基于实测波浪的单桩式海上风电基础波浪力计算研究

基于实测波面的波浪力获取作为结构动力响应分析以及数字孪生模型建立的必备环节,对海上风电数字化运维至关重要。为了满足更大的装机容量需求,单桩式海上风电基础趋于大型化,其尺度因子D/L也随之增大;并且实际海域均为非规则波,以尺度因子划分波浪力计算理论的方法对非规则波的适用性尚不明确。通过建立数值水槽,依据实际工况对不规则波与桩基的作用进行数值模拟,得到入射波浪场与桩基所受波浪力,在此基础上,基于入射波浪场分别采用Morison方程以及绕射理论求解波浪力并将之与数值模拟结果进行对比,分析了不同波浪力计算理论关于尺度因子的适用性,同时探究了波浪要素对计算精度的影响。结果表明：Morison方程在波高较大时精度下降;相对于Morison方程,绕射理论在该尺度下的精度更高。最后,通过分析实测数据进一步探讨了典型工况下的波浪力特征,以期通过实测波面计算波浪力的方法为实际服役风机波浪力计算提供技术支持。     

The Ulva prolifera genome reveals the mechanism of green tides

The genome of green microalgae has rarely been reported. Ulva prolifera is a green microalga that has received much attention. Despite research articles about U...     

基于循环孔洞扩张模型的X型圆管节点超低周疲劳寿命预测

海洋工程钢结构在服役过程中,受风、浪、流或地震等极端循环载荷的影响,易发生超低周疲劳断裂破坏,造成人员伤亡及财产损失,因此超低周疲劳断裂分析及寿命预测对于海工结构安全性评估至关重要。然而,现阶段基于累积损伤理论提出的多种超低周疲劳寿命预测模型无法对多尺度节点实现统一预测,造成了实际工程应用的不便。因此文中基于循环孔洞扩张模型开展X型圆管节点超低周疲劳寿命预测。首先,开发了基于循环孔洞扩张模型的VUSDFLD程序,实现ABAQUS与FORTRAN子程序联合应用,利用有限元分析验证循环孔洞扩张模型在X型圆管节点超低周疲劳断裂分析中的有效性;其次,根据多组X型圆管节点超低周疲劳断裂有限元分析结果,在宏观层面提出了一种基于Manson-Coffin公式的超低周疲劳寿命预测公式;最后,依据Miner理论,将适用于等幅加载的超低周疲劳寿命公式扩展至变幅加载情况,验证了多种节点尺寸下超低周疲劳公式的适用性,为工程应用提供了理论依据。     

基于空间组合特征的农村居民点重构方向识别

农村居民点空间优化重构是推进乡村振兴的重要内容之一。以中国湖北省鄂州市为研究区,从人的生存生活需求出发,构建宜居性评价指标体系,评估鄂州市宜居性高低;通过网络分析法构建城乡人口流动网络,发现乡村人口流动规律。在此基础上,综合宜居性和人口流动强度的组合特征进行农村居民点空间重构。结果表明：(1)鄂州市整体宜居性较高,其中,生存保障功能差距较小,而生活服务功能和生活提升功能差距较大;(2)人口按照主城区、所属镇、附近优势城镇的优先顺序流动;城镇辐射范围有限,现有的点轴结构不能起到以点带面的作用,亟需发展中心村、一般村、基层村形成完整的乡村结构,带动全域发展;(3)基于乡村宜居性和人口流动强度将居民点划分为搬迁撤并类、城郊融合类和集聚提升类(中心村、一般村和基层村)。该研究可重塑乡村发展核心,完善乡村结构,促进资源优化配置,为人口快速流动区乡村聚落重构提供决策依据。     

黄河中游水系河流阶地序列与数值年代

根据黄河中游水系河流阶地的年代资料,通过对比各种测年结果,获得一个具有较准确数值年代的黄河中游的阶地序列。黄河中游水系河流阶地可分为黄河干流阶地(即兰州段、晋陕峡谷段、禹门口至河南孟津段黄河阶地)、黄河一级支流阶地(渭河和汾河阶地)、黄河二级河流阶地(泾河和洛河阶地)。建立一个准确的阶地序列和数值年代框架,需要多种测年技术的相互印证以及加强河流上下游阶地对比研究。总体来讲,兰州段黄河阶地的年代可靠度比较高,而晋陕峡谷段的河流阶地年代仍有很多争议;渭河的下游阶地年代相对较可靠,但渭河上游、汾河、泾河、洛河的阶地年代研究还需要加强。     

下地壳流变与造山带同挤压期地壳伸展的动力学关系

应用不可压缩非牛顿粘性流体的本构关系,对造山带同挤压期下地壳流变及其与上地壳构造伸展的动力学关系进行了二维有限元数值模拟. 结果表明,在板块侧向挤压下,当造山带山根下陷和地表隆起达一定程度后,地壳不同层圈岩石将发生复杂的粘性流变. 流变的运动学方式和分布范围不仅与时间有关、同时还受地壳厚度转变带形态的制约. 在构造挤压和山体荷载达到弹性平衡状态后,地壳流变首先发生在造山带下地壳山根,但经一定的Maxwell时间后,流变将不断局限于造山带前缘的厚度转变带. 这一流变方式的变化是导致造山带浅部地壳动力学转变的主要原因. 它造成造山带内上地壳最小主应力从近水平挤压不断转化为近水平拉张,由此使造山带前陆发生挤压冲断的同时,山体的核部发生上地壳的拉张伸展. 最后,应用这一结果讨论了青藏高原南缘南北向地壳伸展的动力学性质.     

