天津大港滨海湿地溢油漂移扩散数值模拟研究

利用MIKE-HD建立二维水动力模型,模拟分析夏季天津大港滨海湿地附近海域水动力特性,采用实测潮位、潮流数据对模拟计算结果进行验证。在获得水动力数据的基础上,针对南港工业区船舶通航量加大的趋势,利用MIKE-SA模块建立溢油扩散模型,对溢油事故进行预测。结果表明,在风、潮的综合影响下,低潮时刻溢油24 h后的扩散面积比高潮时刻大,其中SW常风情况下其扩散面积最大,达72.04 km2;当风向与潮流方向一致时,即本文中低潮时刻溢油,油膜中心运动速度最大,扩散面积也最大。     

柴达木盆地北缘富氦天然气的发现——兼议成藏地质条件

在柴达木盆地北缘全吉山、团鱼山地区的煤炭钻孔和泥页岩解吸气中发现了体积分数较高的氦气显示。对2个地区的6件样品进行甲烷C同位素和He同位素分析,其中2个样品的δ13C1值分别为-38.4‰和-39.9‰,属于有机成因。4个样品的3He/4He同位素测试结果在0.03×10-6~1.3×10-6之间,表明氦气来源以壳源氦为主,个别样品有少量幔源氦加入。通过区域背景资料和物探资料分析认为,柴北缘壳源成因的氦可能主要来源于基底富U、Th花岗岩体的放射性衰变,而柴北缘的山前深大断裂则可为氦的运移提供良好通道。氦气产生后,在垂向运移过程中结合其他烃类或非烃类气体,在侏罗系、古近系—新近系良好的储盖条件下,有可能形成独特的富氦天然气富集。     

潮滩沉积物-水界面磷、铁的高分辨率分布特征及生物地球化学行为

为了解潮间带微环境中磷、铁元素的分布和耦合规律及对磷释放的影响,借助薄膜扩散梯度技术（ZrO-Chelex DGT）原位高分辨率获取九龙江口红树林潮滩孔隙水剖面的溶解活性磷（DRP）、Fe2+浓度,并测定沉积物相应的理化参数.研究结果表明:（1）在表层孔隙水中,DRP、Fe2+浓度呈现显著的正相关性,证实了磷、铁元素的耦合关系以及沉积物铁氧化物对磷吸附/解吸附的控制作用;（2）在深部还原带,DRP浓度相对Fe2+浓度具有较大的波动,主要受到沉积物异质性以及红树植物吸收等的影响;（3）根据表层孔隙水中DRP的浓度梯度计算获得磷的分子扩散通量为0.000 64~0.006 00 μg·cm-2·d-1,结果远低于一般湖泊沉积物内源磷的扩散通量,原因是富铁且具较深氧化带的潮滩沉积物中的磷-铁耦合关系有效地抑制了磷的释放.      

新疆卡鲁安硬岩型锂矿床成矿流体性质：来自He—Ar同位素证据

卡鲁安锂矿床位于新疆北部的阿尔泰造山带,是以锂辉石为主要矿石矿物的硬岩型锂矿床。前人对该矿床的岩石成因、成矿机制及构造背景已经有了初步的认识,但对该矿区内成矿流体的研究仍是空白,这将在一定程度上影响对矿床成因的认识。本文通过分析卡鲁安伟晶岩中锂辉石和石英流体包裹体He、Ar同位素组成,对成矿流体进行示踪研究。研究表明,含矿伟晶岩的n(3He) /n(4He) 为0. 25~3.19 Ra（平均0.97 Ra）,无矿伟晶岩与外围伟晶岩n(3He) /n(4He) 为0.13~5.32 Ra（平均1.13 Ra）,均介于壳源与幔源He之间。根据成矿流体的壳幔二元混合模式进行计算：含矿伟晶岩中的地幔流体比例为3.55% ~ 48.92%,平均值为14.67%;无矿伟晶岩与外围伟晶岩地幔流体占比为1.70% ~ 81.79%,平均值为17.13%。含矿伟晶岩成矿流体的n(40Ar) /n(36Ar)为552.50~13353. 00,n(40Ar*)相对含量为46.52% ~ 97.79%,平均值为87.25%,大气的Ar贡献平均为12.75%。分析结果显示,成矿流体主要以壳源流体为主,部分幔源流体和改造型饱和大气水的混合流体,随着成矿作用的进行,地幔He与大气饱和水改造Ar皆有所减少。值得注意的是卡鲁安锂矿床成矿流体中幔源物质并非真的来自于地幔物质上侵,更有可能是来源于元古代的不成熟陆壳熔融。新疆卡鲁安锂矿床形成于陆—陆碰撞造山作用晚期的后碰撞造山阶段,造山后期的伸展导致含幔源物质的古老地壳与年轻地壳减压熔融,熔融所形成的岩浆流体随后经大气降水改造为成矿流体。     

