非饱和土三轴压缩应力路径试验的数值模拟研究

应力路径对土的强度和变形性质具有重要影响。相对于饱和土而言,控制吸力条件下的非饱和土三轴压缩状态的应力路径研究更加复杂。随着非饱和土本构理论的不断发展,理论和试验研究结果表明,非饱和土弹塑性本构模型可以用来近似地描述非饱和土的强度和变形性质。因而,运用非饱和土弹塑性本构模型对控制吸力条件下的3种非饱和土三轴压缩应力路径试验进行数值模拟是一种有效的理论研究手段。采用Barcelona模型能够对此类试验进行较好的数值模拟,其研究结果表明,在控制吸力条件的三轴压缩状态下应力路径对非饱和土的强度和变形性质具有重要影响。     

Analytical models of contaminant transport in coastal aquifers

The Henry formulation, which couples subsurface flow and salt transport via a variable-density flow formulation, can be used to evaluate the extent of sea water intrusion into coastal aquifers. The coupling gives rise to nontrivial flow patterns that are very different from those observed in inland aquifers. We investigate the influence of these flow patterns on the transport of conservative contaminants in a coastal aquifer. The flow is characterized by two dimensionless parameters: the Péclet number, which compares the relative effects of advective and dispersive transport mechanisms, and a coupling parameter, which describes the importance of the salt water boundary on the flow. We focus our attention on two regimes – low and intermediate Péclet number flows. Two transport scenarios are solved analytically by means of a perturbation analysis. The first, a natural attenuation scenario, describes the flushing of a contaminant from a coastal aquifer by clean fresh water, while the second, a contaminant spill scenario, considers an isolated point source.     

鄱阳湖湿地典型中生植物水分利用来源的同位素示踪

水分是维持植物生长、决定种群分布的关键因子,研究植物水分利用来源是揭示水文过程与植被演替作用机制的基础,作为中国最大的淡水湖泊系统,鄱阳湖水文情势的显著改变已直接影响到湿地生态系统的水分补给来源.本文通过测定降水、土壤水、地下水、湖水和植物茎水中δ¹⁸O、δD同位素组成,识别鄱阳湖湿地典型中生植被——茵陈蒿（Artemisia capillaris）群落的土壤水分补给来源,并应用直接对比法和IsoSource多源混合模型估算优势种茵陈蒿的主要吸水区间及水源利用比例.结果发现：（1）与降水同位素相比,湖水和湿地土壤水同位素较为富集,地下水同位素较少发生分馏;（2）湿地地下水主要受历史长期降水和湖水共同补给,土壤水在雨季4—6月和秋季9—10月主要受降水补给,夏季7—8月深层土壤水受湖水侧向入渗和地下水的共同补给,并在蒸发作用下水分向浅层土壤传输;（3）茵陈蒿主要利用0~80 cm深度的土壤水,且能够在不同土层水源间灵活转换.当土壤含水量较高时（4—5月）,主要利用0~40 cm浅层土壤水,利用率约49%~68%;当浅层土壤含水量较低时（6—8月）,主要利用40~80 cm深层土壤水,利用率高达74%~95%;当植物进入生长后期（9—10月）,主要利用0~15 cm表层土壤水,利用率介于41%~70%.总体发现,湖水是鄱阳湖湿地中生植物群落土壤水分的重要补给来源,优势种茵陈蒿能够响应土壤含水量的变化改变吸水深度,具有较强的干旱适应能力.研究结果可为鄱阳湖湿地植被生态系统演变和科学保护提供理论参考.     

黑河中游荒漠绿洲农业适应气候变化技术研究

以我国第二大内陆河流域——黑河流域的中游荒漠绿洲为例,基于长期定位试验成果,研究了绿洲农业适应气候变化的技术及其潜力。结果表明,在田间水平上,垄沟灌溉种植、主栽作物与伴生植物混播种植、优化水肥管理、建立枣粮复合系统是绿洲农业适应气候变化的有效技术;在绿洲水平上,调整农业种植结构、加大农田林网规格和减少农田林网的灌溉次数、降低防风固沙体系中高耗水树种——杨树的比例等技术是应对气候变化的重要途径。综合评价结果表明,在黑河中游绿洲,通过推广上述技术,在不降低绿洲农业产值和不影响绿洲生态系统稳定性的前提下,初步估算每年可节水2.96×108m3,抵消了气温上升大约1℃所带来的蒸散发消耗量。     

A Laboratory Model for the Flow in Urban Street Canyons Induced by Bottom Heating

Water tank experiments are carried out to investigate the convection flow induced by bottom heating and the effects of the ambient wind on the flow in non-symmetrical urban street canyons based on the PIV (Particle Image Visualization) technique. Fluid experiments show that with calm ambient wind,the flows in the street canyon are completely driven by thermal force, and the convection can reach the upper atmosphere of the street canyon. Horizontal and vertical motions also appear above the roofs of the buildings. These are the conditions which favor the exchange of momentum and air mass between the street canyon and its environment. More than two vortices are induced by the convection, and the complex circulation pattern will vary with time in a wider street canyon. However， in a narrow street canyon， just one vortex appears. With a light ambient wind, the bottom heating and the associated convection result in just one main vortex. As the ambient wind speed increases, the vortex becomes more organized and its center shifts closer to the leeward building.     

