基于GIS冰川末端变化计算方法研究——以北极Austre Lovénbreen冰川为例

基于冰川区地形图和实地GPS测量数据,总结4种用于计算冰川末端变化量的方法:主流线法、中心线法、周长法和特征点法,并提出基于GIS的操作思路.分析了各种方法的优缺点,阐述了各种方法在使用中的注意事项.建议使用最短距离的特征点法计算冰川末端变化量,并且以前一期的特征点向后一期的冰川边界搜索最短距离.通过把方法应用在北极Austre Lovénbreen冰川,结果表明,自2005年观测以来北极Austre Lovénbreen冰川末端呈现退缩趋势,年均退缩量为9.44m.a-1,年际变差系数为0.40,冰川末端变化量年际变化较大.     

青海沱沱河地区那日尼亚铅锌矿床 地质与地球化学研究

那日尼亚铅锌矿床是在青藏高原近来发现的、与钾质火山岩岩浆活动有关的矿床.分析表明,新鲜赋矿火山岩siO2含量62.9％ ～～68.6％,K2O含量5.1％～5.8％,属钾玄岩系列,其轻稀土和大离子亲石元素相对富集,Nb、Ta、Ti等元素强烈亏损,Sr/Y-Y图解投影点落入已报道的藏北钾质-超钾质岩分布范围之内,指示岩浆起源于富集地幔或受下地壳物质混染的软流圈地幔.矿床的矿体呈脉状出现在粗面岩中,由一系列细脉状的矿石构成,硫化物主要是方铅矿和黄铁矿,也含少量闪锌矿和黄铜矿,脉石矿物以石英为主,并发育方解石、白云石、绢云母,围岩蚀变以白云母化和黄铁矿化为主.石英中流体包裹体为盐水体系,均一温度为170～～300℃、盐度为2％～9％NaCleq(质量分数),指示成矿流体可能来自岩浆活动驱动的地表水;方铅矿δ34S值介于-0.1～1.7之间,铅同位素组成落入藏北钾质-超钾质岩石的组成范围内,指示硫和铅均来自赋矿的钾质火山岩.那日尼亚铅锌矿床与沱沱河地区碳酸盐岩容矿铅锌矿床的地质和地球化学特征差别明显,两者不是一套成矿系统的产物.     

泥炭质土K0固结不同开挖路径应力-应变关系研究

基坑开挖过程中不同部位的土体会因不同的卸荷力学行为而表现出动态的破坏特性。为研究基坑土体开挖过程中复杂的卸荷应力路径,利用TSZ-1S应力控制式三轴仪分别对湖相沉积的泥炭质土进行固结不排水及K₀固结下的加、卸荷试验,并按侧向、轴向、轴侧向同时卸荷等不同卸荷条件制定试验方案,模拟基坑开挖过程中不同部位土体卸荷路径下的应力-应变曲线、卸荷剪切破坏时的强度及初始切线模量等的变化规律。试验结果表明：土体的应力-应变特性与应力路径密切相关,各路径下应力-应变曲线都近似呈双曲线型;卸荷剪切破坏时强度明显低于加荷破坏。对不同卸荷路径下初始切线模量(E_i)的研究发现,E_i受侧向卸荷影响较大,卸荷后E_i有所提高,轴向卸荷对其影响较小。对各应力-应变曲线进行归一化处理,构建了考虑不同归一化因子的归一化方程,以该方程为基础对不同应力路径下的泥炭质土进行归一化处理,并对结果进行了验证,效果良好。本研究可为泥炭质土场地上基坑在不同卸荷路径下的变形参数和本构关系的研究提供参考。     

基于C-V-T模型的盾构穿越既有桥梁施工风险评估

由于城市轨道交通建设逐年增多,新建隧道与既有桥梁间冲突愈发明显。针对盾构隧道穿越既有桥梁施工风险问题,基于系统思想引入C-V-T模型将待评工程风险划为后果严重性（C）、既有桥梁系统脆弱性（V）与新建隧道系统威胁性（T）,构建致灾-承灾-灾后三系统风险评估流程。引入双因素突变理论并建立三级指标体系,得出既有桥梁突变级数,以定量表达脆弱性。采用交互矩阵衡量新建隧道指标间交叉影响,给出指标-系统权法,并利用多维云及正向发生器优化算法,客观表达多定量指标与定性概念间复杂映射关系及转换态势,以提升T值准确性。明确了后果严重性分级标准,给出三系统风险评估结果耦合方法,由此构建盾构穿越既有桥梁施工风险综合评估模型。将该模型应用于昆明地铁5号线穿越怡心桥工程风险评估中,评估结果与工程实际情况吻合,施工监测数据验证了评估模型的合理性、规范性与适用性。该研究成果有效保证了施工期间桥梁安全与正常使用,可为近似工程提供借鉴与参考。     

