基于热-水-力-损伤耦合数值模型的高地温水工高压隧洞围岩承载特性

针对高地温水工高压隧洞围岩的力学行为特点,在考虑岩体的渗透系数、热传导系数随岩体损伤发生变化的基础上,基于多物理场耦合理论,提出一种考虑硬岩强度力学参数劣化的含损伤演化的热-水-力-损伤耦合模型,并给出了该模型的FLAC3D数值实现方法。通过与物理模型试验结果对比,验证了模型的可靠性,进而利用该模型推演了高地温水工高压隧洞的多物理场耦合演化过程,分析了不同影响因素下的承载特性。研究结果表明：隧洞充水运行后,高地温水工高压隧洞的多场耦合效应显著,尤其高地温梯度和高内水压力联合作用下产生的迭加拉应力对围岩的承载安全具有不利影响;温度梯度、内水压力以及岩体线膨胀系数越大,隧洞围岩的损伤程度与开裂深度越大;当隧洞横断面的侧压力系数趋向于1时,洞周出现的宏观裂缝较多,且出现方位不确定;当隧洞横断面侧压力系数小于1/3时,洞周出现的宏观裂缝相对较少,且主要出现在与初始地应力的最大主应力方向相平行的方向上。常规锚喷支护对高地温水工高压隧洞的加固效果不佳。     

鸭绿江口与邻近西海岸沉积记录的耦合

通过对采自鸭绿江口主汊道的5个柱状样的210Pb和137Cs测年以及粒度参数的分析,并与前期合作研究的西汊道及西岸潮滩的4个柱状样沉积物的测年和粒度研究成果进行比对,探讨了流域来水来沙、河口沉积与海岸发育之间的耦合效应及鸭绿江河口地貌演化的新证据。结果表明:鸭绿江口主汊道存在河流和潮流两种沉积作用,不同时期动力作用不同;以潮流作用为主的沉积时段,其沉积特征与西汊道及西岸潮滩的一致;主汊道沉积物的物质来源与西汊道和西岸潮滩的物质来源存在差异。鸭绿江口的主汊道、西汊道及邻近海岸的沉积记录对环境变化、人类活动、流域大洪水等事件均存在响应,响应的时间基本同步,具有耦合效应。沉积记录中存在5个明显的“事件信号”,其中1960年最为重要,是鸭绿江河口地貌发生巨变的时间。     

波流耦合下保守污染物迁移扩散的模拟研究

基于三维潮流和谱波浪模型,以及输移扩散模型和拉格朗日粒子追踪模型,构建了波流耦合下保守污染物的迁移扩散模型。模型基于非结构化网格,对近岸复杂岸线有很好的拟合,可用于大范围波流耦合计算。运用所建的耦合模型研究了旅顺港内外的潮流变化、波生流场、保守污染物输移、粒子运动、以及新水道对湾内污染物迁移的影响,模拟的潮流场与实测数据吻合较好。结果表明:潮流会在湾内近湾口处形成一逆时针涡,波浪对湾内影响较小,但波生流会改变湾口流场分布;在湾内处于涡中的水体潮流自净能力较强,而湾中及湾底则较弱,SE向波浪会降低湾内水体的自净能力;新潮流通道的开挖,会显著改善水体的自净能力,尤其对湾底浅水区域作用明显。     

中国小型底栖生物研究的40年——进展与展望

基于2016年希腊第16届国际小型底栖生物会议资料及我国已有的信息,本文论述了国内外小型底栖生物的研究概况,着重介绍了我国该领域的主要进展,包括小型底栖生物的方法学、丰度与生物量的分布、海洋线虫和底栖桡足类的分类学、入侵植物种对线虫群落的影响、粒径谱和次级生产力、摄食生态学、实验室培养和生活史、环境检测、海洋线虫的分子生物学与系统演化、生态动力学-水层底栖耦合模型以及人才培养。依据国内外研究现状提出了今后的发展目标和应着重加强的研究方向。     

10MW级海上浮式风机运动特性研究

以DTU 10 MW基准风机为研究对象,单柱式平台作为基础支撑结构,使用FAST软件计算分析,考虑单独风、单独波浪以及风浪组合三种环境条件,对10 MW级海上浮式风机的运动特性进行研究。研究发现:系统摇荡是风激励的低频运动和波浪激励的波频运动的合成,气动阻尼削弱系统的波频运动;系统纵荡和纵摇运动存在明显的耦合现象,而垂荡运动和其他方向的运动没有耦合关系;受纵摇影响,转动的风轮产生陀螺惯性力矩,激励首摇运动;随着风机单机容量的增加,风激励的低频运动比例增大,波浪激励的波频运动比例减小。     

A proposal for the theoretical analysis of the interactive coupled effects between urbanization and the eco-environment in mega-urban agglomerations

Mega-urban agglomerations are strategic core areas for national economic development and the main regions of new urbanization. They also have important roles in shifting the global economic center of gravity to China. However, the development of mega-urban agglomerations has triggered the interactive coercion between resources and the eco-environment. The interactive coupled effects between urbanization and the eco-environment in mega-urban agglomerations represent frontier and high-priority research topics in the field of Earth system science over the next decade. In this paper, we carried out systematic theoretical analysis of the interactive coupling mechanisms and coercing effects between urbanization and the eco-environment in mega-urban agglomerations. In detail, we analyzed the nonlinear-coupled relationships and the coupling characteristics between natural and human elements in mega-urban agglomerations. We also investigated the interactive coercion intensities between internal and external elements, and the mechanisms and patterns of local couplings and telecouplings in mega-urban agglomeration systems, which are affected by key internal and external control elements. In addition, we proposed the interactive coupling theory on urbanization and the eco-environment in mega-urban agglomerations. Furthermore, we established a spatiotemporal dynamic coupling model with multi-element, multi-scale, multi-scenario, multi-module and multi-agent integrations, which can be used to develop an intelligent decision support system for sustainable development of mega-urban agglomerations. In general, our research may provide theoretical guidance and method support to solve problems related to mega-urban agglomerations and maintain their sustainable development.     

