基于突变理论的太湖蓝藻水华危险性分区评价

蓝藻水华暴发是湖泊生态系统中营养物质长期累积的结果,是系统营养经长期演化后的极端状态.突变理论评价方法无需确定指标权重,减少了人为主观因素,并且计算方便.本文基于突变理论,采取蓝藻水华暴发的表征因子(叶绿素浓度)和导致蓝藻水华暴发的环境因子(总氮和总磷)作为潜在危险性评价指标,蓝藻水华的面积、范围以及暴发频次作为历史危险性评价指标建立多准则蓝藻水华暴发风险评价指标体系,并结合太湖九个分区进行蓝藻水华暴发危险性分区及全湖评价.研究结果表明:竺山湖和西部沿岸为极重危险性湖区;梅梁湾为重度危险性湖区;南部沿岸、贡湖和大太湖为中度危险性湖区;箭湖东茭咀、东太湖和胥湖蓝藻水华暴发危险性较小,为轻微危险性湖区.整体上看,太湖蓝藻水华暴发危险性程度由轻到重基本上沿东南-西北方向变化,与营养盐浓度由低到高分布趋势相一致.根据评价结果,可以明确太湖各区遭遇蓝藻水华暴发危险性的大小,为蓝藻水华风险管理和应急处理提供科学依据.     

主动与被动状态下墙体侧向位移近似计算

极限状态下墙体侧向位移对土压力计算和支挡结构设计影响显著。根据Rankine变形体和Coulomb刚塑体模型,将墙后土体变形分别当作单剪和直剪试验中试样的剪切过程,以达到极限剪切变形（剪应变或单位长度剪切位移）作为进入主被动状态标准,构建了土体变形与墙体位移的几何关系,提出了反映土体变形与强度特性,同时考虑静止时初始应力状态影响的墙体极限侧向位移近似计算模型。分析表明：土体极限剪切变形、滑移区范围、初始应力状态是影响墙体极限位移的核心要素,其中极限剪切变形占据主导作用,是导致不同颗粒组成及密实程度土体进入极限状态所需墙体位移差异显著的主要原因,而主被动区范围不同和因静止土压力系数 1引起的初始剪切变形,则是被动状态墙体位移远大于主动的关键因素;算例中主动与被动状态下墙体位移与墙高之比分别介于0.5‰～13.2‰和?0.4%～?5.2%,且主动状态下细粒土墙体位移大于粗粒土,计算结果与工程经验及相关文献模型试验基本一致。     

考虑Hansbo渗流的二维Biot固结有限元分析

为进一步深入研究弹性饱和黏性土地基的二维固结机制,引入Hansbo渗流方程描述固结过程中的非达西渗流,修正Biot二维固结方程。基于加权残数法,给出相应的有限元数值求解格式。通过和饱和黏性土一维非达西渗流固结理论有限体积法数值结果的对比,证明数值计算方法的有效性。在此基础上,探讨Hansbo渗流参数对二维地基固结进程的影响。计算结果表明,在固结初期,Hansbo渗流将增强Mandel-Cryer效应,增大孔压的峰值,并延长孔隙水压力达到峰值的时间;在固结中后期,整个土层存在孔隙水压力滞后现象。同时,Hansbo渗流将阻碍地基沉降的发展。而且,上述影响会随着Hansbo渗流参数的增大而更加明显。     

深部开采底板隔水关键层受局部高承压水作用破坏理论分析

大量实测地质资料与防治水实践证实,深部煤层开采底板含水层存在大量的局部高承压水区域,在强开采扰动下极易诱发底板突水灾害。基于“下三带”、“关键层”理论,将局部高承压水与底板隔水关键层简化为圆筒力学模型,分析研究隔水关键层在局部高承压水作用下的屈服破坏机制,得到了隔水关键层发生屈服的4个临界水压值公式;对各临界水压值进行区间划分,分析不同区间隔水关键层的屈服状态,确定了局部高承压水致使隔水关键层屈服破坏两个阶段的水压判据平衡方程,得出了奥陶系顶部岩层作为隔水关键层剩余隔水能力的计算表达式,并反演得到了开采深度上限、下限公式。结合九龙矿深部开采实际,对所建力学模型进行了验证与应用,进而提出了防止局部高承压水致灾的相关措施,对实现深部煤层安全带压开采具有重要的理论指导意义。     

