三峡地区寒武系纽芬兰统岩家河组小壳化石研究进展

埃迪卡拉纪—寒武纪转换时期小壳化石的突然出现是世人瞩目的重要演化事件之一,它见证了动物的爆发式快速演化过程,标志着以两侧对称动物为特征的寒武纪生态系统的开始。湖北三峡地区寒武系纽芬兰统岩家河组处于幸运阶—第二阶这一关键层段,是研究上述问题的理想地区之一。岩家河组小壳化石研究最近取得的进展,为寒武系纽芬兰统幸运阶/第二阶界线的标定,和寒武纪早期软体动物和刺胞动物的演化及个体发育提供了重要的化石依据,本文对其进行了总结。全球界线层型剖面和点位(GSSP)寒武系第二阶底界划分标志的Watsonella crosbyi和Aldanella attleborensis在岩家河组第5段底部的同时出现,意味着岩家河组第5段已归属寒武系第二阶。这两类软体动物化石均广泛分布于华南、蒙古、西伯利亚和北美等大陆碳酸盐岩相寒武系第二阶地层中,它们均是定义寒武系第二阶底界的有力竞争者。另外,W.crosbyi壳顶下方一对肌肉附着结构的发现提供了重要的软组织结构信息,证实了W.crosbyi为内腹型壳,归属为未扭曲的软体动物太阳女神螺类。新发现六方锥石类Septuconularia yanjiaheensis具侧向压扁、两辐射对称的、14个等大锥面的围鞘,是迄今所描述的六方锥石类中锥面数最多的类型。根据横肋疏密程度,围鞘由下向上可分为三部分,可能代表胚胎期、幼年期和成年期不同的生长阶段。Septuconularia显然由寒武系幸运阶Hexaconularia通过扇面扩增演变而来,证明Hexaconularia可能是Arthrochites和Septuconularia之间的中间过渡类型。新发现的橄榄蛋类Octapyrgites elongatus与幸运阶Olivooides和Quadrapyrgites十分相似,围鞘由方形的壳顶区和波纹状倒宝塔形的远顶区组成。然而Octapyrgites只有8个口折叶,有别于具12个口折叶的Quadrapyrgites。通过与幸运期水母类多种对称方式对比,发现在寒武系第二阶橄榄蛋类数量减少和五辐射对称骨状壳类缺失,表明在幸运期/第二期转换时期,底栖固着型的刺胞动物水母类多样性发生了明显衰落,甚至部分绝灭,而同期的两侧对称动物则迅速辐射演化。     

自流井有限差分模拟的校正模型

自流井是井孔-含水层系统的一种典型水文地质现象, 但在地下水资源评价和管理模型中研究较少.目前地下水数值模拟对自流井的3种处理方法均不合理, 也缺乏验证.常规地下水流有限差分法既不能准确地求出抽水井的井中水位, 也不能准确地求出自流井的流量, 必须进行校正.考虑自流井周围的径向流, 通过与井点附近地下水流的解析解相结合, 提出了矩形网格有限差分模拟的自流井校正模型, 其中考虑了自流井周围含水层存贮量的释放.算例表明, 即使用千米级大尺度网格, 本校正模型也能够获得相当精确的自流井流量, 绝大多数情况下相对误差小于5%.      

库水位下降时的岸坡非稳定渗流问题研究

水位下降时岸坡的渗流是涉及土体由饱和向非饱和状态过渡的水-气二相流过程,目前相关研究成果大都假设孔隙气压力为0,忽略孔隙气的影响。根据水、空气的质量守恒定律和达西定律,结合多相流理论建立水-气二相流模型,采用高效的积分有限差分法求解,通过变换主要变量,实现饱和（单相）与非饱和（二相）的相互转变,并给出各种边界条件下合理的数学处理方法。通过Muskat渗流问题,验证了上述模型的正确性;并对某土质岸坡水位下降时的非稳定渗流问题进行分析,结果表明,岸坡的基质吸力小于浸润线以上的负孔隙水压力,在浸润线以上的很大区域为毛细管水饱和带,其土体饱和且基质吸力为0,这对边坡稳定十分不利,精确分析水位下降的边坡稳定问题时,孔隙气压力变化的影响值得研究。     

