新疆地区夏季平流层低层风场特征分析及数值模拟

利用2017年6—8月的FNL再分析资料分析了新疆地区夏季平流层低层风场的时空演变特征，开展了平流层低层风场的高分辨率数值模拟和检验。结果表明：新疆地区夏季平流层纬向风随时间的变化存在经向差异，同时准零风层开始和结束的时间也存在经向差异，准零风层开始时间南部地区早于北部地区，而准零风层结束时间则相反。整个夏季新疆地区上空的准零风层处于70～40 hPa之间，其高度随时间呈先降低而后升高的变化趋势。准零风层数值模拟结果表明，模拟的准零风层参数与探空资料分析结果相比二者存在一致的变化趋势，准零风层起始高度的平均绝对误差为467 m，该高度对应的风速均方根误差为1.75 m/s。     

基于土地适宜性评价与元胞自动机模型的城市开发边界划定方法

城市开发边界的划定可以在一定程度上引导城市空间的良性扩张。为了研究边界划定的方法,以我国某港口城市作为研究区域,在空间增长模拟的方向进行探索。研究中借助土地适宜性评价和元胞自动机边界工具,构建既符合生态资源环境要求又符合城市发展需要的边界划定,同时,为了实现城市用地健康和动态管控举措,提出了建立健全土地用地管理机制的要求。     

地铁施工对济南白泉泉群流量的影响

为研究地铁建设对济南白泉泉群的影响，在综合分析白泉泉域地质、水文地质条件的基础上，假定研究区岩溶强径流带位置及水力性质，利用FEFLOW软件建立地下水流数值模型。以规划地铁M1号线为研究对象，分析了济南东站、梁王站、梁王东站分别施工及3个站同时施工4种情景下，采用施工降水或施工降水+人工回灌两种施工方式对白泉泉群流量的影响。结果表明：单独采用施工降水的施工方式使得白泉泉群流量衰减，其中3个站同时施工对泉流量的影响最大，泉流量最大衰减达5.48%；各站分别施工时，济南东站对泉流量影响最大，泉流量较未施工时减少了0.043×10⁴ m³/d。采用施工降水+人工回灌的施工方式，能够有效缓解泉流量的衰减，各车站施工时的泉流量衰减由仅施工降水时的2.26%~5.48%降低至0.08%~1.21%。岩溶强径流带有利于地下水形成优势径流，促进白泉泉群补给，一定程度上缓解因地铁施工引起的泉流量衰减。     

内蒙古中西部宝音图群石榴角闪岩的地球化学、变质作用及年代学特征

宝音图群分布于内蒙古中西部狼山、图古日格和达茂旗一带，主要由云母片岩、石英片岩、石英岩、角闪岩和大理岩组成。在狼山格尔敖包沟和图古日格西南地区发育十分典型的石榴角闪岩，均以似层状或透镜状产自云母片岩中，但两地具有不同的矿物组合，前者主要以石榴石+角闪石+斜长石+含钛矿物（金红石和钛铁矿）为特征，后者主要以石榴石+角闪石+绿帘石+含钛矿物（金红石和钛铁矿）为特征。地球化学研究显示两个地区的石榴角闪岩原岩具有相似的化学组成，均为亚碱性玄武岩的拉斑系列。宝音图群的石榴角闪岩具有右倾的稀土配分模式，REE总量为83.31×10^-6~125.9×10^-6，（La/Yb）_N比值为2.17~6.48，δEu=0.87~0.98。Ta、Nb、Ti没有明显的负异常，其配分型式类似E-MORB特点。微量元素构造判别图解表明这些石榴角闪岩的原岩产于板内拉张环境中。本文通过模拟格尔敖包沟样品LS01和图古日格西南地区样品LS35的P-T视剖面图研究其变质作用及矿物演化过程，结果显示这两个样品均经历了早期进变质，峰期以及峰后近等温减压的顺时针型P-T轨迹。样品LS01的峰期温压条件为~11kbar/~735℃，模拟得到的峰期矿物组合可能为石榴石+角闪石+斜长石+黑云母+透辉石+金红石+熔体，P-M（H₂O）视剖面图显示，由于峰后演化过程中存在饱和流体渗透，导致峰期透辉石无法保留。样品LS35的峰期温度压力条件为~8kbar/675℃，其峰期组合为石榴石+角闪石+绿帘石+金红石。两个地区的石榴角闪岩的温度压力条件明显不同，推测宝音图群中呈透镜体或似层状产出的变质基性岩，存在着递增型的变质作用。锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学的研究结果显示石榴角闪岩样品LS01的变质锆石年龄为394±8Ma。由此推测这些石榴角闪岩的原岩可能形成于华北北缘在新元古代发育的裂陷盆地，在泥盆纪中期，宝音图群作为华北克拉通的一部分，被卷入到与古亚洲洋闭合有关的造山过程，发育中压型递增变质作用。     

