共振柱试验的非线性拟合研究

土体动力参数是表征土动力特性的重要指标,对抗震计算具有重要影响。利用GCTS共振柱仪对淤泥、黏土、粉质黏土和粉砂进行共振柱试验,对Hardin—Drnevich提出的双曲线模型的模量比表达式进行线性拟合与改进的非线性拟合对比研究。结果表明：改进的非线性拟合得到的曲线较线性拟合曲线更加接近原始数据点;在低应变处,非线性拟合残差小于线性拟合残差,随着应变增加非线性拟合的残差接近线性拟合残差,在大应变处线性拟合残差小于非线性拟合的残差;改进的非线性拟合的最大动剪切模量G_dmax和参考剪应变γ_r的标准误差及置信区间宽度均比线性拟合的结果小;拟合优度评价指标表明改进非线性拟合效果优于线性拟合效果。将线性拟合结果作为非线性拟合方法的初始值的改进方法较线性拟合方法具有更高的准确性和稳定性,并具有更高的应用价值。     

邓肯-张模型参数反演的两种不适定问题

利用邓肯-张模型进行参数反演时,不同的参数反演策略会存在不适定问题。结合参数反演的函数图形分析,指出在邓肯-张模型参数反演的过程中,基于φ反演E_t,基于c反演E_t,基于c,φ反演E_t时都会存在两种不适定问题。基于函数导数分析方法,结合莫尔-库仑准则表达式,解释邓肯-张模型参数反演产生两种不适定问题的原因,并提出消除方法。结果表明,邓肯-张模型参数的表达式是产生两种不适定问题的根源。     

土遗址土动力特性

通过动三轴试验和数值计算,分析甘肃河西地区原状、重塑土遗址土的动模量、阻尼比、抗剪强度和土遗址在破坏地震作用下的动力响应。结果表明：弹性范围内,原状和重塑土遗址土动应力σ_d和动应变ε_d呈非线性关系且符合双曲线模型,动弹性模量E随ε_d的增大而减小,二者初始动弹性模量E₀和剪模比G/G₀差别很小,剪模比曲线基本重合;剪应变γ取值范围相同时,重塑土阻尼比λ随着γ的增大趋势高于原状土;相同实验条件下,原状土遗址土内聚力略高于重塑土。夯实加固法一定程度上恢复了土遗址强度,但当破坏地震来临时,其整体的抗震性能还有待加强     

三轴拉伸试验下K0固结饱和黏土的动剪切模量和阻尼比

开展一系列的等幅循环应力的K₀固结饱和黏土的循环三轴拉伸试验,结果表明动剪切模量G不仅与循环剪应变γ_cy有关,还与累积应变γ_p有关。为了进一步研究其影响,开展逐级加载的循环三轴拉伸试验。结果表明,随着累积应变的增加,初始动剪切模量G_max逐渐下降。在某一围压下以G_max作为归一化参数,建立G/G_max-γ_cy关系,验证在其他围压下具有较好的适用性。累积应变、围压对阻尼比影响不大,可以认为阻尼比随振动剪应变有唯一对应关系。根据一组循环三轴拉伸试验下建立的动剪切模量和阻尼比关系,可以应用到其他应力组合的循环三轴拉伸试验。     

利用2014年云南地震验证与研究四川地震预警快速震级估算模型

地震预警系统是防震减灾中最为行之有效的方法之一,其中对地震震级的估算是非常重要且困难的。目前,比较成熟的地震震级估计方法包括：基于最大卓越周期（τ_p^max）、特征周期（τ_c）和最大位移幅值（P_d）方法。利用2014年云南地3次大地震主震及余震P波初期部分的信息,验证与研究了四川地区地震预警快速震级估算模型在云南地区的适用性,结果表明3种参数模型均能在短时间内有效地进行震级估算。对于本研究数据库而言,P_d-4 s时窗模型最优,3个参数模型求得的估计震级在大震下均没有出现明显的震级饱和现象。但由于目前难以在短时窗下得到准确的震源/中距,因此推荐在云南地区地震预警系统中使用τ_p^max和τ_c模型来估计震级。     

雄安新区vS30经验估计研究

选用国际最常见的v_S30经验估算模型(常速度外推模型、速度梯度外推模型、双深度参数模型),利用雄安新区435个剪切波速剖面达30 m的钻孔数据,计算估算值v_SE30和实测值v_S30的相关性、v_SE30的相对误差,验证经验估算模型的适用性。结果表明：双深度参数模型不需要对大量场地数据做回归分析,没有区域依赖性,准确度也有显著提高。该模型更适用于雄安新区工程建设中v_S30的确定。     

