一种新型海底沉积物声学原位测量系统的研制及应用

为了能够精确地测量海底表层沉积物的声学参数, 自主研制了一种新型海底沉积物声学原位测量系统, 与国内外传统的声学原位测量系统相比, 该系统能够实时显示声波波形, 调整测量参数, 其工作方式除了站位式测量之外, 还实现了拖行式连续测量, 极大地提高了工作效率.根据前期海试情况, 对海底仪器结构进行了重新设计, 使之可以同时测量海底沉积物及海底海水的声学参数, 同时建立了双向数字信道, 解决了测量过程中系统信号的干扰问题.该系统的结构分为两部分:甲板控制单元和水下测量单元, 整套系统通过主机控制程序进行控制, 采用GPS定位系统测定仪器的大地坐标.为了检验系统的稳定性及准确性, 分别进行了实验室水槽实验和海上试验.利用水声测量设备对测量系统进行实验室水槽标定分析, 实验结果表明系统测量值相对误差仅为0.04%, 测量结果具有较高的精度.海上试验在青岛胶州湾和东海海域进行, 获得了试验区域海底沉积物声速和声衰减系数的测量数据, 将测量数据与他人的研究结果进行对比分析, 结果表明测量数据与前人研究结果一致, 较为准确.该原位测量系统在站位式测量和拖行式测量中都能够快速准确地测量出沉积物声速和声衰减系数, 可以作为海底底质声学测量的调查设备.     

免灌人工梭梭林生长与土壤水分变化的耦合关系

为了研究古尔班通古特沙漠荒漠-绿洲过渡带区域龟裂土立地条件下免灌人工梭梭林生态特征,探讨林分的最佳建植密度,对莫索湾1983—2021年38 a集水造林地初始种植梭梭、梭梭自然更新苗及不同坡位的土壤水分进行了调查,研究了梭梭生长对密度差异的响应,同时分析了各林地土壤水分的变化特征,探讨了梭梭生长与土壤水分的关系,以期为人工梭梭林的营建与可持续性提供科学依据。结果表明：（1） 当梭梭造林密度为6 m×3.5 m时（480 株·hm^-2）,母树存活率最高。随造林密度增大,母树保存率与梭梭自然更新比逐渐下降;母树保留密度越大的林地,其长势越差、生物量越低;盖度、郁闭度越高的林地,阻碍浅层土壤水分的补给,导致梭梭更新苗长势及生物量越差。（2） 梭梭母树的林木生长与其根部140~280 cm深度土壤含水量之间均呈显著负相关（P<0.05）,且主要利用根部140~240 cm土壤水分,对比3个林地可知该层土壤水分含量越高的林地,其母树的长势越好、生物量越高。（3） 当母树保留密度为360株·hm^-2（株行距4 m×7 m）时,梭梭长势较好、整体生物量最高,林下植被更为丰富,林地土壤水分条件相对较好。综上所述,在该地区进行集水造林时,保持该密度更有利于免灌人工梭梭林结构稳定、持续发挥防风固沙效益。     

基于块克里金的土壤水分点观测向像元尺度的尺度上推研究

土壤水分是陆面水文过程的一个重要分量,土壤水分的地面点观测与卫星观测的尺度是不匹配的,用点观测数据进行遥感反演结果的验证或者融合这两种观测都需要开展点观测数据向卫星像元尺度的尺度上推研究.土壤水分时空异质性的分析和描述是进行尺度上推的基础,地统计方法是描述连续随机变量空间结构的经典方法.应用块克里金法分别将黑河寒区遥感试验阿柔试验区2008年4月1日与L波段微波辐射计同步的地面液态含水量和含冰量点观测数据经过尺度转换,得到与遥感像元相匹配的像元平均估计值和标准差,可用于该天L波段微波辐射计土壤液态含水量和含冰量反演结果的真实性检验,估计结果充分利用了像元临近位置的观测,得到了比直接的采样平均更合理的块估计结果,对块克里金估计值与采样平均值进行比较,发现两种结果趋势是一致的,块克里金法提供了更为合理的块估计结果,土壤水分空间结构的时间变异、小尺度的土壤特性的变化和测量误差都会对估计结果带来一定的不确定性.     

高液限土路堤填筑的双指标控制方法研究

对于高液限土（包括改良的高液限土）填筑的路堤只用单一的压实度指标控制常常易导致质量隐患。通过试验研究提出一个采用空气率Va和压实度Dc双指标控制高液限土路堤填筑质量的方法,并给出了具体的控制标准。当压实度控制指标Dc≥93%时,高液限黏土和粉土空气率控制标准为4%≤Va≤8%,含砂高液限黏土和粉土空气率控制标准为6%≤Va≤13%。通过系统的试验研究,验证了双指标质量控制的可行性和有效性。研究结果表明,采用空气率和压实度双指标控制,不仅可以保证高液限土填筑路堤的强度和刚度,而且具有较好的水稳定性,为进一步充分利用高液限土作为路堤填料提供了技术支持。     

