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Cu含量对管线钢耐微生物腐蚀性能的影响

金属学报 2024年第1期60卷 43-56页

作者：曾云鹏严伟史显波闫茂成单以银杨柯中国科学技术大学材料科学与工程学院沈阳110016 中国科学院金属研究所师昌绪先进材料创新中心沈阳110016 中国科学院金属研究所中国科学院核用材料与安全评价重点实验室沈阳110016

含Cu耐微生物腐蚀管线钢的开发和应用是解决管道微生物腐蚀难题的有效措施。本工作利用电化学测试及SEM、激光共聚焦显微镜(CLSM)等分析技术,研究了不同Cu含量(0、0.7%、1.34%,质量分数)的X65级管线钢在无菌和接种硫酸盐还原菌(SRB)的... 详细信息

含Cu耐微生物腐蚀管线钢的开发和应用是解决管道微生物腐蚀难题的有效措施。本工作利用电化学测试及SEM、激光共聚焦显微镜(CLSM)等分析技术,研究了不同Cu含量(0、0.7%、1.34%,质量分数)的X65级管线钢在无菌和接种硫酸盐还原菌(SRB)的近中性模拟土壤浸出液(NS4)中的腐蚀行为,为耐微生物腐蚀管线钢的优化设计提供依据。结果表明,随着Cu含量的升高,含Cu管线钢的抗菌性能和耐蚀性能均有所提高;当Cu含量从0增加到0.70%时,试样表面的点蚀坑密度从714 cm^(-2)下降到244 cm^(-2);当Cu含量达到1.34%时,点蚀坑密度进一步下降到67 cm^(-2);含Cu钢在腐蚀过程中持续释放的铜离子在接菌环境中的杀菌作用和其对腐蚀产物层的改善作用,以及其在无菌环境中所形成的Cu2O等保护性腐蚀产物是含Cu管线钢具有优异耐蚀性能的关键原因。

关键词：微生物腐蚀硫酸盐还原菌含Cu管线钢抗菌性能耐蚀性能

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黄土高原植被变化主导空间模态及其影响因素

地理学报 2024年第7期79卷 1768-1786页

作者：李双双段生勇胡佳岚延军平陕西师范大学地理科学与旅游学院西安710119

明晰气候变化和人类活动对生态建设的影响机制,是区域生态保护与高质量发展研究的热点问题。引入“远离人类活动区”的概念,分区、分时深化认识人类活动对植被变化的影响,对科学制定黄土高原生态恢复空间策略具有实践意义。本文基于MODI... 详细信息

明晰气候变化和人类活动对生态建设的影响机制,是区域生态保护与高质量发展研究的热点问题。引入“远离人类活动区”的概念,分区、分时深化认识人类活动对植被变化的影响,对科学制定黄土高原生态恢复空间策略具有实践意义。本文基于MODIS归一化植被指数(NDVI),采用经验正交分解法、残差趋势分析等方法,对2000—2022年黄土高原植被变化特征进行研究,探讨人类活动和气候变化对植被快速恢复区的相对作用,分析黄土高原南部植被年代异常的影响因素。结果表明:(1)随着三北防护林、退耕还林草工程等深入实施,2012—2022年黄土高原NDVI增加速率有所减缓,并未呈现先转好后稳定,甚至退化的趋势。(2)无论是人类活动强区(耕地、城镇、土地利用转型区),还是人类活动弱区(人类活动未改变土地利用类型),人类活动均是黄土高原植被变化的主导因素,其贡献率均超过65%,约是气候变化贡献率的2.0倍。(3)6月降水年代异常,是黄土高原南部植被东西反向异常变化的关键指示气候因子。当6月降水增加10 mm时,黄土高原东南部NDVI将减少1.4%,黄土高原西南部NDVI将增加1.7%。将时空信息耦合,明晰植被趋势和年代波动的空间范围,对全球或中国其他生态敏感区植被变化归因方法完善具有启示意义。

