基于混合聚类的岩体结构面优势分组方法

提出一种基于凝聚层次法和模糊C均值法的混合聚类法,用于对岩体结构面的优势组划分。该方法将结构面投放到在单位球面上,并使用欧式距离作为极点的相似性度量准则。先剔除结构面数据中的孤值产状,然后用凝聚层次法得到初步聚类结果,并将其作为FCM法的初始聚类中心,最后用FCM法划分优势组。通对人工生成产状样本的分组,验证了该法的正确性。将该方法应用于大藤峡坝址区实测的结构面数据的划分。在实测数据中寻找到两个孤值产状,成功将大藤峡D1y^1-3地层岩体结构面划分为两组,得到了符合实际的分组结果。     

联合BDS/GPS的北斗广域差分实时电离层延迟格网改正方法研究

研究并实现中国区域北斗广域差分实时电离层延迟格网改正算法，针对北斗单系统实时建立电离层延迟格网的不足，提出联合BDS/GPS的北斗广域差分实时电离层延迟改正方法。比较BDS、GPS以及BDS/GPS观测的实时电离层延迟格网，并利用北斗单频单点伪距定位进行精度验证。结果表明，在有效格网点覆盖充足的地区，BDS与GPS实时电离层延迟格网定位效果相当；而联合BDS/GPS观测的实时电离层延迟格网极大提高了偏远地区的单频定位精度与可定位历元数，也使原本单系统格网覆盖充足的地区定位效果得到进一步增强和稳定。     

南海神狐海域沉积物自生黄铁矿和石膏S同位素特征及对甲烷渗漏强度的示踪

The northern slope of the South China Sea is a gas-hydrate-bearing region related to a high deposition rate of organic-rich sediments co-occurring with intense methanogenesis in subseafloor environments.Anaerobic oxidation of methane(AOM) coupled with bacterial sulfate reduction results in the precipitation of solid phase minerals in seepage sediment,including pyrite and gypsum.Abundant aggregates of pyrites and gypsums are observed between the depth of 667 and 850 cm below the seafloor(cmbsf) in the entire core sediment of HS328 from the northern South China Sea.Most pyrites are tubes consisting of framboidal cores and outer crusts.Gypsum aggregates occur as rosettes and spheroids consisting of plates.Some of them grow over pyrite,indicating that gypsum precipitation postdates pyrite formation.The sulfur isotopic values(δ~(34) S) of pyrite vary greatly(from –46.6‰ to –12.3‰ V-CDT) and increase with depth.Thus,the pyrite in the shallow sediments resulted from organoclastic sulfate reduction(OSR) and is influenced by AOM with depth.The relative high abundance and δ~(34) S values of pyrite in sediments at depths from 580 to 810 cmbsf indicate that this interval is the location of a paleo-sulfate methane transition zone(SMTZ).The sulfur isotopic composition of gypsum(from–25‰ to –20.7‰) is much lower than that of the seawater sulfate,indicating the existence of a 34 S-depletion source of sulfur species that most likely are products of the oxidation of pyrites formed in OSR.Pyrite oxidation is controlled by ambient electron acceptors such as MnO_2,iron(Ⅲ) and oxygen driven by the SMTZ location shift to great depths.The δ~(34) S values of gypsum at greater depth are lower than those of the associated pyrite,revealing downward diffusion of 34 S-depleted sulfate from the mixture of oxidation of pyrite derived by OSR and the seawater sulfate.These sulfates also lead to an increase of calcium ions from the dissolution of calcium carbonate mineral,which will be favor to the formation of gypsum.Overall,the mineralogy and sulfur isotopic composition of the pyrite and gypsum suggest variable redox conditions caused by reduced seepage intensities,and the pyrite and gypsum can be a recorder of the intensity evolution of methane seepage.     