泥炭质土剪切特性及微结构变异特性

对滇池湖相沉积不同埋深的5层原状泥炭质土进行固结不排水三轴剪切(CU)及电镜扫描 (SEM)试验,分析不同埋深和围压下泥炭质土剪切特性及微结构变化.结果发现:在 50~ 1800kPa围压下,绘制泥炭质土极限应力的公切线不能仅用一条直线,而需分段画公切线.泥炭质土的有效应力路径曲线随围压增大从无序向有序转变,且固结压力大于300kPa后,有效应力路径曲线形态呈“7”字形,固结排水量在50~300kPa围压段内呈线性增长.根据微观结构变化与宏观剪切过程结合,分析其固结剪切过程的机理.在围压作用下土颗粒产生位移,颗粒的接触方式由边-面为主转变为面-面为主,土中大孔隙被挤压成小孔隙,孔径1μm 的小孔隙占优,土体变形本质是土颗粒位置改变.随着围压的增大,孔隙定向性提高,土颗粒分布更为均匀.泥炭质土由松到相对密实再到密实,其抗剪强度及其相关参数也相应提高.     

中国北极黄河站首次科学考察队冰川考察

2004年7～8月中国首次北极黄河站科学考察队在Svalbard群岛新奥尔松(Ny-Alesund)地区开展了多学科联合考察, 冰川课题组对附近冰川的基本特征、过去的研究状况和目前正在进行的研究工作等进行了考察和调研, 为中国今后在该地区的冰川学研究工作提出了初步建议.     

北极Svalbard、斯堪的纳维亚与挪威南部冰川物质平衡对比及其气候意义

利用1946—2005年北极Svalbard、斯堪的纳维亚及挪威南部冰川物质平衡资料,分析了冰川物质平衡的变化特征及其对气候变化的响应.结果表明:北极Svalbard地区冰川物质平衡具有较低的年振幅和较小的年际变化;环北极的斯堪的纳维亚地区和挪威南部地区冰川物质平衡则具有较高的年振幅和较大的年际变化;20世纪80年代末90年代初,3个地区冰川物质平衡均达极大或较大值,之后呈加速向负平衡发展之势.冰川物质平衡对气候变化的敏感性与其物质平衡状态有关:物质平衡越是趋向正平衡发展的冰川,其敏感值较高,反之亦然;海洋性冰川较大陆性冰川对平衡线高度变化(气候变化)敏感.平均而言,三个地区冰川物质平衡在观测期内的亏损量相对于零平衡状态而言,相当于气温上升了0.32℃.冰川净物质平衡对1℃升温的敏感性变化范围为-0.42～-0.99mw.e..a-1,对10%降雪增量的敏感性为+0.01mw.e..a-1～+0.57mw.e..a-1;平衡1℃升温导致的冰川净物质平衡消融需要降雪量增加24%.冰川物质平衡对气候变化的敏感性与其所处气候环境背景(大陆度)相关性,越是趋向海洋性的冰川其敏感性越高.     

基于GPS的北极冰川表面地形测量与制图

自2005年以来,我国科考队员利用双频GPS在北极黄河站附近的Austre Lovénbreen 和 Pedersenbreen两条冰川上每年一次开展高精度的冰川运动观测,获取了冰川表面监测标杆的精确位置和运动速度。2009年4月,我国考察队员在这两条冰川上开展了密集的GPS点位数据采集,藉此开展北极两条冰川的冰面地形测量。在分析单频GPS动态单点定位数据用于冰面地形测量的可行性基础上,经过平差计算获得了两条冰川的冰面地形数据,进而生成冰面DEM和等高线,制作冰面地形图。经与高精度控制点比较,冰面DEM高程的误差为0.78m,在冰川季节性高程波动和年消融的变化范围之内。由于SMART-V1型GPS设备是当前冰川研究工作中应用较多的pulseEKKO型探地雷达配套的一个重要部件,本文的结论对于同类仪器开展冰川测量工作具有参考价值,对基于高密度的GPS动态单点定位测量方法用于冰面地形测量的数据处理具有指导意义。     

祁连山西段草地土壤氮矿化及影响因子的关系研究

以祁连山西段草地土壤氮为研究对象,采用PVC管野外培养法,测定分析土壤氮及其理化指标,计算氮矿化量、矿化速率,分析引起土壤氮矿化的主要环境变量。结果表明：（1） 全氮、pH值在海拔上均差异显著（P<0.05）,有机质差异不显著（P>0.05）, NH⁺ ₄-N在2 700 m、2 800 m、2 850 m、2 900 m、3 000 m、3 050 m差异显著（P<0.05）,其他海拔差异不显著（P>0.05）,NO₃^--N在海拔上差异显著（P<0.05）。（2） 野外培养能促进土壤氮矿化,矿化速率在海拔上遵循二次多项式。（3） 土壤理化指标对土壤氮矿化速率影响大小依次为：pH值 > K > NH₄⁺-N>全氮>水分>温度>容重,土壤氮矿化速率与全氮、K、pH值、NH₄⁺-N、水分之间均有较显著的相关性（P<0.05）,与全氮、K、NH₄⁺-N、水分之间有二次多项式显著相关性,与pH值有显著的线型正相关,容重有对数正相关,土温有幂函数正相关,后两者相关性不强。（4） 通过研究发现能促进土壤氮矿化各变量因子的赋值范围为：pH值（7.2～8.4）、水分（21.8%～33.27%）、土温（4.41～8.91 ℃）。