地质作用的自组织临界过程动力学——地质系统在混沌边缘分形生长

笔者对复杂性科学中的自组织临界性、瞬态混沌、混沌边缘和弱混沌四大理论和研究领域就其发展现状和最近动态作系统和深入的剖析后得出结论 ,认为以上四者是对自然界中开放、远离平衡、相互作用的巨大耗散动力学系统的时空演化这个统一事物的本质的面面观。笔者进一步将四者的相互关系归纳成一个重要的命题 :自然界中开放、远离平衡、相互作用的巨大耗散动力学系统的时空演化服从“自组织临界过程动力学” ,并且系统“在混沌边缘分形生长”。地质系统是自然界中的一种既十分重要 ,又异常复杂的开放、远离平衡、相互作用的巨大耗散动力学系统。它具有自组织临界性的内禀基本属性。它的时空行为服从地质作用的自组织临界过程动力学。地质系统位于有序和混沌之间的过渡时空域 ,即混沌边缘 ,其中系统呈规则与混沌运动并存和混合的弱混沌动力学状态 ,并且地质系统在混沌边缘分形生长。将上述命题演绎和整合成一种广泛适用于地质系统的地球科学的复杂性理论 ,名之为 :“地质作用的自组织临界过程动力学———地质系统在混沌边缘分形生长” ,并将其内容归纳成 6部分 :(1)自组织临界性、瞬态混沌、混沌边缘和弱混沌 ;(2 )多组分的耦合与相互作用及其相干与协同 ;(3)演化过程的分形动力学 ;(4 )作用的时空结构 ;(     

以剪切波速为宗量的一种砂土地震液化的不确定性判别法

利用基于剪切波速的砂土液化判别法，本文提出了一种可考虑剪切波速的随机性和液化及液化危害等级的模糊性的液化和液化危害等级的判别法。作者首先讨论了当剪切波速具有随机性时液化的发生概率，进而给出了确定场地液化和危害程度的发生概率。在此基础上，结合液化和液化危害程度（等级）的模糊性，利用模糊事件的概率分析方法，提出了可同时考虑随机性和模糊性的场地液化和液化危害性的发生概率的计算方法。     

矿山采掘岩体渗透变形灾变机理及防控Ⅰ:顶板溃水溃砂

矿山采掘诱发顶板溃水溃砂灾害防控正成为制约矿山安全的重要瓶颈。从成灾机制、运动规律和危险性评价等方面综述了顶板溃水溃砂研究的主要进展和趋势。溃水溃砂的成灾工程地质机制分为4类：直接或间接揭露松散含水层、导水裂隙带沟通松散含水层渗透破坏、人为钻孔沟通松散含水层、软弱覆岩遇水劣化(崩解泥化)伴随顶板裂隙水或离层水突出的溃水溃砂成灾模式。溃水溃砂的运动规律研究获得了水砂混合物经出口、单裂隙、交叉裂隙网络和垮落带的运动特征,建立了溃水溃砂定性和定量的评价方法,提出了溃水溃砂主动防控方法等。最后,提出了顶板溃水溃砂机理及防控应该重点解决的关键科学和技术问题,包括建立顶板溃水溃砂工程地质数字孪生模型,揭示溃水溃砂通道形成机理,建立反映溃水溃砂全过程运动方程,加强监测预警技术、实际赋存环境模型试验技术、高效注浆关键设备等关键技术和设备研发等。     

岩石（体）弹性波波速与应力关系新探讨

以理论研究为基础，通过实际试验说明岩石（体）应力变化与波速并无直接关系，证明 力并不是波速的影响因素。     

大型深水贫营养水库——新丰江水库浮游动物群落分析

新丰江水库是位于广东省境内的一座大型深水贫营养水库.为了解这一典型贫营养水体的浮游动物群落特征,于2002-2003年对该水库的轮虫和浮游甲壳动物进行了研究.新丰江水库的浮游动物主要为广布性种类,优势类群是桡足类,其幼体的数量高于成体,优势种为舌状叶镖水蚤、温中剑水蚤和微小近剑水蚤.枝角类优势种是长额象鼻溞、短尾秀体溞和角突网纹溞.轮虫优势种为个体较小的螺形龟甲轮虫和彩胃轮虫.优势种的个体体长为50-1450 μm,个体最大的是舌状叶镖水蚤,平均体长为1190 μm,个体最小的是彩胃轮虫,平均体长为80 μm.在12月份,可能由于银鱼的摄食强度较高,导致大个体(主要为舌状叶镖水蚤及其大个体的哲水蚤幼体)的数量和生物量较低.在其余3个采样月份,浮游动物受银鱼影响相对较小,舌状叶镖水蚤的数量和生物量均远高于透明溞,可能与它们临界食物浓度及滤食方式的差异有关.根据对优势种的分析,新丰江水库的浮游动物群落具有典型的贫营养水体特点.     