青海湖沙柳河流域浅层地下水不同时期补给特征

地下水稳定同位素组成的时空变化特征可以反映不同时期、不同区域地下水补给来源的差异。通过青海湖沙柳河流域浅层地下水氢氧稳定同位素组成的时空变化特征以及地下水、河水与降雨之间的补给关系的分析，结果显示：季风时期，地下水主要受降雨入渗和河流侧向补给为主，在补给过程中蒸发作用是影响地下水稳定同位素值的主要因素；非季风期，冰雪融水对低值区的地下水影响显著，同时降水的快速入渗则是该时期高值区地下水的主要补给方式之一。地下水同位素高值区，地下水与河水间补给作用较弱，补给时间超过5个月；地下水同位素低值区，地下水与河水补给关系较为密切，补给时间在1~4个月间。本文所得结论可初步反映干旱半干旱内陆流域地下水稳定同位素特征以及补给方式的基本规律，在一定程度上可为流域地下水及其他水体间的转换研究提供科学依据，并为地下水资源管理和水环境治理提供一定理论指导。     

天津港水域围垦条件下的水动力变化分析

本研究旨在讨论天津滨海新区的围垦对其附近水域水动力和悬沙输运所造成的影响,并进行定量评估。在天津港南部、北部海域分别选取4个站位进行了全潮水文观测,获取了流速剖面、悬沙浓度剖面数据,并据此计算了底切应力、潮不对称性以及余流。结果表明,底部悬沙浓度与流速、底切应力存在相位一致性,绝大部分站位的沉积物都呈现向岸净输运的趋势,悬沙通量分解显示潮汐捕捉项是该区域悬沙输运的主要贡献项;围垦愈增的2009～2015年,天津港北部潮不对称性增强,向陆的单宽悬沙输运率由20.15 g/(m·s)变至24.92 g/(m·s),而南部海域潮不对称性减弱,向陆的单宽悬沙输运率从37.75 g/(m·s)减小至6.37 g/(m·s)。综上,持续地围垦可能导致天津港附近海域的水动力条件改变,推测北部潮滩淤涨可能加快,而南部淤涨速率减小。     

钦州湾海洋环境的富营养化水平评价及其对浮游植物叶绿素a的影响

文章通过钦州湾现场调查资料，分别利用单因子污染指数法和富营养化指数法对湾内水质的污染状况和富营养化水平进行评价，并分析讨论不同的富营养化水平条件下浮游植物叶绿素a的响应。结果显示，钦州湾的污染状况和富营养化程度从湾顶至湾外呈现由重至轻的梯度变化，并出现两个“极端区域”：茅尾海化学需氧量（COD）和营养盐的污染指数劣于三类海水水质标准并重度富营养化；外湾污染指数符合一类海水水质标准并贫营养化。分析表明，茅尾海的重度富营养化是由河流输入、相对封闭的地形以及过度的牡蛎养殖造成，而外湾的贫营养化则主要归因于较少的水产养殖和陆源污水排放以及大量的浮游植物对磷酸盐的消耗。叶绿素a在这两个区域均呈现低值，茅尾海内主要是由于贝类滤食大粒径浮游植物和真光层深度下降引起，而外湾则是氮磷比（N/P）失衡，浮游植物生长受磷限制导致。另外，核电站温排水有可能是导致叶绿素a较高的原因。减少茅尾海内的养殖规模，种植红树林，集中污水于外湾排放，加强温排水口的水质监控是保证钦州湾海洋生态环境可持续发展的手段。     

基于新型高频声学多普勒流速剖面仪的河口近底部边界层观测初探

河口物质输运、能量交换与底边界层内的水动力过程密切相关,底边界层参数(如切应力、拖曳系数)的确定至关重要。挪威Nortek公司生产的新型声学多普勒流速剖面仪AD2CP相比传统ADCP具有高频、低噪的优点,可用于高频(16Hz)流速剖面观测,而被广泛应用于底边界层观测的ADV只能测量单点高频流速。本文采用AD2CP在长江口南槽最大浑浊带区域进行座底式观测,并与同步近底部三脚架上ADV的观测结果进行对比。结果表明,使用AD2CP测得的近底部平均流速与ADV的测量结果吻合良好;使用惯性耗散法计算了底切应力,基于ADV的单点高频流速数据计算结果为2.16×10~(-2)～5.69×10~(-1)N/m~2,基于AD2CP的结果为2.09×10~(-2)～4.26×10~(-1)N/m~2,二者范围大致相当。在此基础上,基于AD2CP数据计算出摩阻流速为4.55×10~(-3)～2.06×10~(-2)m/s、底拖曳系数范围为1.84×10~(-4)～2.49×10~(-3),与ADV的计算结果基本一致。此外,由于AD2CP可以获得高频的流速剖面数据,优于单点ADV,具备观测近底部边界层参数和边界层内湍流剖面的潜力。     

