干热岩钻探关键技术探索

干热岩是国际公认的高效低碳清洁能源,近年来,随着国家对清洁能源勘探开发的提倡和支持,国内开展了一些干热岩勘探工作。干热岩钻探是前期获取地质资料进行资源量计算及后期开发利用的关键部分。现阶段国内在干热岩钻探工艺技术方面还没有形成体系,大多借用石油钻井行业及地质钻井行业的一些工艺技术,但干热岩钻探钻遇地层温度普遍较高,且大部分孔段均为坚硬的花岗岩地层,因此如何在高温环境下保持钻井液性能,保证其携带岩屑及维护孔壁稳定的功效,在坚硬的花岗岩层中如何提高钻进效率,实现高效钻进,钻遇破碎地层时如何维护孔壁稳定,实现护壁堵漏等问题,该文结合国内已施工的部分干热岩钻探工程,对国内干热岩钻探所采取的工艺技术进行了探索,研制了抗高温配方的钻井液,使用转盘回转+孔底动力钻具复合钻进,在钻井液中加入抗高温封堵剂,可有效提高干热岩钻探效率,以期促进干热岩钻探工艺技术的研究、应用和推广。     

社会-生态系统适应性治理研究进展与展望

社会—生态系统（SES）由社会子系统、生态子系统及两者的交互作用构成,具有不同于社会系统或生态系统单独具有的结构、功能和复杂特征。社会—生态系统适应性治理旨在通过适应性的社会权利分配与行为决策机制,使社会—生态系统能够在动态条件下可持续地保障人类福祉。适应性治理理论的形成受到“公共池塘资源管理”“韧性”和“治理”3方面理论的影响,并为“转型治理”与“协作治理”提供了建构基础。该理论具有以下3个主要目的：① 理解和应对社会—生态系统多稳态、非线性、不确定性、整体性以及复杂性;② 建立非对抗性的社会结构、权利分配制度以及行为决策体系,匹配社会子系统与自然子系统;③ 通过综合方法管理生态系统,使其可持续提供生态系统服务。因此,面对人类行为主导地表过程的“人类世”,实现适应性治理有助于应对社会—生态系统的复杂性与不确定性。鉴于中国的生态环境正处于迅速变化时期,且中国与世界各国间的相互影响日益复杂,未来研究可重点关注以下3个方面：① 理解耦合系统的多元互动过程,增强适应能力;② 强调社会—生态系统的整体性研究;③ 提高环境变化背景下理解和预测系统动态的能力。     

乡村农户旅游适应效果、模式及其影响因素——以西安市和咸阳市17个案例村为例

乡村旅游地面临人地交互作用的剧烈变迁,内部要素适应社会-生态系统变化,趋利避害降低脆弱性具有重要现实意义。本文重新界定基于恢复力和脆弱性的农户适应性理论内涵,构建旅游开发适应力指标体系,以西安市和咸阳市17个不同类型的城郊型乡村旅游地为例,评价和分析农户旅游适应效果与空间差异规律,探讨和归纳适应行为与对策模式,建立BP神经网络辨别和揭示适应性影响因素与重要性关系。研究表明：① 西安市和咸阳市农户适应旅游开发综合效果呈现中等偏下水平的偏态分布趋势,分别处于旅游地生命周期快速发展阶段和探索起步阶段。② 乡村旅游地农户适应效果形成“圈层辐射、两翼包络、外围联动”的县域尺度空间分布格局;村域尺度圈层分化现象显著。③ 经营模式划分的旅游乡村农户适应效果股份制模式>“公司+农户”模式>“政府+公司+农户”模式>个体农庄模式>“农户+农户”模式;常年外出务工和农家乐经营是农户主要适应行为选择,季节性务工、本地上班以及农业生产是辅助适应行为选择,且适应行为组合方式表现为旅游专营型、旅游主导型、均衡兼营型、务工主导型和务农主导型五种适应对策模式。④ 旅游发展机会认知、技能培训机会、社会联结度、劳动力总量、政策知晓度、旅游就业人数、收入来源种类、生活主要能源、受教育程度、公共服务设施是农户主要旅游适应性影响因素。据此,提出后续社会-生态整合研究亟需突破方向和适应旅游开发的政策路径。     

