考虑滑脱效应和温度场的煤层气渗流数值模拟

由于煤层气的解吸热效应,煤层气的运移过程是一个非等温过程。因此,温度场对煤层气渗流有着重要的影响。前人在研究煤层气渗流规律的研究中并没有同时考虑滑脱效应和温度场因素的影响,而在实际的深部开采中综合考虑滑脱效应和温度场的影响对研究深部煤层气运移规律有着重要的意义。因此本文建立了考虑滑脱效应及温度场的煤层气渗流数学模型,利用有限元数值方法研究了考虑滑脱效应和温度场耦合的煤层气运移规律;研究了考虑滑脱效应和温度场对压力场分布的影响;对考虑滑脱效应及温度场因素的煤层气产量进行了预测。得出了随着温度的升高煤储层的压力在降低,温度的升高对煤层气的产量有着负面的影响这一重要结论。     

河北省邯邢东部平原区（冀南凹陷）地热资源的利用与开发

邯邢东部平原区温增温率3℃／100m，被任为是不宜开采利用的“非地热异常区”。但近几年来在该区已成功施工了井深1500～1800m的探采结合地热井拾余口，井口出水温度达50℃以上，证实了邯邢东部平原区地热开发利用前景广阔。根据该区域地热条件背景及地热资源赋存特点，结合该区近几年地热探采施工体会，对地热井成井工艺和合理开发利用地热资源的提出了有益见解，对类似平原区地热资源的开发利用具有一定的启发和借鉴意义。     

张家口地下热水资源成因探讨

张家口地热资源丰富，通过对区内地热成矿机制，成矿规律的分析认为，以祁吕系为主的多构造体系复合部位控制了本区地下热水的形成与分布，本区地下热水是大气降水经深循环而成，经计算深循环的深度达为2600m，张家口南部地区有很多个热水异常点，是具有远景意义的地热区。     

USB总线与CAN总线协议转换器设计

现场总线(F ield bus)是将自动控制系统中底层的现场控制器和现场智能仪表设备互连的实时控制通讯网络,是5C(Computer,Control,Commun ication,CRT,Change)技术相结合的产物。CAN(Control Area Network)总线是现场总线的一种,广泛应用于汽车行业、机械工业、家用电器、传感器等领域,已经形成国际标准,是被公认的几种最有前途的现场总线之一。提出了一种通过计算机USB接口实现现场总线CAN与计算机(服务器)之间通信的方案。具体介绍了使用USB总线接口芯片CH372和独立的CAN控制器SJA1000实现的硬件电路设计方法、本地端软件的编写方法,给出了主要程序模块的流程。     

青藏高原中部的东西向扩张构造运动

系统分析了1933~2003年间青藏高原及其周缘发生的745个中、强地震的震源机制解,研究了高原地壳构造运动及其动力学特征。结果表明,大量正断层型地震集中发生在青藏高原中部海拔4000m以上的地区,其中许多地震是纯正断层型地震。震源机制结果显示,该区正断层型地震的断层走向多为南北方向,断层位错矢量的水平分量均位于近东西方向,这表明青藏高原高海拔地区存在着近东西方向的扩张构造运动。地震震源应力场的研究结果表明,在高原中部高海拔地区,E-W向或WNW-ESE向的水平扩张作用控制着该区的地壳应力场。青藏高原高海拔地区近东西方向的扩张构造运动是该区引张应力场的作用结果,其动力学原因可能与持续隆升的高原自重增大引起的重力崩塌及其周边区域构造应力状况有关。而青藏高原周缘地区,除了东部边缘外,南部的喜马拉雅山前沿以及青藏高原的北部、西部边缘所发生的绝大部分地震都是逆断层型或走滑逆断层型地震。在青藏高原周缘地区,北东或者北北东方向水平挤压的构造应力场为优势应力场。在中国西部的大范围内,主压应力P轴水平分量位于NE-SW方向,形成了一个广域的NE-SW方向的挤压应力场。青藏高原及其周缘应力场特征表明,印度板块的北上运动以及它与欧亚板块之间的碰撞所形成的挤压应力场是高原强烈隆起的直接原因。在青藏高原中南部形成了近东西向引张应力场为主的区域,并以东西向扩张构造运动部分释放其应力积累。研究高原高海拔地区的引张应力场和近东西向扩张构造运动的特征,对于认识青藏高原强烈隆起的地球动力学过程与机制,有着重要的理论意义。     

