Conversion relationship of rainfall-soil moisture-groundwater in Quaternary thick cohesive soil in Jianghan Plain,Hubei Province,China     

《China Geology》2020,3(3):462-472

The scientific field test site of rainfall-soil moisture-groundwater conversion in Dabie Mountain Area–Jianghan Plain is located in the northern region of the Jianghan Plain, the transition zone between the Dabie Mountain Area and Jianghan Plain. It’s a great field test site to study the material and energy exchange among rainfall, soil moisture, and groundwater of the Earth ’s critical zone in subtropical monsoon climate plain areas. This paper analyzed the connection between rainfall and volume water content (VWC) of soil at different depths of several soil profiles, and the dynamic feature of groundwater was discussed, which reveals the rainfall infiltration recharge of Quaternary Upper Pleistocene strata. The results show that the Quaternary Upper Pleistocene aquifer groundwater accepts a little direct rainfall recharge, while the lateral recharge is the main supplement source. There were 75 effective rainfall events among 120 rainfall events during the monitoring period, with an accumulated amount of 672.9 mm, and the percentages of effective rainfall amount and duration time were 62.50% and 91.56%, respectively. The max evaporation depth at the upper part in Quaternary cohesive soil was no less than 1.4 m. The soil profile was divided into four zones: (1) The sensitive zone of rainfall infiltration within 1.4 m, where the material and energy exchange frequently near the interface between atmosphere and soil; (2) the buffer zone of rainfall infiltration between 1.4 m and 3.5 m; (3) the migration zone of rainfall infiltration between 3.5 m and 5.0 m; and (4) the rainfall infiltration and groundwater level co-influenced zone below 5.0 m. The results revealed the reaction of soil moisture and groundwater to rainfall in the area covered by cohesive soil under humid climate in Earth ’s critical zone, which is of great theoretical and practical significance for groundwater resources evaluation and development, groundwater environmental protection, ecological environmental improvement, drought disaster prevention, and flood disaster prevention in subtropical monsoon climate plain areas.  相似文献   

A comparative study of energy performance of hydrostatic seafloor sediment samplers and a new high-efficiency sampler     

《Applied Ocean Research》2019

The hydrostatic energy of high-pressure seawater is a renewable and green energy source for ocean exploration and have been used to replace underwater electrical energy transmission through the cable and underwater battery pack to power seafloor equipment. The advantage of the energy supply method is the cost-effective and the robustness. In the paper, the energy performance of the existing hydrostatic seafloor sediment samplers powered by seawater hydrostatic energy are modelled and analyzed and compared. In view of the common shortcoming of existing technology, a novel hydrostatic seafloor sediment sampler is proposed. The model of energy conversion of the new sampler is built, and its energy performance is obtained. The analysis results indicate that the energy conversion efficiency of the novel sediment sampler is much higher than the existing ones, which means that the new sampler can collect much longer sample with the limited amount of hydrostatic energy. The seawater hydrostatic energy conversion system of the new sampler can also be used to power other seafloor equipment.  相似文献   

论不同模式大气中的静力适应过程          下载免费PDF全文

郭海龙  刘宇迪  董毅 《地球物理学报》2018,61(1):52-64

为了研究大气静力平衡适应过程的本质，利用波动理论和能量转换角度，分别对完全可压缩的等温大气模型、滞弹近似下的等温大气模型和层结中性大气模型进行研究比较.结果表明：大气静力平衡适应过程的本质是声波和混合声重力波对扰动能量的频散过程，滞弹近似模型和层结中性模型均不能完全描述此适应过程；在波动假设下，此三类大气模型中扰动物理量之间的偏振关系同波动的性质有关，气团的运动方程均为椭圆方程，声波和混合声重力波对气团运动的作用差异较显著.
大气静力平衡适应过程中扰动能量以有效势能、有效弹性势能、动能或波动能量的形式存在并相互转换；扰动有效势能与其他形式能量之间的转换与混合声重力波或者重力内波有关，扰动有效弹性势能与其他形式能量之间的转换与声波有关.在完全可压缩的等温大气模型中，扰动有效势能增加1个单位，其中69.9%来自扰动垂直动能，其余30.1%来自扰动有效弹性势能.  相似文献   

