基于斜坡和山体的重力储能技术研究进展

大力发展可再生能源并实现清洁能源变革,是实现碳达峰碳中和的重要途径,电网对各种储能技术的需求日益增长,而规模化储能技术是有效解决可再生能源并网问题的重要技术途径。抽水储能是标杆性的物理储能技术,技术成熟、应用广泛且装机容量最大,是规模化物理(重力)储能技术的典范;重力储能是最近引发广泛关注的新型物理储能技术,按照应用场景的不同分为多种技术类型。本文首先介绍了依托山体、倾斜矿井的斜坡重力储能的原理和结构,并根据应用场景和技术特点进行了分类阐述,包括依托山体斜坡的抽水储能、轨道式重力储能和缆索式重力储能等技术类型;然后回顾了不同类别依托斜坡重力储能技术的研究进展和应用情况,并阐述了每种技术类型的优势和不足;据此提出一种更为优化的斜坡重力储能技术——斜坡缆-轨式重力储能技术,不仅融合了斜坡轨道式重力储能与斜坡悬架缆车式重力储能的优点,且避免了两者的缺点;最后概述了当前斜坡重力储能技术存在的关键问题,并就其发展与推广应用进行了展望。

塔里木盆地麦盖提斜坡罗探1井奥陶系断控岩溶新类型油气藏勘探突破及意义

塔里木盆地麦盖提斜坡罗探1井在奥陶系碳酸盐岩获得勘探新突破,是麦盖提斜坡奥陶系断控岩溶新类型油气藏的首次勘探突破,标志着斜坡区发现一个重要的战略接替领域。结合区域钻井、测井、地震等资料,开展罗探1等井分析化验资料的综合分析,对麦盖提斜坡奥陶系碳酸盐岩的成藏条件进行再认识。麦盖提斜坡奥陶系碳酸盐岩断控岩溶储层的形成主要与走滑断裂活动相关,是麦盖提斜坡三类主要成储模式之一;麦盖提斜坡目前已发现油气均来自寒武系玉尔吐斯组烃源岩,基底古构造控制了下寒武统的沉积和烃源岩的分布;斜坡区存在加里东期、海西期—印支期和喜马拉雅期3期油气充注成藏过程,烃源岩、古构造演化及通源断裂控制油气复式聚集成藏,断裂活动期次、断穿层系决定了油气富集层系与油气藏性质。麦盖提斜坡奥陶系走滑断裂十分发育,延伸距离累计可达1000km以上,控制了断控岩溶储层和油气藏的分布,平面上具有明显的分区特征,资源规模大、可部署性强,展示出巨大的勘探潜力,是塔西南地区规模油气勘探发现和战略接替的重要现实领域。

基于多线激光雷达的井下斜坡道无人矿卡定位与建图方法

井下斜坡道的定位与建图是实现井下斜坡道无人驾驶的关键技术之一,矿山井下斜坡道区域为典型非结构化环境特征,且道路具有一定倾斜角度,采用传统SLAM算法无法获得精确里程计信息,导致定位与建图精度难以满足无人矿卡行驶需求。针对上述问题,通过研究激光SLAM(Simultaneous Localization And Mapping)算法LeGO-LOAM,笔者提出一种适用于矿山井下斜坡道环境的定位与建图方法。首先,针对井下斜坡道口两侧均为光滑水泥墙壁,特征点稀少问题,设计了基于人工路标的辅助增强定位方法,有效增加点云特征数量,从而优化位姿估计结果,避免建图漂移现象;然后在特征预处理阶段,提出了一种基于激光点云高度差与坡度信息融合的提取地面点高效算法,通过改善地面地点的选取策略,针对倾斜坑洼路面仍能有效识别地面点,解决了井下斜坡道定位与建图倾斜角度大、误差大等问题;其次,基于CVC(Curved-Voxel Clustering)聚类算法设计了一种斜坡道点云曲率体素聚类算法,采用曲率体素和基于哈希的数据结构对点云进行分割,大幅提高在井下稀疏、噪声环境下点云聚类的鲁棒性;最后,运用Scan-To-Map进行点云匹配,同时兼顾点云配准的性能与速度。在中钢集团山东某井下斜坡道的现场实验证明:与原算法相比精度提升13.15%,Z轴误差降低22.3%,地图质量明显提升,能有效解决井下无人驾驶建图及定位的难题。

