Interpretation of cosmogenic nuclides in meteorites on the basis of accelerator experiments and physical model calculations

Cosmogenic nuclides in extraterrestrial matter provide a wealth of information on the exposure and collision histories of small objects in space and on the history of the solar and galactic cosmic radiation. The interpretation of the observed abundances of cosmogenic nuclides requires detailed and accurate knowledge of their production rates. Accelerator experiments provide a quantitative basis and the ground truth for modeling cosmogenic nuclide production by measurements of the relevant cross sections and by realistic simulations of the interaction of galactic protons with meteoroids under completely controlled conditions, respectively. We review the establishment of physical model calculations of cosmogenic nuclide production in extraterrestrial matter on the basis of such accelerator experiments and exemplify this approach by presenting new experimental and theoretical results for the cosmogenic nuclide⁴⁴Ti. The model calculations describe all aspects of cosmogenic nuclide production and allow the determination of long-term solar and galactic cosmic ray spectra and a consistent interpretation of cosmogenic nuclides in extraterrestrial matter.     

天津市地面沉降数值模拟研究

地面沉降是天津市的主要环境地质问题。造成天津市地面沉降的原因很多,但主要原因是大量开采地下水。本文重点研究开采地下水条件下的地面沉降数学模型及模拟,为控制地面沉降提供科学依据。通过对第四系的水文地质条件分析,建立第四系的水文地质概念模型和地层压缩概念模型,并建立相应的准三维水流数学模型和一维地层压缩数学模型,两者通过含水层水头和弱透水层粘性土中孔隙水头的内在联系耦合在一起。利用以往系列水位数据和沉降数据对模型进行标定,模型基本上反映了天津市地面沉降的实际情况。     

盆地的形成和充填过程模拟──以拉伸盆地为例

沉积盆地定量动力学模拟和分析是目前地学领域的一个研究热点。文中建立的拉伸盆地模拟系统可模拟拉伸盆地的沉降过程、估算盆地的拉伸量、分析盆地深部结构和热流背景;动态模拟盆地的充填过程及预测层序格架和沉积体系域的分布样式。沉降和热史模拟结合了二维的回剥法和简单或纯剪切的盆地形成模型。盆地充填模型综合考虑了盆地的构造沉降、均衡作用。沉积物供给。海（湖）平面变化等对盆地充填过程的控制作用。对莺、琼盆地模拟分析揭示了盆地的幕式拉伸过程和深部热演化;层序模拟提示了盆地沉降。海平面变化等对盆地充填演化的控制作用。     

多工况下汉源二蛮山滑坡机理数值模拟

利用FLAC3D软件对四川省雅安市汉源县二蛮山滑坡坡体进行建模,模拟降雨滑坡过程,并进行应力应变特征及稳定性计算分析,从而为深入研究地震及降雨诱发再次滑坡及防灾减灾提供可靠依据。研究中假设地震工况,对边坡进行详细的动力分析,得到了各监测点动力特征曲线;通过降雨工况下坡体稳定性系数分析得到了不同强度折减安全系数。研究结果表明,滑源区相对特殊的地形条件和地质构造以及不利的结构面组合是滑坡的基础;前期强降雨期间饱水加载以及大量雨水沿斜沟张裂结构面的下渗软化作用,是诱发滑坡发生的关键因素。      

喜马拉雅山珠峰绒布冰川流域径流模拟

基于2009年5-10月喜马拉雅山北坡珠峰绒布冰川流域实测水文气象数据、 50 m分辨率DEM和中国第一次冰川编目资料, 在HYCYMODEL水文模型中加入冰川消融子模块, 模拟了绒布冰川流域径流过程.冰川消融子模块以海拔5 180 m基站的实测日气温、 日降水作为模型输入, 把气温、 降水插值到该流域40个高程带中, 分别计算各高程带的冰川消融和裸地蒸发, 并考虑液态降水对冰面的加热作用.野外气象观测表明: 2009年5-10月流域海拔5 180~5 750 m内, 月气温递减率在0.63~0.73 ℃·(100m)^-1之间, 均值为0.70 ℃·(100m)^-1; 同期降水观测显示, 海拔5 180 m以下降水梯度为-7.3 mm·(100m)^-1, 该高度之上降水梯度为22 mm·(100m)^-1. HYCYMODEL水文模型的敏感性检验表明, 该流域径流变化主要受气温影响, 降水变化引起的径流变化较小, 气温和降水变化对流域径流的影响是非线性的.     