顾及地类转换差异的城市空间扩展元胞自动机模型及应用研究     

于明明  曾永年 《地球信息科学学报》2018,20(1):48-56

元胞自动机模型已经成为城市空间扩展模拟研究的重要方法之一,并得到广泛应用。然而,现有的城市扩展元胞自动机模型仍存在不足。由于元胞状态设置较为简单,从而使模型转换规则中对不同用地类型向城市用地转换的差异与强度考虑不够。基于此本文在元胞自动机模型的框架下,设计了多元结构的元胞状态及转换规则,提出了顾及地类转换差异与强度的城市扩展元胞自动机模型。在计算非城市用地向城市用地转换的转换概率时,该模型考虑了3个方面的概率：① 地形地貌、经济发展等城市发展的驱动因素对城市用地扩展的影响概率,该概率采用logistics方法进行计算;② 邻域元胞的用地类型对中心元胞转换概率的影响,该概率采用扩展摩尔型方法进行计算;③ 不同类型的非城市用地（本研究中包括耕地、林地和裸地3种类型）向城市用地转换的强度,该概率由模拟基期土地利用数据与目标年份土地利用数据的叠加,得出不同类型的非城市用地在此时间段内向城市用地转换的规模,进而确定不同类型的非城市用地向城市用地转换的强度。最后,将以上3种概率的乘积作为元胞转换的概率。通过转换概率与转换阈值的对比判断中心元胞是否在下一个阶段转换为城市用地。经过迭代计算,不断增加城市用地元胞的数量。当模拟城市用地的结果与目标年份的城市用地规模差值在一定的范围内时停止模拟,得出最终结果。模型构建完成后,本文以长株潭城市群核心区为例进行了模拟实验。以2001年该地区的土地利用数据为基期数据,模拟2010年该地区的城市用地规模和空间分布。研究结果表明,根据本文提出的模型模拟的城市扩展结果与真实数据相比具有较高的一致性。模拟结果正确率达到68.66%,比基于传统logistics回归的元胞自动机模型的模拟精度提高了4.25%,Kappa系数为0.675。该模型较好地模拟了长株潭城市群核心区城市扩展,在城市空间扩展模拟中具有较好的适应性与有效性。  相似文献   

Wave energy conversion under constrained wave-by-wave impedance matching with amplitude and phase-match limits     

《Applied Ocean Research》2019

This paper investigates an approach to limit the fullness of ‘tuning’ provided by wave-by-wave impedance matching control of wave energy devices in irregular waves. A single analytical formulation based on the Lagrange multiplier approach of Evans [1] is used to limit the velocity amplitude while also limiting the closeness of the phase match between velocity and exciting force. The paper studies the effect of the present technique in concurrently limiting the device velocity and the required control/actuation force. Time domain application requires wave-profile prediction, which here is based on a deterministic propagation model. Also examined in the time domain is the effect of possible violation of the displacement constraint, which for many designs implies impacts at hard stops within the power take-off mechanism. Time domain simulations are carried out for a 2-body axisymmetric converter (with physical end-stops) in sea states reported for a site off the US east coast. It is found that the approach leads to effective power conversion in the less energetic sea states, while as desired, considerable muting of the optimal response is found in the larger sea states. Under the assumptions of this work, the end-stop collisions are found to have a minor effect on the power conversion. The present approach could be used to guide the design of power take-off systems so that their displacement stroke, maximum force, and resistive and reactive power limits are well-matched to the achievable performance of a given controlled primary energy converter.  相似文献   

华北克拉通地壳结构及动力学机制分析   总被引：1，自引：0，他引：1       下载免费PDF全文

武岩  丁志峰  王兴臣  朱露培 《地球物理学报》2018,61(7):2705-2718

本文对布设在华北克拉通三个陆块的199个宽频带台站记录的远震数据进行了接收函数计算.利用H-κ迭代方法获得了该区域基岩地区的地壳结构，平滑处理后作为背景结构模型中的基岩地区地壳结构；利用相邻算法对沉积层地区的接收函数进行了波形拟合计算，获得了沉积层结构，平滑后作为背景结构模型中的沉积层结构；结合前人的研究成果，完善了研究区域的背景结构模型.以此模型为基础，对接收函数进行了CCP（Common Conversion Point，共转换点）叠加成像，获得了Moho面成像结果，对比沉积层的成像结果发现：西部陆块中鄂尔多斯块体东部地区地壳厚度较大，约为42 km，泊松比较低，小于0.24，为长英质含量较多的地壳层；位于中部陆块的山西地堑地壳厚度小于鄂尔多斯块体，且变化较大，西侧地壳厚度约为40 km，东侧重力梯度带附近地壳厚度迅速减薄至36 km左右，张家口-怀来-大同一带出现了地壳的局部抬升，地壳厚度等值线基本以北北东方向为主，与构造带方向基本一致，地堑内泊松比约为0.26~0.28，前人对此区域的层析成像研究结果表明太行山隆起和阴山隆起存在壳内低速层，推测为地壳部分熔融以及上地幔物质上涌造成的；东部陆块中渤海湾盆地的地壳厚度较薄，约为32 km，部分地区小于30 km，其中冀中坳陷带地壳厚度最薄，约为28 km，沉积层基底分布与Moho面分布呈镜像对称趋势，沉积层较厚地区的地壳较薄，推测东部陆块在太平洋板块俯冲作用下，存在北西-南东向的拉张作用，使其内发育了大量断陷盆地.  相似文献   

