海岛局部风场特性的风洞试验和数值模拟研究

针对海岛局部风效应突出的问题,采用边界层风洞试验与数值模拟相结合的方法,对3种坡度的理想化海岛地形的风剖面进行了数值拟合,定义了差异系数来描述风剖面变化,利用数值模拟研究了差异系数和最大加速比在迎风侧的分布,重点探讨了海岛坡度和高度对最大加速比和差异系数的影响;基于风洞数据,对迎风侧和背风侧顺风向、横风向和竖向湍流强度...     

基于无人机遥感的河流阶地提取

河流阶地记录了河流演变过程中因构造抬升或气候变化引起的侵蚀基准面变化的信息,阶地的提取与划分对于新构造研究与古气候重建有着重要的意义,在分析传统阶地提取方法不足的基础上,提出了一种利用无人机遥感进行阶地提取的新方法.该方法利用无人机航拍影像和高精度地面控制点,通过基于计算机视觉的多视立体运动恢复结构(structure from motion with multi-view stereo, SfM-MVS)技术自动生成研究区高分辨率的正射影像和数字表面模型(digital surface model,DSM),在此基础上根据河流阶地的几何特征,利用高程、坡度及影像灰度等统计量实现阶地信息的提取.利用这一方法对汉江支流蛮河下游河段的阶地进行了提取试验.结果表明,该方法能够提取到两级河流阶地和一级河漫滩信息,提取结果与野外实测结果有较好的一致性.与传统阶地提取方法相比,该方法具有精度好、效率高、可视化效果全面直观等优势,显示出无人机遥感在河流地貌学研究中的巨大优势和广阔应用前景.      

煤储层水基压裂液用表面活性剂的筛选实验

水力压裂会对煤储层造成水锁伤害,在压裂液中加入表面活性剂是减缓水锁伤害的有效途径。采用1.5% KCl溶液为基液,在其中加入不同浓度的阴离子型表面活性剂AS和非离子型表面活性剂NS,配置出8种压裂液,分别对河东煤田柳林沙曲矿的焦煤样和太原西山屯兰矿的瘦煤样进行静置沉降实验、毛细管压力测试和离心分离实验,最终优选出煤储层水基压裂液用最佳表面活性剂为0.05% AN复配溶液（AS:NS=9:1）,由此构成了表面活性剂压裂液（1.5% KCl+0.05% AN）。研究结果表明,在水基压裂液中加入0.05% AN复配溶液（AS:NS=9:1）,可以大幅度降低压裂液的表面张力,改变压裂液的界面状态,从而增加煤表面的亲水性,降低煤孔隙的毛细管压力,使得压裂液的可排性增强,进而能够有效控制储层的水锁伤害,实现增产。      

三层模式中风场对背风波的影响

为了研究风场对背风波的影响,针对边界层附近为弱稳定层结的背风波,建立了一个三维三层的理论模型和线性计算模式,分析了各层中风速和风向的变化对背风波特征的影响,揭示了气流过孤立山脉产生背风波的有利风场条件。结果表明：背风波的波长、振幅等特征对各层风速和风向的变化具有相当的敏感性,波长随着低、高层风速的增大而增大,随着中层风速的增大先减小后增大;振幅随着低、中层风速的增大先增大后减小,随着高层风速的增大而增大。此外,风速和上下层风向切变的增大均使背风波的形态逐渐由横波型转为辐散型,但是上下层风向的切变对背风波形态的影响比风速更为显著。     

钠多普勒激光雷达回波光子数仿真及大气参数反演

钠多普勒激光雷达利用中层顶区域的钠原子作为示踪物,探测中层顶区域大气风场和温度剖面.本文主要分析钠多普勒激光雷达的探测原理和大气参数反演算法.利用MSISE和HWM93等大气模型给出背景大气温度、密度及风场,并给定钠原子数密度剖面,从激光雷达方程出发,模拟计算了激光雷达的瑞利散射和钠共振荧光散射回波光子数.利用模拟的回波光子数剖面数据,反演得到大气温度、视线风速和钠原子数密度剖面,反演结果与模拟计算用的背景参数符合很好,验证了这一反演方法的正确性.分析了激光频率偏移和激光线宽变化对反演精度的影响.     

