四川盆地大气层中矿物颗粒-甲苯-Cr3+耦合规律模拟研究

四川盆地大气层具有湿度高和流通性弱的特征,冬春低温季节易形成雾霾。本文着重构建了低温高湿条件下的石英、方解石纳米颗粒与甲苯、Cr~(3+)共存体系,系统测试了石英、方解石颗粒与甲苯、Cr~(3+)耦合前后Zeta电位值、胶体粒径及团聚形态、亲疏水性的变化趋势,以模拟研究四川盆地低温高湿静稳大气环境中矿物颗粒、有机物、重金属离子之间的耦合作用规律。研究发现:甲苯、Cr~(3+)与石英、方解石之间存在显著的成键耦合作用,甲苯、Cr~(3+)存在时会大幅度降低高湿度环境中石英、方解石颗粒的Zeta电位值,增大两种矿物颗粒在低温条件下的活跃度; Cr~(3+)可通过静电作用力,促使石英、方解石颗粒在高湿度环境中形成粒径更大的团聚状胶体;甲苯吸附在石英和方解石颗粒表面会增强其疏水性,减弱高湿度水分对矿物胶体稳定性的侵扰。上述有关石英/方解石颗粒、甲苯、Cr~(3+)在低温高湿条件下的界面成键耦合作用规律发现,对理解四川盆地雾霾形成机制有积极的启发意义。     

北极冰海耦合模式对两种不同大气再分析资料响应的分析

本文中我们比较了Climate Forecast System Reanalysis(CFSR)高分辨率的再分析数据集和低分辨率的Japanese 25-year Reanalysis Project(JRA25)再分析数据集在向下短波辐射、向下长波辐射、10m风场、近地面气温、降水、湿度上的不同,发现二者差异最大的为降水数据,其次为向下短波辐射数据、向下长波辐射数据。用这两个数据集驱动同一冰海耦合模式,CFSR强迫的海冰、北冰洋中层水和加拿大海盆温盐结构与实测相比有很大差距,等密度面上的地转流速在加拿大海盆和欧亚海盆比JRA25强迫的结果高20%,同时等密度面的深度偏深、位温偏高,在弗拉姆海峡的流通量也比海洋再分析数据Simple Ocean Data Assimilation(SODA)偏多。CFSR的向下辐射数据更加接近实测,采用此数据的敏感性实验模拟结果与实测符合的更好。对于海冰的模拟,云量起着至关重要的作用,降水带来的淡水通量通过影响大西洋入流水携带的热量进而影响到冰区。此外,CFSR过量的降水也是二者对于北冰洋温盐结构、弗拉姆海峡流通量以及地转流强度模拟产生偏差的主要原因。尽管风场的分辨率不同,在海盆尺度上对于海冰和海水温盐结构的影响并不大。     

南海及周边海域风浪流耦合同化精细化数值预报与信息服务系统简介

面向社会需求,建立覆盖南海及周边海域的高分辨率风-浪-流耦合同化数值预报与信息服务系统。系统包含耦合同化数值预报模式、海洋动力环境数据库与可视化平台两部分。其中,耦合同化数值预报模式由中尺度大气数值预报模式、海浪数值预报模式和区域海洋环流数值模式,在C-Coupler耦合器中进行耦合,引入集合调整Kalman滤波同化模块,在耦合预报前进行大气、海浪和海流的同化后报模拟,为耦合预报模式提供更为精确的初始场。预报结果经海洋动力环境数据库和可视化平台处理后,通过二维和三维可视化展示,向用户提供直观的南海及周边海域海洋环境预报产品。     

南黄海盆地盆山耦合作用与地质演化

对南黄海千里岩隆起区榴辉岩、仰口榴辉岩和海阳所榴辉岩的地球化学特征进行对比研究得出,千里岩榴辉岩原岩可能为古秦岭洋洋壳,海阳所榴辉岩原岩可能为扬子板块北缘的基性下地壳;而仰口榴辉岩原岩可能为受俯冲流体作用而发生分异的岩石类型。依据现有地球物理资料研究,对南黄海盆地的构造特征和构造样式进行了探究,进而阐述了南黄海盆山耦合作用的地质演化。     

一个区域耦合模式在不同分辨率下对台风“山神”的数值模拟

数值模式是台风研究的主要技术手段之一,但是目前数值模拟的台风强度普遍难以达到实际的强度。本文利用1个高分辨率区域海气耦合模式,以HYCOM同化数据以及NCEP FNL1(°)×1(°)再分析资料为模式,提供初始边界条件,对台风"山神"进行了多组不同水平分辨率下的耦合、非耦合模拟实验。初步证明:适当提高水平分辨率能够改善台风中心热通量等的模拟,进而改善台风路径的模拟效果,并显著提升模拟台风的最大强度;通过耦合、非耦合实验组证明,提升水平分辨率可改善海气耦合对台风强度模拟的负面效应,并分析了在特殊海洋涡旋结构下海洋对台风"山神"的响应过程,包括台风引起的路径右侧海表温度冷异常、相应的不对称环流场以及中尺度冷涡的增强与合并等过程。     