我国低序次扭动构造体系控油模式研究

以地质力学理论为指导,通过开展塔里木、准噶尔-吐哈、走廊、鄂尔多斯、四川、松辽、渤海湾等8个（地区）构造体系控油作用研究,深刻认识到油气田分布主要受各类低序次扭动构造体系的控制,在此基础上,发展和建立了五类低序次扭动构造体系控油模式,包括帚状构造体系、旋扭构造体系、雁列构造体系、入字型构造体系和反"S"型构造体系。文章分别以具体典型实例系统概述了其各类低序次构造体系的形成特征、油气成藏条件及分布规律,认为构造体系的形成受不同构造环境和应力场控制;不同低序次扭动构造控制油气田分布规律各异。这些控油模式的建立对当前和今后油气勘探和油气田发现有重要指导意义。      

非均匀介质地震AVO响应模拟及分析

地震AVO （amplitude versus offset）技术是一项利用振幅信息研究岩性、检测油气的地震勘探技术。常规方法基于Zoeppritz方程计算模型界面处的反射系数,而实际地下非均匀介质中地震反射特征不仅与入射角度、物性差异有关,还与入射波频率、地层厚度、薄互层结构等因素有关。为此,应用传播矩阵理论充分考虑与这些因素有关的调谐干涉等传播效应,针对实际数据计算非均匀地下介质的高精度合成地震记录,对比Zoeppritz方程、Shuey二项近似方程、Shuey三项近似方程以及传播矩阵算法的模拟效果。研究发现：在小角度入射时Zoeppritz方程、Shuey二项近似方程和Shuey三项近似方程的反射振幅和波形基本一致,大角度入射时Zoeppritz方程与Shuey三项近似方程接近;Zoeppritz算法的模拟结果在小角度入射和浅层情况下与传播矩阵算法差别较小,而在大角度入射和深层情况下与传播矩阵差别较大,说明层间多次波的调谐干涉等传播效应不可忽略。     

一维水道中潮流能可提取率的理论推导

针对一维两端开放的潮流通道模型,在动力学基础上,运用流体的动量定理、质量守恒规律和能量守恒原理,推导得到通道内潮流能可提取量的计算公式以及最大可提取率的数学表达式。从推导结果可以看出,理论最大可提取率与水道海底摩阻系数、水深、水道长度、宽度等因素密切相关。此外,选取杭州湾海域建立数值模型进行实例计算,利用推导的理论公式求出不同水道的最大可提取率,最终求得海域内主要水道潮流能可提取量。     

不同结构形式张力腿平台水动力参数比较分析

随着张力腿平台(TLP)在深海油气开发领域的广泛应用,在早期传统式(C-TLP)的基础上衍生出了多种结构形式,其中还有延展式(E-TLP)、最小化深海水面式(MOSES)和海之星式(SeaStar)已具备业界建造运营经验。为了体现TLP各类结构形式的性能特点,服务于工程开发方案中平台构型选择,本文基于三维势流理论频域方法,针对现已建造的4种TLP的水动力性能及相关参数进行了对比研究。首先,在质量惯性、结构刚度相似的条件下,完成了各类型平台的主尺度方案;其次,采用SESAM软件分析计算了各方案设计平台的附加质量、势流阻尼和运动响应幅值算子(RAO);最后的结果对比表明,不同结构形式对张力腿平台的固有周期影响很大,分散立柱形式的C-TLP与E-TLP的垂向运动响应更小。     

基于粗糙集与犹豫层次分析的北极东北航道风险评估

运用风险分析理论和方法,以北极东北航道6个关键海峡为研究目标,构建东北航道自然环境风险评价指标体系;针对全球气候变暖以及海冰融化背景下北极东北航道航行安全问题,引入犹豫层次分析方法确定指标主观权重、采用粗糙集思想来确定客观权重,集成得到组合权重。基于所建风险分析模型,对其中3个关键海峡的自然环境风险进行了量化评估和时空特征分析,同时计算了2013年8月份6个关键海峡的风险度,模拟了一条最优通航线路并与同时期永盛号轮船的实际航行线路进行了比对。研究表明:(1)2000-2014年东北航道3个关键海峡自然环境风险均呈现减小趋势,红军海峡自然环境风险减小趋势最大;(2)对比3个海峡海峡自然环境风险度,德朗海峡最低,维利基茨基海峡次之,二者均适合通航;红军海峡风险度最高,且不适宜通航;(3)模型模拟路线与实际航线较吻合,对实时航行路线的选择有参考意义。     

辽宁海洋生态系统恶化的经济学阐释

文章在辨析和定义海洋生态系统概念的基础上,分析辽宁海洋生态系统的恶化态势,主要体现在过度捕捞导致的海洋生物资源衰退,陆源污染、养殖污染和油类污染导致的海洋水体环境污染以及填海造地和海岸侵蚀等导致的海岸生态系统弱化。进而,从公地悲剧理论、环境库兹涅茨理论、外部性理论和产权理论4个维度做出具体的经济学阐释,阐明海洋生态系统恶化态势与经济开发行为之间的关系。