地表水地下水耦合模型在大型山丘平原交错区的研发与应用

大型山丘平原交错区复杂的自然地理和人类活动特征增加了水文循环研究和水资源评价、管理的难度,地表水地下水耦合模型作为流域/区域水文循环模拟的重要工具,为解决这类大型区域诸多水文水资源问题提供了便利。针对目前地表水地下水耦合模型难以兼顾精度和效率的问题,论文提出了一种新型半松散耦合机制,将三维有限差分地下水流数值模型嵌入半分布式水文模型MODCYCLE,摒弃了目前流行的水文响应单元(HRU)与地下水网格单元空间和信息转换方式,通过建立子流域—网格单元的空间关联和地表水文—地下水流之间的实时信息交互,实现大型山丘平原交错区的地表水地下水耦合模拟。在三江平原构建了模型并开展应用研究。校验评估显示,模型达到了良好的模拟效果,具备了水文循环现状模拟和预测未来的能力。最后,利用该模型输出分析了三江平原2002—2014年的地表水地下水转化关系。结果表明,降水量和农业灌溉量的增加导致全区域土壤水蓄量年均增加6.51亿m³,但却使地表水和地下水储量分别减少0.99亿m³/a和3.03亿m³/a,降水量的增加并没有通过产流和入渗补给改善因用水急剧增加引起的地表水、地下水衰减的趋势;不同分区的降水入渗补给系数和基流指数差异显著,是多种自然和人为因素综合作用的结果。相关成果可为类似地区水文循环研究和水资源评价工作提供参考。     

泛北极地区植被数据集与制图：回顾与展望

泛北极地区位于北半球高纬度地区,主要属于低温限制型生态系统,因而泛北极地区植被对全球变暖敏感。要明确泛北极地区陆地生态系统对全球变暖响应过程和机理,就需要高精度的植被类型分类数据作为基础资料。但是,目前泛北极地区植被数据的结果还不完善。为更好地认识泛北极地区植被类型分类的现状、发展历史和未来研究方向,本文综述了泛北极地区植被类型制图的数据来源、植被类型划分方法和植被类型制图研究方法。总体而言,泛北极地区的植被调查从20世纪20年代就陆续开展,目前部分区域尺度上的地表覆盖类型的结果,但具体的植被类型制图工作还存在一系列难题。主要原因包括植被野外调查实测数据较少和分布不均、植被类型分类标准不一、苔原植被群落的异质性大、制图技术和分类算法优化困难等。因此,在下一步泛北极植被类型制图工作中,需要制定标准化分类策略,规范数据获取及数据库的整理工作,并发展新的制图方法,从而促进植被类型制图研究工作。     

面向目标自适应有限元法的带地形三维大地电磁各向异性正演模拟

传统三维大地电磁各向异性模拟均是基于规则六面体网格,计算精度有限且较难拟合复杂地质条件.本文采用面向目标自适应非结构矢量有限元法,对三维大地电磁各向异性介质进行模拟.首先从电场双旋度方程出发,利用伽辽金方法建立变分方程;然后利用电流密度连续性条件构建适合大地电磁各向异性问题的加权后验误差估计方法,实现面向目标的网格自适应正演;最后通过典型算例分析各向异性对网格自适应和大地电磁响应的影响特征以及各向异性的识别方法.本文算法能够高精度地拟合起伏地表和任意各向异性介质,适用于分析复杂地电条件大地电磁响应特征,为提高大地电磁资料解释水平提供了理论基础.     

面向目标自适应三维大地电磁正演模拟

本文将面向目标的自适应算法应用于三维大地电磁数值模拟.使用基于非结构网格的矢量有限单元法对起伏地表大地电磁正演模拟问题进行求解.使用利用垂向电流密度在物性界面上的连续性对后验误差进行估算的算法指导网格优化.由于全局自适应算法针对观测点优化网格的能力较差,本文通过求解正演问题的对偶问题计算后验误差的加权系数,并对相关加权系数进行改进,从而实现了面向目标的自适应算法.与传统基于结构化网格的电磁正演算法相比,采用非结构网格能够更好地拟合起伏地表和地下不规则异常体.由于使用了面向目标的自适应算法,本文能够使用更少的网格达到较高的计算精度.通过对比本文模拟结果与半空间响应和全局自适应算法计算结果,并通过对比使用改进前和改进后加权系数得到的网格剖分结果验证了本文算法的有效性.     

2017年九寨沟7.0级地震前不同级别地震空区的演化过程分析

结合传统地震学方法与数字地震学方法,回顾总结了日常分析预报中针对九寨沟7.0级地震开展的相关工作,梳理总结了地震前提出的甘东南地震异常信息,进一步讨论了九寨沟地震前中期、短期及临震异常特征。通过分析九寨沟7.0级地震之前区域范围内不同震级活动图像,发现甘青川交界地区5级空区在震前向震中一侧收缩、4级地震超长平静458天、3级空区在震前4天被打破的现象,同时发现,震中附近区域震源机制一致性较高,反映了震源区的高应力水平。     

