努力创造有宏观影响的大成果——中国区域地质志编纂的阶段性成果

中国区域地质志项目实施8年以来,已启动24个省级和2个区级地质志的编纂工作,其中11个省级地质志已经完成并通过验收,即将出版面世。通过编纂地质志,对编志地区以及全国地质进行了大综合、大集成,取得若干创新性成果:前寒武纪地质研究获重大突破;重新厘定了一些地区和全国地层系统;分析总结了岩浆岩时空分布规律;进行了构造区划,深化了中国地质构造的认识;发现典型的洋盆地层系统;成功进行了三维立体地质图的编图试点。志书的编纂完成,将为中国地质工作和国家经济社会发展提供一套具有宏观影响的基础地质系列丛书。     

基于多孔介质理论的饱和土中群桩水平振动特性

Dobry和Gazetas分析群桩振动特性的理论是将土体视为单相介质提出的,对于饱和土中桩-桩相互作用和群桩振动是否适用有待验证。将土体视为液固两相多孔介质,运用Novak薄层法和引入势函数的方法,求解了饱和土层的水平动力阻抗和自由场水平位移衰减函数,并在初参数法的基础上求解了桩-桩水平动力相互作用因子,运用基于动力相互作用因子的叠加原理对饱和土中群桩的水平振动进行了分析,并以3×3桩为例对群桩动力阻抗的主要影响参数进行了分析。提供了一种分析饱和土中桩-桩动力相互作用和群桩动力阻抗的新方法。     

好氧颗粒污泥对有机污染物的吸附机制

为探讨好氧颗粒污泥对有机污染物的吸附机制,采用动态吸附方式研究好氧颗粒污泥对有机污染物的初期吸附作用,采用静态吸附方式考察好氧颗粒污泥失活前后对有机污染物吸附效率的差异,分析了好氧颗粒污泥吸附有机污染物前后的热力学参数及红外光谱变化。结果表明,好氧颗粒污泥对有机污染物的吸附过程表现出了明显的初期吸附去除现象,30min内对有机污染物吸附去除率达60.19%。好氧颗粒污泥吸附有机污染物是一个自发、吸热、熵增的过程,且吸附过程是一个以物理吸附为主、生物吸附和化学吸附为辅的复杂过程。     

洋板块地质研究进展

中国存在多个时代、多种类型的造山带,发育了多种多样的俯冲增生杂岩带,经历了复杂多变的洋陆转换过程,如何揭示包括洋内演化和洋陆转换等的造山过程一直是一个难题。为此,中国区域地质志项目组提出了洋板块地质研究,试图通过对造山系俯冲增生杂岩带、蛇绿岩带等洋岩石圈地质建造、结构构造进行系统研究,再造洋岩石圈从洋中脊形成到海沟俯冲消亡、转换成陆的地质作用全过程。本文介绍了洋板块地质提出到现今主要的研究进展,包括四个方面。一是,初步建立了洋板块地质格架,洋板块地质的研究包括俯冲增生杂岩的物质组成、蛇绿岩类型及其形成的构造环境、洋板块沉积组合和洋板块地层、岛弧火成岩组合、洋陆转换的过程和机制、洋-陆转换过程与成矿作用等重要内容。二是,识别出北山牛圈子—马鬃山、嘉荫—依兰、陈蔡、东昆仑布青山—阿尼玛卿、鹰扬关、大洪山、甘孜—理塘、新余神山—新干神政桥等中国陆域62条主要的俯冲增生杂岩带/增生杂岩带。俯冲增生杂岩带是认识、理解造山系时空结构、组成和演化的关键。三是,在祁连地区识别出较为完整的洋内弧岩石组合。洋盆演化形成大陆过程中的洋内俯冲带是大陆的诞生地,洋内俯冲作用形成的洋内弧是洋盆演化形成大陆的初始弧。洋内弧火成岩组合序列的发现为研究洋陆转换过程提供了岩石学依据。祁连造山带是洋板块地质研究的经典地区之一。研究显示,当金山出露完整的洋内弧岩石组合,这些岩石记录了洋内弧从初始俯冲到发育成熟的全过程,为探讨祁连造山带原特提斯洋构造演化提供了新的依据。四是,制定了洋板块地质构造图编图方案,编图内容主要包括俯冲增生杂岩带、岩浆弧、高压-超高压带、俯冲期和碰撞期构造形变要素和构造演化等。编图单元分为三级:一级为俯冲增生杂岩带;二级为岩片;三级包括基质和岩块。编图过程中需要明确岩浆弧的性质和归属,明确图面上某一岩浆弧与哪个蛇绿混杂岩或大洋配套。图面上对于构造要素的表达重点是区分俯冲和碰撞阶段。通过构造变形的时态、相态、位态研究,识别俯冲期和碰撞期的构造变形形迹。这是洋板块地质初步的研究成果,以俯冲增生杂岩带的研究为基础,探讨特提斯洋等大洋的演化、中国东部古太平洋/太平洋转换与中新生代成矿关系等重大基础地质问题是洋板块地质研究下一步的工作方向。目前,洋板块地质的研究还处于试点阶段,洋板块地质与成矿的成因联系等重大地质问题尚需今后更深入地研究。     