岩溶泉补给地表溪流二氧化碳脱气作用研究

碳酸盐岩风化作用(即岩溶作用)能够吸收大气二氧化碳(CO_2),形成溶解无机碳(DIC,dissolved inorganic carbon),被认为是一种重要的陆地碳汇,其在全球碳收支平衡和未来陆地增汇中可能会有重要贡献。然而,目前对岩溶碳汇的稳定性还存在争议,一些学者认为岩溶地下水出露地表后会发生CO_2脱气,对岩溶碳汇通量估算带来不确定性。本文以广西桂林长流水表层岩溶泉补给的溪流(约2.7km长)为例,利用水化学和同位素质谱仪测试技术,研究了溪水水化学指标和溶解无机碳同位素(δ~(13)C_(DIC))沿流程变化,探讨了溪流CO_2脱气过程、通量及其影响因素,以更好地了解岩溶碳汇的稳定性。结果表明:从泉口向下游,在陡坡地段(C1～C14段,长约270m,坡度约10°),溪水pH值、方解石饱和指数和δ~(13)C_(DIC)沿流程分别升高了0.9、0.9和1.8‰,而CO_2分压、电导率、Ca~(2+)浓度和DIC浓度分别下降了85%、34μS/cm、0.2mmol/L和0.7mmol/L,说明溪水发生了显著的CO_2脱气,并伴随碳酸钙沉淀。而在平缓地段(C18～C26段,长约2.1km,坡度1°),溪水各水化学指标和δ~(13)C_(DIC)变化较小,指示CO_2脱气作用较弱。这些发现表明溪流CO_2脱气受到了地形决定的水动力条件控制。另外,在下游渠段,受支流汇入影响,溪水pH值和方解石饱和指数有所降低,在一定程度上抑制了CO_2脱气。溪流CO_2脱气能够抵消部分岩溶作用固定的大气CO_2量,但是在长流水这一高地势、低流量且有碳酸钙沉积的环境下,其抵消的量也仅占29%。对于在低缓地区受流量很大的岩溶泉/地下河补给的河流,其CO_2脱气作用对岩溶碳汇的影响有限,加之受可能增强的水生光合生物固碳效应影响,岩溶碳汇应具有很高的稳定性。     

渤海湾盆地渤中19-6气田凝析油特征及油气关系

2018年中国东部最大整装凝析气田——渤中19-6气田的发现,一举打开了渤海湾盆地深层天然气勘探的新领域,展现了油型盆地天然气勘探的巨大潜力。渤中凹陷发育多套不同成熟度的烃源岩,位于渤中凹陷西南部的渤中19-6气田凝析油与天然气并存,近年来于该地区的天然气成因及形成条件多有研究,但是对于凝析油的形成则少有研究。本文以渤中19-6气田为例,探讨多套烃源岩发育的复杂油气区凝析油的成因及与天然气的关系。渤中19-6气田6个凝析油样品化学组成及其变化特征精细分析对比表明:该区凝析油以低碳数正构烷烃为主,含有较丰富的环己烷、甲基环己烷等环烷烃和苯、甲苯等低碳数芳烃,金刚烷类化合物较发育,高碳数生物标志化合物含量较低,综合判断凝析油属于混合偏腐殖型高熟原油。结合该区凝析油与天然气对比结果认为,该区凝析油和天然气属于同一套烃源岩在同一阶段所生成的烃类化合物,两者相伴而生,均属于烃源岩原生产物。