连续电磁剖面法在塔里木盆地麦盖提斜坡裂陷槽深部构造研究中的应用

随着对塔里木盆地深层油气勘探认识不断深入,认为震旦—南华系裂陷槽对烃源岩的发育保存有着重要的控制作用,因此对该区域的裂陷槽探测是油气勘探的重要探索方向。前人研究认为对塔西南地区麦盖提斜坡处存在震旦—南华系裂陷槽,但受限于该区域地震资料品质,对该区域深层结构尤其是对基底和裂陷槽分布形态和范围认知不清。因此,通过一条跨过麦盖提斜坡与叶城凹陷的连续电磁剖面法剖面,结合研究区地质情况与井资料,构建了区域电阻率的物性分层结构,完成了对实际数据的二维反演,获取了该区域的深部电性结构与CEMP剖面的综合地质解释结果。为该区域新元古代裂陷槽发育情况的判断提供了新的电磁证据,也进一步刻画了基底、裂陷槽的电性特征与结构。探测结果认为裂陷主要由正断层控制,呈现裂陷群特点,裂陷多呈半地堑、不对称地堑及堑—垒相间的构造样式,在麦盖提斜坡、叶城凹陷处中部、南部的区域发育两个裂陷群,有利于区域内的烃源岩沉积,其中裂陷内震旦—南华系地层沉积较厚的区域具有较好的深层油气勘探潜力。

基于双斜坡法的光纤应变快速测量方法

为了提高基于布里渊散射的光纤应变测量的实时性,将仅根据两个工作点布里渊增益计算布里渊频移的双斜坡法用于光纤应变测量。介绍双斜坡法的基本原理,基于仿真布里渊谱研究左右两侧工作点选择对布里渊频移计算准确性的影响规律,确定最佳的工作点。基于确定的最佳工作点和不同信噪比的布里渊谱,研究信噪比(signal-to-noise ratio, SNR)对双斜坡法和最小二乘拟合法准确性的影响规律。结果表明:双斜坡法的两个工作点围绕光纤沿线布里渊频移的均值对称时误差最小;随两个工作点频率之差的增加布里渊频移误差先减小后增大。相似准确性下双斜坡法的布里渊谱测量时间仅为最小二乘拟合法的约1/30,布里渊频移的计算时间仅约为后者的1/480。

准噶尔盆地中拐凸起东斜坡上乌尔禾组常规—致密油藏主控因素及成藏模式

准噶尔盆地中拐凸起东斜坡上乌尔禾组油气资源丰富,是效益勘探及建产的重要领域。应用测录井、生产测试及岩心分析化验资料,研究中拐凸起东斜坡上乌尔禾组储层特征,明确储层差异性的主控因素,建立中拐凸起东斜坡常规—致密油藏序次分布的成藏模式。结果表明:自北部向南部,研究区逐步由常规油藏转化为致密油藏,沉积作用是造成储层差异性的物质基础,控制储层岩性及原始物性,压实作用和浊沸石胶结作用加剧储层常规—致密差异演化;研究区成岩相带划分为泥质充填带、贫泥—弱胶结带、浊沸石胶结带和强压实—弱溶蚀带4种相带,其中贫泥—弱胶结带为有利储层发育带。该结果为研究区致密油藏勘探提供指导。

玛西斜坡区风城组高含盐致密储集层流体识别

准噶尔盆地玛西斜坡区二叠系风城组发育碱湖沉积的高含盐致密储集层,其油水关系复杂,流体识别难度大。利用岩性扫描测井资料构建饱含盐水地层热中子宏观俘获截面,并利用测井热中子宏观俘获截面与饱含盐水地层热中子宏观俘获截面的差值构建含油性敏感因子,再利用氯元素相对产额与总孔隙度比值构建含盐度敏感因子,将含油性敏感因子与含盐度敏感因子交会形成流体识别图版。实例应用表明,利用该流体识别图版可以对储集层流体性质进行准确判断,为试油选层提供依据。