中国人海经济系统环境适应性演化及预警

基于敏感性-稳定性-响应3维要素构建指标体系,运用熵值法和ARIMA-BP组合预测模型研究中国人海经济系统环境适应性的演化及预警。结果表明：① 2001~2016年中国人海经济系统环境适应性呈稳定上升态势,总体集中于中警状态,期间经历了“人海环境系统比较优势阶段→耦合协调阶段→人海经济系统比较优势阶段”的双螺旋适应过程,预计2017~2020年再次进入相互契合的轻警状态;② 16 a间中国人海经济系统环境适应性波动存在上升期短-衰退期长现象,预计未来4 a人海经济系统环境适应性在经济下行和生态约束背景下的速率不容乐观;③ 权衡人海经济系统和人海环境系统的关系,追求总体效益最大化,延长适应性周期波动中扩张期活动,差别化和灵活性的适应行为是未来主要排警对策。     

黑海参(Holothuria atra)对环境沉积物的摄食选择及消化系统功能适应性研究

黑海参(Holothuria atra)是热带珊瑚礁大型底栖动物群落中的代表种类之一,其摄食活动对珊瑚礁生境底质有机物的循环再利用具有重要作用。本文研究了三亚蜈支洲岛典型热带珊瑚礁海域野生黑海参的沉积物选择特征及其触手和消化系统结构功能的适应性。结果表明,黑海参摄取的沉积物颗粒相对较粗,其中粒径0.25mm部分占到了总重量的96.67%。触手上3—6个乳突形成乳突簇[直径(283.00±40.94)μm],适宜摄取大颗粒沉积物。黑海参胃内含物有机物含量显著高于环境沉积物,证实其对有机物含量的选择性;粒径0.25mm部分有机物含量占摄入总有机物量的75%,与环境沉积物中相同粒度的有机物总量占比接近(76%),表明黑海参选择的沉积物粒径范围有效保证了其高效摄入有机质。黑海参前肠的脂肪酶、淀粉酶、纤维素酶、胰蛋白酶活性最高,同时绝大部分的有机质(98.33%)在前肠被吸收。组织学定量分析表明,黑海参前肠黏膜层厚度最大,占总厚度的56.33%,这与其高效吸收有机质的功能相适应;后肠的肠壁总厚度和黏膜下层、肌层厚度均显著高于前肠和中肠,表明其具有相对更好的弹性和收缩能力,适合于大颗粒有机质的高效输送与排出。研究结果证实,黑海参摄食器官和消化道独特的结构与功能保证了其在珊瑚砂粗颗粒生境中高效摄取有机物。     

天津港水域围垦条件下的水动力变化分析

本研究旨在讨论天津滨海新区的围垦对其附近水域水动力和悬沙输运所造成的影响,并进行定量评估。在天津港南部、北部海域分别选取4个站位进行了全潮水文观测,获取了流速剖面、悬沙浓度剖面数据,并据此计算了底切应力、潮不对称性以及余流。结果表明,底部悬沙浓度与流速、底切应力存在相位一致性,绝大部分站位的沉积物都呈现向岸净输运的趋势,悬沙通量分解显示潮汐捕捉项是该区域悬沙输运的主要贡献项;围垦愈增的2009～2015年,天津港北部潮不对称性增强,向陆的单宽悬沙输运率由20.15 g/(m·s)变至24.92 g/(m·s),而南部海域潮不对称性减弱,向陆的单宽悬沙输运率从37.75 g/(m·s)减小至6.37 g/(m·s)。综上,持续地围垦可能导致天津港附近海域的水动力条件改变,推测北部潮滩淤涨可能加快,而南部淤涨速率减小。     