MODFLOW和FEFLOW在国内地下水数值模拟中的应用

数值模拟是研究地下水资源问题的主要手段。介绍MODFLOW和FEFLOW这两款地下水数值模型在国内地下水模拟中的应用,比较分析二者在基本原理、模型特点、以及应用领域等方面的差异,提出地下水数值模型的发展趋势。     

有机酸对高岭石形成影响的模拟试验研究

利用富里酸、胡敏酸和盐酸与天然矿物－长石、蒙脱石和云母在常温常压下进行反应,探讨矿物溶解及高岭石形成机理。实验表明富里酸对这些矿物具有较大的溶解能力,其原因是由于形成了具有较大溶解度和活动性的有机硅和有机铝复合体。在中性－碱性条件下有利于有机硅复合体的形成,酸性条件下有利于有机铝复合体的形成。在富里酸作用下,蒙脱石和云母分别在４个月和８个月有少量转化成高岭石,说明层状硅酸盐矿物比架状硅酸盐矿物更易     

大型地下洞室高边墙的拉应变准则研究

高地应力等复杂环境下大跨度地下洞室群开挖容易诱发高边墙的脆性拉裂破坏,在Mohr-Coulomb准则基础之上,基于拉应变准则,提出大型地下厂房高边墙破坏的复合拉剪屈服准则。根据弹塑性理论,张拉和剪切屈服分别采用相关联和非相关联的塑性流动法则,详细推导了该准则在有限差分法中的计算格式,并对张拉和剪切屈服面的应力空间进行了分界。利用C语言程序编写的动态链接库文件,实现了该准则在通用软件的科学仿真计算。以高应力地区的拉西瓦水电站地下厂房为工程实例,与FLAC3D自带的拉剪屈服准则相比,基于拉应变准则的计算结果表明,大跨度高边墙拉破坏明显,塑性区以及应力松弛区的面积更小,能合理描述硬岩高边墙的脆性拉裂破坏特征。大型硬岩地下洞室群的计算分析验证了该准则的合理性和实用性     

沙漠公路风蚀破坏规律的数值模拟研究

通过Fluent软件对沙漠公路的风蚀破坏规律进行数值模拟研究。分析公路不同横断面时风沙流扰动、增速、减速、恢复的过程,确定路基(堑)高度、边坡坡率和路面宽度等公路断面设计参数对风沙流扰动的影响,提出沙漠公路路基(堑)风蚀破坏规律。结果表明：路面宽度的改变对路基沿程风速变化影响较小,各特征点处风速变化小于5%。路基(堑)高度和边坡坡率对风沙流扰动的影响较大。随路基(堑)高度增加,风沙流流场的扰动被增强,路基(堑)风蚀破坏越显著,当边坡坡率为1:1时,路基模型高度250 mm时的迎风路肩风速为模型高度60 mm时的 1.15倍,其背风坡脚风速降低45%;路堑模型高度250 mm时的背风堑顶风速为模型高度60 mm时的1.05倍,迎风堑脚处风速降低高达80%。建议沙漠公路宜采用中低路基(堑),不宜高填深挖。当路基(堑)高度一定,边坡坡率为1:1.75或1:2时,路基(堑)沿程风速变化平缓,沙漠路肩不易被吹蚀破坏;路堑中堑脚位置处不易出现堆积。其结论与室内风蚀风洞试验结果有很好的一致性     

Study on rain-runoff process in the peripheral mountainous area of the Sichuan Basin

Studies on rain-runoff process in the peripheral mountainous area of the Sichuan Basin, which is regarded as a key ecological shelter, will contribute to flood control and environmental protection for the Upper Yangtze River Basin. In two typical catchments--the Fujiang River Catchment and the Wujiang River Catchment, rainfall simulations have been conducted to study the rain-runoff processes of yellow soil and limestone soil in three types of land use--forestland, farmland and grassland. Results showed that （1） within the same rainfall process, overland flow occurs first on farmland, then on grassland, and finally on forestland; （2） soil surface coverage has a great impact on the occurrence and amount of overland flow. The runoff amount can increase 2-4 times after the coverage is removed; （3） the infiltration before the occurrence of overland flow will decrease because of higher gravel contents of soil, but it takes no effect on infiltration once overland flow becomes stable; （4） the runoff coefficient of the limestone soil forestland is greater than that of the yellow soil forest land, but less than that of the farmland; （5） three empirical infiltration models, including Horton＇ model, Kostiakov＇ model, and modified Kostiakov＇ model, were compared by using the observed results under rainfall simulation. The results showed that the Kostiakov＇ model performed better than both the Horton＇ model and modified Kostiakov model. According to the results of this research, the Kostiakov＇s model can be used to simulate rainfall infiltration when water erosion is modeled in the peripheral mountainous area of the Sichuan Basin.