Studies of TLP dynamic response under wind, waves and current

Investigated is the coupled response of a tension leg platform (TLP) for random waves. Inferred are the mass matrix, coupling stiffness matrix, damping matrix in the vibration differential equation and external load of TLP in moving coordinating system. Infinitesimal method is applied to divide columns and pontoons into small parts. Time domain motion equation is solved by Runge-Kutta integration scheme. Jonswap spectrum is simulated in the random wave, current is simulated by linear interpolation, and NPD spectrum is applied as wind spectrum. The Monte Carlo method is used to simulate random waves and fluctuated wind. Coupling dynamic response, change of tendon tension and riser tension in different sea conditions are analyzed by power spectral density (PSD). The influence of approach angle on dynamic response of TLP and tendon tension is compared.     

考虑几何非线性的强夯流固动力耦合分析

针对强夯法加固地基机理的流固动力耦合分析问题,本文考虑土体的几何非线性,建立土体非线性动力平衡方程和整体流固动力耦合方程,给出土体非线性动力平衡方程的迭代计算格式和流固动力耦合方程的解耦计算方法,并对一具体算例进行了数值分析,得到了地基位移、应力等在强夯作用下的变化规律和在空间上的分布特征,为精确模拟分析强夯加固机理提供了有效途径.     

考虑温度耦合效应的竖井地基固结有限元分析

针对塑料排水板(PVD)安装热源能提升PVD性能、加速竖井地基固结这一工程现象,基于热-水-应力 (T-H-M) 三场全耦合的有限元方法来模拟利用热源进行地基处理新技术(PVTD)。首先,以微分形式与等效弱形式分别给出T-H-M耦合控制方程,并推导出其有限元方程组。然后在多场耦合有限元软件中建立饱和土的T-H-M全耦合模型,并通过与已有解析解比较,验证了模型正确性。最后,对一个经典有涂抹区的竖井地基算例,分不耦合温度(UT)、耦合温度但不考虑其对饱和土物性影响(CT)、耦合温度考虑温度对饱和土渗透性影响(CTP) 3种情况进行固结计算分析。研究结果表明,相对于无热源竖井地基,CT情况下由于热源产生的附加孔隙水压力,固结速度略有下降;CTP情况下,由于热源有效改善涂抹区的渗透性能,竖井地基固结速率明显加快。上述研究结论从理论上较好地阐明了PVTD的作用机制。     

典型草原露天煤矿区地下水-湖泊系统演化

由于气候干旱、大量疏排地下水导致草原露天煤矿区普遍存在着水文循环失调、土壤沙化、草地退化等环境地质问题.本研究以呼伦贝尔草原伊敏露天煤矿为研究对象,在对矿区地下水-湖泊系统调查分析的基础上,结合水文、气象及遥感影像等数据,应用水均衡原理构建矿区地下水位湖泊面积响应机制的数学模型,并利用此模型预测分析矿区开发对伊敏盆地内湖泊面积的影响.结果表明:煤矿开采35年来,伊敏盆地湖群数量由开采前(1982年)的5个变为如今(2017年)的2个,湖泊总面积由原来的6.94km²萎缩到1.12km²;矿区地下水-湖泊关系由自然状态下的地下水补给湖泊型向湖泊补给地下水型演化;本文建立的地下水-湖泊耦合数学模型可较好地对湖泊面积进行预测,在气候因素波动不大、矿山开发稳定的状况下,该矿闭矿时(2045年)研究区湖泊面积将萎缩至0.56km2.     

黄河流域经济发展与生态环境耦合协调的时空格局研究

生态环境是经济发展的基础,合理的有序的经济发展既是生态环境的内在要求,也是加强环境保护的重要支撑。推动黄河流域经济与生态环境协调发展是该流域实现生态保护与高质量发展的前提。文中以黄河流域91个地市（州、盟）为研究单元,构建经济发展和生态环境耦合协调评价指标体系,并运用熵值法、耦合协调模型及相对发展度模型对2005—2018年黄河流域经济发展与生态环境耦合协调度时空格局进行分析。结果表明：（1）从时序分析层面看,黄河流域经济发展与生态环境耦合度整体呈小幅波动下降态势,耦合水平较低,长期处于中度耦合的颉颃阶段;协调度总体呈波动下降趋势,主要从濒临失调阶段向轻度失调阶段过渡,协调度水平有待提升;相对发展度整体呈大幅波动上升态势,具体表现为随着时间的推移总体呈现生态环境逐渐滞后于经济发展的状态;（2）从空间分析层面看,耦合度呈现由上游向中下游逐渐增强的空间格局,协调度呈现以省会城市以及沿海城市为高值中心连片分布的格局,具有明显的空间差异性,相对发展度随着时间的推移,整体呈现由分散向集中、由个别到整体的空间形态。     

