近20年我国煤与瓦斯突出事故时空分布及防控建议

防治煤与瓦斯突出是保障煤矿安全高效开采和国家能源稳定供应的前提条件。近期频发的煤矿瓦斯突出事故(2021年3月25日左权煤矿突出事故、4月9日东风煤矿突出事故)造成12人死亡,再次表明实现“零突出”的目标还有非常艰巨的路程要走。针对当前突出机理不清、突出事故频发现状,开展我国2001—2020年突出事故统计分析,数据显示,20年共发生突出事故484起、死亡3 195人,尽管近年来突出事故得到有效控制,然而在煤矿事故中仍处于相对较高水平且愈加突显。在此基础上,进一步从突出事故等级、发生地点、发生时间等方面分析2011—2020年突出事故时空分布规律,结果表明:12个省(直辖市)近10年共发生突出事故93起、死亡645人,其中较大突出事故持续占据主导地位、特别重大突出事故死亡人数常年居高不下、一般突出事故占比逐渐上升;突出事故具有“分布范围广、分布较为集中、南多北少、南重北轻”的地域分布特点,其中贵州省、湖南省、云南省、河南省4省最为严重,累计占总事故起数和死亡人数的68%和79%;突出事故集中发生在每年的5—7月和11—12月,每月的4—6日、15—17日和28—29日,每日的1—2时、5—6时、10—12时和17—20时等时段。针对突出事故呈现出高低交替的周期性发展规律,从安全管理的角度指出,必须将防突措施落实到每一天、每一班的生产中,越是突出事故低发期,越要加强安全管理,长期保持“安全意识增强—事故低发期—安全意识增强”的良性循环是突出防控的核心思路。      

基于梯度提升算法的岩性识别方法

传统的岩性识别方法如岩屑录井、钻井取心及测井资料解释等技术,对录井质量的依赖程度较高,识别精度与效率低,泛化能力差。随着计算机技术的迅速发展,将测井资料与计算机技术相结合开展岩性研究已成为岩性识别的有效手段。本文提出了一种基于梯度提升算法XGBoost和LightGBM的岩性识别方法。以苏里格气田苏东41-33区块下碳酸盐岩储层为例进行测试验证,采用该方法结合测井资料中的声波时差、自然伽马、光电吸收截面指数、密度、深侧向电阻率和补偿中子等6种参数进行岩性识别,并与KNN （K近邻分类器）、朴素贝叶斯和支持向量机等传统算法进行对比,结果表明,3种传统算法的岩性识别准确率分别为78.45%、74.43%和78.72%,基于梯度提升算法XGBoost和LightGBM的识别准确率分别达到了98.90%和98.72%,远高于传统算法。     

我国北方不同下垫面地表能量通量的变化特征

利用"中国干旱气象科学研究计划——我国北方干旱致灾过程及机理"的观测数据,分析塔中站、奈曼站、平凉站和锦州站2015年8—10月及定西站2016年8—10月地表能量通量变化特征。分析发现,不同下垫面辐射均表现出明显的日变化,相对于向下短波辐射和向下长波辐射,不同下垫面反射辐射和向上长波辐射差异更加明显。塔中站反射辐射和向上长波辐射最大,锦州站和平凉站相对较小。净辐射具有明显的日变化特征,和总辐射相位一致,农田净辐射日峰值相对较大。地表反照率3个月平均从大到小依次为塔中站(0. 27)、定西站(0. 19)、锦州站(0. 16)、奈曼站(0. 15)和平凉站(0. 14)。各站点感热通量和潜热通量均为单峰型,其中,奈曼站感热通量峰值最大(276 W·m~(-2)),平凉站潜热通量峰值最大。定西站和锦州站净辐射分配以感热通量为主,平凉站则以潜热通量为主。     

1961-2010年青藏高原气候变化特征分析

利用1961-2010年青藏高原及其周边地区158个气象站温度(包括平均温度、最低和最高温度)、降水和风速资料,对青藏高原的气候变化特征进行了分析。结果表明:(1) 1961-2010年青藏高原主体正在变暖变湿,但是高原东侧部分地区正在变暖变干,同时高原整体风速都在减小。(2)升温主要是夜间的最低温度贡献的。不同地区升温速率有差异,中部地区高于东部地区;平均温度和最高温度分别在1994年和1997年发生突变,突变后升温速率明显加快;三种温度都存在准8年周期震荡,其他短周期及更长周期震荡表现不一致。(3)降水量空间分布上表现为从东南向西北逐级减少,并且出现过多次突变,突变时间分别为1965年、1977年和1995年,突变前后降水的变化速率明显不同,降水存在准4年和准10年周期震荡。风速存在18～20年周期震荡。(4)青藏高原平均温度、最低温度及最高温度EOF分解的第一载荷向量均表现出全区一致的正值,中心区位于94°E-97°E一带,说明青藏高原腹地是平均温度、最低温度及最高温度变化最敏感的地区。(5)平均温度、最低温度及最高温度EOF分解的第二载荷向量大体表现出高原主体与东部以及北部边缘地带变化趋势相反,即高原主体升温(降温)时,东部及北部边缘地带是降温(升温)的。     

