用重力测量技术观测城市地表下沉的实验研究

本文用重力测量技术对城市地表下沉进行了实验研究,从2016年3月到2017年5月在武汉市内地表下沉较大的部分城区进行了7期流动重力观测实验,并用D-InSAR观测的垂向位移进行了验证.数值结果表明重力观测每期整网平差后点值平均精度都小于10×10~(-8)m·s~(-2),说明采用重力观测能在城市内获得高精度的区域重力变化.第7期相对于第1期的结果与D-InSAR在大致相同时间段内地表垂直位移结果比较表明,重力增加的大部分区域与D-InSAR观测到的地表下沉区域相一致,说明这些区域的重力增加主要是由地表下沉引起的.从第2到7期相对于第1期的重力变化说明在近12个月的时间内测区最大重力变化约40×10~(-8)m·s~(-2),且局部区域的重力值是逐渐增加的,说明地表下沉是持续进行的.本实验结果说明重力观测技术能为城市地表下沉提供重力观测约束和机制解释.     

大兴安岭南段毛登矿区阿鲁包格山岩体成岩成矿意义 ——锆石、角闪石和黑云母矿物学证据

毛登矿区位于内蒙古锡林浩特,是大兴安岭南段典型的锡钼铋多金属矿床.文章选择毛登矿区阿鲁包格山斑状二长花岗岩为研究对象,开展了高精度锆石U-Pb定年和锆石、角闪石、黑云母矿物学研究,以探讨成岩时代、岩浆结晶的物理化学条件及其对成矿的意义.研究显示,斑状二长花岗岩锆石U-Pb年龄(140±0.9)Ma,侵位于早白垩世;锆石w(Ti)为(3.99～10.9)×10-6,结晶温度672～805℃(平均734℃),岩浆氧逸度lgf(O2)为-19.6～-14.4.角闪石化学成分显示富铁(w(TFeO)为22.38％～26.41％)、富钙(w(CaO)为9.57％～10.36％)、贫镁(w(MgO)为5.67％～8.09％),暗示了岩浆经历了明显的结晶分异演化作用;w(Al2O3)为5.13％～6.29％,小于10％,以及Si/(Si+Ti+Al)值(0.86～0.88)大于0.765,表明具壳源角闪石特征;角闪石结晶温度709～753℃,形成压力145～241 MPa,形成深度5.5～9.1 km,寄主岩浆氧逸度lgf(O2)为-16.6～-15.4,含水量H2Omelt为3.6％～4.4％.黑云母化学成分显示,富铁(w(TFeO)为24.73％～28.53％)、镁(w(MgO)为6.21％～9.02％),IMg(Mg/(Fe+Mg))值(0.28～0.39)小于0.5,表明具壳源黑云母特征;黑云母结晶温度为650～712℃,寄主岩浆氧逸度lgf(O2)为-18.3～-16.5;黑云母IMg值与华南含锡花岗岩IMg值区间范围一致,且IFe值(0.61～0.72)较高,显示岩体与矿区内Sn矿化关系密切.结合前人研究,认为斑状二长花岗岩可能为新生地壳经部分熔融后,在上升过程中经历较明显的结晶分异演化作用而形成;具A型花岗岩特征,成岩环境处于伸展构造背景.岩浆演化处于较低氧逸度,较高温度,较高的水、F和Cl含量的环境,是毛登矿区锡、钼、铋多金属矿化形成的重要条件.     

Lost City低温热液场--一种新的海底热液活动类型

综述了新近发现的海底热液活动的新类型——Lost C ity低温热液场。该低温热液场坐落于距洋中脊15 km远的轴外洋底上,下伏的橄榄石经蛇纹石化反应所产生的热能是驱动该热液场的热源。低温热液场烟囱结构的矿物组分主要为方解石、文石和水镁石,热液流的温度为40~75℃,并以高pH值以及高氢、高甲烷含量为特征。Lost C ity低温热液场,为研究者们了解早期地球热液过程与它们所支撑的生命系统关系,探讨蛇纹石化、碳酸盐沉淀、微生物活动之间关系提供了天然实验室。     

Methane and nitrous oxide emissions from three paddy rice based cultivation systems in Southwest China

