静水生长的淡水湖冰微结构的季节变化及其受生长过程的影响   总被引：3，自引：2，他引：1  

黄文峰  李志军  韩红卫  贾青 《冰川冻土》2016,38(3):699-707

冰物理微结构特征控制着冰层基本物理性质。基于多年冬季对东北平原区水库和湖泊冰层生消过程、气象条件,以及冰层晶体、冰内气泡和密度特征的现场观测,分析了淡水湖冰微结构的季节演化和年变化规律及其影响因素。湖冰晶体结构、气泡含量与分布、冰密度具有明显的分层结构,且在冰厚增长期和稳定期内基本维持不变;进入融化期,冰内微结构变化迅速,表现为晶体边界融化、气泡体积扩展和融水迁移。不同年份、不同湖泊冰晶体类型和气泡形态类似,但各类晶体层厚度比例、气泡含量与尺寸存在差异。统计分析显示,晶体和气泡结构与湖冰生长速率关系密切,晶体粒径与生长速率呈正比,水内气体的产生和溶解过程、水体扰动程度的差异影响着气泡含量同生长速率之间的关系。  相似文献   

气枪震源近场气泡脉动效应的三维模拟          下载免费PDF全文

董明荣  符力耘  杜广源  贾宪振  王彬  毛德培 《中国地震》2016,32(2):261-269

为便于开展三维模拟研究,将气枪震源的水下激发过程简化为水中高压气泡的脉动,用ANSYS AUTODYN程序建立了水中高压气泡的三维计算模型,并针对不同的深度和边界条件开展了数值模拟。结果表明,高压气泡会产生水中冲击波和后续的气泡脉动压力波;随着气泡所处深度的增加,气泡的脉动频率越来越大,脉动压力波的幅值越来越大,压力增大的幅度越来越小;足够大的有限水域中的刚性边界会导致气泡脉动频率增加,脉动压力增大;接近水底时,气泡脉动频率减小,脉动压力减小。该三维模拟方法可行,能用于平面和立体气枪阵列等复杂的组合模拟,具有优化震源的效果。  相似文献   

改进的高压气枪震源气泡物理模型及其应用     

赵迪  徐润泽  张帅  李帅 《地球物理学报》2024,(3):1108-1119

基于可压缩气泡动力学理论,建立改进的高压气枪震源气泡物理模型,其中考虑气枪气泡系统之间的物质输运效应、气液热传导等多种影响因素.改进模型的计算结果与实验数据吻合良好,且优于传统模型.在此基础上,本文分别探究了特征参数对单枪和双枪气泡动力学特性及流场压力波的影响规律.研究表明气枪开口方式是模拟压力波首脉冲的关键因素,但是对于后续的气泡溃灭脉动压力影响较小;气枪平移运动对气泡的影响可忽略不计;气枪非同步激发可在保证压力波低频段能量不降低的前提下,在一定程度上削弱高频段能量.本研究旨在为深海资源勘探新型气枪的设计提供参考.  相似文献   

实际气体状态下模拟气枪单枪激发信号研究(英文)     

王风帆  刘怀山 《应用地球物理》2014,(1)

以Ziolkowski提出的算法为基础,提出更为准确的气枪震源信号模拟模型。模型引入范德瓦尔斯方程和准静态开放式热力学系统,考虑了气体和水之间的热交换作用、枪口节流作用和气泡上浮因素,并讨论了海面反射对信号的影响,给出了模拟计算过程,最终获得了改进的气枪信号模拟模型。利用模型进行实验,结果表明:(1)海水温度与震源信号能量成正比,与子波信号的信噪比成反比;(2)海面反射造成的陷波效应受实际条件下的海面反射系数和震源沉放深度的影响;(3)气枪的工作压力较高,超出理想气体状态方程的适用范围,应用范式方程可提高模型准确度;(4)改进模型所模拟的气枪子波与气枪激发的实际子波十分吻合。能够精确模拟单枪信号的模型是研究和模拟气枪枪阵信号的基础。现有的大部分模型假设所产生气泡内的气体为理想气体,但由于气枪的工作压力很高,这种假设会导致一定的误差。为了能够精确地模拟气枪信号,在齐奥科斯基算法的基础上,应用范德瓦尔斯方程,建立了新的模型。模型中还引入了准静态开放式热力学系统,考虑了气体和水之间的热交换作用、枪口节流作用和气泡上浮因素,并讨论了海面反射对信号的影响。利用建立的模型进行实验发现:(1)海水温度与震源信号能量成正比,与子波信号的信噪比成反比;(2)海面反射造成的陷波效应受实际条件下的海面反射系数和震源沉放深度的影响;(3)气枪的工作压力较高,超出理想气体状态方程的适用范围,应用范式方程可提高模型准确度;(4)改进模型所模拟的气枪子波与气枪激发的实际子波十分吻合。这些都证明了本文提出的模型能够精确地模拟气枪单枪信号。  相似文献   