2010年青海玉树MS7.1地震序列ETAS模型参数及其变化特征研究

采用时间序列的“传染型余震序列”（ETAS）模型和最大似然法对2010年4月14日青海玉树M_S7.1地震序列的参数进行了估计。为考察其结果的稳定性,设定不同的截止震级和不同的拟合截止时间分别进行序列参数估算。选用截止震级M_C=M_L1.5对玉树M_S7.1地震序列整体的参数进行拟合,计算获得α=0.948 2,p=1.059 6和b=0.817 3。与中国大陆M>7.0地震序列的平均序列参数相比较表明,玉树M_S7.1地震序列表现为触发次级余震的能力较弱,序列衰减速率较快。研究表明,截止震级M_C对α、k和p值有一定的影响。随截止震级逐渐增大,参数k值逐渐减小,α值总体上有增加的趋势,而对p值的影响较小。在地震序列的早期阶段,ETAS模型参数中的p值和α值在震后14天内随时间的变化幅度较为明显,其后各参数变化相对平稳。     

溶解性有机碳耦合营养状态解析河流CO2动态及驱动因素

为全面探索河流溶解性有机碳(DOC)与二氧化碳(CO₂)动态及驱动因素的相关关系,以我国三峡库区河流——澎溪河为对象,于雨季和旱季采集表层水体水样,分别通过原位和室内测定,明确水文参数(水温、pH、碱度和流速)、DOC浓度和营养元素(总氮(TN)和总磷(TP))浓度,并计算水体CO₂分压(pCO₂)、水—气界面CO₂交换通量和营养元素化学计量比(DOC∶TN、DOC∶TP和TN∶TP)。以河流CO₂、DOC和营养状态动态变化为基础,通过对DOC、TN、TP、营养元素化学计量比和荧光峰(B、T、A、M、C、D和N)与河流pCO₂的多维分析建立及评估潜在的耦合关系,从而揭示特定区域河流CO₂的来源与驱动因素特征。结果显示,澎溪河水—气界面CO₂交换速率在3.75~22.9 m/d范围内,雨季((9.91±4.93)m/d) > 旱季((6.69±4.30)m/d),pCO₂在65.95~20642.41 μatm范围内,F平均值为(629.4±1426.8)mmol/(m²·d),河流总体表现为大气CO₂源。水体DOC总体在1.42~7.88 mg/L范围内,且旱季((4.50±0.17)mg/L)>雨季((2.87±0.18)mg/L),TN在0.176~1.917 mg/L范围内,旱季((1.205±0.353)mg/L)>雨季((0.665±0.306)mg/L),TP在0.0003~0.169 mg/L范围内。在该流域雨季,类酪氨酸、类色氨酸和土壤富里酸占比显著高于旱季,而类腐殖质、微生物衍生腐殖质和生物生产力占比显著低于旱季。旱季水体pCO₂与TP呈显著正相关,与营养元素化学计量比(TN∶TP和DOC∶TP)呈显著负相关,而雨季与生物生产力呈显著负相关,营养状态与pCO₂存在季节耦合关系。生物代谢过程是河流CO₂饱和的主要原因,而降雨能够促进这一内在联系。     

黄河阶地特征与地震动参数的相关性研究

在分析已有资料的基础上划分了兰州盆地与建设工程分布密切相关的T₀、T₁、T₂、T₃和T₄级黄河阶地,建立201个土层地震反应模型。通过一维等效线性化计算和反应谱分析,得出兰州盆地沉积阶地50年超越概率10%地表地震动参数,分析阶地高度和v_S≤500 m/s覆盖层厚度特征与地震动参数峰值加速度Am和加速度反应谱特征周期T_g的相关性。表明兰州盆地T₀~T₂阶地覆盖层厚度与50年超越概率10%A_m呈正相关,T₃及以上阶地覆盖层厚度对A_m增大有明显的减小作用。T_g值随T₀~T₃阶地覆盖层厚度的增加而变大,当覆盖层厚度进一步变大,T_g值不再同步增大,阶地覆盖层厚度对T_g的影响是有限的,阶地海拔高度与地表50年超越概率10%地震动参数没有关系。     

用PTD方法测定2017年精河MS6.6地震序列的深度

2017年8月9日精河发生M_S6.6地震,随后发生一系列余震。本文采用PTD方法和新疆测震台网分析的震相数据,基于新疆“2015地壳速度模型”,计算了该地震序列的震源深度,得到M_S6.6主震震源深度约为14km,M_S≥2.5余震深度为9～18km。所有震相数据来自中国地震台网中心编目数据库。     