关键词：气候变化植被恢复遥感监测归因分析黄土高原

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2024年长江暴雨洪水特点与启示

人民长江 2024年第10期55卷 1-6,47页

作者：官学文张潇长江水利委员会水文局湖北武汉430010 长江水利委员会水旱灾害防御创新团队湖北武汉430010

2024年主汛期,长江干流接连发生3次编号洪水,部分支流发生特大洪水,中下游干流城陵矶以下河段及两湖湖区全线超警,主要控制站洪峰水位居有实测记录以来第7~9位,其中汉口站最高水位为21世纪以来第3位(仅次于2020年和2016年)。2024年长江... 详细信息

2024年主汛期,长江干流接连发生3次编号洪水,部分支流发生特大洪水,中下游干流城陵矶以下河段及两湖湖区全线超警,主要控制站洪峰水位居有实测记录以来第7~9位,其中汉口站最高水位为21世纪以来第3位(仅次于2020年和2016年)。2024年长江暴雨洪水受梅雨、台风等影响成因复杂,为深入分析洪水特点,系统梳理了暴雨洪水发展过程,详细分析了洪水特点与成因,并以长江流域水模拟体系为基础对洪水进行了还原和定性分析。结果表明:2024年长江暴雨洪水具有降雨总量大、强度大、洪水编号早、超警河流多、洪水涨势猛等特点。从成因上看,主要是暴雨叠加效应突出、极端性强,台风影响恶劣,同时两湖洪水严重遭遇,洪水顶托宣泄不畅,沿江排涝影响突出。通过还原分析表明,2024年长江洪水定性为中下游型区域性大洪水。通过总结此次洪水特点,初步探讨了当前极端天气事件多发、散发、重发的背景下,长江流域防洪面临的新情况与新问题,以期为未来一段时间长江流域洪水防御工作提供参考。

关键词： 2024年长江洪水暴雨洪水洪水特点洪水成因区域性大洪水

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面向富语义复杂事件的时空数据建模

地理学报 2024年第7期79卷 1700-1717页

作者：刘凤钟志农贾庆仁景宁马梦宇杨飞国防科技大学长沙410073

时空是事件的基本特征,复杂事件是多个事件的综合过程,具有多尺度时空特征、多层次语义特征。如何依托时空数据模型,从事件的基本特征出发对复杂事件建模、分析,是实现对事件时空演变知识挖掘与模拟推理的关键途径。由于现有模型难以捕... 详细信息

时空是事件的基本特征,复杂事件是多个事件的综合过程,具有多尺度时空特征、多层次语义特征。如何依托时空数据模型,从事件的基本特征出发对复杂事件建模、分析,是实现对事件时空演变知识挖掘与模拟推理的关键途径。由于现有模型难以捕捉事件中跨时空粒度多实体对象间的演变轨迹与时空演化因果关联,缺乏对复杂事件语义动态变化的刻画,无法满足对复杂事件的建模需求。本文主要:(1)分析复杂事件中事件的概念,提出富语义事件时空数据模型,拓宽了时空数据模型所表达的事件维度。依据事件的多维度特征,实现了对跨时空粒度的多实体对象伴随事件演变的状态与行为特征描述;(2)以事件特征聚合事件层次结构,建立事件由繁至简、由事件本身到其组成要素的多级逻辑框架;(3)刻画复杂事件中事件与事件、实体与实体的关联关系,以时空关系、属性关系的演变推动对事件潜在因果关系的分析;(4)以人类社会历史战争为例,阐述富语义事件时空数据模型的建模与分析方法,依托GIS平台阐述模型表达内容在事件实例中的应用,解释了伴随事件推进引起实体属性演变、实体与实体关系演变,再由上述变化引发新的事件发生的知识推理过程,验证了模型的可行性与实用性。

关键词：复杂事件富语义事件时空数据模型多时空时空演化因果关联

小浪底水库运用后黄河下游游荡段游荡程度变化特点及机理

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地理学报 2024年第5期79卷 1161-1176页

作者：刘雨晨夏军强周美蓉程亦菲武汉大学水资源工程与调度全国重点实验室武汉430072

为实现黄河下游游荡段游荡程度变化的定量评价,提出了游荡指数的计算方法;本文结合Landsat影像,分析了小浪底水库运用后游荡段游荡程度的变化特点及机理。研究表明,2000—2022年黄河下游游荡段整体游荡程度降低,游荡指数由0.918减至0.6... 详细信息

