空间链接器式多维通用饱和-非饱和流模型研究     

杨海  姜月华  周权平  杨辉  刘林 《水文地质工程地质》2020,47(5):31-42

多维饱和-非饱和流方程离散后生成的系数矩阵中常存在零系数，这将影响求解过程中的存储空间和计算效率。合理的系数矩阵优化方法既能保证模拟精度，又能提高模型在大规模网格单元中的计算效率及通用性。文章在多维饱和-非饱和流有限差分法基础上，预先记录不同方向上有效单元间的连接关系，避免了零系数的计算和存储，并结合矩阵标识法建立了空间链接器式多维通用饱和-非饱和流模型。通过模拟地下水位起涨、渗流面排水等四个经典案例及田间三场长历时小雨入渗过程，验证了该模型的模拟精度及计算效率。对比结果表明:该模型在多维度、不同边界条件（包括天然降雨、渗流面等）下的模拟精度与Hydrus、VSF等成熟软件相当，计算效率略低于Hydrus软件。田间模拟结果表明:VG模型中的参数n敏感性最强，需优先率定；因模型中尚未考虑大孔隙流影响，各层土壤水分响应时间滞后于实测过程；三场降雨计算时段末期，超过80%的入渗水量仍滞蓄在表层40 cm的土壤中，仅有约4%~12%的水量已转化为潜水。本文模型有望成为传统多维饱和-非饱和流模型的重要补充。  相似文献   

印度-亚洲大陆碰撞过程中新特提斯洋岩石圈的命运          下载免费PDF全文

黄丰  许继峰  王保弟  曾云川  刘希军  刘函  余红霞 《地球科学》2020,45(8):2785-2804

印度-亚洲大陆碰撞之后的新特提斯洋板片的断离过程及其产生的岩浆作用一直是青藏高原南部地质研究中受到广泛关注但存在极大争议的问题.分析了青藏高原南部拉萨地块上新特提斯洋板片断离存在的问题，总结了目前用于限制板片断离过程的岩石学方法.对拉萨地块南部典型地区早新生代镁铁质岩石开展了详细的地质年代学、主微量元素和Sr-Nd-Hf同位素地球化学分析，厘定了~57 Ma和~50 Ma与新特提斯洋板片断离过程密切相关的两套岩石.~57 Ma的镁铁质岩石显示出高的Zr/Y和Ti/Y比值，不同于拉萨地块南部广泛分布的岛弧岩浆地球化学特征，表明它们形成于板内伸展背景下，很可能代表了新特提斯板片断离的开始.~50 Ma的镁铁质岩石为富闪深成岩，反映了印度-亚洲大陆碰撞后南拉萨地块岩石圈中的富水环境，暗示大洋板片断离后仍然持续释放流体至上覆岩石圈地幔中.结合拉萨地块上已有的镁铁质岩石的年代学和地球化学数据，重建了新特提斯洋在印度-亚洲大陆碰撞之后从初始撕裂至板片完全断离的全过程，即新特提斯板片在~57 Ma开始发生初始撕裂，随后以高角度俯冲并与印度大陆岩石圈脱离，导致中拉萨和南拉萨地块同时出现广泛的镁铁质岩浆作用，在~50 Ma大洋板片完全断离.拉萨地块内部岩石圈地幔地球化学组成存在极大的不均一性，中拉萨地块和南拉萨地块东部的局部地区存在古老的岩石圈物质组成，而南拉萨地块中部主要为亏损的岩石圈.拉萨地块内局部古老富集岩石圈可能受到新特提斯洋板片断离后深部地幔物质上涌的影响转变为新生的亏损岩石圈，这一过程很可能促进了拉萨地块的中酸性岩浆大爆发作用和大陆地壳生长.   相似文献   

水动力条件对沉积物-水界面氧通量的影响   总被引：2，自引：0，他引：2  

郑阳华  邹浩东  何强  李宏  张青  陈德敏  艾海男 《湖泊科学》2018,30(6):1552-1559

氧环境决定了水体沉积物中各种生命所需元素的最终归趋，沉积物-水界面是水相与沉积物相氧传递的重要场所，而水动力条件是影响沉积物-水界面氧传递的重要因素.选择三峡库区一级支流御临河为研究对象，根据长年监测数据建立实验室模型，采用声学多普勒流速测试仪及微电极测试系统构建了非侵入式涡度相关测试系统，探究了不同水动力条件对沉积物-水界面氧通量的影响.结果表明：水体静止状态下沉积物-水界面溶解氧浓度随时间的增加而减少，非静止状态下随时间的增加而增加；沉积物-水界面氧通量随水体流速的增加而增加.根据氧通量求解对应流速下垂直涡动扩散系数并进行线性拟合，当水体流速为0.01~0.14 m/s时，垂直涡动扩散系数与水体流速的相关性最好，此时沉积物-水界面氧通量的传递以涡动扩散为主导.  相似文献   

