多元化监测系统应用于台湾浊水溪冲积扇地层下陷监测与分析

台湾浊水溪冲积扇(行政区域包括彰化县与云林县)在地质条件上富含有易压缩土壤,加上不当过量抽用地下水,导致该区域为台湾目前最严重的地层下陷区,尤其高速铁路正通过该地区最严重的下陷中心,地层下陷将会对高速铁路结构安全产生影响,使得地层下陷防治成为目前一个急需解决的重要议题。政府为改善当地严重地层下陷问题,大力投入相关防治工作。本文主要介绍台湾地区应用多元化监测技术监测浊水溪冲积扇的地层下陷,包含全球定位系统(GPS)、永久性雷达干涉技术(PSI)、水平测量、磁环分层式地层下陷监测井与地下水位井等,实现了空中、地面及地下对地层下陷的多维度变形监测,为地层下陷的研究与防治提供了重要的技术支撑。     

不同地形与取样数的Kriging插值精度对比研究——以舒城县土壤全氮空间分异为例

为分析地形与取样数对大尺度Kriging插值精度的关系,在舒城县的山区、丘陵、岗区、平原等4个不同地形单元采集土壤表层(0~20cm)样品611个,进行可变取样数条件下的土壤全氮空间分异插值精度比较。半变异函数分析表明,4个地形单元块金值与基台值比值的平均值<25%,具有强烈的空间相关性。Kriging插值精度标准均方根误差检验值(NRMSE)在各地形单元内都随着采样密度的增大而不断降低,插值精度提高;各地形单元之间,在相同的采样密度下,Kriging插值精度大小顺序为平原>岗区>丘陵>山区,随着地形复杂程度增加,Kriging插值精度降低。NRMSE检验值平均变化率分析表明,地形越复杂地区Kriging插值精度提高越快。地形条件和取样数是影响大尺度Kriging插值精度的重要因素。     

中空螺旋半合管直推取样建井工艺在污染场地调查中的应用研究

污染场地土壤地下水的勘查需要同时满足取样和建井需求,中空螺旋半合管具有一定的自攻性,能够在获取低扰动土壤样品的同时建立地下水监测井。本文首先分析了中空螺旋的技术特点,同时基于直推式环境取样装备,提出中空螺旋半合管直推取样建井工艺,并在砂土相对密实度为0.46~0.83（12~16 m）的第四系砂土类地层进行项目试验。试验结果表明,该工艺能够有效解决传统直推取样工艺在土壤密实区域难以到达预定深度的难题,且岩心采取率>90%,是一种值得推广的环境取样技术。     

瞬态瑞雷波法在堤防防渗墙质量检测中的应用研究

针对目前堤防防渗墙质量检测内容和检测方法的不足,利用瞬态瑞雷波法对堤防防渗墙质量检测进行了分析研究,得出了套井回填粘土防渗墙各测点瑞雷波频散曲线及反演分析结果,给出了套井回填粘土防渗墙墙体内部缺陷及施工深度。通过与现场钻孔取样室内土工试验资料进行对比分析,得出了瑞雷波波速与介质干密度的相关关系,为堤防防渗墙工程的质量的控制提供了一种快速有效的检测方法。     

地下水监测工程承压-自流监测井密封技术

针对地下水监测工程施工中面临的承压-自流监测井密封、监测、取样、洗井等紧迫难题,研发了承压-自流监测井密封技术。该技术是在监测井管口安装一个具有多个功能组件的密封不锈钢盖板来实现自流监测井长期监测的各项需求。本文介绍了承压-自流监测井密封技术原理、系统组成和安装流程及方法。通过山西忻州市地下水监测井现场示范及其他地区50余口井的工程应用,证实该技术可有效解决自流监测井井口密封、水样采集、洗井清淤和维护探头等一系列问题,具有密封效果好、不污染水质、操作便捷和成本低等优点,可实现不同特征自流监测井地下水数据长期自动采集与传输,并可为类似井的封孔工作提供解决思路。     

大范围地面沉降的差分GPS监测法

详细介绍了差分GPS静态测量和动态测量两种测量模式应用于大范围地面沉降监测的工作原理,探讨了GPS测量与水准测量,这两种方法因测量基准面不同,而使得所测地面沉降量存在的差异。将差分GPS静态测量模式实际应用于天津市的地面沉降监测,通过对其4年的实际测量精度的分析表明,对于大范围地面沉降监测,采用差分GPS静态测量法取代长距离的一等精密水准测量是完全可行的。     

