中国江河水沙变化趋势与主要影响因素

通过选定中国主要河流的代表水文站,分析了中国主要河流代表站总径流量和总输沙量的变化趋势。结果表明,全国主要河流代表站总径流量随时间没有明显的趋势性增加或减小,多年平均径流量为14090亿m3;年总输沙量在1960年前变化不大,1960年后逐渐减小,从20世纪50年代的26.43亿t减小至2001～2008年间的5.95亿t;平均含沙量则从50年代的1.74kg/m3减至2001～2008年间的0.46kg/m3。中国南方主要河流和主要内陆河流的代表站径流量没有明显的增加或减少趋势,北方河流代表站径流量除淮河、松花江外,具有明显的减少趋势;中国各主要河流代表站年输沙量除塔里木河外,都有不同程度的减少,其中北方河流的减小幅度较大。影响中国主要河流水沙变化的主要因素分为自然和人类活动因素,其中自然因素包括流域降雨量变化和流域下垫面条件;人类活动因素包括水土保持措施、水库工程、流域调水调沙及引水引沙、河道采砂等。     

Multigene genetic programming for sediment transport modeling in sewers for conditions of non-deposition with a bed deposit

It is known that construction of large sewers based on consideration of flow with non-deposition without a bed deposit is not economical. Sewer design based on consideration of flow with non-deposition with a bed deposit reduces channel bed slope and construction cost in which the presence of a small depth of sediment deposition on the bed increases the sediment transport capacity of the flow. This paper suggests a new Pareto-optimal model developed by the multigene genetic programming (MGGP) technique to estimate particle Froude number (Fr_p) in large sewers with conditions of sediment deposition on the bed. To this end, four data sets including wide ranges of sediment size and concentration, deposit thickness, and pipe size are used. On the basis of different statistical performance indices, the efficiency of the proposed Pareto-optimal MGGP model is compared to those of the best MGGP model developed in the current study as well as the conventional regression models available in the literature. The results indicate the higher efficiency of the MGGP-based models for Fr_p estimation in the case of no additional deposition onto a bed with a sediment deposit. Inasmuch as the Pareto-optimal MGGP model utilizes a lower number of input parameters to yield comparatively higher performance than the conventional regression models, it can be used as a parsimonious model for self-cleansing design of large sewers in practice.     

黑河流域2004-2010年水足迹和水资源承载力动态特征分析

 中国是水资源短缺国家,水资源时空分布不均,水资源已成为制约中国社会经济可持续发展的重要因素。利用生态足迹法构建了黑河流域农业用水、工业用水、城镇公共用水、生活用水和生态环境用水5个二级水资源账户,并利用水资源负载指数,研究了黑河流域2004—2010年水资源承载力、水足迹和水资源负载动态特征。结果表明,黑河流域水资源承载力从2004年的16.36 hm2增加至2010年的24.40 hm2;总水资源生态足迹从2004年的571.81 hm2减少至2010年的486.73 hm2;而水资源生态赤字从2004年的555.45 hm2下降至2010年的462.33 hm2;黑河流域水资源负载指数高,水资源开发潜力很小;黑河流域水资源承载力增加与降水量有密切关系。     

Effect of Band Width on Fatigue Life under Random Stress Response

A fatigue life estimation method for offshore structures under random stress response is studied in this paper. The method of broad band cumulative frequency number is used to determine the effect of band width of stress frequency spectra on fatigue. A formula of correction factor for fatigue under broad band stress spectra is suggested and compared with that given by P. H. Wirsching.     

层析法微波辐射计遥感反演云液水含量的二维垂直分布

通过机载双天线微波辐射计的观测数据层析反演出云液水的空间分布是一个有限角度的图像重建问题。为提高这一反问题的适定性, 本文对已有的正则化方法进行了改进: 根据云液水的分布特征选择W1,2空间范数的离散形式作为正则项; 通过数值模拟试验确定双天线仰角的最优设置方案为 (30°, 90°) 等。为避免已有方法中对目标函数进行线性化处理而产生的模型误差, 采用L-BFGS-B算法对非线性目标函数直接求解。按照侧边界内云液水分布是否已知将反演模型分为已界模型和未界模型。已界模型的反演结果表明, 反演误差在8.6%～12.3%之间, 反演图像可以反映出不同云型的结构特征。敏感性试验表明, 影响反演精度的主要因素为投影数据的角度分辨率、 辐射计观测噪声以及侧边界云液水分布的不确定性; 受云液水含量、 正则算子特性及边界因素的综合影响, 不同云型的反演精度存在差异。为使微波辐射计探测云液水分布能够独立于其它探测手段, 本文针对未界模型提出嵌套反演方法。数值模拟试验表明, 嵌套反演方法可以为目标区域的反演提供足够的侧边界信息。     

