基于计算流体力学的寒区土壤水热耦合模型研究   总被引：1，自引：0，他引：1  

胡锦华  陆峥  仝金辉  李小雁  刘绍民  杨晓帆 《冰川冻土》2021,43(4):948-963

土壤水文过程（水分运移和传热）及其对气候变化的响应是寒区水文学的前沿问题。然而,冻土的存在使得寒区土壤水文过程变得极其复杂。此外,寒区自然环境恶劣,较难获取长时间序列和高分辨率的野外观测资料。近年来,充分利用已有的观测数据,构建寒区土壤水热耦合模型,并开展相应的数值模拟研究,已成为理解寒区土壤水文物理过程,揭示其动力学机制的重要途径。基于寒区土壤水文物理过程和计算流体力学方法,构建了高分辨率、适用于完全饱和状态下的寒区土壤水热耦合模型,且自主研发了相应的数值求解器和软件包。随后,通过一系列完全饱和状态下的验证算例,如经典的一维传热方程解析解、被广泛应用的二维基准测试算例和室内土柱冻结实验等,对已构建的模型进行了系统的检验。模型模拟结果与解析解、基准算例的结果以及实验数据相比,均有较好的一致性,表明该模型较为准确且高效地模拟了寒区土壤在完全饱和状态下的水分运移和传热过程,尤其能够精细刻画冻土水-冰相态变化等关键过程,有望成为研究寒区土壤水文过程的有力工具。  相似文献   

辽北法库变质杂岩的组成、变形与变质特点及构造属性     

赵春强  张志斌  时溢  石绍山  尤洪喜  陈聪  赵敬阳 《岩石学报》2021,36(7):1983-2006

辽北法库变质杂岩的形成时代、大地构造属性及其与长春-延吉缝合带的形成过程一直以来都是众多地质学者关注的重要科学问题。本文试图通过U-Pb年代学以及物质组成分析、变形变质作用特点分析和区域对比的方法来建立法库变质杂岩的时空格架,大地构造归属及区域构造演化。通过详细的野外工作和镜下分析得到法库变质杂岩存在至少两期变形作用特点及角闪岩相-高绿片岩相至低绿片岩相的变质作用特点。通过对杂岩体中不同类型变质岩的锆石SHRIMP U-Pb年代学研究得到中志留世糜棱岩化黑云母花岗闪长岩原岩年龄为433±3Ma;晚志留世绢云长英质糜棱岩原岩年龄为423±5Ma;早二叠世绢云绿泥方解斜长糜棱岩原岩年龄为292±2Ma;早三叠世长英质糜棱岩原岩年龄为250±3Ma。通过区域对比,笔者认为法库变质杂岩为索伦-西拉木伦缝合带东延的一部分是长春-延吉缝合带的重要组成,其形成演化具有复合型造山的特点,具有复杂的构造演化史。  相似文献   

210Po法在粤北青障山地区花岗岩型铀矿找矿中的应用研究     

姜涛  李伟林 《铀矿地质》2021,(1):120-130

为扩大粤北花岗岩型铀矿找矿成果,以青嶂山矿集区1:5万210Po测量数据为依据,研究了210Po法在粤北花岗岩型铀矿找矿中的异常特征及应用效果。结合研究区地质特征,应用趋势面分析等数理统计方法对数据进行处理,结果表明:趋势面分析消除了不同铀含量的地质背景对提取210Po异常的影响;210Po法与地面伽马能谱、氡气测量、 AMT组合应用对寻找花岗岩区深部隐伏矿体具有良好的效果,多种测量方法均出现峰值的部位,为含矿构造带或铀矿体产出部位;经钻探工程验证,在210Po法及相关方法异常区揭露到铀矿工业矿段,210Po法在粤北花岗岩型铀矿勘查中具有较大的指导意义。  相似文献   

