A control-volume finite-element method for three-dimensional multiphase basin modeling

In this paper we describe a 3D control-volume finite-element method to solve numerically the coupled partial differential equations (PDEs) governing geological processes involved in the evolution of sedimentary basins. These processes include sediment deposition and deformation, hydrocarbon generation, multiphase fluid flow, and heat transfer in deforming porous media.     

Formation of saddle dolomites in Upper Cambrian carbonates, western Tarim Basin (northwest China): Implications for fault-related fluid flow

The saddle dolomites occur more intensely in cores closely to fault than that in cores far away from the fault in Upper Cambrian carbonate of western Tarim basin, suggesting that formation of the saddle dolomites is likely related to fault-controlled fluid flow. They partially fill in fractures and vugs of replacement dolomite. The saddle dolomites exhibit complex internal textures, commonly consisting of core and cortex. In comparison with the matrix dolomites, the saddle dolomites show lower Sr-content and ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratios, higher Fe- and Mn-content, and more negative δ¹⁸O values. Combined with high Th (100–130 °C) of primary fluid inclusions, it is suggested that the saddle dolomites precipitated from hydrothermal fluid derived from the deep evaporite-bearing Middle Cambrian strata, and the magnesium source may be due to dissolution of host dolomite during hydrothermal fluid migration. Fault activity resulted in petrographic and geochemical difference of the core and cortex of the saddle dolomites. The cores precipitated from the formation water mixed by deep brines at the early stage of fault activity, and the cortexes precipitated from the deep fluid with higher temperatures through the Middle Cambrian later. In summary, the formation of the saddle dolomites implies a hydrothermal fluid event related to fault activity, which also resulted in high porosity in Upper Cambrian carbonate in western Tarim Basin.     

昆承湖水流水质计算分析

在模拟昆承湖水流流场的基础上,模拟化学需氧量(CODMn)在湖水中的扩散情况;同时,利用昆承湖实测资料和水质的浓度场计算结果,得到其枯季环境容量.可以看出,昆承湖的流速较小,且方向由西北流向东南,可能是受长江径流和湖底西北高东南低的地形特征影响;从昆承湖的CODMn浓度实测值和计算值中,可以看出小于其水环境质量标准限值.这将进一步为实现常熟市湖泊水环境质量的不断提高、生态状况的持续改善与科学管理提供依据.     

南海北部冬季和夏季逆风流机制初探Ⅱ.季风逆风流产生机制

分析讨论了季风风应力、大陆坡地形及底摩擦在产生季风逆风流的必要条件和间接逆风流诊断判据中的作用；应用季风逆风流必要条件和间接逆风流诊断判据，解释冬季风和夏季风逆风流是如何产生的。结果表明：季风风应力是产生季风逆风流的主导因素；冬季风风应力、大陆坡地形及底摩擦三者联合作用导致表层海水在大陆坡上产生辐合生成高水位带和高动力高度带，在大陆被北侧产生NE向的冬季逆风流，南侧产生SW向顺风流；夏季风风应力、大陆坡地形及底摩擦三者联合作用导致表层海水在大陆坡上产生辐散生成低水位带和低动力高度带，在大陆被北侧产生SW向的夏季逆风流，南侧产生NE向的顺风流；冬季风盛行期间，风致经巴士海峡流入南海的黑潮水，将加速冬季逆风流的形成，加大冬季逆风流的强度；夏季风盛行期间，风应力的作用使巴上海峡以东的黑潮水不能进入南海，即使别的原因令巴上海峡以东的黑潮水流入南海，但高温、高盐的黑潮水对夏季逆风流具有阻扼作用。     

黄河口快速沉积及其动力过程

现场观测资料和卫星遥感校准图像计算表明 ,185 5年以来 ,黄河三角洲新淤陆地 36 99km2 ,生长速率为 2 6 8km2 /a ,黄河输入三角洲 1× 10 8t泥沙形成 3 14 4km2 的陆地。进入河口区的泥沙约 88 4 %堆积在水下 8km宽的三角洲前缘。研究表明 ,这一堆积比例是河口切变锋、异重流和潮流场相互作用的结果 ,异重流在黄河汛期一直存在 ,大约搬运黄河来沙的 6 0 %沉积在三角洲前缘 ;一个潮周期内 ,切变锋出现两次 ,它能够捕获异轻羽状流中的悬浮泥沙堆积 ,也能够限制异重流的远距离扩散。切变锋消失后 ,少量悬浮泥沙才能远距离扩散 ,随潮流离开三角洲水下斜坡。     

可拓分类方法及其在流动单元分类中的应用

可拓学是研究事物拓展的可能性和拓展规律与方法的科学,它可以广泛的应用于各种矛盾和对立问题的解决.可拓分类方法是利用可拓学理论对事物类型归属进行研究的动态分类方法.为了解决储层流动单元分类中现存误判率较高的问题,本文利用可拓分类方法对储层流动单元分类进行了研究,并把利用可拓分类获得的流动单元分类结果与灰关联聚类法判别分析结果进行了比较,发现可拓分类方法具有更强的判别能力,具有实用性强、误判率低的特点,判别准确率可比灰关联聚类法提高15%.这种方法不仅仅适用于流动单元分类,对于油气勘探开发的很多环节都将具有适用性.     

