全球尺度地下水作用与地球系统模式地下水过程建模进展

地下水是水资源的重要组成部分,对于经济社会可持续发展具有重要的支撑作用。受含水层分布空间局限,地下水流不存在全球性循环,但是随着地下水开发利用和虚拟水贸易规模扩大,所带来的地下水位持续下降、依赖地下水生态系统退化、含水层疏干等问题已经超出流域尺度,成为世界所关注的区域性、全球性问题。近年研究表明,地下水在调控全球气候变化、维持生物圈完整性、调节海洋水盐均衡、影响地球关键带与深部地层各种地质过程等大陆与全球尺度地球系统过程中发挥着不可替代的作用。全球尺度地下水作用研究已成为地球系统科学和全球变化研究的重要方向和前沿领域。地球系统模式地下水过程建模研究取得了很大进展,建立了多个全球水文地质模型、地下水观测监测网和地下水流模型。但是由于涉及水文地质、陆地水文、地表过程、大气过程等多个方面,全球地下水过程建模仍存在着很大挑战,需要不同领域的学者组成学术共同体,共同推进全球地下水过程建模并与地球系统模式进行耦合。根据中国地球系统模式建设需要,应加快国家尺度地下水过程建模研究,包括建立近地表全国水文地质模型;推进地下水过程模型与陆面过程模型实现无缝耦合;积极参与国际地下水观测监测网建设和地下水过程模型比较研究。

下水过程中气囊承载接触变形数值分析

文章建立了气囊、船体及船台的接触有限元模型,采用超弹性本构模型模拟囊体材料特性,分析了在下水过程中三维承压气囊非线性接触变形特征,并对某大型散货船气囊下水过程中的危险工况进行分析,总结了典型船体形状对气囊承压变形的影响,修正了下水过程中典型气囊承载的极限变形量,可用于指导下水实践。

超大型导管架下水过程实测研究

以某超大型导管架为例,利用惯性元件/GPS组合系统分别对导管架和驳船在下水过程中的运动轨迹进行测量。当导管架处于水面上时,利用精度较高的GPS测量其运动速度;当导管架入水后,GPS失效,利用惯性元件测量导管架加速度;结合姿态矩阵解算导管架和驳船在下水过程中的运动时历;对比导管架运动的实测和数值计算的结果,验证数值计算的准确性。结果显示,采用惯性元件/GPS组合系统可以准确测量出导管架在下水过程中的运动轨迹;数值计算得出的运动幅值略大,原因可能是计算中的阻尼估计不足。

纵向下水过程中船舶的受力状态分析

在纵向下水过程中，船舶的受力状态是比较复杂的。通常入水前的船体被认为是刚性体；船体入水后由于受到重力、浮力、前支点处反力的作用，通常又被认为是弹性体，船体呈中垂变形。但将船体简化为刚性的简支梁来解，仍可得到满意的结果。本文介绍纵向下水过程中船舶受力状态的分析方法，并对有关力学概念进行了论述。

基于地下水陆面过程耦合模型的黑河干流中游耗水分析

耗水分析能够直接揭示水资源利用的本质,蒸散发是流域尺度耗水的主体.将一个典型的陆面过程模型和一个地下水模型紧密耦合,从而在地下水模型中增加具有物理机理的蒸散发描述,同时改进陆面过程模型中地下水的动力过程,由此在发挥这两类模型各自优势的基础上,构建了一个地下水-陆面过程耦合模型.利用该模型模拟了黑河干流中游2008年逐小时的蒸散发过程.结果表明:黑河干流中游2008年总耗水量约为35.7×108 m3,耗水最大的地表类型是农作物为19.3×108 m3、裸地和戈壁为7.2×108 m3、草地为6.0×108 m3、稀疏植被为3.1×108 m3,其中,不同地表类型的年蒸腾量分别为8.8×108 m3、0.02×108 m3、2.2×108 m3以及0.4×108 m3,对应它们的年蒸散发强度分别为:580mm、117mm、331mm以及202mm.通过耗水平衡分析也得到2008年黑河干流中游地下水呈负平衡状态,全年地下水超采约0.9×108 m3,其中区内地下水储量在7—11月间呈增加趋势,其他各月呈减少趋势.

分析地下水采样过程中的质量控制与保证

根据我国在2011年对200个城市进行地下水质监测过程中发现,较差的水质比例已经高达55%,甚至水质还在以比上一年高出15.2%的监测点速度进行劣变。为了解决这一问题,我国相关部门对经济建设发展项目进行了严格的地下水污染源排查及现状监测。因此,想实现地下水规范、有效地采集,必须保证做好地下水采样过程的质量控制,这样才能得到有代表性的地下水样品真实、准确的数据。

干旱区地下水生态水位研究进展

地下水位是维系干旱区生态系统稳定的主要限制因子,而地下水位又同时受到干旱区气候变化因素、植被特征因素及土壤理化性质因素的影响。在评述干旱区地下水生态水位概念的发展和内涵的基础上,分析了在地下水生态水位变化影响因素方面所取得的研究进展,总结了近年来在地下水生态水位研究领域的主要计算方法,进而结合干旱区在生态水文地质领域存在的主要科学问题,提出了未来研究的重点方向。

“作业三号”平台摇架下水受力计算分析

“作业三号”平台质量较大 ,而且与船舶相比 ,又短又宽 ,为了保证其安全下水 ,需要对摇架在下水过程中的受力进行分析和计算。本文采用四种逐渐复杂的模型计算平台下水过程中摇架的受力和变形 。

浅谈船台纵向滑道下水工艺

以上海海事大学48000t远洋教学实习船为例研究船舶下水工艺,对于保证船舶顺利、安全下水具有重要意义。本文以上海海事大学教学实习船为例,结合公司生产实际,通过对船舶下水运动两个过程、下水前准备以及下水操作等阶段的分析,完整地介绍了船台纵向滑道下水工艺。

湿地水文学研究进展

水文过程在湿地形成、发育、演替直至消亡全过程中起重要作用。降水截流、径流和蒸散作用是湿地 大气界面水文过程研究的热点和重点,开发的模型较多但尚需进一步检验和完善。片流和明渠流是湿地主要地表径流,其中片流受地形坡度等因素影响而难以精确计算。湿地的地下水文系统对季节性积水湿地尤为重要,但是关于泥炭沼泽的垂向水力联系尚需进一步研究。可持续的湿地水文管理必须将人类活动和气候变化这两个因素纳入湿地综合水文模型,然而目前除少数几个综合模型外,大多数的湿地水文模型并非如此。加强湿地水文观测、多手段多技术相结合和开发综合湿地水文模型应是今后湿地水文学研究的主流。

旱区地下水文与生态效应研究现状与展望

围绕旱区地下水文与生态效应面临的科学问题以及国家生态文明与"一路一带"建设对地下水学科研究需求的紧迫性,分析了旱区地下水形成演化机理,研究了旱区地下水的功能。在此基础上,围绕6个重大科学问题分析了国内外研究现状、存在的问题与发展趋势,针对旱区地下水文与生态效应研究存在的瓶颈和国家的需求,提出了亟待解决的关键科学问题,助力于我国地下水科学的创新发展和国家经济建设。