长江中下游大型湖泊水体固有光学特性:Ⅰ.吸收

吸收系数是水体固有光学特性的重要组成部分,也是构建水色参数高精度遥感模型的基础,具有重要的研究意义.本文针对长江中下游三大淡水湖——鄱阳湖(2010 10、2011 08)、太湖(2008 10、2011 08)和巢湖(2009 10)进行5次野外实验,以International Ocean Colour Coordinating Group(IOCCG)2000年报告"Remote Sensing of Ocean Colour in Coastal,and Other Optically-Complex,Waters"为基础,对水体不同光学主导类型进行分类;并根据a_d(非色素颗粒物吸收)、a_ph(浮游植物色素吸收)、a_g(有色可溶性有机物吸收)等不同主导类型光谱曲线特征差异,引入a_d-g(主导类型a_d、a_g、a_d-a_g的合并类型)和a_ph-related(主导类型a_d-a_ph、a_d-a_ph-a_g的合并类型)类型,对主导类型进行归纳合并.结果显示:秋季,鄱阳湖、太湖、巢湖的主导类型较为单一,分别为a_d、a_d-a_g、a_d-a_ph-a_g;夏季,鄱阳湖和太湖同为两种类型共同主导,分别为a_d、a_d-a_g,a_d-a_ph-a_g、a_d-a_ph.总体来说,鄱阳湖夏、秋季和太湖秋季主导类型都属于a_d-g类型,而太湖夏季和巢湖秋季则属于a_ph-related类型.另外,分别针对Gons和Gitelson叶绿素a模型假设条件进行验证,发现不同湖泊水体及不同主导类型下其适用性程度不一致.     

基于通径分析法的太湖蓝藻水华定量气象评估模型

利用2005-2017年太湖周边区域气象观测资料和基于遥感解译的蓝藻水华信息,基于信息量权数法构建太湖蓝藻水华影响程度指数（简称为蓝藻指数）,应用通径分析法,分析年平均气温（T_y）、1-3月平均气温（T_1-3）、年降水量（R_y）、6-7月降水量（R_6-7）和年高温日数（D_Tmax）5个气象因子对蓝藻水华影响的直接效应和间接效应,在此基础上构建太湖蓝藻水华气象评估模型.结果表明,2007年蓝藻指数值最大,为0.759,2017年其次,为0.709,2009年最小,仅为0.113,蓝藻指数与实际情况基本相符;直接通径系数中T_y和T_1-3为正值,其余为负值,表明T_y和T_1-3对蓝藻水华的发生发展具有正效应,而R_y、R_6-7和D_Tmax具有负效应,总通径系数绝对值排序为：T_y > T_1-3 > R_y > R_6-7 > D_Tmax,由此可以反映各气象因子对蓝藻水华影响程度的权重.根据模型计算的综合气象指数与蓝藻指数之间的相关系数达0.826,通过0.01显著性检验,根据百分位法将蓝藻指数和气象指数进行等级划分,分类总精度为84.6%,其中中度以上达90.9%,表明模型能够较好地反映综合气象因子与蓝藻水华发生发展程度的关系,在水体富营养化程度没有明显改善的情况下,可用于太湖蓝藻水华定量气象评估.上述研究结果有助于更好地理解环境因子、尤其是气象因子在蓝藻生长和水华形成机制中所起的作用,从而为太湖蓝藻水华的监测、预测预警和精细化防控提供理论依据.     

滇池湖相沉积泥炭土参数测定与剪切特性研究

有机质含量和含水率对泥炭及泥炭质土(简称泥炭土)的力学性质及工程特性影响都很大,但现有的规范、规程及标准对高有机质含量土的含水率(ω)及有机质含量(w_u)测定标准不明确,各单位测试结果差异较大。为明确高有机质含量土的ω及w_u测定标准,开展不同灼烧温度及灼烧时间下的测试试验。滇池湖相沉积土的场地一般都有3~5层层状分布的泥炭土,现对不同埋深的5层泥炭土进行从低至高围压下的三轴固结不排水(CU)试验,探究不同埋深及围压下其应力-应变的变化规律及演化机理。试验发现:泥炭土随围压增大应力-应变关系曲线呈现“分层”现象,最大偏应力对应的应变随深度增加而减小,线型随围压和土样埋深而发生改变,孔隙压力系数总体随着深度的增加而减小,并提出CU试验泥炭土破坏应变控制标准。以上研究进一步加深了对泥炭土力学特性的认识,也为明确ω及w_u的测定标准提供了试验依据。     

