Magnitude of latent heat in thermally loaded clays     

Sergio Samat  Laurent Brochard  Ioannis Stefanou 《国际地质力学数值与分析法杂志》2020,44(14):1926-1957

Temperature changes are known to induce specific couplings in clay, in particular, an anomalously high thermal pressurization in undrained conditions or a thermal compaction in drained conditions, both of which are potential threats for the mechanical stability and sealing capacity of the geomaterials. Thermodynamical analysis of those peculiar thermomechanical couplings points to a potentially important latent energy, which in turn could limit the temperature change upon heating or cooling. The direct measurement of latent energy developed during a laboratory geomechanical test is challenging. Instead, proper identification of thermal hardening in conventional experiments with temperature changes provides an alternative route to estimate latent energy. In this work, existing laboratory thermomechanical tests of clays are analyzed with a rigorous thermodynamic framework to quantify the magnitude of latent energy in thermomechanically loaded clays. A thermodynamically consistent constitutive model for fully saturated clays that combines two key features, (a) the temperature dependence of the blocked energy and (b) the framework of bounding plasticity, is proposed. The performance of the model is validated by reproducing results obtained in laboratory tests for Boom and Opalinus clays. The thermomechanical loads considered to validate the model performance were then used to estimate the percentage of work that remains latent in the clayey material during plastic yielding. We find that the magnitude of latent energy is quite significant, typically a few tens of percent of the total dissipated energy, and increases significantly with temperature. Accordingly, it is expected to play an important role in the thermomechanical response of clays.  相似文献   

河北武城凸起地热田地热地质特征     

王迪  汪新伟  毛翔  武明辉  刘慧盈  张瑄  王婷灏 《地学前缘》2020,27(3):269-280

在“雄县模式”和环境压力的双重驱动下,河北地区已形成我国最大的地热供暖城市群。因此,研究武城凸起地热田地热地质特征,对河北省故城县地热开发具有重要的指导意义。本文通过测井、地震和区域地质资料,结合水化学特征、同位素测试结果的分析,系统分析了地热田的不同类型热储展布、储集层物性、地下热水补给来源和循环路径特征,并精细评价了地热资源量。结果表明武城凸起地热田热储类型主要为馆陶组砂岩热储和奥陶系岩溶热储。砂岩热储区域稳定分布,主要产水层为下馆陶组,底板埋深1 200~1 600 m,单井出水量79~123 m³/h, 井口水温52~54 ℃;岩溶热储有利区带主要分布在寒武—三叠系卷入的背斜核部,呈南北向带状展布,主要产水层为上马家沟组、下马家沟组和亮甲山组,顶板埋深2 100~2 900 m,单井出水量75~98 m³/h,井口水温82~85 ℃。地下热水来源为西部太行山脉和北部燕山山脉,热水沿着NE-SW向断裂破碎带和岩溶不整合面向上水平运移进入浅层热储,通过沧县隆起和邢衡隆起在武城凸起汇集,形成中低温地热田。地下热水质类型为Cl-Na型,最大循环深度为2 822.5~3 032.5 m,¹⁴C测年表明砂岩热储和岩溶热储年龄分别为21 ka和32 ka。明化镇组和石炭—二叠系分别为两套热储的直接盖层。武城凸起地热田地热资源量分层精细评价结果表明,热储地热资源量合计4.86×10¹⁰ GJ,折合标煤16.6×10⁸ t。年可开采地热资源量可满足供暖面积1.1×10⁸ m²,市场开发潜力巨大。  相似文献   

A review of the impacts of pumped hydro energy storage construction on subalpine and alpine biodiversity: lessons for the Snowy Mountains pumped hydro expansion project     

Anna Normyle  Jamie Pittock 《The Australian geographer》2020,51(1):53-68

ABSTRACT

The Australian government’s proposal to expand the Snowy Hydro Scheme to include a second pumped hydro energy storage (PHES) system, and support for feasibility studies for PHES in Tasmania, offer an opportunity to incorporate more intermittent renewable energy generation into the National Energy Market. However, the infrastructure construction required for PHES expansion may have negative effects for biodiversity in subalpine and alpine areas. To identify the potential effects of PHES on biodiversity in Kosciuszko National Park (KNP), this systematic literature review assesses: (i) the key environmental disturbances likely to arise from PHES construction; and (ii) the specific impacts of these construction processes on biodiversity in subalpine and alpine environments. We find that the effects of PHES construction-related disturbances are likely to be negative for subalpine and alpine biodiversity, with impacts including the proliferation of exotic flora, habitat loss resulting from vegetation clearing, altered landscape hydrology and reduced water quality. Management recommendations to limit these impacts are provided and further research is recommended to assess: (i) the effects of PHES on fish populations in alpine reservoirs; (ii) the utility of spoil as artificial habitat for endemic fauna; and (iii) the chemical and physical impacts of spoil dumping in alpine reservoirs.  相似文献   