双船拖曳式海洋电磁三维自适应正演模拟及响应特征研究（英文）

双船拖曳式海洋电磁系统是近年提出的一种新型海洋电磁勒探系统。与传统海洋电磁系统相比,该系统使用两艘作业船分别拖曳接收机和发射机工作,无需事先在海底铺设接收机,且发射机与接收机的相对位置关系更加灵活多样,釆集电磁数据能够包含更为丰富的海底介质分布信息信息。本文针对双船拖曳海洋电磁系统开发了面向目标自适应可控源海洋电磁三维正演算法并总结了该系统四种装置(同线、旁线、同心扫面、方位扫面)的响应特征。考虑到起伏海底地形普遍存在且对海洋电磁响应影响较大,本文采用基于非结构网格的矢量有限元对海洋电磁响应进行模拟。为了充分满足双船拖曳系统对正演算法的要求,本文针对不同发射源位置采用独立网格剖分并进行响应计算。为了得到更为合理的网格剖分、提高计算精度,本文针对海洋电磁正演问题基于自适应算法研发了近源/远源分区网格加密技术。通过将计算结果与半空间模型半解析解以及已发表的三维模型结果进行对比,验证了本文算法的精度。对海洋电磁系统四种不同装置的正演模拟结果表明,双船拖曳式海洋电磁勘探系统较之于传统半托曳式海洋电磁系统能够提供更多的地质信息。本文研究内容对双船拖曳式海洋电磁勘查系统响应异常识别具有指导意义。     

基于广义模型约束的时间域航空电磁反演研究

由于航空电磁具有海量数据,因此快速有效的成像和反演手段至关重要.本文针对层状介质模型推导与实现了广义模型约束条件下时间域航空电磁一维反演.从正则化反演的目标函数出发,通过改变模型约束项构造Lp范数反演和聚焦反演,进而通过改变模型求解域构造出基于小波变换的稀疏约束反演.针对不同反演方法目标函数的构建方式,本文进一步从数学原理上分析不同反演方法的预期效果,并通过理论模型和实测数据进行验证.结果表明L0.8范数反演、聚焦反演和基于小波变换的稀疏约束反演可以得到更符合地下层状介质陡变界面的反演结果.     

基于延性破坏准则的再生混凝土柱抗震性能研究

为揭示再生混凝土柱的性能退化机理,根据拟静力试验现象和试验数据,对再生混凝土柱的破坏进行了量化研究。首先进行了Park-Ang破坏准则和延性破坏准则的计算验证,统计分析结果表明延性破坏准则可用于再生混凝土柱破坏计算研究。基于延性破坏准则对再生骨料取代率与混凝土强度、破坏指数的量化关系进行了研究,建立了混凝土强度退化与破坏指数的函数关系;从再生骨料界面结合能力、粘结性能和强度变化三个方面对再生混凝土柱性能退化规律进行了解释说明,考虑再生骨料取代率和混凝土强度的影响,提出了改进的再生混凝土柱延性破坏准则。研究结果表明：考虑混凝土强度影响的改进延性破坏准则计算结果更接近于1.0,且离散性较低,更准确的定义了再生混凝土柱的破坏。综合再生混凝土柱试验现象、破坏规律及破坏指数计算结果,给出了再生混凝土柱的延性准则破坏评价标准,相关研究成果可用于再生混凝土柱的破坏评估和震损鉴定。     

扎陵湖鄂陵湖近三十年变化的遥感监测与分析

扎陵湖、鄂陵湖是黄河源区两个最大的淡水过水湖,对黄河源区径流量与生态环境有很大影响。本文利用1976-2006年间四个不同时相的卫星遥感影像(MSS/TM/ETM+/CBERS)对扎陵湖、鄂陵湖湖面面积变化进行监测,提取水面分布范围,获得了扎陵湖、鄂陵湖湖面动态变化的数据,为掌握近三十年扎陵湖、鄂陵湖变化提供了可靠依据。近30年扎陵湖鄂陵湖水面变化是气候变化、人类活动、地质构造作用等多种因素综合作用的结果。     

珠江口盆地荔湾凹陷上渐新统—早中新统物源特征及其对沉积充填的影响

利用化学蚀变指数法恢复物源区的风化历史及沉积物通量是一种经济实用、行之有效的方法。前人对珠江口盆地荔湾凹陷对应物源区的研究相对薄弱。本文通过对区内岩心测试数据进行化学蚀变指数分析,恢复晚渐新世—早中新世物源区的风化历史,并进行沉积物通量的估算,在此基础上探讨物源特征对研究区内沉积充填的控制作用。研究表明,晚渐新世研究区对应物源区经历了强烈风化阶段,该阶段产生的丰富的沉积物供给是研究区西北部快速进积、规模壮观的陆架边缘三角洲及斜坡重力流沉积体系发育的重要控制因素之一;早中新世,西北物源区风化减弱,沉积供给减少,但研究区东部沉积物供应较西部要充分得多,表明早中新世,研究区南部除了来自西北部的主要物源外,局部物源对该时期的沉积具有重要影响;推测东部物源(东部古隆起、兴宁古隆起)的突然复活是促进研究区东部早中新世沟槽形成发育的重要原因之一。在超深水区进行沉积物源区的研究中,这种半定量的方法对盆内局部物源的确定具有重要的指示意义。