表面活性剂强化空气扰动修复氯苯污染含水层

通过一维砂柱实验研究了阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)对空气扰动技术(air sparging,AS)修复氯苯污染地下水的强化效果.结果表明,SDBS的加入降低了地下水的表面张力,减小了水气两相毛细压力,从而提高了地下水中的空气饱和度.当曝气量为100 mL/min,地下水的表面张力由72.2 mN/m降至49.5 mN/m时,地下水中空气饱和度由13.2%提高至50.1%,而后随着表面张力的进一步降低,空气饱和度不再提高,反而有小幅下降.通过污染物的去除实验发现,SDBS的加入大大提高了氯苯的去除率,且去除率的变化与空气饱和度的变化趋势基本相符.因此,表面活性剂的加入可以作为空气扰动技术一种十分有效的强化手段.      

浅谈如何改进煤的最高内在水分的测定

煤的最高内在水分是指煤在100％相对湿度下达到吸湿平衡时的除表面水以外的水分,或者说煤的毛细孔达到饱和吸水状态时的内在水分。但由于在上述条件下表面水极难除去,所以实际测定的最高内在水分是在温度为30℃,相对湿度为96％～97％的条件下达到吸湿平衡的内在水分。     

强化空气扰动技术中表面活性剂的选择

为了提高空气扰动技术（air sparging,AS）的效果,做了一系列的实验,研究了表面活性剂强化空气扰动技术（surfactant-enhanced air sparging, SEAS）中表面活性剂的选择方法。结果表明：在气流运行方式以鼓泡为主要机制时,表面活性剂的加入强化了气泡的起泡性和稳泡性,使空气饱和度增加;在气流运行方式以微孔道为主要机制时,表面活性剂的加入因减小了表面张力而减小了空气驱替水所需的毛细压力,使空气饱和度增加。比较Tween-80、TritonX-100、SDS和SDBS在介质上的吸附损失,确定出在中砂中TritonX-100为优,在砾石中SDBS为优。     

Mountain Glacier Flow Velocities Analyzed from Satellite Optical Images

Mountain glaciers are sensitive to environment. It is important to acquire ice flow velocities over time for glacier research and hazard forecast. For this paper, cross-correlating of optical images is used to monitor ice flow velocities, and an improvement, which is called ＂moving grid,＂ is made to this method. For this research, two remote-sensing images in a certain glacier area, dur-ing different times are selected. The first image is divided into grids, and we calculated the correlation coefficient of each window in the grid with the window on the second image. The window with the highest correlation coefficient is considered the counter-part one on the first image. The displacement of the two corresponding windows is the movement of the glacier, and it is used to calculate glacier surface velocity. Compared to the traditional way of dividing an image with ascertain grid, this method uses small steps to move the grid from one location to another adjacent location until the whole glacier area is covered in the image, thus in-creasing corresponding point density. We selected a glacier in the Tianshan Mountains for this experiment and used two re-mote-sensing images with a 10-year interval to determine this method.     

基于TetGen的复杂FLAC3D模型可视化建模方法

为了充分发挥FLAC3D在数值计算方面的优势,解决在复杂地质体条件下岩体工程开挖存在的计算模型构建难度大、多采用简化模型而影响计算结果可靠性及准确性的问题。提出采用三维表面模型重建方法建立地质体及岩体工程的表面模型,确定岩层、开挖等的封闭空间区域;在此基础上,通过约束德洛内四面体剖分的方法对三维表面模型形成的空间区域进行网格剖分。分析了网格生成器TetGen的输入、输出数据结构,确定表面模型数据至TetGen、TetGen网格划分结果至FLAC3D的对应关系,实现能够准确描述地质体与工程开挖的FLAC3D计算模型的构建。通过某大型深部开采铜矿的多个岩层和首采区3个盘区63个采场的模型构建实例,证明该方法简单、可行、有效并且健壮。