点吸收式波浪能俘获装置结构优化方法研究     

王鑫  李大鸣  王兵振  韩林生 《海洋与湖沼》2020,51(2):293-297

根据布设海域波浪能资源特征,对点吸收式波浪能装置结构进行优化,可有效提高装置的能量俘获效率。本文以威海褚岛北部海域为装置布设目标海域,在对该海域波浪资源特征进行统计分析的基础上,计算得到装置的直径,同时利用数值软件计算出多组工况下点吸收装置吃水深度和装置固有周期的对应关系,并利用统计学方法得出装置固有周期随吃水深度的变化规律,进而分析得出装置在该海域的最佳设计吃水深度,为点吸收波浪能装置结构优化设计提供了新的思路。该方法对于其他技术类型波浪能装置的结构优化设计同样具有借鉴意义。  相似文献   

基于高分辨率风场的海洋近惯性能通量计算——时空特征及其影响因素     

杨兵  侯一筠 《海洋与湖沼》2020,51(5):978-990

基于高分辨率CFSR(climate forecast system reanalysis)风场资料、气候态海洋混合层厚度资料和卫星高度计海面高度异常资料,本文估计了大气风场向全球海洋混合层的近惯性能通量和近惯性能量输入功率,并探究了混合层厚度、风场时间分辨率、经验衰减系数和中尺度涡旋涡度对近惯性能通量和能量输入功率的影响。浮标实测风场和流速表明,本文所用的风场和阻尼平板模型可用于估计风场向全球海洋的近惯性能通量。本文计算得到的大气向全球海洋输入近惯性能量的功率为0.56TW(1TW=10~(12)W),其中北半球贡献0.22TW,南半球贡献0.34TW。在时间上,风场的近惯性能通量呈现各个半球冬季最强、夏季最弱的特征,这和西风带风场的季节变化有关。在空间上,近惯性能通量的高值海域为南、北半球西风带海洋,尤其是南大洋。混合层厚度和风场空间不均匀性使得西风带近惯性能通量呈现纬向变化,即海盆西部强于海盆东部。风场时间分辨率对近惯性能通量的估计至关重要,低时间分辨率风场对近惯性能通量的低估达到13%—30%。阻尼平板模型中的经验衰减系数对近惯性能通量估计的影响不超过5%。中尺度涡旋涡度仅改变近惯性能通量的空间分布,而对全球近惯性能量输入功率的影响可以忽略。  相似文献   

基于广义回归神经网络的全球表层海水1°×1°二氧化碳分压数据推演     

钟国荣  李学刚  曲宝晓  王彦俊  袁华茂  宋金明 《海洋学报》2020,42(10):70-79

表层海水二氧化碳分压是评估海洋碳源汇强度的关键参数，但其实测数据较少、时空分布极不均匀，导致二氧化碳交换通量的估算有很大的不确定性，海洋源汇特征就不能确切获取。为了解决这个难题，在收集的表层大洋二氧化碳地图(Surface Ocean CO₂ Atlas，SOCAT)实测数据集基础上，运用广义回归神经网络建立二氧化碳分压与经纬度、时间、温度、盐度和叶绿素浓度间的非线性关系，构建了1998?2018年间全球1°×1°经纬度的表层海水二氧化碳分压格点数据，其标准误差为16.93 μatm，平均相对误差为2.97%，优于现有研究中的前反馈神经网络、自组织映射神经网络和机器学习算法等方法。根据构建的数据所绘制的全球表层海水二氧化碳分压的分布与现有研究有较好的一致性。  相似文献   

西太平洋海域现场培养实验中挥发性卤代烃浓度的变化及其影响因素     

韩钰  何真  刘珊珊  高旭旭  杨桂朋 《海洋学报》2020,42(2):1-9

CH₃I、CHCl₃、C₂HCl₃和CH₂Br₂是挥发性卤代烃4种重要成分，对大气化学产生重要影响。于2018年10月在西太平洋进行船基现场培养实验，研究微量元素Fe (50 nmol/L)、酸化(pH=7.9)、酸化(pH=7.9)和微量元素Fe (50 nmol/L)耦合作用、微量元素Fe (50 nmol/L)和N/P (16∶1)耦合作用及沙尘(4 mg/L)对浮游植物释放CH₃I、CHCl₃、C₂HCl₃和CH₂Br₂含量的影响。结果表明，与对照组相比，实验组CH₃I、C₂HCl₃和CH₂Br₂的释放均被不同程度抑制；CHCl₃的释放除添加沙尘时表现抑制作用外，其他条件下均为促进作用；实验组培养周期内叶绿素a浓度较高，而营养盐浓度变化规律不明显。总的来说，酸化和微量元素Fe可能是影响浮游植物释放挥发性卤代烃的重要限制因素，沙尘对促进浮游植物生长繁殖的影响更为显著。  相似文献   