湖北省山洪灾害临界雨量及降雨区划研究

统计分析了湖北省历史上327次山洪灾害个例,指出湖北省山洪灾害主要位于鄂西南武陵山及鄂东南幕阜山一带,主要集中在梅雨和盛夏期间,与湖北省主要暴雨区及暴雨集中期相一致。选取1980年以来较典型的80次山洪灾害个例,对气象站和水文站雨量进行对比分析,发现气象站雨量在70 mm以上时,二者比较接近;在30 mm以下时,二者差异非常大。山洪灾害临界雨量综合计算方法能较有效地提高山洪灾害气象站临界雨量精度。对山洪灾害临界雨量与不同频率的设计雨量及其它一些暴雨参数值进行综合分析,确定了湖北省山洪灾害降雨区划。     

青藏高原隆升对西北干旱气候形成影响的模拟(Ⅰ):对大气环流影响

青藏高原隆升对西北干旱区大气环流影响的研究,对于理解西北干旱区的成因有重要的意义.本文通过三个数值试验,初步探讨了高原隆升前和隆升至临界高度时,北半球特别是我国西北地区大气环流场与现在的差异.结果表明,青藏高原隆升对北半球特别是西北地区海平面气压场、500 hPa高度场、100 hPa高度场有明显的影响;高原隆升前和隆升至临界高度时,北半球绝大部分地区海平面气压场、500 hPa高度场、100hPa高度场都比现在偏低.不同季节时,各环流场变化的情况也基本一致.高原隆升至临界高度时已经对北半球特别是西北地区的环流形势产生了较大的影响,这将导致西北地区气候条件发生较明显的变化.     

一种基于水文模拟建立中小河流洪水气象风险等级指标的方法

提出一种基于水文模拟建立中小河流洪水气象风险等级临界累积面雨量指标（简称气象风险等级指标）的方法,由水位-流量曲线估计不同风险等级相应的临界参考流量,将2009年5月1日—9月30日綦江五岔、东溪、石角水文站的08：00BST报汛流量和雷达联合地面雨量计估测的流域面雨量作为TOPMODEL降水-径流模型率定时的流量和降水输入;在TOPMODEL水文模拟的基础上,选取2009年峰值流量过程,设计不同的小时面雨量序列进行水文模拟,得到峰值流量与流域累积面雨量的关系,根据临界参考流量,建立不同气象风险等级的临界累积面雨量指标;用2010年相应流域洪峰过程对所建立的指标进行检验。结果表明,利用气象风险等级指标推断的风险等级与实际洪峰对应的风险等级较为一致。     

微动探测技术在地质灾害勘察中的应用研究

地质灾害是造成人类生命财产损失、环境破坏的重大问题之一.针对试验区地质灾害治理及防护,开展了现场调查与微动探测勘察工作,采用下山单纯形法和快速模拟退火法组合的反演方法得到剪切波速结构,并与试验区内开展的其他物探勘察方法比对.试验结果表明微动探测技术用于地下空间、地质灾害探测等方面具有良好的应用前景.     

多孔可变临界孔隙度模型及储层孔隙结构表征

碳酸盐岩、致密砂岩和页岩等储层具有孔隙类型多样、孔隙结构复杂和非均质性强等特征,属于典型的多重孔隙储层,孔隙结构表征是多重孔隙储层预测和流体识别的关键.现有的孔隙结构表征方法大多利用孔隙纵横比或者构建一种新参数来描述孔隙结构.岩石临界孔隙度模型是一种常用的岩石物理模型,具有一定的物理意义和地质含义.本文推导了岩石临界孔隙度与岩石孔隙结构(孔隙纵横比)之间的关系,进而利用极化(形状)因子建立临界孔隙度与弹性参数之间的关系,构建了能够包含多种孔隙类型的多孔可变临界孔隙度模型.利用多孔可变临界孔隙度模型由储层的弹性参数反演不同孔隙类型的体积含量.实验室测量数据和实际测井数据表明,多孔可变临界孔隙度模型能够适用于多重孔隙储层岩石物理建模和孔隙结构表征.