含煤层地质环境下地震波场的数值模拟

本文对含低速煤层地质环境下弹性波场多波多分量地震资料进行了二维数值模拟研究,对人工边界反射进行了有效处理,频散效应得到了有效的压制,对几种不同激发与观测排列方式下的弹性波资料进行了模型计算与分析。     

基于GIS城市洪水淹没模拟分析

城市洪水淹没范围动态模拟分析是城市防洪规划与防治决策的一个重要基础工作。本文主要研究洪水从翻堤口出发在地理空间蔓延、扩散、动态行进及确定淹没范围的数字模拟方法。为此,根据数学形态学及测地圆概念,研究设计了洪水扩散范围的“膨胀”模拟算法和淹没范围搜索算法,用于查询淹没通块中从翻堤处到任一点之间的淹没路径和ｔ时刻洪水扩散范围。     

渤海湾及其邻区地壳温度分布的有限单元模拟

根据地下三百米深处的温度与居里面深度分布的资料,利用伽勒金有限元法配合未知边界流量的杂交法,计算了渤海湾邻近的地壳剖面的温度分布。结果表明:(1)莫氏面上的温度不是常数,最高处可达810℃;(2)大地震往往发生在温度与重力梯度带附近而温度较低密度较小的一侧;(3)本区地壳低速层的温度约为600℃,在该层以下,随着温度的增高,介质的弹性模量或粘滞系数显著减少,而泊松比反而增大,故地壳深部的剪应力减小,这说明大陆内部地震大多发生在低速层以上的原因     

地电台址大范围介质条件的数值模拟研究

本文取两类震源模型,即“闭锁”模型和“膨胀”模型进行数值模拟,计算了大范围层状介质在多种不同组合情况下,其应力、应变场的分布,并进而计算了由附加应力、应变产生的视电阻率变化量。结果表明,不同介质组合对地电阻率前兆异常观测的影响不同,有利于发现前兆异常的大范围介质条件是:(1)坚硬层孕震;(2)孕育地震的高强度坚硬层要薄;(3)地表疏松覆盖层不能太厚。此外,计算结果还表明,地电台站探测范围内的介质力学,电性条件对前兆异常观测也有重大影响。     

中国科学院院士 薛禹群

薛禹群，地下水动力学家和水文地质学家，擅长地下水数值模拟，南京大学地球科学系教授，博士生导师，中国科学院院士，1931年11月2日生于江苏无锡。1952年7月毕业于北方交通大学唐山工学院。     

The effects of carbon dioxide leakage on fractures, and water quality of potable aquifers during geological sequestration of CO2

Since industrial revolution, the ＂greenhouse effect＂ is one of the most important global environmental issues. Of all the greenhouse gases, CO2 is responsible for about 64% of the enhanced ＂greenhouse effect＂, making it the target for mitigation, so reducing anthropogenic discharge of carbon dioxide attracts more and more attention. Geological sequestration of CO2 in deep saline aquifers is one of the most promising options. But because unknown fractures and faults may exist in the caprock layers which can prevent the leakage of CO2, CO2 will leak upward into upper potable aquifers, and lead to adverse impacts on the shallow potable aquifers. In order to assess the potential effect of CO2 leakage from underground storage reservoirs on fractures and water quality of potable aquifers, this study used the non-isothermal reactive geochemical transport code TOUGHREACT developed by Xu et al to establish a simplified 2-D model of CO2 underground sequestration system, which includes deep saline aquifers, caprock layers, and shallow potable aquifers, and study and analyze the changes of mineral and aqueous components. The simulation results indicated that the minerals of deep saline aquifers and fractures should be mainly composed of aluminosilicate and silicate minerals, which not only enhance the mass of CO2 sequestrated by mineral trapping, but also decrease the porosity and permeability of caprock layers and fractures to prevent and reduce CO2 leakage. The results from deep saline aquifers showed that the mass of carbon dioxide trapped by minerals and solution phases is limited, the rest remained as a supercritical phase, and so once the caprock aquifers have some unknown fractures, the free carbon dioxide phase may leak from CO2 geologic sequestration reservoirs by buoyancy.