截水帷幕技术在元宝山露天煤矿的应用与效果评价

内蒙古元宝山露天煤矿是国内外罕见的特大富水型露天煤矿,为解决多年疏干排水造成的生产成本高和环保风险大等问题,拟采用截水帷幕技术对矿坑渗流补给通道进行帷幕截流。通过分析矿坑水文地质和工程地质条件,提出弧形半封闭落底式帷幕与群井疏干水力帷幕相结合的地下水控制方式,采用防渗膜垂向隐蔽叠覆铺设与抗渗混凝土充填工艺,在矿坑高程+452 m平盘开展帷幕试验研究,建造一座平面长度1 369 m、平均深度29 m、有效厚度大于0.8 m、底部嵌入基岩面3 m的截水帷幕。试验研究过程中,确定了元宝山露天矿的截水帷幕工艺,获得其单幅槽段开挖长度(14 m)、护壁泥浆密度(1.05~1.25 g/cm3)和防渗膜叠覆宽度(1 m)等主要技术参数,提出防渗膜水下磁吸式连接技术,通过加装磁条,利用阴阳磁吸原理实现防渗膜叠覆处的水下自粘连。试验工程结束后,通过取心验证、流场分析和流量变化等方法检验帷幕墙的质量和截水效果。结果表明:混凝土浇筑充填连续、密实;墙体内外水位差已达15 m以上;盲沟补给流量消失,截水效果显著。试验研究证实截水帷幕技术适用于元宝山露天煤矿,为后续工程开展提供了关键技术参数,完善了我国露天煤矿截水帷幕技术体系。      

热力暗挖隧道工程施工新技术

本文通过在北京第三使馆区热力浅埋暗挖隧道工程施工中所采用的大管棚支护,插筋喷砼补强护面处理,地面深孔注浆及隧道结构防水和降水等技术,介绍了在松散软弱土质地层进行浅埋暗挖施工的一些成功经验,在此撰文以供工程之参考。     

深呼吸小城绿色发展报告暨“美丽中国·深呼吸小城”预备名单发布

<正>本刊讯记者宫建郭英杰中国国土经济学会围绕“深呼吸幸福感”理念进行连续十年的科普传播、科研评价、生态责任共同体共建活动。十年来,来自学术层的积极响应,来自基层的热情呼应,态势逐渐升温。去年7月中旬,国家航天局通过官网面向全社会公开征集碳监测卫星名称,“深呼吸号”入围了各地网民踊跃投票出的候选名称。     

基于卡方分布函数的辐射带电子蝴蝶状投掷角分布的优化判别方法

受不同物理过程影响,辐射带电子呈现多种投掷角分布类型,其中蝴蝶状分布尤为引人关注,其特征为通量在90°投掷角附近有极小值、在较低投掷角处达到峰值.现有研究普遍通过对几个特定投掷角间的通量比值进行限定来识别蝴蝶状分布,然而,该方法所挑选的电子分布并不一定符合蝴蝶状分布特征,这为准确研究电子蝴蝶状分布的现象学规律及其背后物理机制带来了一定困难.针对该问题,本文建立了一个基于卡方分布函数的判别模型,通过比较电子观测通量剖面与模型模拟的理想蝴蝶状分布剖面的相似性来判别电子蝴蝶状分布.使用范艾伦卫星上REPT仪器提供的L-shell > 3空间区域内两组不同投掷角分辨率的电子通量数据对该判别方法进行验证,结果表明该方法能明显提升判别效果,分别使基于17个投掷角和36个投掷角的电子通量数据判别蝴蝶状分布的误判率下降12.6%和27.5%.本文的分析结果证实了提高投掷角精度有利于准确确定辐射带电子的投掷角分布类型,发展的模型方法也对深入开展地球与行星磁层中电子蝴蝶状分布的统计学研究具有重要价值.

     

新疆塔里木河下游应急输水的生态效益

2000年5月中旬至7月中旬向塔里木河下游断流河段应急输水，历时60天，输水2亿m^3，其后对进水河段分5个断面考察了沿岸植被的生长发育、恢复状况、草本植物地表生物量，根系的分布与数量、植被的分布特点、土壤状况及地下水分布等，通过比较分析，初步结论如下：1、断流河道应急输水对沿岸植被恢复作用显著，其中草本植物效果明显，灌木次之，乔木较差；2、非风积土壤效果更佳；3、应急输水加人工保护与更新则效果更好。     

基于深度学习的内磁层等离子体密度动态演化模型

等离子体密度作为空间环境的重要参量,它的全球实时分布信息不仅对理解内磁层带电粒子时空演化过程具有重要意义,对于预报和防范灾害性空间天气过程也有着潜在应用价值.利用范阿伦双星的高质量等离子体密度观测数据,本文基于机器学习算法训练得到一个稳定的深度神经网络模型: 包含五个隐藏层; 激活函数包括Sigmoid和ReLU函数; 以太阳风参数、地磁指数以及卫星对应的位置信息作为输入.在测试集上,该模型输出值和观测值之间的线性相关系数约为0.93,均方根误差(RMSE)约为0.3,表明该模型性能良好.通过使用该模型对2012年4月24日磁暴事件中等离子体密度的全球动态变化进行模拟,我们成功重构了磁暴期间内磁层等离子体密度的全球变化过程,包括等离子体层的侵蚀和恢复,以及羽流的形成和消失.该内磁层等离子体密度的深度神经网络模型将有助于推动内磁层波粒相互作用的深入研究.