中深层地热能同轴套管换热器储能发电系统热力学性能分析

地热能是一种极具潜力的可再生能源,已引起广泛关注。在深部地热储层中,人工改造后形成的复杂裂缝网络为热提取提供了重要通道,裂缝空间分布将会直接影响热提取率。为探究裂缝不同空间分布对采热性能的影响,以幂律分布的裂缝网络为基础,采用TOUGH2MP-FLAC^3D框架下建立的THM耦合模型,系统研究不同裂缝长度指数(a)、密度(β)的裂缝网络对新型增强型地热系统(CO₂-EGS)采热性能的影响。并以热突破时间、EGS寿命、产热率与总产热能以及产热效率5种评价指标对储层热性能进行详细评估。结果表明,在恒速注入的情况下,裂缝长度指数a越大,长裂缝占比越小,注采井之间形成的贯穿裂缝数量越少,裂缝宽度越大,致使生产温度、产热率降低越快,更早达到热突破,从而缩短EGS寿命,降低总产热能。当a相同时,裂缝密度β越大,裂缝数量越多,生产温度与产热率降低越慢,延长热突破时间与EGS寿命,提高产热量。热突破时间最高可增加15.65 a,EGS寿命增加约10 a,总产热能增加约22.77%。而当长度指数a增长时,热突破时间最多缩短了13.1 a,总产热能降低20.8%。因此,长裂缝占比提高和裂缝密度增加有助于提高注采井之间裂缝的连通性,促进流体对流换热,更好地发挥裂缝在热开采中的作用,提高采热量。研究结果为干热岩造缝增渗改造提供一定的理论指导。

     

山东荣成沽河流域水资源系统分析

流域水资源系统由降水产流，以及通过水文下垫面的转换，形成的地表径流和地下水流流组成。本文将复杂的沽河流域水 资源系统分解成多个子系统，利用频谱分析方法对各个水资源子系统的转换功能进行定量的分析刻画，并利用地下含水介质子系统的转换特征函数－频率响应函数求取水文地质参数，丰富了水文地质参数的获取途径。     

热液成矿作用的地质地球化学动力学——以胶东牟平-乳山金矿带为例

通过对胶东牟平—乳山热液脉状金,铅锌矿床成矿动力学控制规律的研究,说明了建立热液成矿反应体系的方法,并得出以下认识:（1）区域断裂构造活动,通过影响成矿反应体系的热力学性质和条件,控制元素的富集和分散。（2）热液成矿过程中容矿断裂活动可划分为两种作用方式:脆性破裂和韧—脆性张开,构成热液成矿的两种构造动力学环境。（3）热液成矿反应体系是一种开放的动态的热力学体系。断裂的脆性破裂阶段,使体系处于强烈的过饱和状态,矿质在远离平衡状态下快速结晶,加剧物质分异;在脆—韧性张开阶段,矿质在接近平衡态体系中缓慢晶出。（4）热液演化晚期,金在残余溶液中富集;当断裂再次发生构造脉动震颤时,早期形成的块状黄铁矿矿石碎裂,富金溶液充填其中,形成含裂隙金和晶隙金的富矿石。成矿体系热力学演化与构造动力学条件有利的匹配控制着富矿石的形成。     

东昆仑阿拉克湖地区第四纪水系演化过程及其趋势

根据第四系沉积物的沉积时代、沉积类型及盆山耦合与迁移规律,将东昆仑阿拉克湖地区第四纪水系变迁划分了4个阶段：早更新世小型内陆盆地无序水系阶段;中更新世冰川水系与东流水系阶段;晚更新世柴达木盆地内陆水系向南溯源侵蚀阶段;全新世黄河外泄水系形成与发展阶段。根据研究区及相邻地区黄河水系和柴达木盆地内陆水系的溯源侵蚀发展历史及趋势分析,认为研究区未来水系发展趋势不一定是加鲁河袭夺鄂陵湖、扎陵湖两湖及黄河水系,而可能是黄河加快下蚀作用和溯源侵蚀,鄂陵湖和扎陵湖将逐渐消失成为河流,黄河水系最终将袭夺柴达木内陆盆地水系。     

干旱区膜下滴灌棉田表层土壤盐分日内动态特征

利用便携式土壤盐分计测量膜下滴灌棉田不同位置和不同深度的土壤电导率,来研究膜下滴灌条件下表层土壤电导率的日内变化特征.结果显示:干旱区一膜两管膜下滴灌条件下,窄行处土壤电导率值最低,膜间最大,宽行居中,表层土壤电导率值存在显著的日内变化特征,早晚土壤电导率值低,中午电导率值高,上午的上升速率大于下午的下降速率;窄行处相对变化幅度大,膜间绝对变化幅度大,土壤电导率值日内变化幅度随深度呈减小趋势;膜下滴灌情况下,表层土壤电导率值的变化受土壤温度和气温的影响显著,但二者相关性复杂,不同深度、不同时间段的相关性不同,膜间大多呈显著正相关,窄行大多呈非显著正相关,宽行处上午呈非显著正相关,但下午呈显著负相关.     

中国西北内陆盆地水分垂直循环及其生态学意义

中国西北内陆盆地中的地下水系统,对维系其浅表水分、热量、盐分均衡以及地表的生态平衡、土壤的资源属性和局部地域气候相对稳定性具有不可或缺的调节作用,这种调节作用是通过饱和带水、包气带水(土壤水)、近地表大汽水和植物体内水("四水")之间的垂直循环来实现的.目前的相关研究主要侧重于地下水与地表植被类型间对应关系的统计分析,较少涉及水分运移的机制;而以水分垂直循环的动力学机制为研究对象的SPAC系统(土壤-植物-大气连续体),则对地下水的重视程度不够,且存在着尺度转换的困难,更为完整的应该是GSPAC系统(地下水-土壤-植物-大气连续体).干旱区内陆盆地地下水生态效应的研究需要开展以下的工作:"四水"垂直循环的动力学过程与机制研究,尤其是饱水带-包气带界面水、汽、热转化过程的研究;人类活动影响下地下水系统演化特征的研究,它不仅是实现水分垂直循环研究的最终目的——水资源合理开发利用的中间环节,更是将"四水"垂直循环这一微观水文循环过程与区域水文循环过程相结合,实现尺度转化的关键所在.