自然科学基金视角下湖泊科学发展态势与研究前沿

湖泊与水库作为地表水资源的重要载体,是中国特大、大中型城市最重要的集中型供水源地和最基本的地理单元,兼具供水、防洪、维系生物多样性等诸多功能,与人类生产生活息息相关。湖泊科学是地理科学的重要组成部分,加强湖泊科学基础研究对于助力中国生态文明建设具有重要意义。国家自然科学基金是中国基础科学研究资助的主渠道,自然科学基金申请书在一定程度上反映了各研究领域前沿与热点。经过梳理,1986—2022年间地理科学学科的自然科学基金申请书标题中含“湖”和“水库”的共2347份,对其中的关键词等信息的分析表明：(1)湖泊科学申请书数量增长主要集中在2004—2011年和2018—2022年两个时段。(2)1986—2022年D0105（景观地理与综合自然地理）和D0113（遥感科学）两个二级代码下申请书数量占比分别达25.0%±8.9%和19.8%±5.5%。(3)“鄱阳湖”“太湖”“洞庭湖”“青藏高原”“三峡水库”等研究区出现频次较高,“机制”“湿地”“流域”“遥感”等研究内容与方法热词出现频次较高,这与Web of Science及中国知网等平台上热词检索结果大致吻合。(4)在湖泊科学领域提交申请...     

隧道掘进机滚刀破岩动态荷载理论模型及试验研究

滚刀荷载的动态信息（如峰值荷载、增长速度以及频率等）对保持全断面隧道掘进机系统稳定、控制刀盘振动等至关重要。目前的破岩力预测公式不足以满足刀盘受力及振动的求解需要。因此,基于离散化建模思路,将传统空腔膨胀理论的一维贯入运动扩展至高维度的回转破岩中,对岩体参数及操作参数对荷载特性的影响进行了研究。并通过多组全尺寸回转破岩试验进行验证。结果表明：安装半径、转速以及贯入度的增大使单位时间内滚刀挤压的岩体体积增多、密实核边界速度升高,导致侵岩荷载的增长速度及频率均升高,荷载变化及刀盘振动更加剧烈。岩体强度的增大会导致荷载峰值及增长速度升高、频率降低。所建立的回转破岩动态荷载理论模型与试验结果相差5%以内,验证了该模型的准确性。     

2023年度地理科学学科国家自然科学基金项目评审与成果分析

介绍了2023年度地理科学学科集中受理期项目申请与受理状况,分别从三大分支学科、3种项目类型与4类科学问题属性方面分析了2023年度科学基金项目评审与资助状况,并指出了在项目申请与评议工作中应注意的事项。对于2022年底的结题项目,分析了各类项目发表SCI/SSCI和中文核心期刊收录论文情况,并重点阐述了各分支学科项目取得的主要研究进展。     

切槽对TBM刀具破岩机制的影响研究

高压水射流与机械滚刀相联合破岩技术的出现,改变了传统隧道掘进机（tunnel boring machine,简称TBM）的作业方式。以高压水射流在滚刀两侧岩体切槽的破岩模式为研究对象,开展常截面滚刀压头贯入不同预切槽深度白砂岩板状试样的试验和数值模拟计算分析,对破裂后图像进行DIC分析,研究发现：切槽的存在,阻断了刀具贯入裂纹的拓展,使能量能够更加集中于压头下方的局部岩石块体,有利于形成“八”字形贯通裂纹,促进岩石的破碎;随着槽深增加,压头下方岩石内部的应力状态和力学响应分区逐渐过渡改变。槽深较大时,压头下方的力学响应区域在原有裂纹扩展区、弹性区之间增加了破坏过渡区,该区域内微裂纹被压密,区域内岩石存在较大变形,但未出现明显破坏;切槽后,滚刀压头下方的岩体破坏机制由无切槽试样挤压剪切为主导的径向裂纹拓展,演变为由刀具和切槽共同控制作用—拉伸剪切为主导的主裂纹扩展。     

动力扰动作用下多功能岩石结构面剪切试验装置研制与应用研究

动力扰动是导致岩石结构面滑动失稳进而触发地震、岩爆等强动力型地质灾害的重要诱因。为研究动力扰动作用下岩石结构面力学响应及其活化致灾机制,自主研制了动力扰动作用下多功能岩石结构面剪切试验装置。该装置主要包括用于施加准静态荷载、多种法向边界条件、复杂波形宽频率动力扰动荷载（0.5～50 Hz）及宽频剪切速率（0.000 1～10 mm/s）的法向和切向加载系统,施加冲击动力扰动荷载的摆锤冲击系统,开展循环往复剪切试验的剪切盒,数据采集和控制系统。通过控制软件编程,可开展不同剪切速率下恒定法向荷载、恒定法向刚度、卸法向荷载、变法向刚度和动态法向荷载条件下岩石结构面单调或循环剪切试验,静载叠加动载剪切试验,速率和应力阶跃试验和摆锤冲击剪切试验等。应用该装置开展了初步的试验研究,验证了试验过程中该装置具有良好的稳定性和准确性。该装置的研发对认识动力扰动作用下岩石结构面的响应特征,深入理解地震、岩爆等强动力型地质灾害的岩石结构面活化失稳触发效应及致灾机制具有重要的科学意义和工程价值。     

CLUE-S模型应用进展与改进研究

土地利用变化是景观生态学重要的研究领域,通过模型模拟土地利用变化趋势是该领域的主要研究内容之一。CLUE-S模型可以全面考虑自然和人文因子,通过迭代方法综合空间分析和非空间分析,较好地模拟小尺度范围内土地利用变化情景,具有综合性、开放性、空间性、竞争效率性等特点,已经在国内外多个地区的土地利用变化研究中得到广泛应用,形...     

