汶川地震孕震机理的研究及其对地震预报的启示

2008年5月12日汶川8.0级大地震突发在现今并不活动的龙门山断裂带上,引起社会及学术界的巨大反响,该地震的孕震机理及如何预报问题更引起广泛关注.本文试图从纵横两个侧面来研究汶川地震发生的机理,即:先利用GPS资料研究地表的变形场,然后运用数值方法对横跨龙门山断裂带的一个剖面进行模拟.文中的计算结果显示:①汶川地震前龙门山断裂带及附近地区地表的主应变率的方位与该区域的地应力方位基本一致,但形变量值很小,表明断层处于闭锁之中;②对地震发生过程进行有限元模拟的结果,显示等效应力及变形能量密度在空间分布由分散状态逐步向龙门山地区集聚,龙门山断裂带上地震复发周期约为3 163年.因此,根据前人的研究结果及本文的研究认为汶川大地震的动力成因可能为:随着印度洋板块对欧亚大陆的不断挤压碰撞,青藏高原隆升后形成的物质东流在向东运动过程中由于受到稳定的四川盆地的阻挡,一部分东流物质在川西地区囤积,造成龙门山隆升;高角度、铲状的龙门山断层面上的正应力随着川西高原的向东运动而不断增大,再加上断层附近介质刚性大,这就导致该断层的闭锁程度增高;但另一方面随着高原东流物质的不断向东运动,龙门山下部地壳囤积的东流物质不断地向斜上方推挤龙门山断层上盘,这样会导致龙门山断裂带上的剪应力越来越大;当剪应力超过摩擦强度时,断层解锁发生地震.最后,针对这种发震机理的新型地震,提出了今后关于地震预报的几点思考.     

关中地区细颗粒物碳组分特征及来源解析

为研究关中地区细颗粒物中碳组分的污染特征及其来源,于2017年9月4日至2018年1月19日在关中地区5个主要典型城市(西安、渭南、铜川、宝鸡和咸阳)设置采样点(XA、WN、TCH、BJ和XY)进行细颗粒物(PM_(2.5))的手工采样观测,碳组分环境样品采用热光透射法(TOT)分析.结果表明,细颗粒物中OC和EC平均浓度分别为(14. 48±7. 86)μg·m~(-3)和(2. 27±0. 95)μg·m~(-3),占比分别为18. 04%和2. 99%,与其他城市相比污染较为严重.碳组分占比的空间分布为XY WN XA BJ TCH,且季节差异明显,冬季占比高于秋季. OC与EC的相关性显著(R~2=0. 79),有着较为相同的污染来源.OC1在碳组分中比例最高为23. 44%,碳组分的浓度顺序为OC1 EC2 EC3 OC4 EC1 OC2 OC3 EC4 EC6 EC5.正矩阵因子分解模型的源解析结果表明,该地区碳组分的4类主要贡献源为生物质燃烧与燃煤源、汽油车尾气、柴油车尾气和道路扬尘污染源,贡献率分别为48. 63%、23. 07%、18. 82%和9. 47%,各点位的污染贡献结构有着明显的差异.     

乌梁素海芦苇枯落物分解动态及营养元素释放研究

乌梁素海是内蒙古高原干旱区最典型的浅水草型湖泊,湖滨带芦苇分布广袤,其收割方式是在冬季湖泊结冰后将冰面上芦苇收割,冰面下芦苇则留存在水中,而水下部分的分解是造成湖泊生物淤积的重要原因,且分解过程中营养元素的释放亦加剧了湖泊富营养化。通过分解袋法研究了湖泊水面下芦苇枯落物的分解动态及营养元素的释放过程,并探讨了芦苇枯落物分解的影响因素。结果表明:1)芦苇枯落物分解270 d后质量残留率为52.44%,分解速率常数为0.002 68 d~(-1),其分解50%需要0.83 a,分解95%需要3.19 a;2)芦苇枯落物分解过程中,N元素的分解状态呈现释放-分解-再释放的规律,P元素和C元素均处于持续释放的分解状态;3)芦苇枯落物分解期间,分解速率和营养元素含量动态受枯落物自身质量和环境因子共同影响,且环境因子(温度、溶解氧、pH值)与芦苇枯落物分解速率及元素释放动态相关性显著。研究表明,芦苇枯落物分解释放大量营养物质,对湖泊富营养化有一定的贡献,要进一步加强芦苇植物的收割以减轻植物腐烂分解对湖泊造成的二次污染,减少生物淤积作用。     

自燃煤矸石山温度场的有限元分析

建立自燃煤矸石山中任意点的瞬态温度场控制方程;在假定矸石山不存在内部对流换热的条件下,对矸石山模型的初始、边界条件进行了确定和求解;在耗氧量原理基础上通过实验近似得出了其内部热源强度;并推导出了自燃煤矸石山瞬态温度场的有限元数学模型。在瞬态温度场的有限元模型和相关初始、边界条件基础上,应用ANSYS软件中的8节点6面体等参元对此30m(底半径)×30m(高)自燃煤矸石山模型进行单元划分,得到527个单元、2029个节点,并进行了相关模拟计算。对计算出的温度作了相应的误差分析,得出该有限元数学模型的精度比较可靠;并在模拟计算结果的基础上进行了相关的温度场分析。     

褐煤燃烧过程中重金属元素分布特征及其对环境影响评价

针对云南小龙潭矿区褐煤及燃烧产物中重金属元素As、Cd、Sb、Pb、Hg的含量,通过室内模拟燃烧,研究了5种元素在煤燃烧过程中的分布行为,揭示了它们在燃煤产物中的分配富集特征,分析了这些元素产生的环境影响.结果表明,Hg的挥发性最强,在300℃下就有极高的挥发率,到500℃挥发殆尽,挥发性为Hg ＞As＞ Cd ＞Sb ＞Pb,而重金属的赋存状态对其挥发性有明显的影响.最后通过环境效应评价其燃烧过程的挥发对大气的影响发现在室内模拟燃烧下属重污染,这与室内试验挥发率较大有关,而电厂动态燃烧下为微污染,所以燃烧方式以及燃烧工况等对微量重金属的挥发性有明显的控制作用.     