塔里木河流域农牧系统耦合协调度分析

种植业(农业系统中的小农业)和畜牧业是农业系统中的两大主要组成部分,其协调发展有利于现代农业的实现。塔里木河流域是新疆重要的农业生产区域,农牧耦合协调发展将有利于推动流域现代农业的进程,增加农牧民收入。在统计学"变异性系数"的基础之上对其进行改良,构建了塔里木河流域农牧系统的耦合度和耦合协调度模型,以2003-2014年的统计数据为基础,定量分析了流域农牧系统耦合度和协调度,得出以下结论:流域传统农业特征显著;流域农牧协调发展存在一定的难度;流域农牧耦合只是简单的初级耦合,农牧高级耦合发展后劲还不足;政策因素对流域农牧耦合影响较大。     

基于NPP数据和样区对比法的青藏高原自然保护区保护成效分析

在青藏高原选择11个代表性自然保护区,基于高寒草地植被净初级生产力（Net Primary Production,简写NPP）变化过程数据,比较分析了自然保护区与其相邻等面积区域的NPP变化差异;采用样区对比法,在自然保护区内外选取21组对比样区,比较自然保护区建立前后及其内外的生态状况,评估了自然保护区的保护成效。研究表明：1. 1982-2009年间,82%的代表性自然保护区NPP比保护区周邻区域及青藏高原的平均水平低,反映了自然保护区的生态系统状况更为脆弱;2. 在代表性自然保护区中,曼则塘自然保护区的NPP增长趋势最为明显,塔什库尔干野生动物自然保护区的NPP增长趋势最弱;除色林错自然保护区外,以草甸和湿地为主的自然保护区NPP增速明显高于以草原与荒漠草地为主的自然保护区;3. 代表性样区的研究发现：① 自然保护区内76%以上的样区和国家级保护区内82%以上的样区NPP增加幅度明显高于保护区外对应样区的增幅;② 取得明显保护效果的有中昆仑、长沙贡玛、若尔盖和色林错等自然保护区;曼则塘自然保护区的东南部边缘地区和塔什库尔干野生动物自然保护区的北部边缘地区的效果不明显,可能与保护区及其周邻地区人类扰动增强密切相关;③ 高寒草甸类型自然保护区的保护效果最为显著,高寒草原类型自然保护区的保护效果较差。本研究展示了样区对比法在评估大区域生态变化中所具有的独特优势,其关键在于科学设计样区并进行合理的空间抽样。     

甘肃省城市化与土地集约利用耦合协调发展

土地集约利用能够促进城市化健康发展,而城市化水平又影响着土地集约利用水平,两者的耦合协调程度是影响城市发展的关键因素。本文对甘肃省12个地级市进行实证研究,构建城市化与土地集约利用的耦合协调发展度模型,定量评价两者之间的耦合协调发展状况,并且利用地理空间分析工具进行空间聚类分析。结果表明:多数市已经从拮抗期过渡到磨合期,但是还没有进入协调期,说明甘肃省城市化与土地集约利用之间还未完全达到完全协调发展的程度;甘肃省城市化与土地集约利用的耦合协调发展度普遍较低,从2003年开始呈现出逐年扩张的趋势。     

Spatial energy efficiency patterns and the coupling relationship with industrial structure:A study on Liaoning Province,China

Using a sample of 14 prefecture-level cities in Liaoning Province, this study first explored the spatial hierarchy and structural characteristics of energy efficiency from the following three viewpoints: energy technical efficiency based on data envelopment analysis, energy consumption per unit of GDP, and energy utilization efficiency combining the previous two indexes. After measuring and analyzing the advancement, rationality, and concentration of the industrial structure in each city, we made some generalizations about the coupling features of the energy efficiency and industrial structure in Liaoning, using the coupling degree rating model. Some of our conclusions are as follows: (1) The 14 cities differ significantly in their energy efficiency, with Shenyang, Dalian, Anshan, and Jinzhou enjoying the highest energy efficiency. Northwestern Liaoning and other heavy-industrial cities such as Fushun and Benxi belong to low-efficiency and high-consumption areas. (2) In areas with higher efficiency, the spatial patterns of the energy technical efficiency, energy consumption per unit of GDP, and energy utilization efficiency are, respectively, "π"-,"Ⅱ"- and "H"- shaped. Geographically, the energy utilization efficiency shows different trends from east to west and from north to south. Factors such as the binuclear structure of economic development have a major effect on this spatial pattern of energy efficiency. (3) Southeastern Liaoning enjoys a highly advanced industrial structure. Areas with a highly rational industrial structure form an “H” shape, with Shenyang and Dalian at the two poles. The urban agglomerations in middle and southern Liaoning have a highly concentrated industrial structure. (4) Overall, the coupling between energy efficiency and industrial structure is low in Liaoning, except for Shenyang and Dalian at both ends, where the coupling between an advanced industrial structure and energy efficiency is higher than in other cities.