To understand methane (CH4) and nitrous oxide (N2O) emissions from permanently flooded rice paddy fields and to develop mitigation options, a field experiment was conducted in situ for two years (from late 2002 to early 2005) in three rice-based cultivation systems, which are a permanently flooded rice field cultivated with a single time and followed by a non-rice season (PF), a rice-wheat rotation system (RW) and a rice-rapeseed rotation system (RR) in a hilly area in Southwest China. The results showed that the total CH4 emissions from PF were 646.3±52.1 and 215.0±45.4 kg CH4 hm-2 during the rice-growing period and non-rice period, respectively. Both values were much lower than many previous reports from similar regions in Southwest China. The CH4 emissions in the rice-growing season were more intensive in PF, as compared to RW and RR. Only 33% of the total annual CH4 emission in PF occurred in the non-rice season, though the duration of this season is two times longer than the rice season. The annual mean N2O flux in PF was 4.5±0.6 kg N2O hm-2 yr-1. The N2O emission in the rice-growing season was also more intensive than in the non-rice season, with only 16% of the total annual emission occurring in the non-rice season. The amounts of N2O emission in PF were ignorable compared to the CH4 emission in terms of the global warming potential (GWP). Changing PF to RW or RR not only eliminated CH4 emissions in the non-rice season, but also substantially reduced the CH4 emission during the following rice-growing period (ca. 58%, P<0.05). However, this change in cultivation system substantially increased N2O emissions, especially in the non-rice season, by a factor of 3.7 to 4.5. On the 100-year horizon, the integrated GWP of total annual CH4 and N2O emissions satisfies PF>>RR≈RW. The GWP of PF is higher than that of RW and RR by a factor of 2.6 and 2.7, respectively. Of the total GWP of CH4 and N2O emissions, CH4 emission contributed to 93%, 65% and 59% in PF, RW and RR, respectively. These results suggest that changing PF to RW and RR can substantially reduce not only CH4 emission but also the total GWP of the CH4 and N2O emissions.     

贴井壁声波测井仪的有限差分模拟研究

贴井壁声波测井仪在石油勘探开发中具有广泛的应用.它能够避开泥浆的影响而直接检测井壁附近的地层性质.但目前对此进行的数值模拟研究还仅局限于比较简单的模型.有限差分法可以模拟比较复杂的井眼模型,然而贴井壁声源的频率较高（80kHz左右）,使有限差分法计算量过大.本文应用局部加密交错网格有限差分方法解决了这类数值模拟中计算精度和计算量之间的矛盾.用这种算法模拟了井中有仪器时贴井壁声源激发的声场,并将其与无仪器时的声场作了比较.对模拟结果的验证和分析显示,该有限差分方法能够正确模拟贴井壁声源激发的声场.通过考察井中仪器本体对贴井壁声源激发声场的影响发现,测井仪器本体能够对直达波进行衰减而对环绕井壁传播的面波影响不大.     

调水调沙对黄河下游溶解铀浓度及入海通量的影响

为研究调水调沙对黄河下游溶解铀浓度及其入海通量的影响，于2014年调水调沙期间在黄河小浪底站及利津站进行了连续同步观测。结果发现，调水调沙期间，小浪底站溶解铀浓度的平均值在调水阶段为（4.28±0.33）μg/L，调沙阶段为（4.19±0.29）μg/L；利津站溶解铀浓度的平均值在调水阶段为（4.55±0.22）μg/L，调沙阶段为（4.87±0.40）μg/L。无论是调水阶段还是调沙阶段，利津站溶解铀浓度的平均值均比小浪底站高，且调沙阶段溶解铀增加量显著高于调水阶段。进一步分析讨论得出调水调沙期间氧化还原条件的变化以及悬浮颗粒物粒径的变化是影响黄河下游溶解铀化学行为的主要因素。2014年调水调沙的运行使得黄河下游利津站的溶解铀入海通量比河流正常输运状态下增加了8.3×102 kg；而2015年在只进行了调水的情况下，从小浪底站到利津站溶解铀通量减少了4.1×103 kg，说明不同模式下的调水调沙对溶解态铀入海通量的影响是不同的。由于在黄河口咸淡水混合带存在着悬浮颗粒物向水体释放溶解铀的现象，根据调水调沙期间悬浮颗粒物的增加量及溶解铀的释放系数估算得到2010年、2012年、2013年、2014年调水调沙期间在河口混合带释放的溶解铀分别为1.57×104 kg、0.739×104 kg、0.690×104 kg和8.25×102 kg，分别占各自年份全年溶解铀入海通量的15%、7.7%、5.3%和1.3%。     

