玛纳斯河流域气候变化对径流变化的影响

根据玛纳斯河流域5个基本气象台站建站以来的数据资料,利用1961~2003年的月平均气温、降水量及肯斯瓦特水文站径流量的观测记录,使用数理统计和时间序列方法分析了该流域气温、降水和径流的变化趋势,结果表明:近43年该河流域气温升高显著,且年降水量呈增加趋势,降水量偏多集中在4、5、6三个月。计算玛纳斯河地表径流与气候的相关性,建立二者的回归方程,定量分析该流域气候变化对径流变化的影响,结果得出:当该流域5~9月平均气温增加1℃时,年径流量会增加或减少1.3%;当该流域5~9月气温出现±2℃(或±3℃)的变化时,年径流量会做出±2.68%(或±4.0%)的正响应;当该流域水文年降水量偏多或偏少10%时,年径流量会偏多或偏少1.98%;当水文年降水量偏多或偏少20%(或30%)时,年径流量会做出偏多或偏少3.95%(或5.93%)的正响应。     

环北极国家北极研究布局及对中国的启示

 基于相关战略规划和研究计划等资料,分析了美国、俄罗斯、加拿大及北欧5国的北极相关研究布局,总结了各国北极战略的特点：美国凭借其雄厚的观测和研究实力,在未来北极的研究与开发中扮演重要角色;俄罗斯积极围绕领土和资源开展研究部署;加拿大重点关注极地资源的管理和利用;北欧5国寻求稳定和拓展各自北极利益。通过综合研判,提出了中国未来参与北极研究和合作的建议。     

南堡凹陷北部始新世米兰科维奇记录及其对沉积响应的指示意义

古近纪时期的板块运动造就了渤海湾盆地洼隆相间的构造格局,需要从地质年代学角度研究单一湖盆的层序地层格架及其内部的沉积响应。以南堡凹陷高柳地区始新统为例,利用标准井预处理的自然伽马曲线,利用频谱分析、连续小波变换和滑动频谱分析等方法识别蕴藏的米兰科维奇旋回,基于绝对地质年代锚点,建立天文年代标尺,估算沉积速率,重建古湖平面变化和古沉积物供给能力,从区域沉积体系演化的角度讨论米兰科维奇记录对沉积响应的指示意义。结果表明：(1)始新统沉积序列受控于长偏心率、短偏心率、斜率和岁差周期,共识别出20个长偏心率周期,85个短偏心率周期,累计约8.1 Ma;(2)Es₃¹、Es₂、Es₁^x和Es₁^z亚段顶界面绝对地质年代分别为33.3、31.9、30.5、29.5 Ma,平均沉积速率约124.2 m/Ma;(3)湖平面于36.6～33.3 Ma大规模上升,于33.3～30.5 Ma持续下降,于30.5～28.5 Ma再次小幅回升,而36.6～28....     

日照典型岸滩海滩垃圾污染分布状况与年际变化特征

海滩垃圾对海岸带生态系统健康以及岸滩景观价值会产生明显的负面影响。为了掌握日照海滩垃圾的种类、组成、丰度、来源、年际变化等特征,2020年6月对日照典型岸滩进行了海滩垃圾调查取样与研究。结果显示：塑料类垃圾是日照典型岸滩海滩垃圾的主要组成成分(53.46%),规格尺寸以中块垃圾为主(82.39%),日照典型岸滩海滩垃圾平均数量密度为10.18万个/km²,质量密度为211.27 kg/km²,低于多数文献报道中的国内外海滩垃圾丰度水平。对日照典型岸滩海滩垃圾来源进行统计,来源于人类海岸活动的海滩垃圾数量最多(48.43%),其次为吸烟用品(22.64%),约91.19%的海滩垃圾来源于陆地,部分调查区域的烟蒂类垃圾存量相对较高,应采取措施加以防范。日照海滩垃圾丰度水平总体较低,2009—2020年12年间的海滩垃圾丰度均值(数量密度和质量密度)低于中国以及山东省海滩垃圾监测区丰度平均水平。     

坝上高原察汗淖尔湖泊面积变化及驱动要素分析

在大气变化和人类活动的双重影响下,为定量分析坝上高原典型湖泊察汗淖尔近30年的演变及驱动要素贡献率,通过遥感影像与资料收集,对湖泊面积变化特征及影响因素进行分析,运用多元线性回归法量化驱动湖泊变化的主要因素及其相对贡献率。结果表明：察汗淖尔在过去30年间逐渐萎缩,几乎干涸,变化速率为-0.94 km²/a;温度升高,暴雨次数显著减少,不利于察汗淖尔湖泊水面面积的维持;高额的农业用水量是导致湖泊萎缩的主要原因,各影响因素贡献率大小依次为农业用水量>地下水埋深>降水量>径流量>年均温;农业用水量相关系数为-0.71,贡献率为51.1%,地下水埋深相关系数为-0.67,贡献率为33.3%。大气条件是湖泊变化的重要背景因素,人类活动进一步加剧湖泊变化。     