基于生物水文响应模型的刺激四大家鱼繁殖生态调度目标量化方法研究——以三峡水库为例

为了改善生态调度效果,提高生态调度实践成功率,采用医学领域适用性广、准确性高、直观性强的受试者工作特征曲线法(receiver operating characteristic, ROC),以三峡水库为例,提出了一套基于生物水文响应模型的刺激四大家鱼繁殖生态调度目标量化方法,包括涨水事件界定及生态水文指标选择、鱼类自然繁殖事件及有效繁殖响应界定、生物-水文响应模型构建与多指标判别优选等多个环节。运用三峡水库运行后2013—2019年(除2016年)6年47场次宜昌江段的涨水事件和24次四大家鱼有效繁殖响应的实际观测数据构建模型并量化三峡水库生态调度目标。结果表明:(1)依据初始流量Q₀、洪峰流量Q_peak、流量总增长量Q_sum和流量日增长率dQ这4个指标所建立的单指标生物-水文响应模型具有较好判别四大家鱼自然繁殖对水文条件是否响应的能力;(2)各评价指标Q₀、Q_peak、Q_sum、dQ的最佳阈值分别为14960 m³/s、19610 m³/s、4050 m³/s及1405 m³/(s·d);单指标模型性能排序为dQ＞Q_peak＞Q_sum＞Q₀;(3)依据dQ或Q_peak的指标组合方式建立的多指标生物-水文响应模型综合性能最佳。结果表明,ROC模型方法结果形式简单、预见性强,据此量化生态调度目标,可为其他流域、水库的鱼类繁殖响应判别和水库生态调度方案制定提供参考借鉴。     

基于不同模型的河口区水产养殖塘水-气界面CH4气体传输速率及扩散通量研究

模型估算法是水-气界面甲烷（CH₄）通量监测的主要方法.本研究选择6种不同的参数化模型方法估算了2015年6、8和10月两个亚热带河口养殖塘水-气界面CH₄传输速率（k_x）及其扩散通量,探讨了河口养殖塘k_x及CH₄扩散通量的变化特征和影响因子.结果表明：研究期间,不同模型估算下的k_x及其扩散通量均值在闽江河口养殖塘变化范围分别为1.60±0.75~6.29±1.30 cm/h和9.19±2.67~30.64±6.28 μmol/（m²·h）,在九龙江河口养殖塘的变化范围分别为0.89±0.19~6.07±0.61 cm/h和3.18±0.48~21.03±2.13 μmol/（m²·h）;k_x及其扩散通量在两个河口区均呈现随时间推移而升高的特征;整个养殖期间,养殖塘水-气界面平均CH₄传输速率k_x呈现闽江河口略高于九龙江河口（P>0.05）,但水-气界面平均CH₄扩散通量呈现闽江河口显著高于九龙江河口的特征（P<0.05）;风速、水体溶解CH₄浓度和盐度是调控河口区养殖塘水-气界面CH₄扩散通量变化的重要因子;不同模型估算出的河口养殖塘水-气界面CH₄传输速率k_x存在差异,表明模型估算法获得的水-气界面CH₄扩散通量存在一定的不确定性.     

匹配滤波方法研究2016年意大利中部MW6.0地震的余震迁移

2016年8月24日意大利中部发生M_W6.0地震,2个月之后,震中附近相继发生M_W5.5、M_W5.9、M_W6.5地震。研究这几次较大地震间的相互触发作用及机制十分必要,然而在大地震之后传统地震目录通常缺失很多余震事件,缺失的余震事件包含着早期余震时空分布和迁移规律的信息,为完善余震目录本文利用匹配滤波方法对M_W6.0地震后80天内的连续数据进行余震检测,得到了数十倍于模板数量的新检测事件,检测事件与模板事件组成的新余震目录完备震级为1.0,提高了地震目录的完备性。依据新余震目录进行余震时空分布研究,结果显示M_W6.0、M_W5.9、M_W6.5地震的早期余震迁移规律不同。M_W6.0地震的早期余震沿着断裂走向同时朝两侧迁移;而M_W5.9、M_W6.5地震的早期余震向南、北迁移表示出不对称的特征。通过拟合余震迁移前端发现,M_W6.0、M_W5.5地震的早期余震朝着随后较大地震的方向迁移,且较符合lgt的特征,表明余震迁移可能与慢滑动有关。     

云南地区强震前的应变扰动异常

计算和分析了云南地区5次M_L ≥ 6.5强震前的应变扰动ε_i值.结果表明,地震前5~8年,归一化为4级的地震的ε_i出现明显的高值异常;未来震中区域ε_i值变小,周围地区增大,形成空区;ε_i值有由零星分布逐渐向震中区收缩、集中并增强的趋势.     