核电站电缆桥架力学计算及工程应用

目的研究电缆桥架的受力规律。方法采用通用有限元程序ANSYS对电缆桥架进行整体建模与力学分析,探讨S2型支架、S4型支架以及梯形支架的抗震能力,研究不同方钢长度和不同托臂层数对支架抗震能力的影响,并探讨三种截面形式的托臂承载能力。结果梯形支架比其他两种支架抗震能力强。增加方钢长度和托臂层数会提高支架的受力,降低其抗震能力。双层异形钢截面的托臂更能有效地提高其承载能力。结论为以后核电站电缆桥架的自主设计和改进打下了基础。     

渗滤液中DOM的表征及特性研究

提取和分离了填埋场和焚烧厂渗滤液中的溶解性有机质,采用官能团滴定、紫外-可见吸收光谱、红外光谱和元素分析对其进行了表征.官能团滴定实验表明,渗滤液中总酸度和羧基官能团含量分别为：HyI＞FA＞HA和FA＞HA＞HyI,填埋场中各组分含量均小于焚烧厂中的相应组分;紫外-可见吸收光谱研究表明,填埋场渗滤液中各组分的芳香化程度均远大于焚烧厂中的相应组分,腐殖质的腐殖化程度依次为：C-HA>L-HA>I-HA和 L-FA>I-FA;红外光谱分析表明,相同来源垃圾渗滤液的腐殖质在官能团和分子结构组成方面较为相似,L-HA比L-FA含有更多芳环结构,L-FA中含有更多酸性基团;元素分析表明,渗滤液腐殖质中N元素含量远高于其它环境腐殖质,并发现填埋场渗滤液中腐殖质的芳香化程度大于焚烧厂.     

考虑微动影响的搭接结构疲劳寿命研究

为研究微动对搭接结构疲劳寿命的影响,采用ABAQUS软件建立了考虑微动影响的单搭接结构有限元全局模型和子模型,运用该模型计算了接触区的应力分布.并在FRANC2D/L中把螺栓用等效的正应力和剪应力来代替,重建子模型,计算了裂纹尖端应力强度因子.最后建立了考虑微动影响下的搭接结构疲劳寿命预测模型,并将计算值与试验值进行了...     

天山典型冰川区雪冰中碳质气溶胶浓度特征研究

根据2002年与2004年在天山乌鲁木齐河源1号冰川与奎屯河哈希勒根51号冰川采集的粒雪与冰川冰样品,利用热/光反射法(TOR)分析得到有机碳(OC)与元素碳(EC)的浓度,并探讨了天山典型冰川区雪冰中碳质气溶胶浓度的时空特征与环境意义.结果表明,总碳(TC)浓度从高到低依次为:乌鲁木齐河源1号冰川西支雪坑(1 943 ng.g-1)>乌鲁木齐河源1号冰川东支雪坑(989 ng.g-1)>奎屯河哈希勒根51号冰川雪坑(150 ng.g-1)>乌鲁木齐河源1号冰川东支冰川冰(77 ng.g-1),OC和EC的浓度序列也较为类似;天山冰川区雪层中OC浓度平均值为557 ng.g-1,EC浓度平均值为188 ng.g-1.不同冰川积累区雪层剖面的中下部污化层附近一般都会出现碳质气溶胶浓度峰值,但某些突发性事件会使得表层雪也产生浓度峰值;在季节性碳排放(如居民采暖、农业活动等)与碳传输(如大气环流等)的影响下,雪层中碳质气溶胶浓度在7～11月间总体呈波动下降的趋势;冰川冰与粒雪间碳质气溶胶浓度可能存在着数量级的差异,这主要受到冰川所在环境、雪冰采样时空条件等因素影响;雪层表面是否存在EC对反照率有很大影响,模拟显示在波长为300～700 nm范围内反照率平均降低0.22.     

秦岭不同海拔土壤团聚体稳定性及其与土壤酶活性的耦合关系

为探究土壤团聚体稳定性在海拔上的变化规律及其影响因子,在太白山选取3个不同海拔的0~10 cm表层土壤为对象,测定并分析其土壤团聚体分布、土壤理化性质、微生物量和胞外酶等相关因子的变化特征.结果表明：①土壤团聚体平均重量直径（MWD）在锐齿栎林、辽东栎林和红桦林这3个海拔梯度上的值分别为2.17 mm、1.83 mm和1.82 mm;几何平均直径（GMD）分别为1.66 mm、1.39 mm和1.32 mm,表明土壤团聚体稳定性随海拔的上升而减弱;②土壤团聚体稳定性在海拔上的变化主要受到了土壤胞外酶活性的影响,其中,中团聚体的乙酰氨基葡萄糖酶（NAG）和微团聚体的β-葡萄糖苷酶（BG）是主要影响因子;③微生物通过调节胞外酶的相对产量和改变元素利用效率使高海拔的N限制状况得以改善,也会影响土壤团聚体稳定性在海拔上的变化.本研究结果对于太白山森林生态系统的土壤质量评价和生态环境的保护具有重要意义.