多基线距DInSAR反演河南省永城煤矿区地表形变

永城是河南省重要的煤炭生产基地,煤矿开采后形成的塌陷区中有70%以上是耕地,已严重威胁到当地居民的生产生活秩序以及生命财产安全,迫切需要采用快速高效的技术手段获取塌陷区的信息来为相关部门提供决策依据;研究中选用2004～2006年的6景ASAR数据,采用基于相干目标的多基线距DInSAR技术对河南永城煤矿区的地表形变进行反演;研究中采用的地表形变反演技术克服了传统DInSAR技术失相干的问题,反演得出的地表形变的范围和程度与调查结果相吻合,表明该项技术具有很强的实用性和推广性;最后分析反演误差产生的原因并提出今后可采用L波段以及多平台联合监测来提高煤矿区地表形变的精度。     

多信息融合优选叠前同步反演参数

叠前同步反演在储层预测及烃类检测等方面得到了广泛应用。然而如何获得最佳的反演参数,以使误差最小,是应用叠前同步反演技术面临的一个重要问题。前人主要依据经验、人为观测获得反演参数,缺点是误差较大,缺少科学的参考依据。鉴于此,引入了统计学上的数据归一化方法,使不同量纲数据如纵横波速度、密度均方根误差等得到了有效归一化,解决了三者难以在同一尺度下对比分析的问题。有效融合了正反演数据信息到相关系数与误差比这一个指标中。上海某区地震数据叠前同步反演参数优选表明,应用该技术确定了最优的反演参数,使反演结果与测井实测结果达到了最佳逼近。     

基于三维激光点云数据在自然资源生态系统领域的提取研究

运用地基获取的树木三维激光点云扫描数据源,基于LIDAR360、MATLAB软件处理平台,设计排序算法和凸包算法进行样木树高、胸径等参数提取技术研究,提取的参数与实测值通过回归分析统计:其树高相关系数R²为0.978 0,均方根误差为0.133 3 m,且t检验的P <0.05;胸径相关系数R²为0.972 3,均方根误差为0.55 cm,且t检验的P<0.05。说明提取的树高、胸径参数均与实测的树高、胸径值存在显著性相关,研究表明:采用排序算法和凸包算法提取的单木树高与胸径参数较为理想,具有较高的参数提取精度,为林区大面积范围测量单木树高、胸径等参数提供快速、精准有效的新方法。     

贵州纳雍水东铅锌矿床石英包裹体特征及成矿温度研究

利用显微测温学的方法,对纳雍水东铅锌矿床中石英进行显微及包裹体测温研究。研究表明,石英的流体包裹体主要以气液相包裹体居多,纯液相次之。包裹体测温结果显示,成矿流体冰点温度为-12.5℃~0.1℃,均一温度变化范围为122.1℃~307.0℃,峰值范围为120℃~150℃,反映出中低温成矿的特征;流体盐度W(NaC leq)%变化范围为0.18%~16.43%,平均盐度7.05%;流体密度为0.8 g/cm3~1.02g/cm3,平均密度0.95 g/cm3;成矿压力为87.86×105Pa~351.94×105Pa,其对应的成矿深度为0.29 km~1.17 km之间,平均成矿深度为0.50 km。综合研究表明本区矿床为典型的中低温热液铅锌矿床,成矿流体呈现中低温、低盐度、中等密度、低压、浅成相的矿床成矿环境特征。     

岩石密度和超高压岩石折返速率

在常温常压条件下对中国大陆科学钻CCSD主孔100-3000米岩心样品进行了密度测量,建立了密度连续剖面,并界定了不同超高压岩石的密度值。通过对比高温高压物性实验资料,岩石密度随着退变程度增强而降低,榴辉岩密度变化序列为3.52g/cm3→3.49g/cm3→3.07g/cm3→2.93g/cm3。超高压长英质岩石密度变化序列为3.00g/cm→2.80g/cm3→2.65g/cm3。上述实验资料是讨论不同折返阶段岩石所受浮力的基础,为研究折返速率大小提供了基本参数。本文通过折返板块运动平衡时,上浮力与粘滞力平衡这一关系式,定量研究了大陆俯冲板块的折返速率,认为密度差产生上浮力从而引起折返,温度对板块折返速率的影响最为显著;密度差大小、折返角度、折返板块大小对折返速率也有直接的影响。定量模拟分析表明,在温度高于850℃时,板块的折返速率可以超过100mm/a;当温度降至700℃时,折返速率则低于1.5mm/a。作者认为在折返早期,温度较高,板块快速折返至60-70km榴辉岩相深度;随着传导散热,温度降低,板块以较慢的速率折返至中下地壳。折返速率的估算表明,浮力是板块折返第一阶段(从>100km深部折返至<40km的中下地壳)的主要驱动力。     