中国科学院地质研究所的成立与中央地质调查所的传承     

吴福元 《岩石学报》2021,37(1):284-316

1913年成立的中央地质调查所(成立时称农商部地质调查所)是中国建立的第一个国家级科研机构,代表了中国现代科学的起始,在中国现代科学发展史上具有举足轻重的地位。在它成立后的几十年间,中央地质调查所在区域地质调查、矿产资源勘查、大地构造学、地震学、土壤学、古生物与古人类学等众多领域,取得了一系列举世瞩目的学术成就,是民国时期我国最享有国际声誉的研究单位。1951年,中央地质调查所被正式改组为中国科学院地质研究所。根据当时新中国地质工作"一元化"的要求,原中央研究院地质研究所和原国民政府资源委员会矿产测勘处的部分地质研究人员也一同并入该研究所,使其成为当时我国最大的地质研究机构。1952年6月开始,刚成立不久的中国科学院地质研究所的科技人员开始分流。首先是研究所的古生物研究人员分流到新成立的中国科学院古生物研究所(即现在的中国科学院南京地质古生物研究所),它是在原中央研究院地质研究所基础上成立的。1952年9月,研究所土壤研究室扩充建设为中国科学院土壤研究所。1952年底左右,因新中国大规模经济建设的需求,大批科技人员分流到刚成立的地质部及所属的地质勘探队。从这一脉络可以看出,中国科学院地质研究所是中央地质调查所的传承和延续,而学术界大多认为中央地质调查所已于解放初期解体或撤销的观点与史实并不相符。  相似文献   

1960—2017年河西地区降水时空变化特征     

王秀娜  丁永建  王建  赵传成 《冰川冻土》2021,43(4):1179-1189

利用1960—2017年日降水量资料,采用线性倾向趋势分析、滑动分析和泰森多边形法等,对河西地区多年降水时空变化特征及不同量级降水日数及降水强度的变化趋势进行了研究。结果表明：河西地区年均降水量为99.0 mm,呈现明显的逐年上升趋势,平均倾向率为8.72 mm?（10a）^-1,月降水量为单峰分布,5—10月夏秋汛期降水量占年降水量的89.2%,各季节降水量均呈现显著上升趋势;年均降水日数为36.7天,呈现明显的上升趋势,增幅为3.18 d?（10a）^-1,降水日数主要分布在夏季,约占总降水日数的54.6%;平均降水强度为2.70 mm?d^-1,呈现减弱趋势,变化速率为-0.04 mm?d^-1?（10a）^-1;零星小雨和小雨降水日数均呈现增加趋势,而二者平均降水强度均为下降趋势,小到中雨降水日数和降水强度呈现增加趋势,中雨及以上的降水变化趋势不明显。  相似文献   

高海拔多年冻土区路基工程行为对低温多年冻土长期影响的监测研究     

范星文  林战举  罗京  刘明浩  尹国安  高泽永 《冰川冻土》2021,43(5):1323-1333

青藏铁路路基创造性采用了主动冷却路基的设计理念修建而成,目前铁路已经安全运营超过10年。青藏铁路路基修筑在多年冻土之上,路基下部冻土温度变化是衡量路基是否稳定的关键因素。基于长期（2008—2019年）地温观测资料,对昆仑山垭口南坡青藏铁路K980+000低温多年冻土区块石路基坡脚至坡脚外30 m范围内的冻土上限变化、年际地温变化、季节性地温变化进行分析,研究了路基工程行为对低温多年冻土的长期影响机制。结果表明：冻土地温不断升高,冻土上限逐年下移;与天然孔比较,路基坡脚处地温增温幅度反而较小,主要可能受块石路基冷却效应的影响;冷季与暖季呈现出不对称的增温趋势。冻土路基普遍增温的趋势仍然存在,出于对多年冻土的保护与保证工程稳定性的考虑,应尽量采用冷却路基的思想修建路基。同时,应加强对路基的监测,分析长期增温过程后路基稳定性变化,并对路基下部冻土的变化做出定量研究。  相似文献   

利用滨海地下水系统对双频潮汐的响应识别含水层压力传导系数     

代希勤  阳玲  张铭  王同科  赵志学  郝永红 《水文》2021,41(1):66-72

含水层的压力传导系数是地下水溶质运移及扩散的重要参数,通常压力传导系数由抽水试验确定,即通过抽水给地下水系统一个扰动,然后监测地下水水位的响应,进而计算压力传导系数。对滨海地区含水层来说,潮汐波动就是天然的抽(注)水试验。潮汐由不同频率的分潮构成,前两项主频潮汐基本可代表潮汐主要特征。利用地下水水位对潮汐的响应,识别含水层压力传导系数。在推导出地下水对双频潮汐响应的解析解的基础上,提出了潮汐信号衰减法识别压力传导系数,并做了敏感性分析。通过对数值解叠加高斯噪音信号进行参数估算,证明该方法估算压力传导系数具有较高的可靠性和实用性。  相似文献   