MODIS干旱指数对华北干旱的敏感性分析

针对近年来干旱发生频繁的华北地区,通过利用2000-2009年MODIS数据和气象观测站降水资料,建立草地和农田距平植被指数(AVI)与不同时间尺度标准化降水指数(SPI)之间的相关统计模型,比较AVI和距平水分指数(AWI)对干旱响应的敏感性。结果表明：(1)植被生长季AVI与不同时间尺度SPI的相关关系不同。草地AVI与1个月尺度的SPI(即1-SPI)相关系数较低,而与3-SPI相关最显著;而农田区AVI与SPI的相关性较低,总体上农田AVI与3-SPI的相关性较高;(2) AWI与AVI类似,也对SPI存在时滞响应,均与3-SPI有着极显著的相关关系,并且在干旱发生较严重的6~8月份AWI与3-SPI的相关性好于AVI与3-SPI的相关性;(3)运用AWI反演的华北地区2009年夏季干旱分布图较好地反映了旱情的时空分布,与相关气象资料结果相符合。     

冬季东寨港微微型浮游植物丰度、分布及影响因素

微微型浮游植物是水环境生态碳汇的重要基石之一,也是初级生产的重要执行者。选取了一个典型的陆海交界关键带环境——海南东寨港入海口水域,采集了东寨港红树林保护区开阔水域、入港河流和新埠海海端的微微型浮游植物的样品,通过流式细胞仪分析技术对样品进行分析,以探究它们在东寨港水域中的丰度、分布及环境指示意义。结果表明,冬季水域微微型浮游植物以真核浮游植物(Eukaryote,Euk)和聚球藻(Synechococcus,Syn)两大类群为主,其中聚球藻有两个亚群,分别为富含藻蓝蛋白聚球藻(Phycocyanin-rich,PC)和富含藻红蛋白聚球藻(Phycoerythrin-rich,PE)。Syn-PC、Syn-PE和Euk在东寨港水域表层水体的平均丰度分别为(2.61×10⁴±1.09×10⁴)、(3.06×10⁴±7.05×10³)、(1.56×10⁵±8.03×10⁴) cells/m L,底层水体的平均丰度分别为(2.64×10⁴±...     

平顶山矿区矿井突（涌）水水源判别模式

对在平顶山矿区所采集的地下水样品进行了多元统计分析,以识别一些来源不清的样品归属,建立该区突（涌）水水源判别模型。选择水中６大离子为变量,对３７个水样进行了Ｑ型聚类分析和阳离子三角形分析;以聚类分析所得的结果为基础,应用判别分析方法建立了该矿区寒武系灰岩水、薄层灰岩水（Ｌ２）和砂岩水３类判别模型,并应用马氏距离作Ｆ检验和归属概率“检验”,结果表明所建立的判别模型是有效的。     

饱和冻土中弹性体波传播特性影响参数研究

基于Leclaire对饱和双相孔隙弹性介质Biot模型的扩展,研究含有两种不同固相组分的三相多孔弹性介质中体波的传播特性。以饱和冻土为例,分析了各相体积分数、颗粒形状,接触参数等因素对波动方程中惯性参数、黏性参数、刚度参数的影响;对该三相介质模型进行了退化,分析了孔隙中只含液态水或固态冰时体波的特性;以饱和冻土为例,通过数值计算,探讨了饱和冻土中体波的相速度和衰减系数与胶结参数、接触参数、频率、饱和度、孔隙率等参数的关系。结果表明：与一般的饱和土不同,饱和冻土中存在5种体波,即3种纵波和2种横波;5种体波均具有弥散性和衰减性,且P1波、S1波弥散性和衰减性远小于P2、P3、S2波;胶结参数、饱和度、孔隙率对5种体波的传播特性影响显著,接触参数对传播特性影响较小。     

淄博市大武水源地岩溶水水位多年动态变化分析研究

山东省淄博市大武水源地是北方特大型岩溶水水源地,该文依托山东省2009度地质勘查项目,对大武水源地的位置、范围、面积、历年开采量进行了介绍,并着重对1976年、1990年及2009年等特征年岩溶水流场特征、岩溶水降落漏斗演变趋势及多年开采动态特征及影响因素进行了分析研究。为大武水源地合理开发利用岩溶地下水提供了科学依据。