台湾海峡冬、夏季氮通量的数值模拟研究     

杨金湘  王佳 《海洋学报》2018,40(4):30-40

本文建立了一个气候态驱动的台湾海峡物理-生态耦合模型（ROMS-NPZD）。与遥感观测数据的比较表明，模型能够较好地模拟出冬、夏季台湾海峡主要的温度和叶绿素分布特征。模型揭示了夏季台湾海峡营养盐输运的东、西通道，与南海次表层水的入侵通道一致；冬季，海峡中的营养盐来源于闽浙沿岸水和通过澎湖水道入侵的南海次表层水。模拟结果表明:夏季，通过海峡流入东海的氮主要为有机氮；冬季，闽浙沿岸流为海峡和南海北部陆架提供了丰富的营养盐，不仅如此，南海次表层水进入海峡的营养盐通量与夏季相当。  相似文献   

海洋气团对沿海城市大气环境影响与识别研究     

石红旗  王霄曈  张昊阳  石博欣  张睿 《海洋科学》2018,42(12):100-108

本研究通过识别海洋气团特征及沿海城市大气受到海洋气团的影响方式与程度,为评价沿海城市空气环境质量提供科学依据。以青岛市为例,收集大气气溶胶样品中放射性核素~(210)Pb、40K数据及采集时段当地大气颗粒物数据;分析~(210)Pb活度浓度与气溶胶颗粒物浓度变化;对当地当时大气气团进行溯源分析。研究表明:(1)研究期间青岛沿岸地区2015年4月至2016年6月与2016年6月至2017年6月大气污染特征显著不同,前者~(210)Pb活度浓度与污染颗粒物浓度显著相关,而后者~(210)Pb活度浓度与污染颗粒物无相关关系;(2)穿越海洋的陆地气团呈现出高活度浓度、低颗粒物浓度的特征;来自海洋气团的气溶胶呈现出低活度浓度、低颗粒物浓度的特征;(3)海洋气团气溶胶中~(210)Pb活度浓度较低。临近大陆的海洋(黄海、东海)上层大气受到大陆气团的影响,其海洋气团的特征有所减弱。~(210)Pb活度浓度、颗粒物浓度(PM2.5)可作为判断海洋气团的指标,识别"来自海洋的气团"与"经过海洋的气团"。  相似文献   

郯庐断裂带江苏段安丘-莒县断裂全新世活动及其构造意义   总被引：1，自引：0，他引：1       下载免费PDF全文

曹筠  冉勇康  许汉刚  李彦宝  马兴全  梁明剑  李西  张鹏  李丽梅 《地球物理学报》2018,61(7):2828-2844

郯庐断裂带是中国东部重要的活动断裂带和边界构造带，其鲁苏段全新世活动断层的空间展布和古地震序列是地学关注的焦点问题，也是准确评价区域地震危险性的重要参数.以往研究工作多集中在郯庐断裂带地表地貌现象明显且有强震记录的山东段，而江苏段则研究程度相对较低，有关郯庐断裂带江苏段全新世活动断层范围和古地震序列问题存在争议.本文利用野外地质地貌调查、浅层地震勘探、钻孔联合剖面以及古地震探槽等多层次综合方法，重点开展郯庐断裂带江苏段全新世活动断层的分布和古地震序列研究.结果显示全新世时期，安丘-莒县断裂是郯庐断裂带江苏段的主要活动断层，且江苏全段该断层都是全新世活动断层.通过对比宿迁闸-皂河镇断裂南北安丘-莒县断裂的断层地貌和断层最新活动时间，并结合宿迁闸-皂河镇断裂在第四纪没有活动过等证据，推测该断层在全新世时期并不是区域阻碍破裂的断层.探槽揭示郯庐断裂带江苏段全新世两次古地震事件，事件Ⅰ限定在（6.2±0.3）-（13.4±0.7）ka B.P.之间，而事件Ⅱ限定在（2.5±0.1）ka B.P.到现今，全新世两次古地震间隔较长.基于构造类比法，安丘-莒县断裂具有深部孕震的构造特点，是区域未来强震的潜在发震构造.  相似文献   

南海北部陆缘珠江口盆地岩石圈热结构   总被引：1，自引：0，他引：1       下载免费PDF全文

唐晓音  黄少鹏  张功成  杨树春  胡圣标 《地球物理学报》2018,61(9):3749-3759

沉积盆地岩石圈热结构特征是岩石圈构造-热演化过程的综合反映和盆地热史恢复的约束条件，对盆地动力学研究和油气资源评价具有重要意义.由于海洋勘探难度大、勘探程度低，相对于大陆地区，边缘海盆地比较缺乏岩石圈热结构方面的研究.本文在收集整理珠江口盆地及邻区大地热流数据的基础上，补充收录了自2003年以来发表的新数据，绘制了研究区最新版的大地热流等值线图；基于中美合作双船地震剖面揭示的深部地壳结构计算了研究区的壳-幔热流、深部温度以及"热"岩石圈厚度.研究表明，珠江口盆地地壳热流介于18.7~28.6 mW·m^-2，地幔热流介于36.9~91.4 mW·m^-2，壳幔热流比值0.23~0.75；由陆架、陆坡至中央海盆，在地壳热流逐渐减小的情况下地表热流逐渐递增，说明地表热流分布主要受深部热作用控制；盆地"热"岩石圈厚度介于34.0~87.2 km，平均65.5 km，反映出显著拉张减薄的特征.  相似文献   

