土壤风蚀过程颗粒释放机理研究

针对目前土壤风蚀中土壤颗粒释放过程机理研究存在的不足,建立了颗粒在土壤表面起动、滚动、起跳的土壤颗粒释放力学模型,同时考虑了太阳辐射及地表温度产生的向上垂向风速对颗粒起动风速的影响,并采用前人的实验结果与本文模型数值计算结果进行了对比分析,证明其模型的合理性。数值结果表明：起动风速随颗粒粒径的增大先减小后增大,其中在0.12~0.14 mm粒径范围内颗粒最容易起动,同时床面温度越高对颗粒的起动风速影响也越明显,同一粒径下床面温度越高起动风速越小。颗粒在床面上的运动不是纯滚动,而是滚动中有滑动。颗粒起跳速度主要分布在0.3~0.65 m/s之间;起跳角度30°~35°之间;颗粒起跳的角速度主要分布在600~1 200 rev/s。土壤颗粒释放微观过程的研究将对改进土壤风蚀输送过程中的宏观监测与预报起到重要作用。     

基于粒子滤波的行车轨迹路网匹配方法

行车轨迹是一种时间序列的地理空间位置采样数据,而传统的轨迹—路网匹配方法主要以全局或局部寻优的方式建立轨迹—路网匹配关系,影响了时空场景中数据的匹配计算过程的相对独立性。针对这个问题,本文基于粒子滤波（Particle Filter,PF）原理建立行车轨迹与道路网络之间的匹配关系。首先,沿轨迹中车辆运动方向在道路网络中搜索邻近道路节点,在与道路节点拓扑邻接的道路弧段上初始化随机生成粒子,根据轨迹中车辆运动模型将粒子沿所在道路弧段移动;然后,基于PF原理计算各时刻粒子运动状态及与行车轨迹采样点之间的距离误差,根据高斯概率密度函数计算粒子权重并利用随机重采样方法进行粒子重采样,迭代更新粒子运动状态;最后,计算与搜索到的道路节点拓扑邻接的每条道路弧段中累计粒子权重,通过各道路弧段累计权重计算轨迹—路网匹配关系。以行车轨迹进行实验表明,利用本文方法可以通过粒子时空变化反映采样点的移动,行车轨迹—路网匹配结果的正确率大于85%,能够实现行车轨迹和路网的准确匹配。     

长江口潮滩有机质稳定碳同位素时空分布与来源分析

通过测定长江口潮滩悬浮颗粒有机质和表层沉积有机质在枯水季节 (2006年2月 )和洪水季节 (2006年8月 )的稳定碳同位素值,对有机质潜在来源及局部岸段改造作用进行了分析。结果显示,悬浮颗粒有机质稳定碳同位素值在2月明显低于8月,变化范围分别在-25.8‰~-23.4‰和-25.1‰~-22.9‰,主要是受径流量枯洪季变化和浮游生物生长季节变化两种因素的叠加作用。表层沉积有机质2月和8月的稳定碳同位素分别为-25.0‰~-20.4‰和-24.7‰~-19.5‰,季节变化不明显,主要来自悬浮颗粒物的沉降。除受大背景环境因素影响,局部环境对潮滩有机质也有一定的改造作用,污水、支流河水的输入对悬浮颗粒有机质碳同位素有一定的影响,埋藏的潮滩植物和底栖微藻则对沉积有机质有部分贡献。     

川中丘陵区土壤颗粒分形特征

分析了27个紫色土丘陵区土壤样品的机械组成，运用分形模型计算出土壤颗粒分形维数D（D=2．817—3．030），探讨了分形维数D与土壤粒度组成、土壤抗蚀性之间的关系，并分析了不同土地利用方式下土壤颗粒分形维数D与土壤有机质含量（O．M）、土壤容重（B.D）的相关关系。研究表明：土壤颗粒分形维数D能够很好的表征土壤质地，重点反映〈0．05mm的细颗粒物质，尤其是粘粒，其次是粉粒；与土壤有机质含量（O．M）、土壤容重（B．D）均达到极显著水平；其次分形维数D还能作为评价土壤水土流失和土壤生态恢复的指标。     

横向振动格栅紊流紊动特性试验

建立了一套大尺度格栅紊流试验系统,格栅进行有别于传统垂向模式的横向振动,采用粒子图像测速技术(Particle Image Velocimetry,PIV)测量流速。对瞬时流速的检验表明,该系统产生的紊流场具有较强的随机性和统计规律性。均方根流速在格栅片附近变化较大,在两片格栅中间处趋于稳定,纵向均方根流速明显大于垂向均方根流速,二者比值在1.5~2.0之间,接近天然明渠紊流。雷诺应力在距格栅越近处波动越大,随着距格栅距离的增加而减小,至两片格栅中间处雷诺应力基本为0。时间和长度积分尺度在格栅片处最小,随着距格栅距离的增加而线性增加,至两片格栅中间处达到最大值。流速能谱呈现Kolmogorov理论的-5/3次方规律。本系统生成的紊流场的统计规律与传统的垂向振动格栅紊流较为一致,但纵向和垂向的紊动强度更接近实际,为后续紊流中泥沙和污染物等运动机理的研究奠定了基础。     

