大应变静力触探数值模拟及锥形因子影响因素分析

以模拟圆锥在不排水黏土中的静力贯入和分析其影响因素为目标,假设土体为均质弹性—完全塑性材料且服从Mises屈服准则,采用任意拉格朗日—欧拉(ALE)网格划分技术确保锥尖土体在大应变条件下的网格质量,进行大应变有限元数值模拟,并分析了稳定状态下土体刚度指数、原位应力状态和锥尖粗糙程度对塑性区半径与锥形因子的影响,获得了锥形因子表达式。模拟结果表明:塑性区随着刚度指数的增大而增大,锥尖周围塑性区的径向扩张处于柱形孔扩张和球形孔扩张之间,更接近于球形孔扩张;锥形因子随土体刚度指数、锥尖粗糙程度的增大而增大,随土体原位应力状态参数的增大而减小;得到的锥形因子表达式可以量化土体刚度指数、原位应力状态和锥尖粗糙程度的影响,具有较高的精确度。     

小秦岭太峪水系沉积物重金属污染生态危害评价

以金矿开发影响的黄河二级支流太峪水系沉积物为研究对象,沿河采集16个表层沉积物样品,分层采集垂向剖面10件水库沉积物样品,测定了样品中重金属元素Hg、Pb、Cd、Cr、As、Cu和Zn的含量,采用Hakanson潜在生态指数法和Tomlinson污染负荷指数法评价重金属元素污染程度和潜在生态风险。结果表明,矿业活动是太峪水系沉积物重金属元素污染的主要因素;变异系数、富集系数和最高污染系数均反映Hg、Pb、Cd是太峪水系沉积物的特征污染重金属元素,Cr和As的质量分数接近地区背景值;太峪水系表层沉积物受到重金属元素的极强污染,山区段污染较山外更严重;整个流域的Hg、Pb、Cd具有很强的潜在生态危害,Cr、As、Zn的潜在生态危害轻微;太峪水系沉积物垂向各层沉积物都受到重金属元素的极强污染,生态问题以Hg、Pb、Cd的潜在生态危害为主,其污染和生态危害程度都高于流向上的沉积物。潜在生态危害指数评价突出了不同元素的毒性和危害程度,而污染负荷指数法侧重于样本空间上的污染程度,二者互补使用有利于实际问题的全面评价。     

用化石天长计算地球年龄的方法及意义——如何理解地球年龄

天长（一天时长）是地球自转速度的直接反映。古生代-中生代化石记录的天长数据表明,古生代-中生代期间的天长随时间呈线性增加。根据角动量守恒定律,这意味着同时段地球自转速度呈线性衰减。如果把这个趋势应用于地球历史的全过程,计算结果为4.519～4.495 Ga,与目前公认的地球绝对年龄4.54 Ga一致。这意味着,从这个时间点起,地球有一种自转速度衰减的总趋势。地球自转速度衰减年龄等值于地球年龄说明：1）所测量的陨石样本生成的时间（表征地球年龄）与地球受月球吸引形成自转减速的时间几乎相同。这意味着地-月体系形成之前的地球比该陨石表征的地球年龄更为古老。2）地球、月球、自转速度衰减时长,三者的年龄呈现等值状态,因而此结果与月球起源于大碰撞的假说可以匹配。     

FY-3 A/MERS I积雪制图中NDS I指标建立及积雪判识模型研究 ——以祁连山区为例

我国新型自主的极轨气象卫星风云3号A星（简称FY-3A）上搭载的中分辨率光谱成像仪（MERSI）为大面积雪监测提供了新的遥感数据源。以中国西北祁连山区为例,分析FY-3A/MERSI传感器积雪与其它地物的图谱特征差异,建立了适用于FY-3A/MERSI的归一化差分积雪指数（NDSI）,以此为基础,构建了综合利用多光谱判别指标及土地覆盖类型（LULC）定类辅助的积雪判识模型,生成250 m分辨率的日积雪制图产品。模型通过逐步逼近的树状判别结构,去除了易和积雪混淆的部分乔木林、云、云阴影、水体、湖冰、沙（盐）地等地物,并提出应考虑积雪下覆地表特性的影响,调整设定不同LULC类型的积雪判别阈值约束,实时结合区域LULC影像进行积雪的最终判定与优化。对祁连山区2010-2011年积雪季FY-3A/MERSI影像的积雪制图应用结果表明,该资料能够客观精细地反映积雪的空间分布与动态发展过程。同时利用气象台站积雪观测记录及Terra/MODIS积雪判识结果进行对比验证,结果表明基于FY-3A/MERSI建立的积雪判识模型具有较高的精度和稳定性,特别是提高了云雪区分的效能。     

