表面波浪对海洋上层混合的作用

A new three-dimensional numerical model is derived through a wave average on the primitive N-S equations, in which both the＂Coriolis-Stokes forcing＂ and the＂Stokes-Vortex force＂ are considered. Three ideal experiments are run using the new model applied to the Princeton ocean model （POM）. Numerical results show that surface waves play an important role on the mixing of the upper ocean. The mixed layer is enhanced when wave effect is considered in conjunction with small Langmuir numbers. Both surface wave breaking and Stokes production can strengthen the turbulent mixing near the surface. However, the influence of wave breaking is limited to a thin layer, but Stokes drift can affect the whole mixed layer. Furthermore, the vertical mixing coefficients clearly rise in the mixed layer, and the upper ocean mixed layer is deepened especially in the Antarctic Circumpolar Current when the model is applied to global simulations. It indicates that the surface gravity waves are indispensable in enhancing the mixing in the upper ocean, and should be accounted for in ocean general circulation models.     

基于区间非概率可靠性方法的岩溶区桩基下溶洞顶板稳定性评价

岩溶区桩基下溶洞顶板稳定性影响因素取值的不确定性及其样本数量的有限性,给桩基下溶洞顶板稳定性的评价带来了一定困难。根据现有研究成果,建立桩基下溶洞顶板抗冲切、抗剪切和抗弯力学简化模型,并从理论上推导相应的稳定性验算公式。在此基础上,结合区间分析理论和结构非概率可靠性度量方法,提出了基于区间非概率可靠性方法的桩基下溶洞顶板稳定性评价方法。该方法采用MATLAB中的INTLAB工具箱进行区间运算,并运用截断法消除运算过程中的区间扩展现象,最后通过比较溶洞顶板体系的非概率可靠性指标η与1的大小来判断桩基下溶洞顶板稳定性。以丹霞高速互通中D匝道2#桩基下溶洞为例,计算出该桩基下溶洞顶板体系的非概率可靠性指标η=7.95,该值大于1说明该桩基下溶洞顶板处于稳定状态,且评价结果与工程实际相符,表明了该方法的合理性与可行性。分别以3种功能函数为单位,研究当区间变量的变异系数C不同时(C从0.01递增至0.1),对应非概率可靠性指标η的变化规律。研究表明,随各区间变量变异系数C的增大,相应非概率可靠性指标呈不同程度的降低,其中溶洞顶板厚度h的变异性对评价结果影响最大,其次为桩端阻力分担比T,桩顶反力F的影响相对最小。     

塔西南甫沙地区被动顶板双重构造和乌泊尔地区背驮盆地的数值模拟

塔里木盆地西南缘前陆褶皱冲断带发育被动顶板双重构造(甫沙地区)和背驮盆地(乌泊尔地区)两种明显不同的构造类型。为了探讨它们的不同成因,利用有限差分软件FLAC开展了一系列二维数值模拟研究。采用遵循平面应变的黏弹塑性本构模型,设置两个滑脱层和三个能干层。同时考虑基底沉降、同构造剥蚀和沉积,缩短速率为8mm/a,剥蚀速率为每年侵蚀基准面以上高程的3×10-7(相当于每1000m每年剥蚀0.3mm)。在基底水平的情况下,采用均一的沉降速率1.6mm/a并以填平补齐的方式进行沉积时,3.5 Ma后发育成与甫沙地区相似的被动顶板双重构造。而当模型采用中部小两端大的拱形沉降速度以及填平补齐的沉积时最终发育成背驮盆地,和乌泊尔地区地质原型接近。模拟结果表明,同构造沉积地层对褶皱冲断带的影响巨大,当沉积物大量堆积在褶皱冲断带前缘时有利于被动顶板双重构造的形成,而沉积物大量堆积在逆冲楔顶与斜坡时则更有利于背驮盆地的发生。模拟结果认为甫沙地区和乌泊尔地区都接受了填平补齐的沉积方式,但基底沉降差异造成了两者的构造样式明显不同。在小范围内(后陆至前陆小于80km),甫沙地区基底以水平方式发生沉降,褶皱冲断带前缘接受了大量沉积;而乌泊尔地区基底在挤压下发生弯曲,使得后陆发生了更大的沉降从而接受了更多的沉积。     

大直径环式组合潜孔锤及钻进工艺研究

论述了大直径嵌岩桩孔钻进的现状、发展趋势,阐述了大直径环式组合潜孔锤的工作原理、结构设计、钻进工艺方法,对设计加工的HC-15型环式组合潜孔锤钻具进行了室内模拟试验,并对试验结果进行分析总结.     