基于斜坡单元灾害强度的滑坡灾害易损性评价——以湖南省湘乡市为例

以斜坡为单元,基于潜在灾害强度的区域性易损性评价是地质灾害防治亟待解决的重要问题之一。以湖南省湘乡市为研究区,在采用加权信息量方法进行易发性区划的基础上,逐个提取斜坡单元最高易发值点的高程、坡高、坡度、坡向、月平均降雨量为特征参数,分别代入BP神经网络、PSO-BP神经网络、随机森林及支持向量机模型。通过训练与精度测试对比,构建基于PSO优化BP神经网络算法的滑坡体积预测模型,建立以灾害体积为灾害强度指标,以建筑密度、人口密度、财产密度等为脆弱性指标的易损性综合评价模型。针对研究区开展基于潜在灾害强度的区域性易损性评价,完成高易损区(面积占比1.5%)、中易损区(面积占比28.5%)和低易损区(面积占比70%)的区划,实现了区域性易损性评价过程中致灾体灾害强度与承灾体脆弱性的有机结合,增强了评价的客观性和科学性。

基于斜坡单元和语义分割的皖南地区滑坡灾害易发性评估

滑坡灾害严重影响着人们的生命和财产安全,对自然环境造成重大破坏。以斜坡单元为单位进行滑坡易发性评估能够更加接近真实的滑坡地形,为滑坡灾害的防治提供更加科学的理论支持。本文以安徽省皖南地区为研究区,基于黄山、宣城、池州市滑坡点数据以及皖南地区基础地理数据,利用主成分分析和多重共线性分析方法筛选滑坡评价因子,提出将斜坡单元几何形状信息和语义分割方法相结合的创新方法,构建滑坡灾害易发性评估模型,对皖南地区的滑坡灾害易发性进行评估,揭示其空间分布规律。结果表明:结合斜坡单元和语义分割方法构建的滑坡易发性评估模型具有较高的预测精度,能够充分考虑斜坡单元的几何形状信息对滑坡易发性的影响,较为准确地评估皖南地区的滑坡易发性。评估结果符合滑坡形成机理,其中62.19%的滑坡单元分布在滑坡易发性等级中—高的斜坡单元上,模型预测AUC值为0.878,与缺少几何形状信息的CNN模型进行对比,预测精度明显提高。

供水工程新近系红层区斜坡深层变形破坏模式分析

针对新近系红层区斜坡变形破坏模式认识不足的问题,通过对以往工程区斜坡破坏现象的调查分析,寻找已有深层破坏形成的滑坡体,反分析滑坡体破坏前原始斜坡地质结构模型,并建立典型斜坡深层破坏模式,根据变形体主要工程地质条件,建立红层斜坡变形体的三维数值模型,分析其在天然、地震及降雨等条件下的稳定性。结果表明,通过建立的新近系地层不同岩段区斜坡深层破坏模式,识别出新近系地层区供水工程20#支线沿线有一个大型深层破坏斜坡变形体。该斜坡变形体在降雨条件下的稳定性较差。

多年冻土斜坡稳定性的模拟分析

气候变暖改变了多年冻土活动层的水热状态和物理特性,降低了斜坡的稳定性。目前多年冻土斜坡的稳定性分析多采用极限平衡方法,然而这种方法难以分析活动层水分场、温度场、应力场和位移场及其耦合效应下的斜坡稳定性。因此,将Mohr-Coulomb准则整合加入到冻土热-水-力模型之中,建立了多年冻土斜坡的热水力耦合模型(coupled thermo-hydro-mechanical model,THM),定量分析了夏季极端高温对多年冻土斜坡稳定性的影响。为了验证模型的有效性,选择了青藏高原东部多年冻土区某一滑坡为研究对象,通过构建极限平衡模型和THM模型计算了其稳定性,并对比分析了模拟结果和现场观测数据的关系。研究结果表明,THM模型模拟结果与传统极限平衡方法计算结果相吻合,且数值模拟得到的滑移面位置、位移量级和最终形态与现场实测资料相一致;在夏季极端高温条件下,当多年冻土活动层融化至1.45 m时,斜坡将沿着融化锋面失稳,且滑移面基本平行于坡面。研究结果对寒区各类工程边坡塌陷和热融滑塌的过程认识具有一定的参考价值。