轨道及千年尺度上大气CO2浓度与温度变化的时序关系     

刘植  黄少鹏  金章东 《第四纪研究》2019,39(5):1276-1288

大气CO2浓度与温度变化的时序关系是第四纪古气候研究的基本问题之一,对于理解目前人类所面临的气候变化问题具有参考价值。两极地区的冰芯既保存了气候变化的信号,也是大气CO2浓度的良好记录载体,为研究大气CO2浓度与温度变化的时序关系提供了重要线索。利用冰芯来重建过去的气候和大气CO2浓度的变化历史最早始于格陵兰地区,但是重建结果的时间跨度较短,目前最长的记录还未能跨越末次间冰期;而且,格陵兰冰芯内沉积了大量的碳酸盐粉尘,它们会与冰芯气泡内的酸发生化学反应生成额外的CO2,从而导致格陵兰冰芯重建的气泡CO2浓度偏差较大,不能真实地反映当时的大气CO2水平。南极冰芯是目前关于大气CO2浓度与温度变化时序关系研究的主要载体,利用大量的冰芯记录建立的冰层年代标尺已经较为精确,但是由于冰芯气泡的锁定深度较难得到精确的估算,使得重建的大气CO2浓度的年代标尺还存在较大的不确定性,这是二者之间的时序关系问题难以解决的最主要因素。此外,随着大量高质量古气候记录的不断积累,更大空间范围(不再局限于南极地区)内的温度变化与大气CO2浓度的时序关系研究在近年来得以开展,但其分析结果受数据处理方法的影响较大,还需要进行更多的对比探索。  相似文献   

一种气泡轻质土路基受载-破坏模型试验     

杨琪  张友谊  刘华强  秦华 《岩土力学》2018,39(9):3121-3129

针对某原型工程采用的新型气泡轻质填土路基,通过室内相似模型试验和UDEC数值模拟相结合分析的手段,研究该气泡轻质土路基在受载-破坏过程中的变形特征和受力破坏机制,得到了该过程中路基内部的应变变化、应力分布以及沉降变形规律等数据。研究表明：该种气泡轻质土路基在受载-破坏过程中,内部老路基首先发生变形,当荷载达到175 kPa后,中层左侧轻质土路基内部最先发生塑性变形直至破坏;轻质土路基与老路基交接处易受老路基沉降变形与轻质土路基破坏变形的共同作用而产生弯剪破坏裂缝,最终导致路基失稳;该气泡轻质土路基受载-破坏模式是一个由内而外的从弹性变形到塑性屈服,最终发生弯剪破坏的过程,即先局部破坏再整体失稳;纵向上老路基的应力传递比轻质土路基小;一定荷载范围（小于100 kPa）内,路基变形程度与路基深度成反比。  相似文献   

一种气泡释放过程连续监测方法及其在三峡水库香溪河CH₄通量监测的应用     

陈思祥  杨正健  王从锋  魏辰宇  刘德富 《湖泊科学》2023,35(5):1659-1669

气泡释放是天然水体释放CH₄的主要途径之一,准确量化水体气泡释放量对于辨析其“汇、源”特性至关重要。自然水体释放气泡的不连续性、不确定性使得监测其过程较为困难。本研究针对水体气泡释放监测难题,通过改进倒置漏斗型气泡通量监测装置提出了一种气泡释放过程连续监测方法。本方法测量对象为定长时间监测水域释放气泡的体积,经室内外实验验证,其理论量程为3.6～132 mL/(m²·min),测量结果能够较好的表征10～40 m水深缓流水体气泡体积通量变化特征。运用该方法于2021年6—11月对三峡水库支流香溪河库湾开展CH4气泡通量连续监测,并分析不同环境因子对其产生的影响。结果表明:监测期间,研究水域CH₄气泡通量变化范围为0.02～8.13 mg/(m²·d),且各采样点间CH₄气泡通量呈现较高的时空变异性;CH₄气泡通量与水温、水体pH呈显著正相关关系,与水深及水体电导率呈显著负相关关系。其中,水深可能是决定水体是否通过气泡形式释放CH₄的重...  相似文献   