高寒区抽水融冰渠道水温沿程衰减规律——以红山嘴水电站为例

抽水融冰技术是解决高寒区引水式电站冬季运行冰害问题的有效措施之一。为研究抽水融冰对电站引水渠道冬季引水的水温控制规律,以红山嘴水电站为例,基于RNG κ-ε模型数值模拟研究结果,从热流量比角度探讨了渠道水温沿程衰减规律,并采用2013年2月和2014年1月原型观测结果进行了验证。结果表明:渠道水温沿程衰减过程可分为骤降段、过渡段和缓降段3部分,各段范围受外界条件控制;衰减曲线呈幂函数分布,相关系数达到98%;对比气温对渠温沿程衰减的影响表明,随着大气温度的降低,渠道水温沿程衰减速度明显加快;-10 ℃为水温衰减过程变化转折点,当气温高于-10 ℃时,可以近似认为渠温衰减规律一致,渠温沿程变化主要受到热流量比值影响;低于-10 ℃时,气温对渠道水温沿程变化影响显著。     

地震叠前反演方法预测页岩脆性指数在南川地区的应用

页岩气的有效开发依赖水平井的压裂效果,而页岩脆性是影响页岩压裂的关键因素。通过对比分析现有的3种脆性指数计算方法,即矿物脆性指数计算法、岩石力学脆性指数计算法、基于多元回归脆性指数计算法,优选基于多元回归的脆性指数计算法计算五峰—龙马溪组(简称龙马溪组)页岩储层脆性指数。以四川盆地东部南川地区龙马溪组海相页岩气为例,利用南川地区三维地震资料叠前反演方法,获取多元回归脆性指数计算方程所需的参数,预测页岩脆性指数。结果表明,在已有钻井矿物脆性指标约束下,叠前反演法计算的脆性指数平面预测效果较好,且与实际压裂数据具有较好的一致性,能够满足南川地区页岩气勘探开发的需要。     

不同方法评价喀斯特煤矿区农田土壤重金属生态风险比较

采用TCLP法、内梅罗综合污染指数、嵌入Igeo综合污染指数法等方法对贵州织金县某煤矿区周边农田土壤重金属进行评价。土壤中Cd、Cr、Cu、Ni、Hg和Zn的含量范围分别为0.79～2.08 mg·kg-1、144.20～464.40 mg·kg-1、91.63～187.50 mg·kg-1、48.13～104.47 mg·kg-1、0.14～2.33 mg·kg-1、144.35～265.89 mg·kg-1,所有土壤样点的Cd、Cr、Cu和Ni含量均已超过国家土壤环境质量二级标准,部分土壤样点的Hg和Zn含量超过二级标准。TCLP法评价结果所有土壤样点均未受到重金属污染;内梅罗综合污染指数法评价结果为农田土壤重金属生态风险处于安全水平;嵌入Igeo综合污染指数法评价结果表明,90%的土壤达到中度污染以上,其中65%的土壤处于中度污染,25%的土壤受到中度至重度污染;潜在生态危害指数法评价表明,所有土壤样点重金属均处于轻微生态风险水平。针对不同评价方法得出的结果存在差异的情况,在评价土壤重金属污染状况时,应根据评价目标的差异选择合适的评价方法。      

单因子指数法在水质评价中的应用研究

水质评价是工程设计水资源评价中非常重要的内容,现阶段我国水质评价工作主要依据《地表水环境质量标准》和《地下水质量标准》进行单因子评价,单因子评价法中,能判断水质类别,但不能反映与限值差距,同一水质类别时反映不出洁净程度。本文中引入单因子指数法,计算综合污染指数,对同水质类别进行洁净程度判别。     

观测分析El Ni?o衰减早晚对南亚与青藏高原夏季降水和气温的影响

El Ni?o（厄尔尼诺）事件对东亚和南亚次年夏季降水影响及其机理已经得到充分研究,但其对夏季青藏高原降水是否有显著影响还不清楚。本研究根据1950年后El Ni?o事件次年衰减期演变速度,对比分析衰减早型与晚型El Ni?o事件对南亚季风区与青藏高原夏季（6～9月）季节平均和月平均气候影响差异。结果显示在衰减早型次年夏季热带太平洋海温转为La Ni?a（拉尼娜）型且持续发展,引起Walker环流上升支西移,印度洋和南亚季风区上升运动加强,同时激发异常西北太平洋反气旋（NWPAC）,阿拉伯海异常气旋和伊朗高原异常反气旋性环流响应,增加7～9月对流层偏南气流和印度洋水汽输送,导致南亚和高原西南侧降水偏多。衰减晚型次年6～8月热带太平洋El Ni?o型海温仍维持,印度洋暖异常海温显著,对应的印度洋和南亚季风区上升运动较弱,NWPAC西伸控制南亚季风区,阿拉伯海和中西亚分别呈现异常反气旋和气旋性环流,导致青藏高原西风加强,水汽输送减少,南亚北部和高原降水一致偏少。结果表明:（1）El Ni?o显著影响次年青藏高原西南部夏季季节和月平均降水与温度,是印度和高原西南部夏季降水显著相关的重要原因;（2）El Ni?o衰减快慢速度对南亚和青藏高原西南部夏季季节内降水的影响有着重要差异。