降雨诱发浅层黄土泥流的研究进展、存在问题与对策思考

降雨诱发的浅层黄土泥流规模小、流速快、冲击力强、发育范围广、难以防御、致灾频率高,近两年造成了大量人员伤亡,急需开展其形成机制与强度的研究。黄土物质组成与水敏性、坡体形态对降雨入渗—积水的响应、黄土斜坡对降水入渗的力学响应机制、富水黄土粘滞性流动特性是制约浅层黄土泥流形成的四种主要因素,分析这四种因素的对浅层黄土泥流形成的制约作用需解决斜坡降雨入渗的水文过程、非饱和土的力学效应及水土耦合的机制等前沿问题。本文对影响泥流形成的各因素研究的最新进展进行了综述,同时讨论了研究中的核心问题,并提出了相应的对策与方案,认为可从三方面开展研究:(1)定量描述泥流体积扩容特征,建立浅层黄土泥流启动与流动模式;(2)分析泥流与原状黄土物质成分、组成结构差异,开展黄土非饱和增湿力学变形试验,监测0°~60°单面坡与坡肩平缓斜坡的降雨入渗过程,研究坡体形态对雨水汇聚、入渗及基质吸力变化的控制特征,揭示泥流流体运动过程中水土响应机制;(3)对浅层黄土泥流物理力学模型进行解析,讨论泥流流动能量转化特征,建立降雨诱发泥流灾害的强度计算模型,为降雨泥流灾害危险性定量计算提供理论支撑。     

南天山西段巴雷公花岗岩体的地质年代学及锆石Hf同位素特征——岩石成因及对构造演化的约束

位于中国南天山增生造山带西段的巴雷公岩体的岩石类型为黑云母二长花岗岩。岩体中2件样品的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为291±3 Ma和283±3 Ma。该岩体具有较高的SiO2(65.88%~72.99%)、K2O(4.23%~6.86%)和全碱含量(K2O+Na2O=7.45%~9.96%),呈现明显的Ba、Nb-Ta、Sr、P和Ti的负异常,以及轻稀土元素相对于重稀土元素的轻-中度富集和明显的Eu负异常(δEu=0.27~0.60)。上述这些特征与A型花岗岩一致。其锆石的εHf(t)值为-4.3~+1.7,二阶段Hf模式年龄为1.20~1.58 Ga。锆石Hf同位素和全岩地球化学特征暗示岩体起源于高温、低压条件下的下地壳中元古代角闪岩相变质基性火成岩的部分熔融。巴雷公岩体的围岩属于代表了南天山洋残迹的蛇绿混杂岩的一部分。巴雷公岩体无变形,侵入至蛇绿混杂岩单元中,具有"钉合岩体"的特点,从而为进一步限定洋盆闭合于二叠纪之前提供了证据。南天山增生造山带二叠纪岩体的Hf同位素均显示古老物源,揭示该增生造山带深部均为古老物质,是塔里木古老基底物质大量卷入的反映。     

Effects of gas pricing reform on China’s price level and total output

Natural gas plays an important role in the mitigation of climate change, yet its development is constrained by the current natural gas pricing mechanism in China. In the context of the natural gas pricing reform, this paper analyzes the potential effects on price level and total output. Through the input–output model, some conclusions are drawn as follows: (1) The gas pricing reform has relatively great impact on the products’ price of the sectors that have large gas consumption, such as industrial sectors and some service sectors, and on the total output of the gas production and supply sectors and the petroleum and natural gas extraction sectors, whereas the reform has relatively small impact on other industries; (2) effects of gas pricing reform on urban and rural residents are dissymmetrical, with larger effects on urban residents and (3) the reform has relatively small impacts on both various price indices and total output levels; thus, the government can realize the promotion of gas pricing reform nationwide at a cost of relatively small increase in general price level and little lose of total output.