太湖有色溶解有机物对水体总吸收贡献的遥感估算

有色溶解有机物(CDOM)是决定自然水体水色的主要溶解物质,其吸光能力和光化降解产物对水体初级生产力和碳循环过程具有重要影响.以太湖为研究区,2004年10月、2008年10月、2010年4月和2011年1月和3月共5期实测数据,采集了333个有效样点,分析不同时期CDOM对水体总吸收的贡献,并利用遥感技术估算[a_CDOM/a_t](412).结果表明:不同时期[a_CDOM/a_t](412)均值变化明显,2011年[a_CDOM/a_t](412)的均值最大(0.369),高于所有样点[a_CDOM/a_t](412)均值(0.295±0.139);201004期的[a_CDOM/a_t](412)在0.046~0.455之间变化,其均值最小(0.236±0.108);200410和200810两期数据[a_CDOM/a_t](412)均值相差不大.竺山湾、梅梁湾与整个太湖相比,竺山湾[a_CDOM/a_t](412)均值较高,对太湖[a_CDOM/a_t](412)的贡献较大,而梅梁湾[a_CDOM/a_t](412)均值与整个太湖相差较小.利用多元线性模型估算[a_CDOM/a_t](412)精度较高(n=333,RMSE=34.60%).悬浮泥沙和浮游色素是影响[a_CDOM/a_t](412)遥感估算精度的主要原因,浮游色素的吸收造成[a_CDOM/a_t](412)的值被低估,而悬浮泥沙的吸收使得[a_CDOM/a_t](412)的值被高估,并且悬浮泥沙是影响CDOM吸收的主要原因.     

新疆及邻区体波震级初步分析研究

依据《地震震级的规定（GB 17740—2017）》,分析了2009—2017年新疆地震台网所记录的新疆及邻区476次中深源地震事件,测定了13601个m_b（短周期体波震级）和12035个m_B（BB）（宽频带体波震级）的数据样本,回归分析m_b和m_B（BB）得到回归方程及量规函数,结果显示m_b和m_B（BB）相关系数为0.966,表明两者显著相关。因此,建议对于中强型中深源地震可以直接从原始速度型宽频带数字地震记录上测定长周期体波震级m_B（BB）,提高地震速报测定的速度和精度。通过震级偏差统计和台站场地响应计算,分析新疆地震台网中的XKR、HTA、ATS和KSZ等地震台站震级偏差较大的原因为砂岩、灰岩、砂土层等类型的台基放大了场地响应,说明台基类型对体波震级偏差的影响较大。与NEIC测定的体波震级对比时,发现新疆地震台网测定体波震级平均偏大0.42级,且偏差随着震源深度的增加有增大的趋势。     

1960—2020年千岛湖流域蒸散发演变特征及驱动因素解析

为探究淡水湖库及其所属流域蒸散发演变特征,以及气象因子对蒸散发的影响规律。以长三角地区最大的淡水人工湖和重要的水源地——千岛湖为研究对象,采用Penman-Monteith等方法与WEP-L分布式水文模型,分别计算千岛湖流域1960—2020年潜在蒸散发(ET₀)与实际蒸散发(ET_a),分析二者年际变化趋势及突变年份;采用偏微分方法分析气象因子对ET₀的敏感性和贡献度;采用归因分析法分析突变前后气象因子对ET_a变化的贡献度,并利用蒸发表面水分指数(E_MI)解析流域蒸发互补关系。结果表明:ET₀与ET_a多年平均值分别为1021.7和857.5 mm,整体皆呈减少趋势,倾向率分别为-0.77和-1.03 mm/a,二者均在1980和2000年左右发生突变;ET₀对相对湿度变化最为敏感,ET₀增加的月份主要是由于相对湿度、平均气温的正贡献,风速呈负贡献但相对较小,ET₀减少的月份主要是由于日照时数和风速的负贡献,平均气温呈正贡献但相对较小;ET_a空间分布呈现东高西低格局,驱动因素按贡献率大小为相对湿度>风速>日照时数>气温;流域整体存在“蒸发悖论”现象,日照时数和风速的减小是引起ET₀近年来下降的主要原因;E_MI愈趋近于1时,反映流域ET₀和ET_a取值愈加接近,蒸散发互补理论在千岛湖流域适用。