基于无人机3D点云的高陡斜坡岩体结构特征

岩体结构控制着岩质斜坡的变形破坏模式,但传统的结构面信息调查方法存在危险性高、难度大的缺陷。为安全、高效地获取斜坡岩体结构信息,利用无人机摄影技术开展高陡岩质斜坡的测量,构建斜坡岩体的3D点云模型,识别结构面的产状、间距、迹长等岩体结构信息。对湖北秭归卡门子湾滑坡区调查验证,斜坡共发育6组优势结构面,平均间距为0.46~1.01 m,平均迹长为0.82~12.57 m;无人机3D点云获取的岩体结构信息精度满足要求,方法高效、可行;获得的岩体结构信息为斜坡岩体结构模型建立和稳定性评价等工作提供了可靠的数据基础。

青藏高原东南三江流域黄土类堆积体斜坡地震作用下的动力响应试验研究——以四川巴塘下归洼滑坡为例

青藏高原东南三江流域广泛存在堆积体斜坡,该类斜坡极易演化为滑坡灾害。以四川巴塘下归洼斜坡为例,通过振动台模型试验研究地震诱发的堆积体滑坡动力响应特征与破坏模式。试验结果表明,在地震作用初期,由于孔隙被挤密,斜坡的自振频率增大;在茂县波激励下,斜坡肩部动力响应最强烈。高幅值茂县波激励下,因斜坡整体刚度降低,放大效应减弱。Hibert谱描述了地震波在斜坡中的传播特征,向斜坡顶部传播时,地震波高频能量显著增强,地震波经过堆积层后,放大效应减弱。在足以致使堆积层滑动的强震作用下,坡表一定深度下动力响应呈现一致剧烈现象,斜坡上部会形成“脱离体”,“脱离体”在地震作用下上下颠簸运动;在临滑时,坡表出现最强烈的动力响应。斜坡的破坏模式为:地震初期,在重力和地震耦合作用下,坡表土体剥落;随地震幅值增加,坡肩与堆积层发生明显相对位移,堆积层表面出现裂缝;最终,坡脚发生明显相对位移,随后堆积层偏离基岩加速滑塌。基于地震信号特征的斜坡堆积层滑落过程可分为三阶段:(1)稳定阶段;(2)临滑阶段;(3)滑移阶段。

斜坡限制域对脱体火焰宏观形状和燃烧振荡影响实验研究

燃烧振荡是贫油预混火焰中广泛存在的非定常过程,是燃烧室设计中必须避免的。其中,脱体火焰对降低氮氧化物排放有优势,但其燃烧振荡往往更加严重。本文在中心分级燃烧器中,通过实验方法研究了斜坡限制域对脱体火焰燃烧振荡的被动控制效果。本文通过单反相机和高速摄像获取了火焰平均结构和瞬态图像,并通过相平均图像和本征正交分解研究了火焰动态演变过程。结果表明,当台阶高度为0 mm时,不同斜坡张角的斜坡限制域均能对燃烧振荡起到非常显著的抑制效果。而在30°斜坡张角的斜坡限制域中,随着台阶高度的增加,抑制效果变差,但振幅相较突扩限制域发生了明显的降低。

岛礁地形上斜坡堤前破碎波流场数值模拟研究

基于SPH方法建立波浪数值水槽,对岛礁地形上的波浪传播变形进行了数值模拟,分析了岛礁地形上波浪破碎过程的波高和水质点波动流速分布,并采用波浪水槽物理模型试验数据进行对比验证。结果表明,该模型可以较准确地模拟岛礁地形上波浪破碎引起的波高和波动流场沿程变化。在此基础上模拟了礁坪上建设斜坡堤后的波动流场,分析了斜坡堤对礁坪上流场形态、沿程波高、波动流速垂向分布及近底流速的影响。结果表明:在建设斜坡堤后,礁坪上波浪破碎更加猛烈,波浪破碎点前移;沿程波高与波动流速受反射波影响明显,沿程波高变化呈现为先增大、再减小、再增大,最后在防波堤堤脚处减小,近底流速变化趋势则与之相反;在堤前半倍波长范围内反向近底流速峰值较非岛礁地形上规范公式计算值增幅较大。

