Modeling the influence of settling velocity on cohesive sediment transport in Tanshui River estuary

Settling velocities of suspended cohesive sediment in estuaries vary over a range of several orders in magnitude. Variations in the suspended sediment concentration are often considered as the principal cause. Turbulence and the suspended sediment concentration, as well as other factors such as salinity, dissolved organic substances, flocculation ability, and the rate of floc growth affect setting velocities. A laterally–averaged finite difference model for hydrodynamics and cohesive sediment transport is developed and applied in the Tanshui River estuary, Taiwan. The model has been calibrated and verified with water surface elevation, longitudinal velocity, salinity, and cohesive sediment measured. The overall performance of the model is in qualitative agreement with the available data. The model is used to investigate the influence of settling velocity on cohesive sediment transport dynamics. The simulation indicates that the turbidity maximum zone is near Kuan–Du. When settling velocities increase the surface cohesive sediment concentration at Kuan–Du station trends to decrease and bottom cohesive sediment concentration increases. Both surface and bottom cohesive sediment concentrations decrease at Taipei Bridge and Pa–Ling Bridge. This implies that suspended sediment advected seaward and deposited. There is consequently a net seaward flux of suspended sediment near surface, and a net landward flux near the bed.     

Quantum-thermodynamic treatment of intrinsic anharmonicity; Wallace’s theorem revisited

Wallace (in Thermodynamics of crystals, 1972) developed a theorem, rooted in rigid lattice dynamics, which incorporates intrinsic anharmonic effects in solids. The practical application of this theorem in mineral physics is computationally involved and this is the main reason for the theorem not getting the attention it deserves. Because intrinsic anharmonicity is an important issue at the extreme conditions in planetary mantles, we derived a method which removes the computational obstacles in applying this theorem. We extended the theorem to incorporate details of the phonon spectrum and tested our algorithm on forsterite (Mg₂SiO₄). Using a least squares inversion technique applied to all available experimental data, we show that it results in an accurate representation of thermodynamic properties and sound wave velocities of Mg₂SiO₄ in its complete pressure–temperature stability range. We also show that the accuracy of our results is not significantly affected by the use of a different equation of state.     

拉萨地体内低速异常成因的探讨--壳内局部熔融的地震层析证据

青藏高原南部天然地震体波的层析反演图像描绘出拉萨地体内在15～90km深度内低速异常的分布特征。在研究速度结构的基础上，根据熔融程度与纵波波速呈倒数衰减的特性，论证了拉萨地体中低速体的出现与壳内的局部熔融有关。壳内局部熔融则来源于板块俯冲、地壳增厚产生的热而非幔源侵入所造成。同时，也发现了在拉萨以东中下地壳低速体有向东发展的趋势。大面积部分熔融层分布的深度范围约在15～35km处。另外，据藏南地区的SKS波分裂时间延迟很小的特点，推测藏南地幔中可能不存在各向异性，也就是没有足够的热源使各向异性矿物的品格重新定位。这从另一方面佐证了部分熔融仅存在于地壳内而不是地幔中。     

泥石流运动衰减动力学初步研究

我国公路泥石流病害严重，泥石流淤埋公路构建筑物是一类常见的公路泥石流病害类型。泥石流衰减动力学是防治泥石流淤埋病害的重要关键技术，也是泥石流运动学、动力学研究的核心问题之一。本文作者运用泥沙运动力学及流体力学原理，初步建立了泥石流固相颗粒和液相浆体的能量衰减条件，把泥石流衰减模式概化为两类，即能量抑制衰减和能量自由衰减；通过泥石流沉积模型试验，得到了不同粘度泥石流体的沉积扇变化形态，随着泥石流体粘度的增大，沉积扇边缘变陡、扩展范围变小、纵轴线长度减小等结论与实际情况吻合；初步建立了泥石流能量衰减速率计算方法。研究成果为防治公路泥石流病害奠定了基础。     