为实现黄河下游游荡段游荡程度变化的定量评价,提出了游荡指数的计算方法;本文结合Landsat影像,分析了小浪底水库运用后游荡段游荡程度的变化特点及机理。研究表明,2000—2022年黄河下游游荡段整体游荡程度降低,游荡指数由0.918减至0.674,且游荡程度降低速率先快后慢。其中铁谢—伊洛河口河段和花园口—夹河滩河段游荡程度显著降低,伊洛河口—花园口河段游荡程度基本不变,夹河滩—高村河段游荡程度有所增加。此外,游荡段游荡特性演变与水沙、河床边界条件变化以及局部河势调整密切相关。从水沙条件来看,小浪底水库运用后黄河下游输沙锐减、洪峰调平,使得河道全线冲刷、流路集中,以致游荡段游荡特性减弱,且丰水年较枯水年更有利于河势归顺;从河床边界条件来看,沿程河岸约束性强的河段游荡特性趋于减弱,且河床纵向稳定性增加是游荡段游荡程度降低及降低速率减慢的因素之一;从局部河势调整的影响来看,朱寨—东坝头河段河势变化是夹河滩—高村河段后期切滩频发的重要原因。

关键词：游荡程度时空变化演变机理游荡指数 Landsat影像黄河下游

1991—2020年西藏水源涵养时空演变特征

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草业科学 2024年

作者：项巧范继辉杨紫滟中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所山地表生过程与生态调控重点实验室中国科学院大学

西藏是“亚洲水塔”的一部分，探明全球变化背景下其水源涵养量的时空演变特征，可为区域生态安全屏障构建提供支撑。本研究基于InVEST模型估算了西藏1991—2020年的水源涵养量，并探讨了关键因子的影响。结果表明：1）西藏多年平均水... 详细信息

西藏是“亚洲水塔”的一部分，探明全球变化背景下其水源涵养量的时空演变特征，可为区域生态安全屏障构建提供支撑。本研究基于InVEST模型估算了西藏1991—2020年的水源涵养量，并探讨了关键因子的影响。结果表明：1）西藏多年平均水源涵养深度为84.32 mm，呈西北低，东南高的格局；2）1991—2020年，其距平值以0.72 mm/a的速率显著（P<0.05）增加，全域有81.98%的区域呈上升趋势；3）西藏全域除东部外，气候呈暖湿化转变，降水增幅大于蒸散发需求，主导水源涵养呈正向变化；4）草地的退化导致西藏水源涵养能力降低了21.14%，西藏草地土壤相较于林地，在缺水地区具有更强的持水能力。为了保护西藏生态安全屏障，应考虑在怒江源等区域设立保护区，并实施保护原生草原、控制人工林在缺水地区种植等措施。

关键词： InVEST 水源涵养气候变化土地利用覆被

潜江组页岩弹性性质分析及各向异性岩石物理建模

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地球物理学报 2024年第7期67卷 2802-2819页

作者：闫博鸿赵建国肖增佳钟庆良欧阳芳王斌李智马铭中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室北京102249 中国石油化工股份有限公司江汉油田分公司物探研究院湖北潜江434124 中国地震局地震预测研究所北京100036

岩石物理建模是定量描述页岩油气储层弹性性质的重要手段,然而不同地质成因、不同相态油气藏的弹性响应机理存在差异,需要结合岩石物理实验与地质特征分析予以明确,进而合理地开展理论建模研究.本研究针对江汉盆地潜江组盐间页岩油储层... 详细信息