无人机机载LiDAR在沿海滩涂大比例尺地形测绘中的应用     

郭春海  张英明  丁忠明 《测绘通报》2019,(9):155-158

以南京市以下长江12.5 m深水航道建设工程中的白茆沙整治建筑物工程的年度监测为例，介绍了利用无人机航摄和机载LiDAR技术进行大比例尺高精度的滩涂地理信息数据采集的关键技术。研究案例表明，采用无人机搭载数码相机和LiDAR联合进行数据采集，在小区域、通行困难地区的高分辨率影像和地面高程数据快速获取方面具有明显优势，为沿海滩涂开发中的工程用图测绘工作提供了一种新的有效快捷的技术手段。  相似文献   

三江源区大气可降水量时空特征及其与降水关系     

强安丰  汪妮  解建仓  姜仁贵 《干旱气象》2019,37(1):22-30

利用1979—2016年欧洲中期天气预报中心(ECMWF) ERA-Interim (1°×1°)再分析资料中的经、纬向水汽通量和大气可降水量(precipitation water vapor,PWV)数据,采用相关性分析、趋势分析法、累积距平、IDW等方法,分析三江源地区PWV与水汽通量的时空分布特征、降水转化率(precipitati-on conversion efficiency,PCE)变化规律。结果表明:过去的38 a,经、纬向多年平均水汽通量分别为50. 2、196. 7 kg·m-1·s^(-1),纬向水汽通量气候倾向率比经向大。南边界为纬向主要水汽输入边界,东边界为经向主要水汽输出边界,纬向水汽输送大于经向输送。多年平均PWV为1998. 3 mm,近38 aPWV呈现微弱增加趋势,1979—1997年,PWV呈下降趋势,1998年后PWV呈增加趋势,同期降水也在增加,说明该时段三江源地区气候转湿。PWV与水汽通量的年际变化趋势和转折年相一致。三江源区多年平均PCE为24. 57%,1989年PCE最高,达32. 76%,各季节平均PCE空间分布与年平均PCE分布一致,均表现出南部、东南部高,西部、东北部低的变化特征,各季节PCE大小差异明显,春季多年平均PCE为15. 92%,夏季25. 67%,秋季21. 01%,冬季仅7. 03%。  相似文献   

灼烧法中有机质与总有机碳换算关系的重建及其在页岩分析中的应用   总被引：4，自引：3，他引：1  

邱灵佳  黄国林  帅琴  苏玉 《岩矿测试》2015,34(2):218-223

有机质与总有机碳(TOC)的换算关系为wo=1.724×wTOC,难以满足当前页岩气开发的现场测定要求,需要作出修正。本文以鄂尔多斯盆地南部页岩样品为研究对象,在传统灼烧法基础上,采用X射线荧光光谱仪测定页岩组成,得出影响烧失量的因素;用热重-差热仪研究页岩灼烧情况,确定了无机盐不分解而有机质分解的最佳灼烧温度和时间。通过线性拟合灼烧法测得的有机质含量与仪器法测得的有机碳含量间的换算关系,建立了一种通过测定烧失量来换算总有机碳含量的新方法。在页岩最佳灼烧温度480℃,灼烧时间1.5 h条件下线性拟合建立了两种新的换算关系,获得TOC测定值与仪器法的标准值相对误差分别为1.691%、0.486%,检出限分别为0.41%、1.60%。综合它们的优缺点,可将测定页岩类样品的换算关系重建为wo=2.125×wTOC。重建的方法通过严格控制灼烧温度,解决了传统灼烧法中烧失量因无机盐高温分解造成有机质代表性不足的问题,可用于精确测定页岩中的有机质或有机碳含量。  相似文献   

黑龙江省耕地非农化的空间格局与重心曲线分析   总被引：1，自引：0，他引：1  

李丹  曲建光  王帅 《测绘科学》2021,46(2):171-177

为了揭示耕地非农化的空间格局与重心曲线,为耕地资源保护和利用政策制定提供决策支撑,该文以黑龙江省1980、1990、2000、2010、2015年土地利用数据为基础,运用GIS空间分析方法,引入重心模型分析黑龙江省耕地非农化的空间格局及重心曲线。研究结果表明:1980—2015年黑龙江省耕地非农化发展不平衡,4个时期耕地非农化面积呈波动增长的趋势;耕地非农化等级空间分布特征明显,等级较高的城市集中分布在西部地区;耕地非农化速度等级的重心曲线在空间分布上,具有从中心向边缘延伸的特点;耕地非农化围绕中心地区进行,其空间扩散路径在图形上呈现出一个回旋状。  相似文献