基于斜坡渐变扰动的新型电力系统等效惯量评估

基于阶跃扰动的惯量评估方式依赖难以准确测量的初始频率变化率(RoCoF)与稀少的频率事件,而基于类噪声扰动的惯量评估方法无法评估电流源型虚拟惯量且对数据要求高。对此,提出基于可再生能源机组主动输出斜坡渐变扰动功率的惯量评估方法。建立含RoCoF与斜坡渐变扰动功率的等效惯量评估基础模型。考虑RoCoF噪声阶跃易导致等效惯量评估产生较大误差,推导双二阶广义积分锁相环中的q轴电压分量变化量与RoCoF的线性关系,并将其代入基础评估模型替代RoCoF。采用改进的非线性最小二乘拟合斜坡渐变扰动下q轴电压分量变化量与时间的非线性表达式,从拟合的表达式中提取系统等效惯量。在改进的EPRI-36中验证了所提评估方法相较于常规方法的优越性。

降雨诱发斜坡失稳风险的气象预警

采用基准阈值和阈值调整方案构建斜坡尺度的降雨诱发斜坡失稳风险的气象预警模型,开展精细化滑坡风险管理.采用降雨强度-持续时间模型确定基准阈值;分析斜坡地质环境特征,从斜坡几何结构、岩土抗剪强度、水文地质条件、植被等方面选取调整因子,并确定基准斜坡;针对降雨入渗过程分析地质环境变化造成的斜坡稳定性变化,得出阈值调整方案.以浙江省平阳县为研究区,提出当地阈值计算公式,并根据各斜坡的地质环境形成各自不同等级的预警判据,综合预警有效率达到72%,效果良好.提出斜坡尺度的风险预警模型,实现了斜坡单元级别的精准预警,能够为“一区一阈值”精细化滑坡气象预警与风险管控提供新思路和参考.

沾化凹陷垦西斜坡带沙河街组三段下亚段沉积特征及有利储层预测

垦西斜坡带构造处于沾化凹陷中部,孤岛潜山西南倾末端,西北为渤南洼陷,南边过垦西断层为三合村洼陷,是由孤西断层与一组近东西向垂直于孤西断层的断裂构建的“梳状断裂构造带”。研究区沙河街组三段下亚段油气充足,深部储层只要位于沟通油源的通道处,均有可能成藏。但早期研究认为该区沙河街组三段下亚段沉积类型为远源的三角洲水道沉积.

青藏高原多年冻土区单桩受斜坡地基土原位冻胀影响下的力学特性研究

在青藏高原多年冻土区铁路建设中,由于高原山区地形地貌复杂,建设在斜坡中的桩基础不在少数,地基土经历冻融过程以后桩基常常发生倾斜,严重影响铁路运行安全。为揭示在地基冻胀影响下多年冻土区斜坡单桩的倾斜机理,基于传热学与弹性力学,建立桩体体系热力耦合计算模型并进行室内试验验证计算模型的合理性,考虑地基土原位冻胀、水分相变、大气变暖等因素,进行地基土冻胀影响下斜坡桩基力学特性模拟分析。研究表明:斜坡桩体在地基土冻胀过程受到不均匀水平冻胀力、产生水平位移以及桩体弯矩,且水平位移随着地基斜坡坡度增大而增大;因不均匀水平冻胀引起的桩体应力占总应力的46.3%,对桩体安全性以及工程寿命产生较大影响。进行受到斜坡地基土冻胀影响下单桩力学特性分析,揭示在地基冻胀影响下多年冻土区斜坡单桩的倾斜机理,对多年冻土区斜坡桩基设计及运营有一定的参考价值。

一种基于地貌—斜坡结构划分斜坡单元的区域滑坡易发性评价研究

针对水文分析法划分斜坡单元无法揭示地质环境边界特征,不利于高精度滑坡评价问题。笔者等以涪陵区为研究对象,结合地形地貌、斜坡结构类型提出一种基于地貌—斜坡结构法划分斜坡单元的方法。从面积极差、形态指数两参数与水文分析法进行对比,验证了该方法的合理性。并选取8个评价指标,采用层次分析法—多因子综合叠加模型,对两类方法下滑坡易发性进行精度对比.