     

额尔齐斯碰撞带东段结构与形成时代

阿尔泰地体与萨吾尔岛弧之间的额尔齐斯碰撞带其结构与形成时代是中亚造山带构造演化研究的热点问题之一。本文报道了额尔齐斯碰撞带东段结构与形成时代的研究结果。新的结果显示:额尔齐斯碰撞带东段由4个走向NWNNW陡立的韧性变形带组成,剖面上呈扇状挤压变形的结构;这4个韧性变形带的应变类型为收缩应变与平面应变;片理带的变形从宏观到微观都表现出对称的结构,不同变形带不同地段可具变化的流动方向而表现出"奶油饼结构",其可能整体形成于共轴挤压机制;玉勒肯与老山口韧性变形带花岗闪长质糜棱岩、花岗闪长质超糜棱岩中变质重结晶锆石U-Pb定年结果显示韧性变形时间约为360Ma。这可能意味着早石炭世时卡拉先格尔地区已进入碰撞阶段,即萨吾尔岛弧与阿尔泰地体间在360Ma时已发生碰撞。     

青藏高原东北部黄土地区降雨入渗对土质边坡稳定性的影响研究

降雨是诱发土质边坡失稳的主导因素之一,研究降雨入渗对土质边坡稳定性的影响有着重要意义。以青海西宁盆地黄土边坡为例,结合野外现场试验和室内直剪试验,研究了降雨入渗对坡体含水量和抗剪强度的影响,采用FLAC2D软件模拟分析了降雨前后边坡的应力、位移分布特征,并通过计算安全系数对边坡进行稳定性评价。研究结果表明,雨水入渗150 min内边坡表层土层含水量急剧增加,150 min后其变化趋势逐步变缓,较深层土层含水量随雨水入渗时间呈持续缓慢增加的趋势。对于同一层土体而言,雨水入渗深度随降雨历时的增大而增加,且表层土体中雨水入渗速度先快后慢。表层土体含水量每增加1.01%,其粘聚力减小13.53 k Pa,土体抗剪强度降低16 k Pa,说明土体抗剪强度对含水量的变化极为敏感。二维有限元模拟和分析结果表明,在自重应力作用和雨水入渗条件下,研究区坡脚处出现应力集中现象,且降雨后边坡位移量、应力集中范围及应力大小明显大于降雨前,而降雨后边坡稳定安全系数比降雨前降低了21.6%,说明降雨入渗对边坡的稳定性影响较大。     

光面爆破椭圆双极线性聚能药柱有效功及不耦合系数模拟研究

基于动力学仿真软件AUTODYN,对椭圆双极线性聚能药柱(EBLSC)进行了数值模拟。采用二维面对称计算方法,花岗岩岩体,空气夹层不耦合装药条件,研究了EBLSC结构及不耦合系数对光面爆破效果的影响,并建立有效体积功模型以评价爆破效果。结果表明,炮孔连线方向和垂直方向上的比冲量相近,偏差＜10%,故总能量沿周向近似均匀分布,但炮孔连线方向产生明显侵彻裂隙,且粉碎圈厚度和腔体扩张程度要小得多,表明该装药结构能够明显提高炸药能量的利用率和爆破效果;随着不耦合系数增大,炮孔连线方向上的损耗体积功先减小后增大,存在最大有效功。利用曲线拟合,得到最优不耦合系数约3.62,与相关文献的试验结果相近。     

高应力区砂岩加卸载条件下能量变化规律及损伤分析

根据高应力区砂岩三轴压缩试验和峰前卸围压试验的结果,分析了砂岩在不同应力路径下的能量变化规律。试验结果表明,相同围压下,峰前卸围压试验的各能量指标(总吸收能、弹性应变能、耗散能)均小于三轴压缩试验,能量变化特征与其初始应力路径密切相关,且随围压的增大而增大。峰前储存的弹性应变能比耗散能多,耗散能只在临近峰值点处才迅速增加。能量的耗散会导致岩石产生损伤,并且使岩性劣化、丧失强度,从能量角度定义的损伤变量,可以得出结论:开始卸荷低围压下的损伤变量大于高围压下,临近破坏时高围压下的损伤变量大于低围压下;卸围压使岩样束缚减小,加速了损伤的发展,岩样所受的应力状态愈趋不平衡。因此,基于能量的角度来表征岩石的损伤演化更符合实际。     

