基于分布式大流域径流模型的中国西北黑河流域水文模拟

水资源短缺是中国西北干旱地区长期的问题,区域人口增加、城市化扩张,加之气候变化的影响进一步加剧了西北地区水资源短缺,也使生活用水、灌溉用水、工业用水和维持生态系统稳定的用水危险加剧.采用分布式大流域径流模型(DLBRM)模拟黑河流域水文(中国第二大内陆河,流域面积128 000 km2)来理解区域的冰川和积雪融化水、地下水、地表水、蒸散发等方面的分布,评估气候变化对水文的影响和冰川退缩对中游和下游来水量的影响.模拟结果表明,黑河流域的大部分产流那源于黑河上游地区的祁连山.模拟1990-2000年黑河河流日流量变化结果认为,黑河中游正义峡给下游的供水为10×108m3,其中地表径流占51%,层间流占49%.中游地区沙土具有较高的蒸腾发能力,近一半的地表水被蒸发掉.模拟实践证明,分布式大流域径流模型可以结合气候变化、水资源管理方面的成果,改进流域水文模拟的精度.     

基于化学热力学的饱和指数模型求解方法的改进

饱和指数SI是反映水环境中矿物溶解/沉淀状态的重要参数,而水溶液中络合物的存在对SI值有很大的影响,因此正确计算络合物的含量,可提高水-岩作用SI模型的计算精度。依据化学热力学的基本理论,作者扩展了活度系数计算方程、优化了阀值的选取、并改进了输出结果。结合某工程实例,与传统算法做了比较,证明该模型的算法具有更好的稳定性和计算精度,结果亦与实际情况更相符。     

川东北楼房洞洞穴系统水体元素含量季节变化与影响因素

通过对川东北诺水河地区楼房洞洞穴系统水体Ca、Mg、Sr、Ba和U元素含量变化进行为期一年(2011年7月至2012年6月)的监测,结果发现:(1)各监测点的元素含量变化一般具有较明显的季节性,但不同的监测点之间、不同的元素之间季节变化趋势并不一致,反映了在不同的环境下不同的元素含量变化的影响机制存在差异;(2)对于2011年9月的强降水事件,河水的元素含量明显受到稀释作用影响,而洞穴内水体尤其是池水的元素含量变化明显较弱,这反映了洞穴上覆地层对外部降水事件的缓冲作用,特别是洞穴内池水由于存在更复杂的影响机制,其对外界的降水事件的响应最不敏感;(3)在所有监测点,Sr含量和Sr/Ca比值变化均表现出冬春季节相对较高而夏秋季节较低的特点,可能反映了水岩相互作用和大气沉降活动是影响Sr含量和Sr/Ca比值变化的主要机制。这对该地区岩溶洞穴沉积中的Sr含量(或Sr/Ca比值)和87Sr/86Sr比值作为研究大气粉尘活动和冬季风强度变化指标的观点给予了支持。     

温室气体浓度增加情景下大西洋温盐环流的演变

温室气体浓度增加(以CO2为主)引起的温盐环流演变在未来气候系统中扮演非常重要的角色.在最新的温室气体排放情景下,利用基于德国马普气象研究所为IPCC第四次评估报告而最新发展的气候模式(ECHAM5/MPIOM),对3种不同的温室气体排放假设(B1,A1B,A2)进行了可靠的数值模拟.在此基础上,就大西洋温盐环流和北大西洋深层水形成的变化,以及北大西洋不同海区的温盐环流对温室气体浓度增加的响应,对模拟结果进行了分析.研究揭示,到21世纪末,在3种CO2排放情景下,温盐环流强度分别减弱了4Sv(1Sv=106m3/s)、5.1Sv、5.2Sv,大体相当于减弱了20%、25%、25.1%.由于全球变暖引起副极地海区表层海水变暖变淡,拉不拉多海(LabradorSea)和丹麦海峡(DenmarkStrait)以南区域的深层对流有所减弱.而在格陵兰-冰岛-挪威海(GINSea)的情况相反,由于北大西洋暖流的增强,通过法鲁海峡(Faro-BankChannel)进入GIN海域的高盐水增加,导致GIN海域上层盐度(密度)增加,进而深层对流加强.在A1B情景下,由于全球变暖北大西洋的深层水生成率从16.2Sv降到了12.9Sv.     

掺入矿渣的水泥土强度模型试验研究及其配方优化

选取深港西部通道深圳侧接线工程范围内有代表性的淤泥土样,采用均匀设计U20(52×4)安排室内试验,建立了掺入矿渣水泥土的抗压强度回归模型;分析了混合固化剂掺入比、矿渣占固化剂的质量比和龄期及其交互作用对抗压强度的影响;模型预测值和室内平行试验的对比分析表明:该模型具有一定的可信度.模型表明矿渣占混合固化剂的质量比在一定区间内(40%～70%)对水泥土强度的增强效果显著,这与工程实践相吻合;为确定优化配比,建立了求解用多目标优化函数.考虑到现场条件与室内试验的差别,建立了12组相同配比的室内试块及现场搅拌桩对比试验,结果表明:现场搅拌桩的水泥土无侧限强度远低于室内水泥土试块强度,矿渣的增强作用与室内试验各龄期基本一致.     

岩石破裂与氡含量变化关系的实验研究

为探索氡含量的变化能否视作地震前兆,作者进行了岩石破裂与氡含量变化关系的模拟实验。实验结果表明,可以认为岩石破裂是引起地震之前氡含量异常的原因之一。文末,根据实验结果对在地震区某些实际观测中的问题进行了初步讨论。     

全风化花岗岩突水通道扩展的颗粒起动流速研究

突水突泥是富水全强风化花岗岩隧道施工常见的地质灾害,地层颗粒的流失是导致突水通道扩展的关键因素,其中颗粒达到起动流速是其流失的临界条件。考虑水流冲刷和土体黏结作用,对突水通道断面颗粒进行三维受力分析,导出颗粒的临界起动条件,建立了考虑颗粒粒径、颗粒坡面位置、相对暴露度三因素的颗粒起动流速函数,并利用数值方法分析了上述三因素对起动流速的影响规律。计算分析表明:起动流速随粒径增大先减小后增大,通道断面不同坡面位置颗粒起动流速呈明显的对称性,总体上起动流速随相对暴露度的增大呈增大趋势。采用正交试验法研究了三因素对颗粒起动流速的敏感性,发现粒径对起动流速影响最为显著。同时根据断面颗粒起动最小流速标准及相对暴露度的随机性,简化颗粒坡面位置和相对暴露度两因素,导出颗粒起动流速的简化公式,最后利用室内试验和工程实例验证了该公式的合理性。     

加筋水泥土梁力学性能的试验研究

在对加筋水泥土进行力学试验的基础上, 初步得出其基本的力学性能, 以期为加筋水泥土用于支护工程提供试验依据。