西南地区东部夏季典型旱涝年的OLR特征

利用1959—2006年西南地区东部20个测站的逐日降水量资料和1979—2006年全球OLR（Outgoing Longwave Radiation）逐日格点资料, 分析了西南地区东部夏季典型旱涝年OLR的异常特征。结果表明： 按照区域降水指数可确定3个典型干旱年（2006, 1994和1997年）和3个典型洪涝年（1998, 1980和1993年）, 而1998年和2006年分别是1959年以来西南地区东部降水偏多和偏少最明显的年份。西南地区东部典型旱涝年夏季OLR分布有明显的差异, 洪涝（干旱）年, 从青藏高原东部一直到江淮地区OLR值偏低（高）, 同时孟加拉湾南部及赤道东印度洋地区OLR值也偏低（高）, 而菲律宾及其附近地区OLR值偏高（低）。从3个关键区平均的逐日变化来看, 赤道东印度洋地区对流活动典型涝年强于典型旱年, 菲律宾及其附近地区对流活动则是旱年强于涝年, 青藏高原东部至江淮流域地区（包括西南地区东部）极端涝年盛行上升运动。涝年热带地区的ITCZ以向西移动的特征为主, 而旱年热带地区的ITCZ夏季前期则以向东移动的特征为主。典型涝年孟加拉湾南部及赤道东印度洋地区的对流北传的特征较明显, 6月中旬以后大部分时间可以传到30°N以北, 典型旱年孟加拉湾南部及赤道东印度洋地区的对流主要呈现南北振荡、 偶有中断的活动特征, 很少时间能达到30°N。低纬热带地区关键区域OLR 5～9月一般都具有准40天左右的显著低频变化周期, 而准12～15天的准双周变化周期在部分时段也显著。典型涝年夏季OLR 40天左右低频对流经向和纬向传播在西南地区东部区域得到加强, 低频对流偏强, 引起降水偏多, 而典型旱年夏季则相反, OLR 40天左右低频对流经向和纬向传播在该区域得到削弱, 低频对流偏弱, 引起降水偏少。     

重庆市主城区15年来酸雨变化趋势分析

本文运用重庆市主城区1993～2007年降水pH值监测资料,分析了重庆市最近15年来酸雨的变化趋势。结果表明,重庆市主城区降水pH值较低,15年来平均pH值介于3．8～4．5之间。重庆市年降水pH值基本呈递增趋势,倾向率达0．23／10a;最近5年的月际变化中,降水酸度夏高冬低,酸雨频率夏低冬高;各季节中,秋季pH值年际变化呈明显的波动状升高的趋势,其余3个季节呈弱波动,升降趋势不明显。重庆市酸雨（pH〈5．6）频率较高,各季节的酸雨频率基本在80％以上,且有增大的趋势;各季节中春季呈明显的升高趋势,其余季节略升高或趋势不明显。重庆市较强级别以上强度的酸雨（pH〈4．5）频率年际变化幅度较大,介于30～80％之间,变化趋势不明显。重庆市酸雨强度的变化主要受污染源排放量及其它因素的影响。     

气候变化对重庆农业的影响及对策研究

本文分析了重庆市气候特点及其对重庆农业的影响;并在全球气候变暖的大气候背景下,分析了重庆气候的变化趋势,并就气候变化对重庆农业可能造成的影响进行了初步的探讨;提出了重庆农业应对气候变化的适应性战略和技术措施。     

河南嵩县土地庙沟铅锌矿床有关的花岗岩体LA-ICP-MS锆石U-Pb测年和Hf同位素特征及其地质意义

土地庙沟铅锌矿床是豫西南铅锌银多金属成矿区域的重要组成部分。本文以与土地庙沟铅锌矿床成矿关系密切的栗扎树岩体为研究对象,利用LA-ICP-MS锆石U-Pb测年和Hf同位素分析方法,探讨岩体成岩时代及其与矿床成矿时空相关性。岩体测得的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄加权平均值分别为141.6±1.3Ma（样品YZY-G07）、135.5±1.6Ma（样品YZY-G08）、116.2±1.2Ma（样品YZY-G01）,Hf同位素分析二阶段模式年龄为1724Ma~2244 Ma,表明成岩物质主要来源于地壳,并结合矿床特征,与栾川-维摩寺断裂北侧的合峪、伏牛山、太山庙相比,从早到晚,140Ma、135Ma、117Ma均有较好的对应关系。根据形成于140Ma左右的花岗岩浆活动,结合岩石地球化学、矿床地质特征、同位素特征等资料,并与华北克拉通南缘南泥湖矿田的成矿构造热事件对比,可推断出矿床为早白垩世早期同一构造-岩浆-流体成矿事件的产物,为矿山企业勘查找矿提供了科学依据。