软煤储层顶板水平井穿层工况下压裂缝扩展模型

为了探索煤层顶板中水平井向目标层穿层压裂的裂缝扩展规律,以华北石炭-二叠纪煤田为例,运用断裂力学、损伤力学以及流体力学等经典理论并结合现场实测资料,开展了压裂缝延伸距离与压裂时间时空演化规律的建模与验证。首先,基于原生裂缝特性、渗透特性以及压裂射孔段附加应力等因素,提出了顶板水平井垂向造缝的起裂压力计算公式;其次,在考虑裂缝性煤岩体损伤效应的基础上,引入Dougill损伤因子,将该计算模型拓展为延伸压力计算模型;最后,基于改进的经典PKN裂缝模型和压裂液滤失理论,建立了连续穿层工况下压裂缝延伸距离与压裂施工时间的函数关系。实践验证表明,根据理论模型合理调配时间参数,可以控制穿层裂缝的延伸距离。     

Prediction of the consumption rates for juvenile Atlantic salmon (Salmo salar L.) on the scale of habitat patches: Development of empirical models based on stomach contents

Rivers and streams are unstable environments in which estimation of energetic costs and benefits of habitat utilization are the daunting exercise. Empirical models of food consumption may be used to estimate energetic benefits based on abiotic and biotic conditions in patches of habitat. We performed thirty daily surveys of fish stomach contents to estimate the consumption rates for juvenile Atlantic salmon (Salmo salar) in a river. The data were used to assess whether variations of daily consumption rates existed within the river, and to develop empirical models that could predict fish consumption rates using abiotic and biotic conditions as independent variables. Daily consumption rates based on stomach content surveys in the field (range: 0.15–1.49 g dry/(100 g wet day)) varied significantly depending on habitat patch (500–1000 m²), summer period, and sampling year. Variables such as water temperature, numerical density of salmon, water depth and moon phase explained 83–93% of the variations in daily food consumption rates. Daily consumption rates tended to increase with water temperature and depth, and were also higher near a full moon. However, they tended to decrease with the numerical density of salmon. Our work suggests that empirical models based on independent variables that are relatively simple to estimate in the field may be developed to predict fish consumption rates in different habitat patches in a river.     

管幕预筑隧道地表沉降分析

沈阳地铁2号线某暗挖车站是国内首个采用管幕预筑法施工的地下工程,对该工法施工引起的地面沉降进行了监测,并建立了修正的Peck模型对沉降进行预测,结果表明：(1)管幕预筑隧道施工引起的地表沉降预测值与实测值基本吻合;(2)管幕预筑浅埋大断面隧道施工地表沉降表现为整体下沉特点,沉降值与地下结构基础的沉降值基本相等,控制管幕预筑隧道结构的墙脚下沉可以有效控制地表的沉降;(3)管幕预筑法隧道施工预先施作的地下永久结构对隧道围岩的约束作用明显,砂土地层中地层损失率为0.000 5%～0.002 0%,沉降槽宽度系数为0.5;(4)管幕预筑法建造地下空间,引起的地表沉降较常规施工方法小得多,环境效益和社会效益明显,该施工方法适用于修筑中心城区软土地层中地下交通枢纽工程及下穿交通干线的隧道工程,值得进一步研究和推广     

甚宽频带地震计频域标定的噪声数据处理方法

分析了频域标定中的噪声及传统数据处理方法，提出数据处理的本质是噪声处理的观点，探讨了不同噪声的不同处理方法，详细研究了长周期非线性漂移的噪声处理方法，有效地提高了频域标定精度。     

平极长期漂移与地球平均下地幔黏性估计

利用9个国际纬度观测站的平纬长期变化序列,重新讨论并估计了平极的长期漂移,得到漂移的平均速率为(3.356“±0.142”)×l0-3/a,方向为西经78.7°±2.5°.进一步基于最新的ICE-4G冰期后地壳反弹模型,采用地球上8个冰盖的冰融参数,估计了理论的平极长期漂移方向为西经74.8°.由观测的平极长期漂移速率为约束,基于1066B地球模型,估计得到地球平均下地幔的黏性为vLM=(0.5-1.7)×1022Pa^.s,表明vLM应具有近1022Pa^.s量级,并认为地球平极的长期漂移很可能是由最近的21000年以来冰期后的地壳反弹所致.