不同模式模拟的降水稳定同位素效应的比较和评估

利用引入水稳定同位素循环的ECHAM4、GISS E、HadCM3、MUGCM以及iAWBM的模拟数据,分析了全球降水中稳定同位素效应的空间分布特征,对不同模式的模拟结果之间以及模拟结果与GNIP（Global Network of Isotopes in Precipitation）的实际监测结果之间进行了比较,旨在对稳定同位素大气环流模式的模拟有效性进行评价,改善对水循环中水稳定同位素效应的理解和认识。结果显示,5个模式均很好地再现了全球降水中平均δ18O和平均δ18O季节差的空间分布特征,降水中稳定同位素的温度效应、降水量效应的分布特点以及全球大气水线GMWL（Global Meteoric Water Line）均被很好地模拟出。比较而言,ECHAM4模拟的降水中的平均δ18O以及δ18O平均季节差的空间分布与GNIP的实际分布最接近,拟合水平也最高;ECHAM4、GISS E、MUGCM和iAWBM再现全球温度效应空间分布的能力较强,拟合水平大致相当;由iAWBM模拟的降水量效应空间分布与实际分布之间的相关性最强,5个模式模拟的与实测的δ18O/P相关系数符号相同的站点数大致位于同一水平;GISS E和iAWBM模拟的全球大气水线与实测的GMWL最接近。     

淤泥质地基海塘与水闸不均匀沉降控制措施优化研究

多年的调查与研究表明,建于淤泥质地基上的水闸与海塘等水工建筑物常常因海塘与水闸连接部位产生过大的差异沉降,影响水闸的正常使用,甚至造成连接部位完全破环。在海塘与水闸之间构建连接段则可以有效减小两者过大的差异沉降,进而减小差异沉降对建筑物的不利影响,但单纯设置连接段对于控制过大差异沉降效果极其有限。论文以浙东沿海某海堤围垦工程为背景,基于有限差分数值模拟软件（FLAC3D）,模拟了海塘堆载及流固耦合过程,并考虑通过调节连接段水泥搅拌桩的桩径、桩长及桩间距的连续变化对地基处理措施进行优化,计算出了不同优化措施下水闸与海塘的差异沉降。计算结果表明：基于连接段地基桩桩长的连续变化,再通过调节桩间距的大小可以很大程度控制海塘与水闸之间的差异沉降。     

海冰形变对北极冬季CICE模式冰厚模拟结果的影响

海冰数值模式是研究海冰动力热力状态参量及之间联系的有效途径。目前对冰厚数值模拟结果的分析远远少于对海冰范围/面积和密集度的研究,对冰速与海冰形变对冰厚分布影响的研究也尚欠缺。本文利用Los Alamos sea ice model（CICE）海冰模式模拟了1980−2018年的北极海冰变化,并使用遥感、同化冰厚数据进行比对验证,分析了模拟冰速和海冰形变对冰厚的影响,计算了冰速的散度和切变偏差对冰厚偏差的贡献。结果显示,CICE对北极70°N以北区域平均冰厚和冰速的年际变化模拟基本合理,但模拟的平均冰厚和冰速多年变化趋势均小于同化数据的变化率;模拟和观测冰厚的空间分布差异与冰速和形变率的偏差有密切联系,主要表现为波弗特海的正偏差和北极中央区至弗拉姆海峡的负偏差。泛北极区域散度和切变偏差在3月之前对冰厚偏差的贡献在13%～16%之间变化,3−4月则由16%跃变至27%。散度偏差主导了11月、12月波弗特海区域的冰厚正偏差,切变偏差主导了冬季加拿大群岛以北海域和穿极流区域的冰厚负偏差。     