基于DPSIR模型的地下水饮用水源地安全评价指标体系研究     

陈珂  郝奇琛  邵景力  钱永  崔亚莉  张秋兰 《水文》2021,41(2):20-25

为系统客观的评价地下水饮用水源地的安全状态,基于“驱动力-压力-状态-影响-响应”(DPSIR)框架初步建立备选评价指标,运用专家咨询法对备选指标进行筛选及合理性检验,采用层次分析法确定指标权重,构建地下水饮用水源地安全度综合评价体系。以滹沱河浅层孔隙水水源地为例,确定了包含5个准则层,18个指标的地下水饮用水源地安全评价指标体系。滹沱河浅层孔隙水水源地实例研究表明,准则层中压力系统和状态系统所占权重较大,分别为0.257和0.339;水源地安全度为0.67,尽管处于较安全级别,但非常接近警戒值(0.4~0.6)。通过实例分析可知,筛选的指标具有一定的实用性,可以为评价浅层孔隙水水源地的安全状态及面临的风险提供参考。  相似文献   

运用H、O同位素分析石阡地区地热水来源     

李永康  陈正山  王甘露 《水文》2021,41(1):28-34

通过对贵州省石阡地区地热水、冷泉及河流的地热地质条件、水化学成分及氢氧同位素分析,对该地区的地热水、冷泉及河流的水化学特征、来源及石阡地区的补给模式进行了研究。温泉水属于低中矿化度的弱碱性水;温泉群中阳离子以Ca^2+、Mg^2+为主,阴离子以SO4^2-和HCO3^-为主,研究区水化学类型主要为HCO3-Ca和SO4.HCO3-Ca型。区域内地热水中δ18O值为-9.32‰~-6.81‰,δD为-64.4‰~-44.9‰;冷泉及河流中δ18O值为-7.51‰~-6.00‰,δD为-50.7‰~-38.2‰,均分布在我国大气降水线及当地大气降水线附近,表明该地区主要是大气降水成因。通过H、O同位素计算补给区温度,地热水补给高程,以及冷泉及河流补给高程,推测出补给区可能为袍木寨背斜一带及红石走滑断裂及其断裂束附近的碳酸盐岩裸露地区。氚盈余参数d表明石阡地区大多数地热水埋深较浅,循环径流时间较短,地质环境处于开放与半开放之间,水-岩反应作用相对较弱。  相似文献   

长江流域地下水资源特征与开发利用现状          下载免费PDF全文

黄长生  周耘  张胜男  王节涛  刘凤梅  龚冲  易秤云  李龙  周宏  魏良帅  潘晓东  邵长生  黎义勇  韩文静  尹志彬  李晓哲 《中国地质》2021,48(4):979-1000

为提升对长江流域水文地质和地下水资源的认知程度,突破以往单独从地表水或地下水角度进行评价的局限性,长江流域水文地质调查工程以地球系统科学理论和水循环理论为指导,充分考虑地表水与地下水的转化关系,将水文地质单元和地表水流域有机结合,划分长江流域地下水评价单元,建立典型地下水资源评价模型,开展了新一轮长江流域地下水资源评价。评价结果表明:(1)长江流域水循环要素时空分布不均,降水以中游最多,并由东南向西北递减;地表径流主要集中在夏季,且长江北岸比南岸集中程度更高;蒸散发量总体上呈现东部高于西部的特征,最大值集中在长江中游一带;长江流域地下水位总体保持稳定,丰枯季水位变化总体不大,一般小于2 m;长三角超采区的地下水漏斗面积已明显减小,相关环境地质问题得到了有效控制。(2)2020年长江流域的地下水资源总量2421.70亿m~3/a,其中山丘区地下水资源量2092.79亿m~3/a,平原区地下水资源量331.35亿m~3/a;地下水储存量较2019年整体略有增加趋势,其中四川盆地最为明显,共增加23.72亿m~3。(3)长江流域的水质上游优于下游,优质地下水主要分布在赣南地区和大别山南麓一带,部分地区水质较差的主要原因是原生劣质水的广泛分布。长江流域地下水开发利用水平整体很低,局部地区由于过往不合理的开发所引发的环境地质问题已得到缓解,岩溶塌陷、地面沉降等问题得到了较好控制。建议适当开发利用赣南地区和大别山南麓一带优质的基岩裂隙水。  相似文献