设备所在楼层对设备-结构相互作用的影响     

姜忻良  马小丹 《震灾防御技术》2018,13(2):320-330

为了研究设备所在楼层位置对设备-结构相互作用的影响，以某高层钢框架为例，将设备分别放置于结构顶层和底层设计了2种设备-结构体系模型，然后利用ANSYS有限元分析软件对整体模型进行地震响应时程分析。分析结果表明:在El Centro波、Taft波和人工波作用下，当设备频率与结构基频调谐时，设备-结构相互作用会令结构动力响应减小而设备动力响应显著增大；设备-结构相互作用的大小与设备所在楼层密切相关:顶层设备与结构间的相互作用比底层更加剧烈，这与位于不同楼层的设备间等效质量以及底端输入激励频谱的差异有关。  相似文献   

利用背景噪声成像研究合肥-金华剖面地壳速度结构及径向各向异性的东西差异   总被引：3，自引：1，他引：2       下载免费PDF全文

吴珊珊  姜明明  何玉梅  赵亮  艾印双 《地球物理学报》2018,61(2):584-592

背景噪声成像能够为地壳内部结构提供地震波速的观测证据，能够增进对地壳结构与物性的认识.本文利用背景噪声成像方法对合肥-金华流动地震台阵55个台站数据进行了分析反演，获得了华北克拉通与华南块体东部构造边界附近区域的地壳S波速度与径向各向异性结构.成像结果表明，以东经118°-118.5°附近为界，西北部表现为地壳低速异常和中下地壳正的径向各向异性，东南部表现为地壳高速异常，下部地壳存在负的径向各向异性.由此，本文推测地震波速结构差异反映了地壳内部物质与温度的差异，这种差异与两个地区自中生代晚期以来经历了截然不同的岩浆活动相关.  相似文献   

中国海-西太平洋地区典型剖面的重-磁-震联合反演研究   总被引：1，自引：0，他引：1       下载免费PDF全文

张正一  范建柯  白永良  董冬冬 《地球物理学报》2018,61(7):2871-2891

重-磁-震联合反演是获取地壳结构的重要方法.此次研究，我们主要基于全球最新的水深、重磁异常、沉积物厚度等数据，结合实测地震数据和前人研究成果，分析了中国海-西太平洋地区的莫霍面展布特征，并利用重磁震联合反演方法获得了跨越中国海-西太平洋典型剖面的地壳结构和异常体分布，揭示了陆壳到洋壳的典型变化规律.结果表明，从浙江地区到马里亚纳俯冲带，地壳结构大致呈现由厚到薄、由老到新、由复杂到简单的特征.浙江地区（扬子块体和华夏块体）地壳结构复杂，三层结构明显，地壳内断裂带发育，并伴有广泛的岩浆侵入；东海地区莫霍面起伏剧烈，地壳厚度变化较大，冲绳海槽地壳明显减薄，是其过渡壳性质的体现；西菲律宾海盆、九州-帕劳海脊、帕里西维拉海盆、马里亚纳俯冲带等构造单元地壳结构相对简单，二层结构明显.其中，西菲律宾海盆和帕里西维拉海盆地壳内部磁异常变化较为剧烈，海盆扩张过程中形成的磁异常体分布广泛，地壳厚度（5~8 km）明显小于陆壳；九州-帕劳海脊地壳厚度可达~20 km，缺失中地壳，表现为岛弧地壳结构；同源的西马里亚纳岛弧和东马里亚纳火山弧地壳结构相似，浅层磁异常体分布广泛，西马里亚纳岛弧地壳厚度（~17 km）略小于东马里亚纳火山弧（~20 km），体现了裂离的不对称性；马里亚纳海槽具有正常的洋壳结构（~7 km），但扩张中心未发生明显破裂.对比各构造单元地壳结构的异同点，我们进一步认识到，陆壳与洋壳之间不是孤立的，陆壳可能会演化出洋壳的结构或组分，板块的演化总是处于动态循环过程中.此研究加深了我们对中国海-西太平洋深部构造特征的整体理解，促进了我们对大陆边缘演化与板块相互作用的认识，深化了我国管辖海域及邻近地区的基础地质调查.  相似文献