全风化花岗岩地层中高固相离析浆液灌浆机理研究

全风化花岗岩地层稳定性差、遇水易发生崩解,工程上使用常规材料防渗加固注浆时效果较差。针对这一情况,依托湖南省郴州市莽山水库防渗加固灌浆项目,通过自主设计的全风化花岗岩地层注浆室内模拟试验装置,进行模拟注浆试验,实现了浆液在整个注浆过程中的扩散情况模拟,对不同注浆压力、不同位置点所取试样开展单轴抗压、抗剪强度及渗透率测试试验,对不同注浆压力下完整结石体取样观察,研究以全风化花岗岩颗粒为配方主体材料的高固相离析浆液在全风化花岗岩地层的防渗加固效果及浆液扩散模式。结果表明:该浆液在全风化花岗岩地层扩散过程中经历了渗透扩散、挤密压缩、劈裂扩展三个阶段,是一种复合注浆形式;以全风化花岗岩颗粒为主体的高固相离析浆液在全风化花岗岩地层注浆中效果显著,随着注浆压力提升,单轴抗压强度显著提升为原土体的3.25～13.67倍,抗剪强度在不同法向压力情况下提升为原土体的1.63～2.69倍,渗透系数从10?4 cm/s下降至10?5 cm/s甚至10?6 cm/s。     

基于信息扩散理论的暴风雪变化特征及风险研究

利用锡林郭勒盟1964—2020年15个国家气象站逐日吹雪和雪暴的常规观测资料,对锡林郭勒盟暴风雪日数的时空分布进行分析,并运用信息扩散理论对发生不同暴风雪日数的概率风险进行估计。结果表明:(1)近60年来,锡林郭勒盟年平均暴风雪日数显著增加,倾向值为0.23 d/10 a;20世纪60年代初期开始至70年代前期呈较弱的上升趋势,70年代中期开始至2000年呈下降趋势,2000—2010年年平均暴风雪日数变化不明显,直到2011年又有明显的上升趋势。(2)锡林郭勒盟暴风雪空间分布总体呈现南多北少的特征。锡林郭勒盟西部年平均暴风雪日数明显增加,东北部及中部年平均暴风雪日数增加不显著,南部地区年平均暴风雪日数变化不大。(3)锡林郭勒盟南部为暴风雪风险高值区,中部及西北部为风险低值区。锡林郭勒盟暴风雪日数在0～4 d时发生的风险概率最大,但超过10 d暴风雪发生的概率很小。暴风雪日数在4 d时中部发生频率为每8.3 a一遇,西北部为每5.1 a一遇,东北部为每5.3 a一遇,南部为每5 a一遇,暴风雪日数大于10 d发生概率非常小,发生频率为每20～70 a一遇。(4)南部地区较多的降雪和大风日数使得暴风雪天气发生的概率较其余地区偏大;地形和下垫面对暴风雪的发生也有一定的影响,容易形成暴风雪天气。     