气候变化背景下湖北省高温干旱复合灾害变化特征

利用湖北省76个国家气象站1961—2022年地面气象观测资料,基于气象干旱综合监测指数(Meteorological Drought Composite Index,MCI)和有效降水指数(Effective Precipitation,EP)识别湖北省历年干旱和洪涝过程,分析近62 a旱涝过程频次时空变化和旱涝年、旱涝转换特征以及2010年以来旱涝特点。结果表明：湖北省旱涝频发区总体呈东涝西旱、南涝北旱的片状分布。干旱和暴雨洪涝发生频次分别呈现波动式下降、上升趋势。干旱主要发生在春季和伏秋季,发生频次总体呈减少趋势,但夏秋干旱以及极端干旱有趋多增强的态势;暴雨洪涝主要集中在夏季,发生频次呈增多趋势。旱涝年年际间呈现连旱2~4 a、连涝2~3 a或旱涝交替的特征,部分年份年内旱涝并存、旱涝急转,2010年以来无旱涝并存年。旱涝转换站数年际间波动较大,呈现5个阶段性上升特征,各递增阶段最大站数呈递减趋势。2010年以来旱涝呈现极端性增强、骤发性增多及连旱连涝的特点。

     

GNSS-MR技术用于雪深探测的初步研究

全球导航卫星系统干涉反射测量（global navigation satellite system-interferometric reflectometry,GNSS-IR）技术能探测浅层地表的土壤湿度。针对多系统组合的土壤湿度反演问题,基于轨迹聚类方法,从全球定位系统(global positioning system,GPS)、北斗卫星导航系统（BeiDou satellite navigation system,BDS）、格洛纳斯(GLONASS)、伽利略（Galileo）导航系统的信噪比观测数据中提取多径干涉相位,利用经验模型求解轨迹聚类后的土壤湿度估计值,以加权平均方式得到系统组合后的估计结果。结果表明,BDS、Galileo反演精度相当且优于GPS、GLONASS,基于轨迹聚类的多系统组合土壤湿度估计方法的均方根误差为0.041 4 cm³/cm³,相比于单系统的综合反演精度提升约16.3%,相比于单系统的最佳频段反演精度提升约5.2%,所提方法能有效监测土壤湿度的变化。

     

成都平原宝墩遗址中晚全新世孢粉记录的环境变迁及人类活动

对宝墩遗址T3321剖面第9~13层（深度为150~308 cm）的53个样品进行孢粉分析,结合AMS ¹⁴C测年和考古断代,恢复了遗址区全新世适宜期至4300 cal.a B.P.前后的古植被及古气候演变过程。遗址区古环境演变可以划分为4个阶段：阶段1（7400~6500 cal.a B.P.）和阶段2（6500~6000 cal.a B.P.）的孢粉组合反映了以亚热带常绿落叶阔叶林为主的森林植被景观,气候较为温暖湿润;阶段2环纹藻属（Concentricystes）的出现以及大量蕨类植物的增加暗示着遗址区开始出现湖沼。阶段3（6000~4700 cal.a B.P.）主要以稀疏乔木、灌木及陆生草本为主的植被景观,本阶段后期气候由暖湿向冷干方向发展;环纹藻属比例在本阶段达到剖面最大后逐渐降低,表明遗址区水域面积大幅增加后逐渐减小。阶段4（4700~4300 cal.a B.P.）为古蜀先民在遗址生活时期,孢粉组合反映出人类活动明显增强。T3321剖面孢粉所揭示的古环境演变趋势与西南地区中晚全新世以来气候由暖湿向冷干转变的过程基本一致。阶段3和阶段4孢粉组合的变化揭示了古环境变迁与人类活动的关系,人类活动对植被变化产生深刻影响。陆生草本植物,尤其是伴人植物的增多以及湖沼面积的减少反映出人类对环境的改造作用以及农业种植活动的出现。

     

岩石破坏过程磁场效应实验研究及其对地震预报的意义

地震前岩石圈存在可观测的磁场前兆异常, 岩石破坏过程的磁场效应规律却鲜有研究.本文设计建立了岩石破坏磁场效应监测实验系统, 测试分析了岩石破坏过程磁场与载荷、声发射、电磁辐射之间的关系, 探讨了岩石破坏磁场产生机制与岩石破坏磁场效应对地震预报的意义.结果表明: 岩石在受载破坏过程能够产生磁场, 磁感应强度与载荷变化存在良好的对应关系.在受载前期, 磁感应强度波动增加, 受载中后期, 磁场强度显著增加; 主破坏发生时, 磁场强度快速增加并达到最大值.磁感应强度与累积声发射计数平均相关系数达到0.825, 呈高度相关, 表明磁场变化能够反映岩石的变形破坏阶段和状态.岩石破坏磁场的产生主要与电性变化有关, 运动电荷或电流的变化产生了磁场.岩石破坏磁场与电磁辐射同属于电磁信号, 磁场是一种极低频、连续、脉冲式的信号, 信号频率一般为0~20 Hz; 电磁辐射是一种瞬态、阵发性的电磁波, 信号频率一般为kHz~MHz.相对于电磁辐射, 磁场前兆异常先出现, 岩石破坏的磁场监测结果对于评估地震的临震预报具有显著的意义.