中国煤层气资源控制程度及可靠性分析

准确认识深部条件下气体和水分的赋存状态、相对含量及分布特征,对煤层气高效勘探开发具有重要指导意义。基于理论模型、分子模拟和气水演变分析,明确了煤层中气、水的赋存状态,揭示了气、水动态运聚界限和动态演化过程。考虑煤−水界面作用、水的可动性及赋存状态,煤中水可分为可动水(重力水和毛细水)、束缚水(吸附水、沸石水、结晶水和层间水)、结构水,其中毛细水、重力水和吸附水由孔隙主导,沸石水、结构水、结晶水和层间水由矿物主导。分子模拟结果显示,水分子在0.7 nm孔隙中可以饱和充填,吸附和解吸路径一致,在更大孔隙中出现弱吸附层和自由态。水分子吸附过程表现为单分子含氧基团吸附、单层强吸附、多层弱吸附、水团簇形成和充填孔隙等阶段。甲烷分子在1.5 nm孔隙可存在3层稳定充填吸附,在较大孔隙中(>1.5 nm)即以单层吸附和游离态共存,游离态在介孔及更大孔隙中普遍存在。结合上述吸附−游离气存在界限,改进了游离气和吸附气理论计算公式,为含气量计算提供新思路。深部热成因煤层气是煤大规模生排烃之后的残余气,在排烃过程中发生气驱水和水分蒸发扩散,残余水分为束缚水和结构水,后期无法改变。假定静水压力20 MPa,在0、5、10、15和20 MPa储层压力下,外来水分可入侵最大孔径为7、9、13、27 nm和不侵入。受差异保存条件控制,煤成气除了形成超压和欠压等差异含气系统外,还可能在煤系形成多类型含气模式。上述研究明确了煤层气、水微观赋存机制及形成演化模式,对深部煤层气富集特征及高效开发设计具有指导意义。

     

倾斜式预应力锚索格构梁支护效果分析

针对墙背倾斜预应力锚索格构梁的受力规律成果较少的现状, 论文采用Midas/GTS软件, 建立北京门头沟锚索格构梁倾斜的三维实体模型, 对比分析了直立、墙背倾斜80和70时的墙背应力、弯矩及水平变形, 以及墙背的侧向土压力变化规律。结果表明倾角70断面的锚索轴力、水平位移和弯矩都最大, 直立断面最小。建议在预应力锚索格构梁尽量选取直立断面。     

随机激励下非线性海洋结构物响应分析方法研究进展

对在随机载荷作用下非线性海洋结构物的运动响应分析的各种方法进行了综述,对有些方法的基本原理做了阐述,并指出一些最新的研究进展和今后进一步研究的方向。     

胶州湾泛亚码头疏浚方案优选及悬浮物影响预测

采用有限元分步杂交方法,在已建潮流场的基础上,建立了胶州湾疏浚物悬浮泥沙的二维输运-扩散模型,并应用于胶州湾前湾港区泛亚码头工程疏浚区的疏浚物输运扩散的数值模拟预测。根据预测结果分析了泛亚码头疏浚区施工期间悬浮泥沙对附近海域水环境和生态环境的影响,并对不同的疏浚方案进行了优选。     

渤、黄、东海内潮的数值模拟

在全球的海洋中,中国东海和临近海域是最显著的内潮生成地之一。本文采用NODC(Levitus) World Ocean Atlas 1998提供的季平均温、盐资料,计算海水的密度,并计算垂向密度梯度的最大值点,得到一个较符合海水实际的密度分层。使用三维非线性数值模型(将海洋分为2层)研究了潮汐(M2,S2,K1,O1分潮)作用下渤黄东海的内潮,揭示了整个海区内潮起伏的空间分布,结果发现大振幅的波动均发生在台湾东北(冲绳海槽)海域和中国近海地形突变之处,其中前者更显著。对于各分潮模拟得到的表面潮与TOPEX/Poseidon高度计资料基本一致。研究结果表明上层海水的深度和厚度的梯度对内潮有一定的影响;冬季分布区域比夏季小,强度比夏季大。     

基于水电比拟方法的山东南四湖上级湖流场研究

利用水电比拟方法模拟了南四湖流场结构。同时,基于HAMSOM模式,对其流场进行了数值模拟,所得结果与水电比拟结果一致,两者平均相关系数在0.94以上,表明水电比拟实验技术路线可行,流场基本结构准确。该方法适用于低流速大流场的模拟。流场结构分析表明,湖区流速在汛期为cm/s量级,非汛期仅为mm/s量级。其中,在南阳湖北部...     

深海环境中溢油输移扩散的初步数值模拟

通过对溢油在深海环境中的输移过程及行为特点的分析,初步建立基于拉格朗日积分法的深海溢油模型.该模型除了能够模拟油气混合物在真实深海环境中的共同输移与分离输移扩散过程,还考虑了石油溶解、气体溶解、天然气水合物形成与分解等行为变化对溢油运动轨迹的影响.应用该模型初步数值模拟了一次实际深海溢油试验,结果表明溢油在水下的空间分...