列车激震荷载下地铁双圆隧道的动力响应研究

以上海地铁杨浦线(M8)黄兴绿地站到翔殷路站区间隧道双圆盾构工程为背景,研究了列车激震荷载作用下软土地铁双圆隧道的动力响应规律。通过对地铁盾构隧道-地层体系进行模态分析,得到地铁双圆隧道-围岩体系的振型和频率,以确定合理的阻尼系数和时间积分步长。采用车辆-轮轨模型,计算列车振动荷载,然后确定软土双圆隧道初始地应力,最后运用时程分析方法分别研究在单、双列列车动载两种情况下,软土地铁双圆隧道的随机动力响应及其薄弱部位和相应的位移场和应力场,从而为软土地铁双圆隧道的抗震设计提供借鉴。     

Load history-based model for prestressed concrete beam damage evaluation

The residual capability of a damaged structure to resist further load is essential in optimal seismic design and post-earthquake strengthening. An experimental study on the hysteretic characteristics of prestressed concrete frame beams under different loading histories was performed to explore the influence of load history on energy dissipation and failure characteristics of the member. Based on the test results, the failure of the beam is def ined, and the relationship between the failure moment under cyclic load and from the skeleton curve is formulated. Finally, based on displacement and energy dissipation, a model for prestressed concrete beam damage-failure evaluation is developed. In this model, the effect of deformation level, cumulative dissipated energy, and loading history on prestressed concrete beam damage–failure is incorporated, thus it is applicable to stochastic earthquake forces.     

中国西北地区典型钢铁工业城市表土重金属污染的环境磁学响应

以嘉峪关市为研究靶区,系统采集城区表土样品58件,对其进行环境磁学和重金属元素（Cd、Cr、Cu、Mn、Pb、V、Zn、Fe）质量分数分析。结果表明：嘉峪关市表土以低矫顽力磁铁矿为主导,磁晶粒度以较粗的假单畴（PSD）和多畴（MD）颗粒为主;城区表土亚铁磁性矿物浓度和磁性颗粒大小远高于国内综合型大城市表土;市区反映磁性矿物含量的参数呈现出以酒钢厂和废渣场为中心的高值区域,并随着污染源距离的增加向周围递减;嘉峪关市表土重金属Cd、Cr、Cu、Mn、Pb、V、Zn、Fe质量分数与反映磁性矿物含量的参数具有显著共变性,二者的高值分布与反映磁晶粒度参数的高值分布成盈缺呼应关系。然而嘉峪关市土壤母质磁性颗粒本底值较粗,与污染土壤特征相似,因此对西北地区而言,亚铁磁性矿物浓度相对磁晶粒度可以更好地指示钢铁厂周边土壤重金属的污染程度。     

阿尔金断裂晚新生代左旋走滑位错的地质新证据

通过对沿阿尔金断裂中段 (位于东经 88°至 92°)发育的晚第三纪走滑盆地沉积历史和走滑变形过程的野外观测以及对第四纪索尔库里盆地形成和演化过程的沉积环境复原的分析 ,提出了阿尔金断裂中段晚新生代左旋走滑位错的地质新证据。研究表明 ,晚第三纪走滑盆地经历了中新世晚期至上新世早期斜张走滑拉分和上新世晚期以来左旋错动的演化过程 ,沉积体沿断裂的错位分布特征指示至少发生了 80 km的左旋走滑位错。发育于阿尔金山链内部的索尔库里盆地起源于晚第三纪早期强烈的侵蚀作用 ,成为柴达木盆地快速沉积的主要物源区。该侵蚀盆地于中晚更新世闭合并演化成一个独立的沉积盆地。通过侵蚀盆地外流通道的复原指示阿尔金断裂自晚第三纪以来累积了 80～ 1 0 0 km的左旋位错。在此基础上 ,结合穿越断裂构造的 级区域水系形成的洪积裙宽度和主干河道沿断裂迹线的拐折长度 ,探讨了阿尔金断裂晚新生代左旋走滑位错量沿走向分布的特征 ,估算了左旋走滑速率     

Completion and stimulation trends in North American unconventional plays and resulting impact on well productivity

过去十年,非常规油气勘探开发在全球范围内大幅扩张。水平钻井和多级水力压裂技术也在不断地发展和创新,使得超长水平井成为可能。同时,因为压裂强度不断增加,作业者可以最大限度地提高储层接触面积和对储层的改造体积 （SRV）。然而,完井优化方面的挑战仍然存在,作业者持续不断地尝试和试验各种完井与增产参数组合,以确保非常规油气藏开发的经济可行性。优选最佳的完井与增产参数组合是一项非常关键的任务,应结合油气田的具体储层特征进行优化。本文总结了2014—2020年间北美9个主要非常规油气藏的压裂增产趋势,包括Marcellus, Haynesville, Barnett, Utica, Bone Spring, Bakken, Wolfcamp Midland, Eagle Ford, Scoop/Stack。分析了各油气田几个关键的完井和增产参数的整体趋势,同时还评估了单个参数（如水平段压裂长度、支撑剂强度、段间距等）对井产能的影响。然后对比分析相应的初始井产量（90 天平均初始产量）,评估各个参数对产能的影响,从而确定每个完井参数的最佳范围,以实现产能最优化。