水库异重流一维水沙耦合模型

建立了基于库区不规则断面的一维非恒定异重流数学模型,并采用明流与异重流水沙输移模型交替运算的两步模式,即用潜入条件动态判别异重流计算的上游边界位置,将潜入点上游的明流浑水段与下游异重流段计算连接起来。水流运动、泥沙输移与河床变形过程完全耦合,采用TVD(Total Variation Diminishing)形式的MUSCL-Hancock格式进行数值求解。将该模型应用于恒定流量与释放定量悬沙两种条件下的异重流水槽实验模拟,比较了有无水面梯度项对模拟精度的影响,计算结果表明该模型能较为准确地预测异重流的厚度、含沙量分布及传播过程。     

中国大陆降水时空变异规律——I.气候学特征

为系统了解大尺度降水气候特征,利用2 300多个国家级气象站逐日观测资料,分析了中国大陆1956—2013年多年平均降水的空间分布和季节性变化规律。主要新认识有:① 暴雨量、暴雨日数和暴雨强度最高的站点在华南沿海,而小雨量、小雨日数最多的站点主要在江南内陆山区、丘陵;东部季风区山地、丘陵多出现低强度降水,平原和沿海易出现高强度降水;② 四季降水量均由西北内陆向东南沿海递增,南方秋季降水量明显小于春季,但华西和江南沿海秋季降水量较多,冬季降水在东南丘陵出现高值中心;③ 珠江和东南诸河流域降水量年内存在2个峰值,其中珠江流域有6月主峰值和8月次峰值,东南诸河流域主峰在6月中下旬,次峰在8月末,长江流域总体表现为单峰型,出现在6月下旬和7月初,西南诸河流域和北方所有流域降水均表现为夏季单峰型;④ 南方各大河流域从2月末到6月中下旬陆续进入雨季,北方各大河流域进入雨季时间集中在6月末、7月初;南、北方雨季结束时间比雨季开始时间集中,从南到北进入雨季时间持续120 d以上,而从北到南退出雨季时间则仅持续不到45 d;⑤ 丰雨期的持续时间,珠江流域从5月初到9月上旬后期,东南诸河从5月上旬到7月上旬,8月末到9月初再度短暂出现,长江流域从6月中下旬到7月中旬,西南诸河从7月中旬到 8月下旬,淮河流域从7月上旬至7月底、8月初,辽河流域在8月初出现极短丰雨期;⑥ 降水年际变异性最高的站点在青藏高原西南、塔里木盆地、阿拉善高原、华北平原北部和汾河谷地,海河流域年降水具有最大的变异系数。     

澳大利亚中部Alice Spring红色表土磁学特征分析

炎热干旱的澳大利亚中部是现代正在形成红色地表的区域.围绕中部Alice Spring地区采集了一系列红色地表样品.这些红色样品按照岩性大致可以分为三类:砂土、沙丘砂和岩石.通过对这些样品详细的磁学测量,发现这三类样品存在明显磁学特征差异,红色砂土和沙丘砂样品磁化率较岩石样品高出许多(砂土和沙丘砂磁化率均值为93.82× 10-8m3/kg),红色岩石样品磁化率值最低(均值为23.2×10-8m3/kg);三者主要磁性矿物也不尽相同;磁颗粒均以超顺磁(SP)颗粒为主,而单畴(SD)颗粒含量少.研究区百分比频率磁化率xfd％均值为8.28％,较黄土高原西部表土(兰州为3.5％)高出许多.该区现代年降水量约300mm,比兰州(约330mm)还低,成土导致百分比频率磁化率增高却比兰州明显高出几倍.这可能反映了黄土高原表土频率磁化率增高与降水量密切相关;而在澳洲中部可能与持续高温成土条件和作用的时间存在更密切的关系.澳洲中部不论岩石还是表土均以红色为主.磁学实验表明,砂土和沙丘砂样品均以磁铁矿为主,三类样品普遍含一定量磁赤铁矿和赤铁矿的贡献,与地表红色外貌相符.说明澳洲红色地表过程很可能是黑色磁铁矿颗粒表面被长期氧化条件下形成的红色磁赤铁矿/赤铁矿所包裹的现象,使得澳洲中部广大地区岩石露头和地表沉积物,普遍形成一层红色染色层.