1961—2020年郑州主城区大气自净能力变化特征分析

利用郑州市主城区1961—2020年气象观测资料和2014—2018年空气质量监测数据,分析了郑州主城区大气自净能力指数的长期变化趋势与影响因子以及2014—2018年主城区大气自净能力与PM_2.5的关系。结果表明：郑州主城区大气自净能力指数30 a气候均值为4.42 t·(d·km²)^-1,春季大气自净能力最强,为5.20 t·(d·km²)^-1;秋季大气自净能力最弱,为3.88 t·(d·km²)^-1,不利于对大气污染物的清除。1961—2020年郑州主城区大气自净能力呈显著的减弱趋势,其中1969年最强为6.85 t·(d·km²)^-1,2020年最弱为3.06 t·(d·km²)^-1。影响因子中,1961—1980年混合层厚度与大气自净能力指数呈正相关;日平均风速≥2.5 m·s^-1的日数和小风日数与大气自净能力分别呈...     

圆形断面管道非满流流速计算表达式

工程实际中,常需要计算某一充满度下管道非满流的流量及流速。目前大多数计算模型均采用水力半径作为反映过流断面形状及几何尺寸的特征参数。针对不同充满度的研究结果表明,这种类型模型的计算结果与真实的流动特性并不相符,尤其当水深接近管顶时。根据水动力学基本原理及试验研究手段,对圆形断面管道无压均匀流流量-充满度非单一性进行了探索,并提出了以流量作为形状特征参数的更为合理且简单实用的水流流速计算表达式。     

桅杆结构纤绳连接拉耳孔边裂纹扩展形状变化特性研究

本文采用两自由度的裂纹扩展模型,以桅杆结构纤绳拉耳孔边裂纹前缘最深点和表面点的裂纹扩展增长量来追踪裂纹扩展。基于最小二乘法原理对通过有限元法所获得的各种裂纹形状所对应的裂纹前缘最深点和表面点的无因次形状因子进行多项式曲线拟合,用拟合曲线上的值代替离散的无因次形状因子扩充插值数据库,采用拉格朗日插值法计算任意形状裂纹前缘最深点和表面点无因次形状因子,并计算得到确定裂纹扩展速率所需要的应力强度因子幅度。最后根据裂纹前缘最深点和表面点的裂纹扩展速率确定桅杆结构纤绳连接拉耳孔边裂纹的扩展特性。     

南海东北部下地壳高速层的成因探讨

通过对南海北部大陆边缘地壳结构分析,指出南海东北部存在下地壳高速层,大致分布在112°E~120°E,19°N~22°N的陆坡和拉张程度大的陆架地区,呈NEE向延伸,在海底地震仪剖面上最大的厚度有8km,向南海海盆方向减薄。通过对比综合分析认为,高速层物质组成是底侵作用形成的熔岩垫,由于伸展作用,南海海底扩张（30Ma）前后底侵作用形成了熔岩垫,并促使南海北部大陆边缘地壳抬升,导致区域性抬升剥蚀。     

高分一号山地冰川运动速度提取与分析

近年来国产遥感卫星数据增多,但在山地冰川运动速度监测研究中,国产卫星遥感数据的使用却很少.基于此现状,本研究利用"高分一号"卫星数据(GF-1)对藏东南雅弄冰川运动速度进行了提取.通过与同分辨率、同时段的Landsat8数据进行对比,以及利用非冰川稳定区域的残余位移和冰川主冰流线剖面运动速度两方面,评估了 GF-1数据...     

迭代逼近科学方法在速度估算中的作用

以地球物理中的速度为题 ,在详细描述了速度参数重要作用、各类速度基本概念及其应用范围、影响速度估算的各种因素的基础上 ,以模型和处理流程的叠加速度分析为例 ,在两个层面上展现了迭代逼近方法。又以剩余层速度分析为例 ,说明了具有反馈控制思想的迭代逼近算法 ,从而指出该方法在速度估算中的重要作用