基于WOFOST模型与UAV数据的玉米生长后期地上生物量估算

地上生物量能够有效反映作物的生长状态，其信息的实时估算对产量预测和农田生产管理都有重要意义。作物生长模型因其详尽的生理生化基础和对生长过程数字化描述能力，成为生物量估算的理想模型。近年来，研究人员利用数据同化算法将时间序列遥感数据同化到作物生长模型中，实现了作物模型由基于气象站的点模拟到区域尺度面模拟的外推，使生物量模拟结果同时具备大范围和机理性两个方面的特点。这一模式下，时间序列的遥感数据质量将对生物量模拟精度产生直接影响，作物生长后期受到光谱饱和的影响，遥感数据的作物冠层信息获取能力会出现明显下降，因此有必要对该阶段遥感数据和作物模型的结合方式进行优化，提升生物量模拟精度。本文针对东北地区春玉米生物量遥感估算存在的问题，提出了利用WOFOST作物模型结合无人机（UAV）遥感数据实现作物生长后期生物量准确估算的新思路。新思路首先利用多光谱遥感数据获取WOFOST模型具备较高空间异质性的土壤速效养分参数以提升模型的空间信息模拟能力，使其能在一定程度上摆脱点尺度模拟的限制。同时，结合集合卡尔曼滤波算法将生长前期无人机（UAV）遥感数据同化到模型中，以缩短模型单独运行时间，减少模型运行过程中的参数误差累积，实现无遥感数据参与下的短期作物生长模拟，并输出生长后期相应的生物量模拟结果。最后，本文利用地面实测数据对新方法的生物量模拟精度进行了评价。结果表明，与全生育期数据同化相比，新方法的生物量估算精度有了明显的提升（全生育期同化：R² = 0.45，RMSE = 4254.30 kg/ha；新方法：R²= 0.86，RMSE = 2216.79 kg/ha）。     

BD/GPS双模传感监测与网络构建研究

目前北斗卫星导航系统(BDS)服务于亚太地区,并即将向"一带一路"沿线以及周边国家提供基本服务,走向全球覆盖,在测绘、交通、监测等众多领域发挥重要作用。主要利用BD/GPS双模定位和在监测区中构建的Zigbee无线传感网络,设计了实时自动化的形变监测系统;并以某大坝为例,通过实际应用验证了其可行性。     

基于FAHP参数化设计方法的ARV模型构建与性能评估

针对自主遥控水下机器人(AutonomousRemotely Operated Vehicle,ARV)在概念设计前期对总体性能评估问题进行了研究。基于参数化设计的方法,将对影响ARV总体性能的关键指标和重要因素进行了分析与研究;运用模糊层次分析法(Fuzzy Analytic Hierarchy Process,FAHP),建立了ARV总体性能评价模型,以已有的ARV系统为模型验证对象,验证了本文构建的模型的准确性和有效性,从而为ARV的总体设计和性能评估,提供了一种可参考的理论依据。     

循环水养殖系统中好氧反硝化细菌的分离和应用

为了分离好氧反硝化细菌,探究其好氧反硝化过程。利用BTB培养基,从珍珠龙胆(♀Epinephelus fuscoguttatus×♂Epinephelus lanceolatu)循环水养殖系统的生物滤池中筛选出具有硝酸盐去除能力的细菌,并选择脱氮效果良好的菌株进行好氧反硝化反应器的构建,开展反硝化应用研究。本研究共分离出8株具有去除硝酸盐能力的菌株,经反硝化性能测定,都可大幅去除硝酸盐,同时也存在不同程度的氨氮和亚硝酸盐的积累;选择Z1、Z8两株脱氮效果较好的菌株进行好氧反硝化反应器的混合接种试验,结果显示反应器挂膜迅速、高效,接种2周后即达到相对稳定的水处理状态,硝酸盐去除率超过98.8%(约0.827g NO-3-N/(m2·d)),总氮去除率超过71.8%(约0.687g TN/(m2·d)),亚硝酸盐和氨氮的积累不明显,脱氮效果良好。