沟谷型沙漠泥流堆积体起动过程中的孔压变化特性

以黄河上游宁蒙段典型风水复合侵蚀流域为研究区域,重点针对堆积体堵塞沟道极端条件下的沟谷型沙漠泥流,从堆积体起动成灾的环节入手,开展直槽概化模型试验,并采用基于有效应力原理的流固耦合模型,概化模拟上游暴雨洪水入渗条件下堆积体内孔隙水压力变化特性及其起动过程,从微观角度揭示其成灾机理。结果表明：堆积体起动过程中孔隙水压力与时间呈指数为0.5的幂函数关系;流固耦合作用下堆积体内经历了应力场→体积应变→孔隙率→孔隙水压力→渗流场→塑性应变→屈服破坏的复杂非线性变化过程。     

典型深街谷内树木空间配置对行人呼吸高度处气流的影响

为揭示树木的不同空间配植方案对行人呼吸高度气流的影响,本文将树木视为均匀多孔介质,通过附加源项法从空气动力学角度用CFD模拟了H/W=2的典型深街谷几何内4种树木配植情景,实验表明,不同空间配置下树木对街谷内行人呼吸高度处局地气流的影响强弱在空间分布模式上差异悬殊：① 均匀种植的树木对街谷内行人呼吸高度的气流起到阻碍作用,不均匀种植则有效提升街谷的整体流速。4种空间配植方案下树木对气流的影响程度不同,阻碍作用从大到小的顺序为均匀间距8 m（Spa8m）>均匀间距6 m（Spa6m）>均匀间距20 m（Spa20m）>不均匀配植（Non-uniform）;对应的平均气流增强指标顺序为$\bar{D}_{spa8}$（-19.31%）<$\bar{D}_{spa6}$（-16.14%）<$\bar{D}_{spa20}$（-10.73%）<$\bar{D}_{non-uniform}$（1.25%）。② 对比不均匀和均匀的种植方案,不均匀植树的街谷内部行人呼吸高度的气流流速比其对照案例（均匀植树Spa8m方案）整体增强了106.49%。街谷中部不种树,在街谷两端配置树木并预留足够的自由空间的不均匀植树方案,能够让角涡渗入街谷中部,促使街谷内部的垂直漩涡和两端的水平角涡运动,增强湍流和垂直交换,有效减少了街道两端“风口效应”和街道中部“风影效应”的区域,改善了整个街谷行人呼吸平面的风环境。④ 合理空间配置的树木能够改善街谷内部的行人风环境。街谷内行人呼吸高度处的气流对局地条件很敏感,树木的局部配置（空间簇集、密度）将引起强烈的空间变化。在既有城市建筑布局条件下,如何通过谨慎的景观设计,利用树木等城市绿化措施有效地改善城市的行人风环境,缓解污染扩散、疾病传播等问题,本文的方法可提供一定的参考。     

Estimation and prediction of plastic waste annual input into the sea from China

Marine plastic debris has been a pervasive issue since the last century, and research on its sources and fates plays a vital role in the establishment of mitigation measures. However, data on the quantity of plastic waste that enters the sea on a certain timescale remain largely unavailable in China. Here, we established a model using material flow analysis method based on life cycle assessment to follow plastic product from primary plastic to plastic waste with statistical data and monitoring data from accurate sources. This model can be used to estimate and forecast the annual input of plastic waste into the sea from China until 2020. In 2011, 0.547 3–0.751 5 million tons of plastic waste entered the seas in China, with a growth rate of 4.55% per year until 2017. And the amount will decrease to0.257 1 to 0.353 1 million tons in 2020 under the influence of governmental management. The amount of plastic waste discharged from coastal areas calculated in this study was much larger than that from river, thus it is suggested to strengthen the governance and control of plastic waste in coastal fishery activities in China in order to reduce the amount of marine plastic waste input.     

南海IODP 349航次基底玄武岩中碳酸盐岩脉的岩石学特征*

国际大洋发现计划(International Ocean Discovery Program, IODP)349航次在南海东部次海盆和西南次海盆残留扩张脊附近的U1431和U1433站位首次钻取基底玄武岩, 通过对16块基底玄武岩内的碳酸盐岩脉薄片镜下观察以及激光拉曼光谱分析, 揭示碳酸盐矿物为方解石和文石, 为典型的洋壳低温热液蚀变次生矿物。U1431站位碳酸盐岩脉为独立的方解石脉、文石脉交替出现; 而U1433站位则存在方解石脉、文石脉和方解石-文石共生脉三种情况。此外, U1431站位在基底~42.1m处出现了平行的方解石脉和文石脉, 揭示U1431存在不同来源热液的多期活动, 即可能存在多次或多阶段不同的热液注入。U1431和U1433站位的碳酸岩脉中, 文石的矿物集合体形状基本一致, 呈块状、纤维状和放射纤维状; 而方解石存在差异, U1431的方解石以斑块状、块状、粒状和纤维状出现, 而U1433的方解石仅出现块状。U1431站位的碳酸盐岩脉的丰度明显高于U1433站位。这些均揭示U1431站位的低温热液活动强, 而U1433站位则相对弱。两个站位的热液活动不同很可能是由于区域地质环境的差异造成——U1431附近的巨大海山为其提供了热液补给, 而U1433远离热液的补给/渗漏点。