邯峰矿区古构造应力场与构造演化

采用共轭剪节理应力反演方法,恢复了邯郸-峰峰矿区晚古生代以来的3期古构造应力场,进而探讨了煤田构造的演化历史,将其分为4大阶段：①中生代早期近NS向挤压,煤系后期改造初动期;②中生代晚期SE-NW向挤压,奠定煤田构造格架的基础;③中生代末至古近纪NW-SE向拉张,煤田构造格架定型;④新近纪以来近东西向拉张,煤田构造的现代活动.     

新密煤田地热资源成因探讨

通过对新密煤田地质条件、构造条件、煤系岩石的放射性特征、下热水的水文地球化学、气体成分等特征的研究,认为形成新密煤田地热资源的热源是来自硫化矿物生热、岩浆余热以及煤系地层岩石放射性物质产热的学说证据不足;而新密煤田的水文地质条件,地质构造条件为该区地下水的深循环提供了条件,故而在该区形成了水热型的中低温地热资源.     

三峡深水高土石围堰工程的渗流研究

为了对三峡工程二期高土石围堰防渗设施的布置方案及其阻渗效果进行比较,采用有限元法对二期高土石围堰在不利的运行工况下的渗流场进行数值分析.比较了双排混凝土防渗墙方案、单排塑性混凝土低防渗墙加土工膜斜墙和单排厚塑性混凝土防渗墙等3种方案,分别采用恒定与非恒定模型计算,对立面二维和三维绕渗及防渗墙局部开裂等不利工况分别进行了数值模拟.结果表明:三方案均可有效抑制渗流场,双排混凝土防渗墙的防渗效果最好;墙体的局部开裂仅对局部区域的流场有影响.非恒定数值分析表明,堰体、基础不均匀沙石料及基坑抽水速度对渗流场影响极大,为保证堰体稳定,应限制基坑水位降落速度小于2 m/d.     

Outlier detection algorithms and their performance in GOCE gravity field processing

The satellite missions CHAMP, GRACE, and GOCE mark the beginning of a new era in gravity field determination and modeling. They provide unique models of the global stationary gravity field and its variation in time. Due to inevitable measurement errors, sophisticated pre-processing steps have to be applied before further use of the satellite measurements. In the framework of the GOCE mission, this includes outlier detection, absolute calibration and validation of the SGG (satellite gravity gradiometry) measurements, and removal of temporal effects. In general, outliers are defined as observations that appear to be inconsistent with the remainder of the data set. One goal is to evaluate the effect of additive, innovative and bulk outliers on the estimates of the spherical harmonic coefficients. It can be shown that even a small number of undetected outliers (<0.2 of all data points) can have an adverse effect on the coefficient estimates. Consequently, concepts for the identification and removal of outliers have to be developed. Novel outlier detection algorithms are derived and statistical methods are presented that may be used for this purpose. The methods aim at high outlier identification rates as well as small failure rates. A combined algorithm, based on wavelets and a statistical method, shows best performance with an identification rate of about 99%. To further reduce the influence of undetected outliers, an outlier detection algorithm is implemented inside the gravity field solver (the Quick-Look Gravity Field Analysis tool was used). This results in spherical harmonic coefficient estimates that are of similar quality to those obtained without outliers in the input data.     

A parametric study on the impact of satellite attitude errors on GOCE gravity field recovery

In the recent design of the Gravity field and steady-state Ocean Circulation Explorer (GOCE) satellite mission, the gravity gradients are defined in the gradiometer reference frame (GRF), which deviates from the actual flight direction (local orbit reference frame, LORF) by up to 3–4°. The main objective of this paper is to investigate the effect of uncertainties in the knowledge of the gradiometer orientation due to attitude reconstitution errors on the gravity field solution. In the framework of several numerical simulations, which are based on a realistic mission configuration, different scenarios are investigated, to provide the accuracy requirements of the orientation information. It turns out that orientation errors have to be seriously considered, because they may represent a significant error component of the gravity field solution. While in a realistic mission scenario (colored gradiometer noise) the gravity field solutions are quite insensitive to small orientation biases, random noise applied to the attitude information can have a considerable impact on the accuracy of the resolved gravity field models.