大陆边缘成矿

大陆陆壳的形成与发展经历了陆核—地块 (台 )—联合大陆—大陆裂解—陆缘增生—碰撞造山的演化过程。地壳通过不均一性分异而形成大陆型和大洋型地壳,大陆裂解、洋壳向陆缘消减和陆 -陆碰撞拼接则形成具有不同构造特征的大陆边缘。以中国大陆已存在的 3条陆壳对接消减带为界划分了 5个大陆边缘构造带,进一步区分出 13个次一级的边缘构造区及其内的 53个时空配置结构,并据现有矿产地计算了边缘构造区的矿产发现几率。将中国大陆边缘划分为离散型、会聚型、对接型和转换型 4类,总结了其成矿系列类型专属;认为大陆边缘普遍性成矿有利因素的耦合对成矿至关重要,而最佳耦合的机制及其发生在大陆边缘区的时空位置是圈定有利成矿靶区的关键科学问题。     

现代人地关系与人地系统科学

人地关系地域系统理论系统提出30 a来,对促进地理学综合研究、学科建设和服务国家重大战略决策发挥了重要的科学支撑与导向作用。深入解析了人地关系地域系统理论的科学内涵及时代价值,诠释了现代人地系统的类型与环境,提出了"人地圈"与人地系统科学研究的主要内容和前沿领域。初步研究表明:①现代人地系统具有复杂性、地域性和动态性特征,人-地交互作用过程、格局及其综合效应正在发生深刻变化,地球表层人地系统成为现代地学综合研究的核心内容和重要主题。②科学认知和有效协调人地关系,亟需深入探究人地系统耦合格局与机理,探明人地关系地域系统类型、结构及其动力机制。依据城乡关系将人地关系地域类型划分为城市地域系统、城乡融合系统、乡村地域系统。乡村地域系统可细分为农业系统、村庄系统、乡域系统、城镇系统等子系统,分别对应于作土关系、人居关系、居业关系、产城关系。③现代人类活动强烈地作用于地球表层人地系统,形成了人地系统耦合与交互作用的地表圈层—"人地圈",其实质是现代人类活动与地表环境相互联系、耦合渗透而形成的自然–经济–技术综合体或人地协同体。④人地系统科学或人地科学是研究人地系统耦合机理、演变过程及其复杂交互效...     

小跨高比带楼板半通缝连梁抗震性能有限元分析

为了缓解联肢剪力墙中小跨高比连梁发生低延性的剪切破坏,增强连梁的变形和耗能能力,可在单连梁中轴线位置设置半通缝并配置交叉斜筋,形成半通缝连梁。本文完成了的对7种连梁的模拟,分析了在小跨高比、低周反复荷载作用条件下不同类型带楼板连梁的承载力、变形能力、刚度退化和耗能能力以及不同跨高比、不同开缝位置对带楼板半通缝连梁抗震性能的影响。结果表明:楼板会使半通缝连梁的剪压比增大,延性下降;但相比于普通连梁和双连梁,半通缝连梁具有较好的变形能力和承载力,可在实际中推广。     

新型城镇化的人地耦合异速增长分析方法

在新型城镇化背景下的城市人口规模与用地面积变化具有复杂性,研究两种要素城镇化水平的相对增长关系,有助于探索人地耦合发展的协同态势及变化动因。本文选取广州市2000—2015年的Landsat时序影像与2000、2010和2015年的人口普查与年鉴数据,在街道（乡镇）尺度上计算人口土地城镇化耦合指数识别4种耦合类型,并在此基础上提出年均增长率异速关系拟合方法。研究结果表明：① 2000—2015年广州市街道（乡镇）人口和土地城镇化呈现明显的圈层结构（核心、内、外圈层）特征,4种人地耦合类型的异速增长分别呈现正异速、负异速、负幂律3种形式,证明人地耦合分类的异速增长建模方法有助于分析人地城镇化的动态演化过程;② 基于人地耦合指数的异速标度分析表明,核心圈层—内圈层—外圈层结构上分别形成了高度集约—集约—相对粗放式扩张的发展格局,结合城市更新改造的空间分析,说明这一特色新型城镇化模式在广州具有一定成效,已初步形成了核心圈层与内圈层协同发展的态势,但需要注意防控外圈层的粗放型增长。研究结果可为新型城镇化理论内涵的认知探索和广州市案例的实证研究提供支持。