军曹鱼（Rachycentron canadum）幼鱼对环境低氧胁迫氧化应激与能量利用指标的响应     

李洪娟  陈刚  郭志雄  王维政  黄建盛  曾泽乾 《海洋学报》2020,42(4):12-19

本文探究环境低氧对军曹鱼(Rachycentron canadum)氧化应激和能量利用指标的影响，为军曹鱼的健康养殖提供参考依据。通过设置低氧胁迫–恢复实验，将军曹鱼幼鱼(平均体质量(220.67±20.73)g)在低氧((2.64±0.25)mg/L)胁迫3 h及复氧((6.34±0.15)mg/L)8 h、24 h和48 h后，测定其肝脏和肌肉组织的氧化应激与能量利用指标。结果显示，低氧胁迫后，肝脏中丙二醛（Malondialdehyde，MDA)、过氧化氢酶(Catalase，CAT)和谷胱甘肽还原酶(Glutathione Reductase，GR)活力均显著低于对照组(p<0.05)，乳酸脱氢酶(Lactate Dehydrogenase，LDH)活性显著高于对照组(p <0.05)；肌肉中MDA和脂质过氧化物(Lipid Peroxidase，LPO)活性均显著低于对照组(p<0.05)，超氧化物歧化酶(Superoxide Dismutase，SOD)和LDH活性均显著高于对照组(p<0.05)；肌糖原和肝糖原含量极显著低于对照组(p<0.01)。复氧过程中，肝脏和肌肉中MDA、LPO、SOD、CAT、谷胱甘肽过氧化物酶(Glutathione Peroxidase，GPx)和GR含量均出现不同程度的升高；肝糖原在复氧24 h后显著高于对照组(p<0.05)，复氧48 h后显著低于对照组(p<0.05)；肌糖原在复氧8 h、24 h和48 h后均显著低于对照组(p<0.05)。研究表明，低氧胁迫能够对军曹鱼幼鱼机体造成一定的氧化损伤，肝脏和肌肉组织的酶活力和能量供应发生变化；低氧胁迫后的再复氧环境，对机体造成更为强烈的氧化损伤，可通过自身生理调节逐渐恢复到正常水平。  相似文献   

海岸波浪多次破碎波能耗散模型   总被引：1，自引：0，他引：1  

闫圣  邹志利 《海洋学报》2020,42(9):30-37

在坡度很缓(接近或小于1∶100)的海岸，波浪在向海岸传播的过程中，可能经历多次破碎，而在两次波浪破碎之间将伴随着波浪恢复(波浪恢复到不破碎状态)。在现有海岸波高计算模型中，波浪破碎是通过波能耗散来模拟的，但所采用的波能耗散模型都不能自动考虑波浪出现多次破碎的过程，特别精确模拟这一过程中出现的波浪恢复。本文提出了解决这一问题的新的波能耗散模型，模型的建立是通过在Dally模型中重新建立稳定波能、饱和波高水深比和波能耗散系数，并引入了波浪恢复的判断条件实现的。该模型的波能耗散在波浪恢复区的值很小故能描述波浪恢复区的波浪运动。与实验结果的对比表明，新模型可以适合缓坡情况波浪多次破碎的波高模拟，而且对不同坡度的平坡和沙坝海岸(1∶100～1∶10)的破碎波模拟都可以给出与实验结果符合的结果，并且可以自动识别多次波浪破碎的存在和波浪恢复的发生。  相似文献   

中尺度暖涡对热带气旋强度变化的影响及作用机制   总被引：1，自引：0，他引：1  

孙佳  王桂华  熊学军  回贞立  胡筱敏  凌征  于龙  杨光兵  郭延良  鞠霞  陈亮 《海洋学报(英文版)》2020,39(8):1-2

基于两组理想化数值试验，对比研究了分布于热带气旋不同位置处的海洋中尺度暖涡所引发的热带气旋强度变化的时空特征。研究发现，热带气旋中心附近的暖涡对热带气旋强度有增强作用，而位于热带气旋外围的暖涡则会抑制热带气旋的发展。本研究将暖涡增强（减弱）热带气旋强度的区域称为内（外）区。随着时间的推移，内（外）区暖涡对热带气旋强度的增强（减弱）幅度逐渐减小（增大），区域范围同步减小（增大）。内区暖涡增强了热带气旋的次级环流和结构对称性、增加了海气界面热通量，同时减弱了外围螺旋雨带，进而导致热带气旋强度增强；若暖涡在外区，其对热带气旋的作用相反，导致热带气旋强度减弱。由于理想化试验中热带气旋静止不动，因此研究结果可能只适用于传播速度较慢的热带气旋。本研究结果有助于更好地理解热带气旋和海洋中尺度暖涡之间的相互作用，并通过引入热带气旋外区暖涡的影响助力提高热带气旋强度预报工作。  相似文献