边坡稳定分析刚体有限元上限法的锥规划模型

极限分析方法是土边坡稳定性分析的重要方法之一。刚体有限元上限法是其中的一类,此类方法仍旧存在一些关键问题需要完善。由于单元的刚性假设,系统的塑性变形内能耗散仅发生在单元间的界面上,故此类方法的性能主要取决于界面的布局,即采用非结构化三角形单元计算往往精度较差。为此,提出了基于滑动面摄动的刚体有限元上限法及临界滑动面的搜索方法。首先,在考虑刚体转动的基础上构造刚体有限元上限法的二阶锥规划模型,用于确定在给定试滑动面条件下的运动许可速度场。其次,将试滑动面的控制参数视为决策变量,建立搜索临界滑动面的非线性非凸优化问题模型,并采用非线性单纯形方法和粒子群方法求解此优化问题找出临界滑动面。通过经典边坡稳定问题的分析求解,验证了所提出的新方法,进一步证实了网格类型（即界面的布局）是影响刚体有限元上限法计算精度的主要因素。经过计算结果的对比发现,在刚体有限元上限法中考虑刚体转动是非常必要的,不仅可以提高刚体有限元上限法的计算精度,还可以克服此方法对界面布局的依赖性。     

非均匀层状介质一维波动方程精确解的有限差分算法

平面波的传播问题通常可以归结为一维波动方程的定解问题。在非均匀介质中,即使简单的一维波动方程也需要借助于数值方法获得近似解。3层5点古典差分格式是计算偏微分方程一种常用算法,作为一种显式迭代格式,需要满足稳定性条件 ,其中 为波速, 为空间采样间隔, 为时间采样间隔。当 时, ,古典差分格式达到临界稳定状态。在这种情况下,平面波在 时间内的传播距离恰好等于空间采样间隔,差分格式真实地反映了平面波的传播原理,因而可以得到一维波动方程的精确解。但是,由于在非均匀介质中存在不连续的波阻抗界面,此方法不适于计算非均匀介质的波场。为了将临界稳定情况下的古典差分格式推广应用至非均匀层状介质,提出了一种能够处理波阻抗界面的有限差分格式,并应用傅里叶分析法得到其稳定性条件。模型算例验证了此算法的正确性。     

中国高铁站的溢出效应及其空间分异——基于夜间灯光数据的实证分析

高铁作为中国交通运输史上一次划时代的变革,对沿线地区的经济发展和区域空间格局产生了重大影响。准确度量高铁站溢出效应及其空间分异规律,对于布设高铁站点、规划高铁新城具有重要意义。本研究解译了2017年前开通的527个高铁站点（对应180个城市）周围地区2004—2017连续14年的夜间灯光数据,采用双重差分法测度了高铁站溢出效应,并解析其空间分异规律。研究发现：第一,在全国层面,中国高铁的投运使站点周围区域经济活动强度提升约4.7%,其中东部地区高铁站溢出效应更为显著。第二,同城高铁站及机场的存在会削弱高铁站的溢出效应,其中机场和高铁站的竞争关系在发达城市更为显著。第三,城市规模与高铁站溢出效应呈非线性关系,特大城市的高铁站溢出效应最为显著;城市第三产业的发展能够提升高铁站溢出效应。此外,与北京、上海、广州（北上广）三大都市的距离是影响高铁站溢出效应的重要因素,随着距离的增加高铁站溢出效应变得不显著甚至为负。上述结论可为高铁站选址、高铁新城规划建设提供重要参考。     

贴体正交曲线坐标系下水流泥沙数学模型的构建与应用

为了研究深圳河河口福田保税区围垦填土占用部分河道对深圳河治理工程防洪能力和河床冲淤变化的影响情况，建立了贴体正交曲线坐标系下的平面二维的深圳河河道-河口-海湾整体水域的水流泥沙数学模型，模型中采用双步全隐有限差分法离散求解水流运动方程，悬沙不平衡输运方程采用三阶QUIKEST格式离散后用交错方向法求解。在经实测水文资料验证的基础上，应用数学模型计算了8种洪峰流量和河口高潮位组合4种围垦填土的挖除方案下深圳河沿程水位和河床冲淤变化，讨论了深圳河治理工程防洪能力降低的程度和近河口段洲滩冲刷以及所造成香港一侧红树林的破坏情况，提出了优化挖除方案。     

大规模多岛屿海域潮流场的数值模拟

本文提出了一种系统地分析大规模多岛屿海域潮流场的数值模拟方法,以及只有有限代表点位的计算区域内的潮汐和潮流资料的分析方法。建立了适用于复杂的多岛屿海域上平面二维潮波数值计算模型的选择及网格自动剖分方法。通过对长海县长山群岛海域潮流场的模拟,验证了此方法在计算规模大而又要求局部分辨率高的潮流场时,该方法效率高,经济合理,灵活方便。     

水平相关模型的性质及其在GRAPES三维变分系统中的应用

在变分资料同化中背景误差水平相关模型不仅决定着观测信息传播到格点空间的远近,而且影响着频谱空间中不同尺度上的分析增量信息的多少.本文比较高斯(Gauss)、二阶自回归(Soar)以及尺度叠加高斯模型(Supergauss)在时空域随着空间距离和在频谱域随着不同尺度分布的特点,阐述三种相关模型在区域GRAPES三维变分分...