北部湾盆地涠西南凹陷断裂系统成因的砂箱实验研究及启示

北部湾盆地涠西南凹陷的断裂系统十分复杂,为了揭示其成因机制,在三维地震资料构造解析的基础上,应用砂箱物理模拟技术,对涠西南凹陷的形成机制进行了系统研究.结果表明,南北向的"不协调伸展作用实验模型"能够成功地模拟涠西南凹陷晚始新世以来复杂的断裂系统,断裂系统的主体特征在这一实验模型中均得到了很好的再现.涠两南凹陷复杂的断裂系统是在基底先1竽构造基础之上,在递进变形过程中逐渐形成的,其裂陷期(晚始新世一渐新世)断裂系统是在一个伸展期内形成(南北向伸展)、并非是多期构造叠加变形的结果.这一认识不但能够有效地指导涠西南凹陷三维地震资料的精细构造解释,同时也能够为南海周缘盆地的形成和演化研究提供借鉴.     

搅拌桩复合地基平面模拟的简化方法探讨

水泥土搅拌桩(DMM)在高速公路工程中得到广泛应用,人们也希望能对该复合地基在路堤荷载下的地基的变形深入了解,其数值分析是一种重要的方法。但是,采用三维有限元进行数值模拟在高速公路工程中容易造成数组过大,计算时间并且收敛性比较差,因此把三维问题简化为二维问题是众望所归。在把三维问题简化二维平面问题简化计算时,最重要的是参数的折减。基于水泥土搅拌桩复合地基的特性,结合理论分析提出了一种参数折减的方法。并依据连盐高速公路实测的数据验证了该参数简化方法的可行性。     

Runoff reduction due to environmental changes in the Sanchuanhe river basin

Recently, runoff in many river basins in China has been decreasing. Therefore, the role that climate change and human activities are playing in this decrease is currently of interest. In this study, we evaluated an assessment method that was designed to quantitatively separate the effects of climate change and human activities on runoff in river basins. Specifically, we calibrated the SIMHYD rainfall runoff model using naturally recorded hydro-meteorologic data pertaining to the Sanchuanhe River basin and then determined the effects of climate change and human activities on runoff by comparing the estimated natural runoff that occurred during the period in which humans disturbed the basin to the runoff that occurred during the period prior to disturbance by humans. The results of this study revealed that the S1MHYD rainfall runoff model performs well for estimating monthly discharge. In addition, we found that absolute runoff reductions have increased in response to human activities and climate change, with average reductions of 70.1% and 29.9% in total runoff being caused by human activities and climate change, respectively. Taken together, the results of this study indicate that human activities are the primary cause of runoff reduction in the Sanchuanhe River basin.     

南昌地区建设用地空间扩展的广义转移概率模型建设与应用研究

对南昌地区城市发育约束因素的分析的基础上,基于非城市像元所处的城市化梯度、距离最近建成区斑块的距离、最近建成区斑块的规模、边缘像元的邻域水平等4个城市景观格局因子和道路及地形等两个社会经济和自然影响因子,构建了广义转移概率模型,并开展了相关的动态模拟研究。表明,与传统模拟方法相比,该模型具有比较理想的精度水平,模拟结果能够很好地反映南昌地区今后城市建设用地发展趋势,提出的模型手段改进设计获得了令人满意的效果,是对现行城市景观动态模拟研究工作的一个重要的方法论补充和完善。     

金塔绿洲风场与温湿场特征的数值模拟

使用美国NCAR新版MM5V3.6非静力平衡模式,采用三重嵌套的降尺度方法,模拟研究了甘肃河西走廊金塔绿洲风场与温湿场特征。结果表明:由于绿洲的存在,绿洲沙漠系统产生的次级环流对局地环流有一定影响;平流作用将沙漠中的干热空气送向绿洲,绿洲近地层会出现逆温,感热向地表输送;沙漠上由于临近绿洲的水汽平流作用,上层大气湿度比低层更大,这就是逆湿现象。     

天然裂缝影响下的花岗岩水力裂缝扩展数值模拟

水力压裂技术是成功实现干热岩资源开发利用的重要手段之一,数值模拟技术能够精准预测水力裂缝扩展。针对典型花岗岩,借助黏性单元法,分别模拟了致密花岗岩和天然裂缝存在情况下的水力裂缝扩展特征,得出以下结论:致密花岗岩的水力裂缝形态单一,天然裂缝的存在增加了压裂后裂缝的复杂性;致密花岗岩水力裂缝拓展主要分为憋压和拓展两个交替往复的阶段,当存在天然裂隙时,水力压裂过程会变得复杂;天然裂缝存在时,水力裂缝的缝长和缝宽分别为致密花岗岩的5.7倍和1.7倍;缝网的形成需要借助复杂的压裂工艺实现。研究结果可以为增强型地热系统(EGS)储层水力刺激工作提供理论支持。     