查干湖冰封期光谱特征及影响因素     

石晓光  杨倩  周超  纪文政  陶锋  李维邦  赵瑞雪  林楠 《湖泊科学》2023,35(4):1491-1500

湖冰光谱特征是湖冰遥感反演的物理基础,是研究湖冰光学特性和空间分布的理论依据。本文以查干湖为例,使用ASD Field Spec 4便携式地物光谱仪采集冰封期不同类型湖冰、积雪和水体光谱,利用Savitzky-Golay滤波法和包络线去除法分析白冰、灰冰、黑冰、雪冰、积雪和水体的反射光谱特征,探索气泡对湖冰反射光谱特征的影响。积雪和雪冰、白冰和灰冰、黑冰和水体的反射特征随着波长的变化特征基本一致,冰的反射率介于积雪和水体之间,其中白冰的反射率高于灰冰和黑冰,在包络线去除结果中,黑冰和水体在440 nm吸收谷处的吸收面积为5.184和10.878、吸收深度为0.052和0.106,雪、雪冰、白冰、灰冰在800和1030 nm吸收谷处的吸收面积和吸收深度的变化表现为雪<雪冰<灰冰<白冰。气泡是影响湖冰光谱特征的重要因素,气泡使白冰反射率减小和黑冰反射率增大,并且气泡使得白冰在800/1030nm和黑冰在440 nm处的吸收面积和吸收深度减小,其中气泡大小和疏密程度的不同会导致湖冰反射率的影响程度存在差异。同时,本文选取时间同步的Landsat 8 OLI遥感影像,在完成辐...  相似文献   

三峡水库澎溪河CO₂、CH₄气泡释放通量初探   总被引：1，自引：1，他引：0  

李哲  张呈  刘靓  郭劲松  方芳  陈永柏 《湖泊科学》2014,26(5):789-798

气泡释放是天然水体中水-气交换的重要途径之一.采用改进的倒置漏斗型气泡通量监测装置于2012年3-8月期间对三峡支流澎溪河高阳平湖库湾水域进行气泡释放通量的监测研究.研究期间,研究水域CH4气泡释放通量变化范围为0.01 ～ 23288.64 μmol/(m2·d);CO2气泡释放通量变化范围为0～799.89 μmol/(m2·d).不同常规采样点CH4、CO2气泡释放通量均呈现出高度的时空异质性特征.但CH4气泡释放通量显著高于CO2气泡释放通量,且二者释放过程具有同步性.同国外已有水库监测结果相比,澎溪河回水区高阳平湖库湾水域CH4、CO2气泡释放通量位于中等水平.CH4气泡释放通量约为同期CH4扩散通量的0～ 1893.90％,超量释放下CH4气泡释放通量可达同水域CH4扩散通量的6270.5％±390.0％.CO2气泡释放通量仅占同期扩散通量绝对值的0～ 21.74‰,超量释放下,CO2气泡释放通量亦仅为同期扩散通量绝对值的40.33‰ ±0.93‰.CH4气泡释放通量在支流库湾水域对总通量的贡献不可忽视.  相似文献   

洞庭湖湿地洪水期甲烷扩散和气泡排放通量估算及水环境影响分析     

任艺洁  邓正苗  谢永宏  朱莲莲  陈晓蓉  张称意  陈心胜  李峰  邹业爱 《湖泊科学》2019,31(4):1075-1087

水体甲烷（CH₄）主要通过气泡和扩散传输排放到大气,这两种途径在CH₄总排放中的相对贡献及环境影响因子目前关注较少.本文以洞庭湖湿地3种生境类型（光滩、苔草、芦苇）为研究对象,通过静态箱法和扩散模型法估算洪水期CH₄总排放通量、扩散排放通量和气泡排放通量,并分析其水体环境因子影响.结果表明：苔草地CH₄总排放量最高,为6.49±3.12 mg（C）/（m²·h）.在3个生境中,CH₄扩散排放占总排放通量的1.34%~3.91%,气泡排放占96.09%~98.66%.扩散排放通量受水体pH、电导率和水温的影响,而CH₄的总排放和气泡排放主要受水温的影响.当水温低于11.7℃时,水体CH₄以扩散排放为主,但当水温高于11.7℃时,水体CH₄主要通过气泡排放.但这一温度阈值是否同样适用于其他类型湿地还需要更多实验验证.本研究对于揭示中低纬度内陆湖泊水体CH₄排放过程有重要意义.  相似文献