复杂地形城市冬季边界层气溶胶扩散和分布模拟

着眼于城市冬季气溶胶扩散特征问题,针对地形复杂的兰州市及周边地区,开发了WRF模式,使之与包含了大气气溶胶辐射效应和气溶胶粒子扩散的综合大气边界层数值模式嵌套,以模拟城市冬季边界层气溶胶的扩散和分布规律。通过一个个例的模拟结果分析,揭示了兰州冬季气溶胶的扩散分布的如下特征;市区盆地内100 m以下存在东、西两个浓度高值中心,中心值为0.6~3.0 mg.m-3,往上浓度递减,1000 m高度处仅为0.02 mg.m-3。受排放源强、源高、气象场等因素的共同影响,白天盆地内气溶胶浓度随高度和时间的变化强烈,白天浓度随时间最大变化幅度为1.0 mg.m-3。气溶胶输送扩散高度可达到600~800 m,此高度以上浓度值很小。代表性测点上模拟的气溶胶浓度廓线表明,中午浓度达到最高,垂直扩散最强。这些结果与以往的烟雾层高度观测和气溶胶光学厚度观测结果吻合。夜间,盆地内气溶胶浓度随高度和时间的变化减弱,气溶胶输送扩散高度在400~500m,夜间浓度随时间变化平均幅度为0.05 mg.m-3。     

基于振幅梯度凌乱性检测算法的页岩气裂缝预测在长宁地区的应用

裂缝预测在页岩气开发中具有重要意义,其中大尺度裂缝对钻井工程有重要影响,中尺度裂缝提供了页岩气储集空间和渗透率,小尺度裂缝控制了储层的含气性,并对压裂效果有显著影响.高精度裂缝预测既是页岩气地质甜点预测主要任务,也是工程甜点研究的难点和关键.本文以地层倾角、方位角和边缘属性为约束,对地震资料沿着构造方向开展各向异性扩散滤波断层增强处理,提高断裂在地震上的可解释性,再对断层增强后的地震资料求取地震振幅梯度矢量,通过三维空间内各个方向搜索振幅梯度矢量的凌乱性,其中凌乱性最强的方向便为断裂发育位置,以此实现页岩气裂缝预测,通过对比传统的相干属性,该算法得到的裂缝预测结果具有更高的纵向连续性和横向分辨率.将该方法应用于长宁某实际页岩气工区,结合井上实钻数据和生产数据表明,该裂缝预测算法对川南页岩气的开发和生产具有较好指导意义.     

围海造陆条件下排海高温浓盐水对渤海湾温盐场分布影响模拟及预测

自2000年以来围绕渤海湾的围海工程剧增,致使工程区附近潮流场发生变化,进而影响排海高温浓盐水的时空分布特征。本文通过建立2000年和2015年两种不同岸线、地形条件下的三维数学模型对渤海湾沿岸3个电厂高温浓盐水表层排海问题进行模拟,研究结果表明,渤海湾的潮流场和高温浓盐水输移扩散特征在近十几年发生了较大变化:工程后,渤海湾平均盐度增大0.203,平均温度升高了0.105℃,同时曹妃甸附近海域浓盐水输移扩散速度明显增加。增大排放口流量至12.7 m3/s,湾内最高温度为26.46℃,较2015年最高温度增加了2.72℃。本文模型可准确模拟及预测排海废水盐度、温度分布特征,为合理布置水电联产设备排放口的位置提供理论基础。     

面向双/多变量的连续面域拓扑图可视化方法

面域拓扑图是一种利用区域面积大小定量表达区域属性信息的可视化方法。由于其区域面积本身已经表示某一变量,因此这更有利于双/多变量的制图表达。针对目前基于面域拓扑图的双/多变量表达方法中存在的难以表达相邻区域之间基本状况和不利于不同地理现象的空间分布规律及差异表达的问题,本文提出一种面向双/多变量的连续面域拓扑图可视化方法。首先通过格网密度补偿和积分步长逐步试探的方法对基于扩散模型的连续面域拓扑图生成算法进行部分优化,完成基本变量的表达,然后分别通过空间内插和符号扩展完成第2和第3变量在连续面域拓扑图中的表达。最后以慕尼黑市人口密度和银行/ATM分布(双变量)数据以及奥格斯堡市人口密度数据、幼儿园分布以及规模数据(多变量)为试验数据进行可视化,并通过实证分析验证了该方法的有效性和优越性。