     

地磁场中电子束结构运动的横向约束与周期振荡

地球空间环境中的电子束结构能够对空间辐射环境产生重要影响.自由空间中运动的电子束主要受空间电荷效应支配,其结构同时在纵向方向上产生拉伸和在横向方向上产生发散效应.利用所建立的动力学粒子云模型方法,我们研究了平行于地球背景磁场(L~2,L代表磁赤道上空磁力线到地心的距离与地球半径的比值)运动的电子束结构的时空演化情况,发现地磁场中运动的电子束在横向方向上产生明显的边界约束和周期性振荡现象.通过追踪单粒子,明确了电子在横向方向上同时受到自场的静电斥力和地磁场的洛伦兹力作用,静电斥力主要在电子束运动的初始阶段起支配作用,而电子束结构的振荡效果由地磁场的洛伦兹力所支配.通过不同背景地磁场强度下的参量分析,我们进一步验证了这一推论,且电子束结构的振荡周期与电子回旋运动周期基本一致.该研究结果表明地球磁场能够对运动电子束结构产生重要的影响,这对于加深理解地球空间环境中的电子束结构时空演化有着重要参考意义.

     

基于人工神经网络和随机森林方法的L1点处太阳风速度重构与预测

太阳风是由太阳大气膨胀形成的等离子体流,它能够将太阳的物质和能量传递到地球空间环境中.剧烈的太阳风暴能够引起地球空间天气中灾害性事件,而太阳风参数作为表征太阳活动的重要指标,对太阳风关键参数进行重构和预测,有助于理解地球空间天气演化的重要机理和规避或减轻灾害性空间天气.本文以1963—2018年的地面观测数据（Kp指数、Dst指数、AE指数、F_10.7和太阳黑子数）作为输入,通过特征选取技术对输入参数进行筛选,然后利用人工神经网络和随机森林两种算法分别对日地L1点处（第一拉格朗日点）的太阳风速度进行重构和提前3小时预测.结果表明,两种算法均能在测试集中有效重构和预测太阳风速度的变化情况,其中人工神经网络的性能更好,重构结果与观测值之间的均方根误差和皮尔逊相关系数分别为~58 km·s^-1和~0.84,预测结果与观测值之间的均方根误差和皮尔逊相关系数分别为~61 km·s^-1和~0.82,而随机森林的性能分别为~63 km·s^-1和~0.81以及~64 km·s^-1和~0.80.我们进一步利用所训练的模型对2015年3个强磁暴事件期间的太阳风速度变化进行定量分析,人工神经网络在预测中表现出了较好性能.本文建立的太阳风速度重构和预测模型可以被用于以太阳风参数作为驱动的空间天气建模研究.

     

露天煤矿开采侧向帷幕控水原理与截水效果数值分析

露天煤矿开采过程中的矿坑疏排水是引起地下水资源流失的重要原因,寻求新的控水方法势在必行。以内蒙古赤峰市元宝山露天煤矿为研究对象,根据研究区水文地质与露天煤矿开发特征,分析了露天开采驱动下帷幕墙体建设对地下水系统控制的基本原理,得出帷幕墙体渗透能力越弱、厚度越大、与补给水体距离越近是帷幕墙减少露天采坑涌水的基本思路。将露天采矿疏排水与地下水系统数值仿真研究结合,对露天煤矿开采与帷幕墙建设对矿坑疏排水强度影响程度进行预测分析,模拟结果显示,采用针对主要涌水段的局部帷幕工程方案,地下水仍然以露天矿采坑为降落漏斗中心,区域流场形态基本未发生重大变化,在未帷幕区段地下水发生了强烈的侧向绕流现象,初期(300 d)矿坑残余涌水量较之现有矿坑排水量最大减幅 37.16%,而残余涌水量随时间增大趋势明显。按准全封闭型帷幕方案建墙后,地下水基本未发生绕流现象,矿井残余涌水量为先减小后增大的趋势,最大减幅达85.79%,且后期涌水量增加幅度不大,可见准封闭型帷幕建设方案较之局部帷幕方案对矿坑整体涌水量的减排作用显著。通过分析露天煤矿开采侧向帷幕控水规律,构建帷幕阻水条件下地下水系统仿真模型,评价帷幕截水减排效果,以期为露天矿区煤–水资源协调开发提供科学依据。      

赣江断裂带地质特征及其动力学演化

赣江断裂带发育在江西省境内,全长大于600km,宽50～120km,走向N20°E左右,伴生有一系列NE向和NW向的次级断裂。在地球物理上,它是一个具有显著重力、航磁异常梯度带的深大断裂带;岩石学上,是一个晚中生代的火山岩线;沉积学上,控制了一系列晚白垩世—古近纪的红色沉积盆地。构造形迹和沉积作用特征表明,中—新生代是赣江断裂带活动的高峰期,主体上表现为一个大规模的左行走滑脆性剪切带,其左旋走滑变形具有北强南弱、走滑时代北早南晚的穿时特点以及伸展断陷向北扩展、沉积中心向西迁移的演化规律。控盆作用及构造交切关系表明,赣江断裂带起始于印支期扬子与华北板块碰撞造山之后的早侏罗世。年代学、运动学研究表明,该断裂带经历了三个阶段的构造演化:早白垩世左旋走滑、晚白垩世—古近纪的滑脱伸展和新近纪—第四纪的右旋挤压,其动力学原因主要受侏罗纪以来太平洋板块运动体制的制约。