管壳式相变蓄冷单元传热肋片拓扑优化设计

针对管壳式相变蓄冷单元传热肋片结构设计固化,概念设计缺乏理论指导,强化换热效果有限等问题,基于拓扑优化理论,构建二维管壳式相变蓄冷单元的物理模型并进行有限元分析;选取最终时刻平均温度为目标函数,以肋片材料体积占比为约束条件构建管壳式相变蓄冷单元二维肋片拓扑优化模型;对模型进行特征求解得到肋片清晰的拓扑轮廓以及动态演化特性。在上述研究基础上,进一步分析了不同肋片体积占比下所得优化拓扑构型的异同,得出20%的体积占比是综合考虑优化效果和成本的较优值。对比相同肋片体积分数下直肋单元与拓扑优化肋单元的蓄冷特性,结果发现,采用拓扑优化肋片的蓄冷单元中蓄冷速率较直肋提高了41.7%,最终时刻设计域的平均温度较直肋降低了3℃左右,从而验证了拓扑优化在相变蓄冷单元传热结构优化方面的优势。     

相变沥青混合料可行性及性能研究

提升道路除冰雪能力是保障冬季行车安全的重要手段,相变沥青路面作为一种环境友好型技术具有良好的应用前景。为了确定相变沥青混合料融冰雪是否具有实际应用价值,通过显微镜观测固固相变材料相变过程,测定相关热力学参数。对相变沥青混合料路用性能进行检测,开发了3种融冰雪性能评价方法。结果表明,固固相变材料会发生为结晶态和非晶态的相互转变,熔融焓值在吸放热过程中差距不大,均超过70 J/g,且50次衰减率在2.8%,可以满足沥青路面长期使用需求;随着相变材料掺加量的增加,沥青混合料高温稳定性降低,低温抗裂性提升,抗水损性能先上升后下降,但均能满足规范要求,相变材料掺加量超过0.3%才具有明显的融冰雪效果。可见,固固相变材料可以作为外掺剂加入沥青混合料中,基于路用性能角度相变材料掺量在0.3%～0.5%比较合适,相变沥青混合料不适应于全天低于0℃的地区,需要结合其他除冰雪措施才能保障道路通行能力。     

基于RFPA-3D的煤层钻孔水力压裂裂缝扩展规律数值模拟

水力压裂裂缝的几何形态是评价压裂效果的主要因素,煤层受割理、层理和天然裂隙的影响,非均质性较强,对于垂向主应力、最大水平主应力和最小水平主应力共同影响下的煤层水力压裂缝扩展规律还未形成系统认识。文章利用RFPA-3D数值模拟软件,研究非均匀分布的硬煤层和软煤层,在垂向主应力不变,不同水平主应力差下水力压裂三维裂纹的扩展过程和延伸规律,研究发现硬煤层水平主应力差接近时,水力压裂缝在煤层中延伸没有优势方位,形成网状缝;水平主应力差较大时,水力压裂缝主要沿最大水平主应力方向扩展,其他分支裂缝初始阶段沿着最小水平主应力方向延伸,随后逐渐向最大水平主应力方向靠拢。软煤层水力压裂初始阶段,注入段附近煤层以井筒为中心向四周挤压,煤层被挤压形成一个“大肚子”区域,待煤层挤压到一定程度,煤层开始起裂、裂缝扩展;水平主应力差接近时,注入段煤层压实后,起裂形成网状缝;水平主应力差较大时,注入段煤层压实后,压裂缝沿最大水平主应力方向以及与最大水平主应力方向成45°夹角方向产生两条优势裂缝。研究成果在安徽芦岭井田Y-01煤层气水平井组进行应用,日产气突破10 000 m3。     

改进差分进化在前馈神经网络训练中的应用

分析了误差反传算法,将改进差分进化算法和神经网络结合,采用常数变异交叉与自适应变异交叉的混合策略对网络的权值和阈值进行训练.并用2个典型问题对该网络和误差反传网络进行仿真对比.结果表明：经改进差分进化算法训练的神经网络,收敛速度快、泛化性能好.     

太阳能相变蓄热炕的实验及数值模拟研究

为实现太阳能相变蓄热炕的快速升温,采用毛细管网及配置高导热复合相变材料来提高炕体的热响应时间,通过数值模拟与实验研究相结合的方法对炕体的热工性能进行研究。本文首先对比不同熔点石蜡的差示扫描量热(differential scanning calorimetry,DSC)曲线,选取35#石蜡作为研究对象,采用熔融混合法制备不同配比的石蜡-膨胀石墨复合定形相变材料;并通过渗漏测试确定最佳配比。实验表明:当膨胀石墨质量分数为8%时,复合定形相变材料渗漏率较低,为兼顾储热、导热性能的最佳配比。将石蜡复合相变材料应用于太阳能相变蓄热炕,通过计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)建立三维非稳态传热模型,对炕体进行24 h供热模拟设计;模拟表明:太阳能相变蓄热炕在昼间垫面温度达到24.2 ℃,夜间垫面温度达到30.2 ℃。通过Trnsys(transient system simulation program)软件对组合式系统进行运行模拟发现:组合系统均可达到设计的45 ℃及以上;另外,组合式系统全年节电量为2 974.7 kW·h,或节省标准煤469.9 kg,或减少二氧化碳1 240.5 kg、一氧化碳70.9 kg、PM₁₀6.8 kg等,节能减排量显著。