垃圾土瞬时模量变化规律的试验研究及机制分析

采用有代表性配比的人工配料垃圾土试样对瞬时模量变化规律进行了试验研究,结果表明：垃圾土有机质含量、初始含水率、初始孔隙比及降解程度的变化对瞬时模量都有影响,并得到了各影响因素下的变化规律。结合垃圾土自身特性对各因素影响机制及结果进行了分析,这些结论对未来的填埋场变形研究及工程设计是非常有意义的。     

相空间广义拟余能原理用于弹性结构扭振分析

在大跨度桥梁设计中,抗风是工程师们最关心的问题之一,也是桥梁动力稳定问题的重要研究领域。本文按照广义力和广义位移之间的对应关系,将相空间的弹性动力学的基本方程乘上相应的虚量,然后积分,代数相加,并考虑到体积力和面积力均为伴生力,建立了适用于研究大跨度桥梁流固耦合初值问题相空间的两类变量的广义拟余能原理。应用该原理,解决了一个非保守桥梁流固耦合问题的具体算例。并且讨论了如何应用非保守系统的广义拟变分原理进行大跨度桥梁近似计算的问题。     

Comparison of Fused Glass Beads and Pressed Powder Pellets for the Quantitative Measurement of Al,Fe, Si and Ti in Bauxite by Laser‐Induced Breakdown Spectroscopy

Due to matrix interference and sample particle size effects, some of the most important and difficult issues in laser‐induced breakdown spectroscopy (LIBS) analysis are the calibration and quantitative measurement of a complex matrix. This study proposes the use of borate fusion as an alternative sample preparation procedure for the quantitative measurement of Al, Fe, Si and Ti in bauxite by LIBS. Analytical calibration curves were made using bauxite certified reference materials (CRM), and the precision and accuracy of the methods were evaluated by analysing an additional bauxite CRM, using two different approaches: pressed powder pellets and fused glass beads. The borate fusion method was the most suitable sample preparation technique, since particle size effects and matrix interference could be minimised, obtaining better linearity on the analytical calibration curves (r²), and more accurate and more precise results for bauxite analysis.     

非饱和土路基毛细作用的数值与解析方法研究

通过建立非饱和土毛细作用的孔隙分布的分形模型,推导获得了非饱和土毛细水的最大上升高度,同时基于Richards水分运动微分方程,引入边界及初始条件,基于Laplace变换,得到了毛细作用下非饱和土路基湿度变化的解析解;同时引入算例,将所提出的解析方法计算结果与未简化参数的数值计算结果进行了对比分析;最后考虑不同因素的影响进行了非饱和土路基毛细作用下的湿度变化分析。分析结果表明：解析求解获得的路基湿度变化趋势和未进行参数简化的数值法求解结果基本一致,证明解析解法是合理可信的;路基填筑的初始含水率越大,填土的初始吸力越小,毛细水上升的高度及湿度变化量也相应越小;透水性能较好的路基填土毛细水上升速度较快,但上升高度较小,毛细水可以在较短时间内上升到最大高度;路基的填土类型不同,路基在毛细作用下的湿度变化状态也不同,需要针对不同的填土路基进行相应的防排水措施。     

ON USE OF LHN METHOD TO ASSIMILATE THE INTENSIFIED SURFACE PRECIPITATIONS FOR GRAPES_MESO MODEL INITIALIZATION

The quantitative precipitation forecast (QPF) in very-short range (0-12 hours) has been investigated in this paper by using a convective-scale (3km) GRAPES_Meso model. At first, a latent heat nudging (LHN) scheme to assimilate the hourly intensified surface precipitation data was set up to enhance the initialization of GRAPES_Meso integration. And then based on the LHN scheme, a convective-scale prediction system was built up in considering the initial “triggering” uncertainties by means of multi-scale initial analysis (MSIA), such as the three-dimensional variational data assimilation (3DVAR), the traditional LHN method (VAR0LHN3), the cycling LHN method (CYCLING), the spatial filtering (SS) and the temporal filtering (DFI) LHN methods. Furthermore, the probability matching (PM) method was used to generate the QPF in very-short range by combining the precipitation forecasts of the five runs. The experiments for one month were carried out to validate the MSIA and PM method for QPF in very-short range. The numerical simulation results showed that: (1) in comparison with the control run, the CYCLING run could generate the smaller-scale initial moist increments and was better for reducing the spin-up time and triggering the convection in a very-short time; (2) the DFI runs could generate the initial analysis fields with relatively larger-scale initial increments and trigger the weaker convections at the beginning time (0-3h) of integration, but enhance them at latter time (6-12h); (3) by combining the five runs with different convection triggering features, the PM method could significantly improve the QPF in very-short range in comparison to any single run. Therefore, the QPF with a small size of combining members proposed here is quite prospective in operation for its lower computation cost and better performance.     

台风集合预报研究进展

台风数值预报是防台减灾的关键,而集合预报是体现和减少数值预报不确定性的常用方法。本文对近年来台风集合预报方法的研究进展进行了梳理和总结,涉及初值集合扰动、模式扰动技术以及基于统计的台风集合预报后处理技术。对全球几个主要集合预报系统的发展及我国的区域台风集合预报系统做了回顾。最后,在回顾的基础上,讨论和提出了关于台风集合预报仍存在的问题及未来可能的研究方向。