大跨度地下洞室群围岩多尺度块体稳定性预测方法

组成地下洞室的围岩存在不同尺度结构面所切割形成的不同尺度、不同形态结构体。这些结构体是导致施工期围岩失稳的主要因素,而且在洞室开挖前无法确定其具体位置,给围岩加固设计带来了困难。由勘探平洞地质调查获得的结构面资料,依据不同尺度结构面的成因、规模,预测其在开挖面上的出露位置十分重要。从结构面成因角度考虑,运用几何-力学耦合模拟方法,建立大跨度地下洞室围岩岩体结构模型。依据断层机制,运用力学成因拟合规模较大的断层、破碎带、层面,而基于现场结构面调查统计的结果,应用随机模拟方法并结合结构面连通率特征拟合随机结构面。采用正交试验及块体理论,确定由结构面组合形成块体的几何形态,搜索多尺度块体的分布,确定特定块体、半特定块体与随机块体的分布。进一步采用极限平衡理论,分析可能发生破坏的块体,得出洞室开挖面上需要加固的块体。最后,开发了基于几何-力学成因的多尺度结构面组合稳定性分析程序UNDGD2.0。以某在建抽水蓄能电站工程为例,搜索洞室不同开挖面上的块体组合类型与规模,分析由结构面组合构成局部块体的稳定性,为地下洞室开挖方案的确定及设计优化提供理论依据,开挖结果表明本文研究成果是合理的。     

鲁中大槐树地区金矿化与断裂构造的关系探析

鲁中大槐树地区发现燕山期热液成因金矿体,NW向断裂构造和燕山期脉岩与金矿化关系密切,脉岩和矿化呈NW向带状受控于NW向断裂,其产出位置符合剪切带内发育的R,R',P,D,T裂隙系统,NW向断裂应为一个完整的剪切构造断裂束,构造与岩体和金矿化是一个有效耦合的系统整体,应整体的去认识,并结合剪切带控矿构造的特点去指导找矿。     

地震-列车移动荷载耦合作用下高铁路基振动特性研究

基于轨道结构-路基-地基动力相互作用理论,建立考虑地震-列车移动荷载耦合输入的轨道结构-路基-地基动力学模型,研究高速铁路路基及轨道在耦合荷载作用下的振动响应问题。通过编制DLOAD子程序并与ABAQUS有限元计算程序联立,实现地震荷载与列车移动荷载耦合作用的施加,以高速铁路桩承式路基及自由式路基为研究对象,对地震-列车移动荷载耦合作用下两种路基系统的动力响应进行数值计算并比较两者的振动响应差异。结果表明,耦合荷载对桩承式路基动力响应影响显著,该荷载作用下桩承式路基会发生共振现象,使得桩承式路基中轨道和路基振动位移幅值均大于自由式路基的振动位移幅值;桩承式路基不会影响路基系统的振动频率,但会改变路基系统的振动大小,桩承式路基中轨道X方向加速度、路肩边及路基坡脚处的竖向加速度分别减小6.2%、50%、28.6%。     

基于车辆响应的连续梁桥振型识别数值模拟及影响参数分析

采用过桥车辆振动响应识别桥梁自振特性的间接测量法能够避免传统动载试验测量桥梁振型方法所存在的操作复杂和成本较高等缺点。采用数值模拟的方法,根据车桥耦合振动理论和桥梁振型间接测量法基本原理,对实际工程某连续梁桥建立车辆与桥梁耦合振动的有限元模型,采用双轴半车模型模拟测量车辆,提取车辆匀速通过平整桥面时车辆振动加速度时程响应,并采用带通滤波技术与汉宁窗相结合的处理方法提取分离出与桥梁固有频率相关的桥频分量响应,利用桥频分量响应及其希尔伯特变换构造出与每阶固有频率相对应的振型。采用本方法分析了6种车速、4种社会车辆工况对桥梁振型识别效果的影响特点。数值分析结果表明,车速低于10 km/h以下时高阶振型识别误差较大,车速高于60 km/h以上时振型识别普遍较差,最佳识别车速是30～40 km/h;有社会车辆存在时对桥梁振型识别有利,但是对密集模态识别不利。为推进移动传感间接测量方法在桥梁检测工程中的应用提供理论参考。     

珠江三角洲地区断块运动与应力场特征的数值模拟研究

珠江三角洲属于断块型三角洲,断块差异运动方式及受断块运动影响的应力场特征尚不明确.建立研究区的三维地质模型,采用热-力学耦合的黏弹塑性材料有限单元方法,模拟研究珠江三角洲地区近10 Ma以来的断块运动特征.结果显示:五桂山、番禺台地和伶仃洋三个块体的地表平均垂向位移受控于莫霍面起伏和断层运动,垂向位移差异与目前基底面埋深对应;应力场表现为垂向应力最大,水平应力场方向受远场边界条件控制,两个水平主应力值差异较小;应力场方向在断层附近发生了明显偏移且量值增加,在断层交汇区出现极大值.