岩石物理建模是定量描述页岩油气储层弹性性质的重要手段,然而不同地质成因、不同相态油气藏的弹性响应机理存在差异,需要结合岩石物理实验与地质特征分析予以明确,进而合理地开展理论建模研究.本研究针对江汉盆地潜江组盐间页岩油储层,综合数字岩心微观结构表征与岩心测试分析,在考虑研究区地质背景、岩石学特征、孔隙结构特征与弹性各向异性规律的基础上,提出了一套各向异性岩石物理建模流程,联合岩心数据与测井资料对本文构建的岩石物理模型以及由此获得的岩石物理解释量版进行了验证.进一步,基于该各向异性岩石物理模型与Metropolis-热浴算法提出了一种各向异性参数反演策略,并在潜江凹陷B井潜四下段展开应用,预测的纵、横波速度平均相对误差分别为-1.32%和-2.39%.研究结果表明,矿物的纹层特征、黏土的定向排列以及水平层理缝的存在共同影响着潜江组页岩的各向异性,将各向异性SCA、Backus平均、T-matrix理论组合后建立的岩石物理模型能够比较准确地描述潜江组页岩弹性响应规律.此外,基于该各向异性岩石物理模型的反演可以获得不同类型的孔隙含量、层理缝纵横比及各向异性,结果可为页岩储层力学性质评价、精确的速度建模以及工程地质参数分析提供依据.

关键词：潜江组页岩盐湖页岩油藏各向异性岩石物理量版 Metropolis-热浴算法

花岗质岩浆作用及后期演化过程:来自矿物原位微区成分与同位素组成的制约

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岩石学报 2024年第3期40卷 785-810页

作者：龙欣雨唐杰许文良吉林大学地球科学学院长春130061 自然资源部东北亚矿产资源评价重点实验室长春130061

花岗岩作为大陆地壳的重要组成部分,其岩浆作用过程一直是地学领域研究的热点。传统上利用全岩地球化学和同位素数据来示踪花岗岩成因和演化过程的方法已不够准确,为此,本文系统总结了近年来报导的花岗岩中单矿物的原位微区成分——这... 详细信息

花岗岩作为大陆地壳的重要组成部分,其岩浆作用过程一直是地学领域研究的热点。传统上利用全岩地球化学和同位素数据来示踪花岗岩成因和演化过程的方法已不够准确,为此,本文系统总结了近年来报导的花岗岩中单矿物的原位微区成分——这些数据记录了全岩数据无法识别的单矿物颗粒内部和不同矿物颗粒之间元素和同位素组成的变异特征,明显提高了对花岗质岩浆作用及后期演化过程的认识。首先,矿物原位微区成分对花岗质岩浆的源区性质和混合过程具有指示意义。花岗岩中岩浆锆石Hf同位素组成的变异可能暗示其源区在深熔作用过程中发生了锆石的不平衡和选择性熔融,而未必是壳幔混合作用的结果,这是对“锆石效应”概念新的扩展;同一花岗岩样品中分选出的磷灰石颗粒可以具有完全不同的稀土元素配分模式、Eu异常、Sr含量和Sr-Nd同位素组成等,表明它们中的部分颗粒是岩浆形成和上升过程中从围岩捕获的,是小规模地壳混染作用的产物;榍石的微区成分分带记录了多种岩浆混合过程,也反映了熔体成分、氧逸度和温度等因素的变化;花岗岩与其中发育的包体、捕虏体和相关围岩的锆石Hf-O同位素和磷灰石Sr-Nd同位素组成可以记录上述岩石在形成过程中经历岩浆混合和同化混染等作用。其次,矿物原位微区成分可以反映花岗质岩浆的分离结晶过程。岩浆成因磷灰石不同的稀土元素配分模式可能指示它们受到了其他矿物分离结晶作用的影响,如帘石族、榍石、角闪石、斜长石等;花岗伟晶岩系统中岩浆成因独居石Sm/Nd值在不同岩带中的规律性变化揭示了岩浆分离结晶程度的差异;榍石的多种微区元素含量和它们之间的协变关系受控于花岗质岩浆的结晶分异过程和氧化还原状态;岩浆成因绿帘石族矿物的震荡环带表明在绿帘石结晶的晚期阶段花岗质岩浆中的Fe^(3+)含量降低,且结晶过程中褐帘石和绿帘石并不能形成完全连续的固溶体,因此晚期结晶的绿帘石环边与褐帘石核具有成分间断;根据角闪石的电子探针数据可以计算得到花岗质岩浆结晶时的温度、压力和f_(O2),并据此推断出岩浆起源的深度。此外,矿物原位微区成分可以记录花岗质岩石晚期经历的构造热事件和矿化作用过程。经历晚期变质/交代作用改造的花岗岩中的磷灰石具有低的轻稀土元素含量和变化很大的Nd同位素组成,导致花岗岩具有Nd-Hf位素体系解耦的特点;晚期变质/交代作用同样会改变磷灰石和榍石的δ^(18)O值,造成各副矿物之间δ^(18)O值相互解耦的现象;蚀变独居石的元素和u-Th-Pb同位素体系指示流体交代过程中多种置换反应的发生以及普通Pb混染和Pb丢失的过程;热液成因绿帘石族矿物的成分环带表明氧化环境下热液流体成分会不断演化,根据矿物-流体平衡模型,可以利用绿帘石成分计算出成矿作用发生的温度以及流体的pH值,研究表明绿帘石向流体中释放的大量Ca^(2+)有效促进了硫化物矿床的成矿作用进程。综上,单矿物原位微区成分分析技术的不断提高使我们对花岗质岩浆作用及后期演化过程的认识有了很大进步,在未来的研究中,如何取长补短,将这些数据进行良好地运用是本领域的重要方向。