干涸尾闾湖盆区泥漠地表磨蚀释尘特征

沙粒的表面磨蚀效应是地表产尘、释尘的重要机制,针对干湖盆泥漠地表开展磨蚀释尘实验研究,对理解干湖盆地表风蚀过程及盐碱尘暴形成机理具有重要意义。对采自西居延海干涸湖盆泥漠地表土样进行室内磨蚀模拟实验,研究了不同粒级（细、中、粗）沙粒不同落沙角度（30°,45°,60°）的磨蚀效应。结果表明：（1）泥漠地表磨蚀实验中能够产生明显释尘效应的沙粒粒级阈值为中沙（0.25 mm<M_d<0.50 mm）;（2）磨蚀粒径粒级相同时,磨蚀角度会对泥漠地表磨蚀释尘速率产生影响,磨蚀量的角度排序为60°>30°>45°,但同一粒级3种角度下的磨蚀释尘率差异不显著。（3）磨蚀角度为45°时,计算了泥漠地表的质量磨蚀率与能量磨蚀率,其中中沙为0.04 g·kg^-1、0.43 g·J^-1,粗沙为0.08 g·kg^-1、0.74 g·J^-1,极粗沙为0.26 g·kg^-1、2.54 g·J^-1;在磨蚀沙粒粒级倍增而磨蚀角度不变情况下,泥漠地表磨蚀释尘率与能量磨蚀率未发生正比例线性增长变化。     

北黄海北部海域潮余流的模拟研究

基于二维水动力模型,在仅考虑潮流作用条件下,通过计算欧拉余流和拉格朗日余流并结合粒子追踪方法研究了辽宁大连—朝鲜龙渊郡连线北侧的北黄海北部海域的潮余流结构和粒子运移的趋势。结果表明:欧拉余流和拉格朗日余流流速整体较小,呈现由南向北的流向,但在獐子岛及长山群岛的附近岛屿和朝鲜半岛沿岸的海域欧拉余流和拉格朗日余流流速较大。对比粒子追踪计算的结果与欧拉余流和拉格朗日余流的结果表明,流向与粒子运移路径基本一致。该海湾的余流及粒子运动规律特点对辽东半岛东岸及朝鲜半岛西侧海域的排污及污染控制有重要的借鉴意义。     

柴北缘锡铁山一带榴辉岩的岩石学特征及其退变PT轨迹

柴北缘锡铁山地区榴辉岩以透镜体的形式存在于花岗质片麻岩和副变质片麻岩中.根据矿物组合的不同,可以分为多硅白云母榴辉岩和角闪石榴辉岩.在多硅白云母榴辉岩中首次发现了柯石英假象.利用榴辉岩中Grt-Cpx-Phn矿物温压计.结合绿辉石中存在柯石英假象包体的现象,得到锡铁山榴辉岩的峰期温压条件为751～791℃,2.71～3.17GPa,证明了锡铁山地区与柴北缘其他地块一样,也经历了超高压变质作用.通过PT视剖面图计算了榴辉岩退变的PT轨迹具有2个阶段演化特征：即先等温降压,然后再降温降压的PT轨迹.详细的岩石学研究探讨了榴辉岩在退变过程中,各矿物的成分和结构的改变过程.石榴石在等温降压过程中成分变化不大,而在角闪石出现后,其边部镁铝榴石含量明显降低,进而形成了韭闪石+斜长石的冠状体.绿辉石在水饱和状态下经过贫硬玉化改造,而后形成了Di+Ab+Amp的后生合晶.多硅白云母分解形成白云母+黑云母及少量石英及钾长石的组合.角闪石随着温压条件的降低由钠钙质闪石逐渐向钙质闪石转化.     

地下水污染源反演的Hooke Jeeves吸引扩散粒子群混合算法

根据污染物质量浓度监测数据进行地下水污染源反演是一类典型的地下水逆问题,该问题可转化为决策变量为污染源位置和强度的最优化问题进行求解。基于Hooke-Jeeves粒子群混合算法,引入吸引扩散粒子群(ARPSO)算法的粒子群发散算子,保证混合算法的种群多样性,并提出HJ-ARPSO混合算法,再结合地下水污染物迁移模型MT3DMS反演地下水污染源的位置和强度信息。在已知污染源位置和未知污染源位置两种情形下,分别利用HJ-ARPSO算法、HJ-PSO算法和GA算法进行地下水污染源反演。在两种情形下,HJ-ARPSO算法均具有较高的寻优成功率(分别对应为100%和90%);与之相比,未引入粒子群发散算子的HJ-PSO算法在未知污染源位置情形下其寻优成功率迅速降为60%;GA算法寻优效率则最低。算例结果表明,HJ-ARPSO算法是一种有效的地下水污染源反演优化算法。     

不同预处理方法对尕海沉积物粒度测试的影响

湖泊沉积物粒度是研究湖区古环境演化的一个重要代用指标,粒度测量结果与预处理方法密切相关。从柴达木尕海湖岩心钻孔取48个样品,采用五种预处理方法,运用马尔文2000激光粒度仪进行粒度分析。结果显示经过预处理后平均粒径有不同程度的变细。单独加入H2O2除去样品中的有机质后,粒度分散变细最为明显,变幅可达10%左右,单独加入(NaPO3)6或H2O2处理后,>63μm(粗颗粒组分)粒径百分含量降低8个百分点左右。单独加蒸馏水浸泡、单独加HCl除去碳酸盐类胶结物和先后加H2O2、HCl(、NaPO3)6处理这三种方法分散效果不明显。23～33号样品对预处理的灵敏度最差,其他样品灵敏度稍好,但总体上尕海湖沉积物对预处理作用不敏感。对于性质类似的盐湖沉积物粒度测试,本文推荐加H2O2进行预处理。