中国西北地区大气边界层高度变化特征——基于探空资料与ERA-Interim再分析资料

利用中国西北地区2015年9月至2016年8月38个站点L波段探空观测、2016年7月加密探空观测和ERA-Interim边界层高度资料,对比分析了西北地区大气边界层高度变化特征。观测资料表明,在中国西北地区,08:00(北京时,下同)冬季边界层高度最高; 20:00春季边界层高度最高,边界层高度从西部到东部有显著降低的趋势。ERA-Interim资料基本能表现出边界层高度的区域分布,但相对于探空观测得到的边界层高度,除夏季20:00外,ERA-Interim再分析资料边界层高度均偏低。全年平均而言,08:00(20:00)偏低160 m(170 m),其中在08:00(20:00),冬季(春季)偏低最显著。08:00边界层高度与低层稳定度、近地层温度和风速相关更加显著; 20:00边界层高度与低层稳定度和相对湿度相关更加显著。2016年7月加密观测资料对比表明,ERA-Interim资料的对流(中性)边界层高度显著偏高;低层稳定度、相对湿度偏小,风速偏大可能是造成边界层高度偏高的原因; ERA-Interim资料的稳定边界层高度偏低,与低层稳定度和近地层温度偏低相关,但其影响因素相对更加复杂。     

川西—川中地区上三叠统地层对比及沉积充填特征

根据野外露头、岩心、测井及地震解释成果,结合岩石薄片等分析测试成果,对四川盆地西部—中部地区上三叠统内部层段进行了厘定,并对物源体系及沉积充填特征进行了研究。早卡尼期川西坳陷最早接受沉积,马鞍塘组自西向东、向北上超于雷口坡组古喀斯特面之上,晚卡尼期发生强烈海退导致沉积范围缩小,该期以发育障壁海岸—陆棚沉积体系为主。早诺利期伴随再次海侵,小塘子组再次向川中隆起上超,晚诺利期构造活动导致龙门山中、北段大幅隆升和剥蚀,沉积环境从障壁海岸—陆棚沉积体系向河流相—三角洲沉积体系演变。早瑞替期河流—三角洲沉积体系广泛发育,地层继续向隆起带上超,在中瑞替期川中隆起带开始接受沉积。安县运动导致龙门山大幅抬升和须家河组早期沉积的大量剥蚀,以发育冲积扇—扇三角洲及三角洲为特征。印支晚期差异构造抬升导致须家河组上部地层的削截,自南东—北西须家河组顶部的削蚀量逐渐增大。川西—川中地区上三叠统主要受西部及东南部物源体系控制,早期沉积充填特征主要受雷口坡组古喀斯特地貌控制,而晚期沉积充填特征主要受印支晚期构造活动控制,龙门山的持续抬升导致湖盆中心及物源交汇区不断向东迁移。     

地下资源开采与诱发地震：现状与进展

页岩气、地热等清洁能源正成为全球能源开发日益重要的组成部分,也是我国未来能源产量增长的主体,对保障能源资源安全、支撑双碳目标意义重大。然而随着页岩气、地热等地下工业开采活动规模的不断扩大,由此引发的地震灾害问题正日益受到人们的关注。强化工业活动与诱发地震关系研究、管控相关诱发地震灾害风险成为全球面临的重要课题和挑战。基于此,笔者等调研了工业活动诱发地震的全球典型案例,系统介绍了不同国家(美国、加拿大和韩国)工业活动诱发地震的现状及其差异,并对流体注入诱发地震的主要途径、物理机制、相关作业参数和诱发地震关系等做了全面的综述。发现诱发地震不仅与流体注入参数(体积、速率等)相关,还受控于特定的区域地质背景和断裂条件。合理管控地震灾害风险、促进相关能源的开采,应该统筹开采区地质地球物理的综合调查和开采过程的动态监测。     

基于DDS的氦光泵磁力仪射频场智能调频研究

地磁场测量在基础地质研究、矿产资源勘查和军事探测等领域得到广泛应用,作为磁场测量核心之一的氦光泵磁力仪探头,其射频场调频精度是决定其磁测精度的重要影响因素。为实现易调节、高精度、高可靠性的调频信号,本文利用直接数字频率合成器(DDS)与微控制器(MCU)相结合方式,研究了磁力仪探头射频场智能精密调频技术,可灵活、实时、自动、精密地对磁力仪探头射频场进行调频。调频信号加载到氦光泵磁力仪系统的联调试验表明,磁力仪获得了稳定精密的磁共振信号,从而保证了磁力仪实现高精度的磁场测量。     

融合GNSS气象参数的PM2.5随机森林预测模型

针对PM2.5浓度的预报问题,该文结合国家GNSS服务(IGS)分析中心获取的北京房山站的气象数据及同期的PM2.5实测数据,分析了气象因子和环境污染物因子对PM2.5浓度的影响,并提出 了基于随机森林算法的PM2.5浓度预测方法,建立了融合GNSS气象参数的PM2.5随机森林预测模型.实验结果表明:该算法的时效性达6 h,在一定精度范围内能够取得较好的预测效果,同时能够有效地抑制过拟合的现象.     

高分一号山地冰川运动速度提取与分析

近年来国产遥感卫星数据增多,但在山地冰川运动速度监测研究中,国产卫星遥感数据的使用却很少。基于此现状,本研究利用"高分一号"卫星数据(GF-1)对藏东南雅弄冰川运动速度进行了提取。通过与同分辨率、同时段的Landsat 8数据进行对比,以及利用非冰川稳定区域的残余位移和冰川主冰流线剖面运动速度两方面,评估了GF-1数据提取的冰川运动速度的精度。结果表明:GF-1数据在非冰川稳定区域的平均偏移量为7.48 m·a~(-1),虽较Landsat 8数据的高(平均偏移量4.58 m·a~(-1)),但小于冰川平均运动速度的5%;GF-1数据与Landsat 8数据在2015年—2016年时段内的冰川主冰流线运动速度变化趋势一致,两者的偏差均方根为7.41 m,小于冰川平均运动速度的5%。研究结果证明了国产高分一号卫星遥感数据在青藏高原山地冰川运动速度监测应用中的可行性。