关键词：花岗岩岩浆和岩浆期后过程矿物原位微区成分源区性质分离结晶过程变质和交代作用

煤层气废弃井封堵管柱三维非线性流固耦合振动特性分析

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煤田地质与勘探 2024年第6期52卷 174-186页

作者：许志新万继方洪毅刘航铭易先中刁斌斌王宴滨长江大学机械工程学院湖北荆州434023 湖北省地质局第七地质大队湖北宜昌443100 中能建数字科技集团有限公司北京100044 中国石油大学(北京)石油工程教育部重点实验室北京102249

【目的】煤层气废弃井中水泥塞封堵质量是防止井内污染物泄漏的关键。现行煤层气废弃井处置标准中的注水泥塞方式为简单的泥浆泵注,该方法形成的水泥塞存在水泥颗粒团聚、气泡和微孔隙等问题,导致水泥塞强度降低,易失去密封性能。【方... 详细信息

【目的】煤层气废弃井中水泥塞封堵质量是防止井内污染物泄漏的关键。现行煤层气废弃井处置标准中的注水泥塞方式为简单的泥浆泵注,该方法形成的水泥塞存在水泥颗粒团聚、气泡和微孔隙等问题,导致水泥塞强度降低,易失去密封性能。【方法】针对该问题,将振动技术应用于煤层气废弃井封堵作业中,通过专用工具带动管柱振动,依靠振动能量的传递,改变水泥浆流性以提高水泥塞封堵质量。基于Euler-Bernoulli梁理论及Hamilton变分原理,充分考虑非线性因素,建立了封堵作业中管柱-水泥浆系统三维非线性耦合振动控制模型,采用Lagrange函数和三次Hermite插值函数对管柱系统进行离散,利用Newmark-β法计算并分析了管柱在水泥浆条件下的振动特性;并搭建了机械振动试验测试平台,通过正交试验,研究了振动频率、振动时间以及振动幅值三因素在不同参数组合条件下对水泥石力学性能的影响,得到了最佳振动参数,并进一步研究了单因素对水泥石力学性能的影响规律。【结果和结论】结果表明:(1)考虑纵横耦合效应后,管柱自身由线性结构变为非线性结构,加载使其振动固有频率明显增大,并与振型一起实时变化,在一定时间后变化呈现周期性。(2)管柱长度与振动固有频率成反比,管柱越长其振动固有频率的变化量越小。(3)管柱-水泥浆耦合效应对振动固有频率的影响显著,在水泥浆存在的情况下,管柱系统的振动固有频率均降低,随着水泥浆密度的增加,管柱振动的固有频率降低。(4)机械振动可以使水泥浆体系更加均匀致密,表现为水泥石强度得到极大提升,当振动频率为15 Hz、振动时间为5 min,振动幅值为3 mm时,相比于未振动工况,水泥抗压强度提高38.45%、抗拉强度提高24.14%,胶结强度最大提高52.9%。研究结果可指导封堵工具振动参数的设计,为现场施工参数的确定提供参考,提高水泥浆性能以提高封堵质量,具有工程指导意义。

关键词：煤层气废弃井机械振动封堵三维非线性流固耦合振动特性水泥塞力学性能