南沙群岛珊瑚礁砾洲地貌特征

通过对南沙群岛永暑礁、西门礁和安达礁3个砾洲的现场调查,基于理论最低潮面和平均海面分别计算了砾洲的可能分布范围和平均出露范围,获得了砾洲的地形地貌特征。3个砾洲均为向西北凸出的弧形,呈北东-南西向展布。永暑礁和西门礁砾洲周边地势较高,中部相对低洼,分布有多条砾脊,边缘向海侧主砾脊高度最大,内部多条较低的次砾脊相交于主砾脊并汇聚于砾洲东部;安达礁砾洲则中部凸起地势较高,周边较低,无多重砾脊分布。推断砾洲的发育由最初珊瑚枝块堆积于中部形成凸起,逐渐向北东和南西两侧以砾脊形式扩展,最终形成砾洲由内向外的洼地-砾脊-砾滩的地貌分带模式。砾洲的地形地貌特征表明,南沙群岛砾洲的发育主要受北东-南西向水动力条件季节性交替的控制,反映了南海海区盛行季风的影响。南沙群岛珊瑚礁砾洲的地貌特征为深入研究南海珊瑚礁灰沙岛地貌发育演化及动力机制提供了基础数据。     

半潜式浮式风机支撑平台首摇运动特性分析

借助FAST软件对OC4半潜式浮式风机平台进行数值计算,分析了影响海上浮式风机平台首摇运动的一系列重要因素及其变化规律(如风向变化、浪向变化、陀螺力矩等)。研究了平台首摇运动所诱导的风机系统动力响应,发现浮式风机首摇运动不仅会加剧平台耦合运动响应,而且还会影响风机的气动性能和加剧锚泊张力波动。提出并探讨了几种减小海上浮式风机支撑平台首摇运动的方法。     

风暴对滨海湿地潮沟水沙输运的影响——以长江口崇明东滩为例

为了探知风暴事件对滨海湿地潮沟水沙输运的影响,分别于平静天气和风暴天气("摩羯"和"温比亚"台风)条件下,在崇明东滩一典型潮沟进行了现场水沙数据观测。结果表明:台风期间近岸平均风速较平静天气增大3～4倍,有效波高增大7～15倍,盐沼前缘光滩和潮沟遭受强烈侵蚀,潮滩表层沉积物粗化1～2.1倍,水体悬沙浓度增大3～11倍,潮沟潮周期单宽泥沙输运通量增大4～33倍,单宽泥沙净输沙量增大8～17倍。风暴天气下,潮沟水沙输运呈现"大进大出"的特点,在盐沼潮滩内受盐沼植被消波、缓流和捕沙作用下,潮周期内单宽泥沙净通量指向盐沼潮滩,促进了盐沼滩内部泥沙的淤积。     

波浪能发电平台系泊系统耦合动力响应及水动力分析

本文以一种新型波浪能发电平台为研究对象,分别采用基于三维势流理论的软件Sesam和基于有限体积法的Flow3D软件,对平台和发电浮子进行水动力分析。应用Sesam-HydroD模块计算了平台和发电浮子在频域内的运动响应,将平台和发电浮子的垂荡运动响应进行对比分析,结果表明,在正常海况下,平台与发电浮子垂荡运动相对幅值满足捕能系统的发电需求。应用Flow3D软件对平台整体进行水动力分析,结果表明,平台与发电浮子相对运动振幅在0.3～0.4m间,可满足发电需求。在此基础之上,应用Orcaflex软件,通过时域耦合动力分析的方法,计算了平台在自存工况和作业工况下的运动响应和系泊缆动张力响应,结果表明:在自存工况下,平台锚泊线的安全系数符合规范要求,平台具有良好的安全性能,能够适应恶劣的海洋环境;在作业工况下,平台的垂荡运动响应对波浪方向变化并不敏感,捕能系统不受波浪方向变化的影响,满足发电需求。另外,本文的研究结果能为类似的海洋平台的研究提供建议和参考。