未来月球熔岩管科研工作站能源供给的数值模拟

在月球熔岩管内建立科研工作站可以避免很多自然灾害, 因此月球熔岩管长期被认为是人类探索月球建造科研基地的理想场所.Apollo 15和Apollo 17实测资料表明月表具有极低的导热系数, 所以月球风化层的温度在深度超过50 cm的区域保持在较低的恒定值(~250 K).因此, 在熔岩管内建立科研工作站需要考虑维持人类宜居温度的供热问题.在不考虑熔岩管轴向热量流失的情况下, 本文建立了二维瞬态热传导的有限元数值模型, 定量研究了位于赤道和极地地区的单位轴向长度(1 m)熔岩管加热到宜居温度的时间、维持在宜居温度所需要的供给功率以及利用太阳能给熔岩管供电等问题.结果表明, 对于直径为20 m的单位长度的管洞, 在Apollo测量点和极地地区分别采用6280 W及16328 W的加热功率一个月球日内就可以将其加热到宜居温度(~293.15 K).在维持宜居温度阶段, 熔岩管壁热量在向四周传递的同时热流也在逐渐减小.结果也表明, 为了节约能源, 月球科学研究站应建在赤道地区平均温度较高、深度较深、直径较大的熔岩管处.而且如果在熔岩管壁处增加0.5 m厚度的风化层作为绝热层可以进一步减小加热功率和热量损失.因此, 在加热阶段位于赤道地区直径为20 m且含绝热层的熔岩管在前三年需要20L~120L W(L(m)为实际熔岩管的轴向长度)的加热功率和0.06L~0.4L m²的太阳能电池板.3年后, 仅需15L W的功率和0.05L m²的太阳能电池板即可满足室温需求.我们的研究将为今后在月球熔岩管内建立科学研究基地提供科学指导.

     

冷泉活动区气泡羽状流数值模型研究

羽状流对天然气水合物的识别起到了间接指示作用,为研究冷泉活动区气泡羽状流产生的地震响应,需建立符合实际羽状流特征的模型。为此,参考实际羽状流赋存状态,结合含气泡水体特征,在已建立模型基础上,从羽状流气泡的垂直运移规律、分布特点及羽状流外观特征上对模型进行了改进,先后获得3个羽状流模型,最后的模型Ⅲ更接近实际羽状流赋存特征。通过与实际羽状流的对比,讨论分析了模型Ⅲ的合理性,并得出结论：所建模型体现了实际羽状流气泡的本质特征,并包含了更为复杂的气泡含量变化,可用于进一步深入研究羽状流地震响应特征,也为气泡羽状流的地震识别及天然气水合物的相关研究提供了较好的数值模型。     

高频浅地层剖面技术在海底管道探测中的应用

在海底管道的探测中,为获知海管在海底的真实赋存状态,确定其埋藏深度或悬跨高度,多使用高频浅地层剖面仪等传统声学设备。但在海底斜坡、凹坑、凸起等不平整地层处,由于设备自身原理造成的地层探测界面偏移、图像失真及资料多解性问题仍困扰着工程人员。通过正演模拟的方法探究高频浅地层剖面仪在海底特殊地层处海管检测的波场传播特征,探讨资料的解释陷阱,并提出了解决方案。研究结果表明,利用浅地层剖面仪探测管道在海底的赋存状态,应将探测图像与海底地形、地貌、沉积物运移等因素结合起来综合考虑,把探测图像回归到真实海底环境中,以准确评价海底管道的安全状态。     

距离法定量评价储层地质模型的不确定性

针对目前常用的储层地质模型不确定性评价方法存在的主要问题,提出了先用距离函数计算模型之间的差异,再以差异的大小来判断不确定性大小的方法.以WZ油田西区为例,采用相控物性参数建模技术,利用顺序高斯模拟方法建立渗透率的三维模型.对各种度量差异的距离函数进行对比研究和分析,结果显示曼哈顿距离函数和欧氏距离函数能较好地刻画模型之间的差异.选用欧氏距离函数计算模型之间的差异,其原理是先计算每两个模型之间相对应的每一网格节点的渗透率值差的平方和,然后取平方根,得到一个表征各模型之间差异的矩阵.根据该矩阵可得到各个模型之间的差异程度,差异越大,不确定性就越大.最后通过对比模型过井剖面图分析结果与距离矩阵分析结果,说明了本方法的正确性,结果显示该方法能有效评价随机模拟生成的储层地质模型的不确定性.