以龙门山为西北边界的四川盆地阻隔下,一部分物质则转而向东南侧向运移;②龙门山地带在地形上差达3500±500m左右,而地壳厚度在龙门山西北部为60±5km左右,四川盆地为40±2km左右,而龙门山地带与其东、西两侧相比则为地壳厚度变化幅度达15～20km的突变地域,即为应力作用的耦合地带;③中、下地壳和地幔盖层物质以地壳低速层、低阻层(深20～25km)为第一滑移面,以上地幔软流层顶面为第二滑移面,且在四川盆地深部"刚性"物质阻隔下,深部壳、幔物质以高角度在龙门山构造带和四川盆地的耦合地带向上运移(或称逆冲),且在龙门山地表三条断裂构成的断裂系向下延伸到20km左右深处汇聚,二者强烈碰撞、挤压、震源介质破裂;在物质与能量的强烈交换下,应力得到释放,故形成了这次Ms8.0强烈地震.为此从深部初步揭示了这次强烈地震"孕育"、发生和发展的深层动力过程.     

弹性波的三维有限元模拟

本文讨论了弹性波瞬态传播问题的三维有限元计算方法及当前存在的实际困难.针对要求计算机内存大和计算时间长的问题,采取了改进措施.由于采用了集中质量矩阵和修正的中心差分时间积分显格式相结合的方法,可以使计算机内存和计算时间大为减少;由于采用结点定位法,最适合用于目前发展的并行计算机系统,可使计算速度大大增快;还采用了有效激发震源法,有效激发区是随时间步进的增加而逐步增大,这不仅能节省计算时间,而且使波场的传播过程一目了然,本文计算了由两种介质组成的三维楔形问题,得到若干典型剖面的瞬时波场图及随时间变化的合成地震图.     

沈阳中心城区水源地漏斗恢复调蓄模拟研究

在沈阳市由于长期地下水超采严重,已经形成大面积地下漏斗空间,形成引发严重地质灾害的隐患。分析了沈阳市地下水漏斗可恢复性建设的水文地质条件。并结合数值模拟方法研究了沈阳市地下水漏斗区域水量恢复时间和地下水漏斗中心水位恢复程度。结果表明:在同时增加河流补给量和压缩地下水开采量条件下,2年以后地下水漏斗中心水位可达到31.67m;压缩地下水开采量或增加河流补给量,均可在4年恢复漏斗区地下水位,且沈阳城区可有效增加地下水资源量0.88×108m3。     

龙门山和相邻地域航磁场特征与汶川大地震

本文应用化极、水平及垂向导数、向上延拓、视磁化强度填图及磁性界面反演等方法处理了龙门山及相邻地域最新的航空磁测数据,分析了龙门山及相邻地域的航磁异常展布特征.研究结果表明:1)龙门山造山带与其东、西两侧可划分为三个磁异常区:松潘—甘孜磁异常区、龙门山负磁异常带、四川盆地磁异常区;三个区、带的地壳介质磁性结构存在明显差异.2)根据该区航空磁异常场的分布特征分别研究了,松潘—甘孜地块、龙门山造山带和四川地块的磁场特征.3)除识别前人识别的断层外,还推断鲜水河ES延伸甘洛—雷波北断裂作为四川盆地与滇西的界带.4)航空磁异常,磁性体上、下界面及磁源体深度的空间分布特征与汶川MS8.0大地震及芦山地震发生相关.