泸州深层页岩气呼吸性地层井漏堵漏方法及对策分析——以Y101H3-4井为例

泸州深层页岩气储层埋深达4000 m,属于高压力地层,所钻遇石牛栏组地层岩性为含砂泥岩,本区内多口井钻遇高压裂缝气,溢流及井漏风险大,时常出现高套压事件;同时一些井存在采用高密度钻井液钻进至类似地层时发生漏失后又返吐的现象,给堵漏和钻进作业带来较大困难。针对该类呼吸性地层井漏,以Y101H3-4井为例,现场试验了一系列堵漏方法及措施,结果表明：常规堵漏工艺对呼吸性地层堵漏效果不佳,堵漏材料粒径难以匹配,易导致封门堵漏失败;针对同平台邻井实钻油气显示情况,合理降低钻井液密度有助于堵漏作业实施;油基水泥塞是解决此类呼吸性井漏最有效的工艺技术,但前提条件是确定合理钻井液密度,降低注水泥过程中的返吐量,防止水泥浆与钻井液直接接触污染。在泸州区块采取降密度+注油基水泥塞堵漏是解决呼吸性地层井漏的最佳方法,可快速解决该类地层的堵漏难题。     

台湾中西部沉积盆地三维密度结构及其重力异常

台湾中西部沉积盆地是台湾省海陆油气勘探的重点区域。本文利用石油钻井资料和重力观测数据,依据Kriging插值及台湾中国石油公司深度-密度经验公式,计算了该地区沉积地层三维密度及剩余密度结构,并依据三维有限元解泊松方程方法,通过求解重力位计算出三维剩余密度体产生的剩余重力异常。密度结构显示,在0~6km深度范围,自更新统到先中新统的沉积地层大致分为2.0~2.30g/cm3、2.30~2.45g/cm3、2.45~2.60g/cm3、2.60~2.70g/cm3等4个密度层。其中,台中盆地陆缘区中下部2~4km深度存在较大沉积凹陷,凹陷区密度比周围低0.05~0.10g/cm3.重力计算结果表明,本区沉积地层产生的剩余重力异常在-20~+15mGal之间,深部凹陷对应负异常低值圈闭,其形态和量值与实测重力异常一致。      

河套平原浅层地下水动态监测网优化设计

河套平原的地下水动态监测网存在监测井空间布局不合理的问题,限制了地下水研究工作的进一步深入.采用水文地质分析法和克里金插值法,并结合实际情况对河套平原的浅层地下水监测网络进行了优化设计.地下水动态影响因素分区图的编制主要考虑了地貌、包气带岩性、浅水位埋深、含水层渗透系数、年均降水量、年均蒸发量以及地下水开采模数7个因子.结果表明,优化设计的监测网共有监测井428眼,优化后Kriging插值误差标准差为2.53~10.99 m,比优化前(2.75~27.00 m)显著降低,这说明优化设计的监测网精度有很大提高.此外,优化后的监测网不仅能够对河岸带、断裂带、咸淡水交互带、地下水降落漏斗区等关键地段的水位实施监测,还能够满足不同地区对监测井密度的需求,具有一定的参考和实践价值.     

气体推动式地下流体取样技术的室内验证

获取高质量的地下流体样品对于二氧化碳地质利用与封存(CCUS)场地的CO₂泄漏监测具有重要意义。基于气体推动原理的地下流体取样器具有取样精度高、地层扰动小、易与井下监测技术集成从而实现地下流体原位连续监测等多方面优势,已广泛应用于多个CCUS场地中。然而,在实际应用中取样器存在取样量不稳定、受地下水水位波动影响大等问题。为解决上述关键问题,作者研发并搭建一套模拟井筒内地下流体取样可视化实验装置,通过开展不同液面高度下地下流体的取样实验,探究气体推动式取样器的取样过程及取样机制。实验结果显示：气体推动式取样技术在取样过程对井筒内液体无干扰,证明具有被动取样的特点,对环境影响程度低。取样量大小主要取决于井筒内液面高度和储流容器大小,可通过液面高度及管路尺寸精确计算得出理论取样量。不同液面高度下实际取样量与理论计算量基本一致,其误差随液面高度的增加而降低,最大误差小于6.6%。取样时间与平均取样速率主要取决于注气压力,并与注气压力呈现幂函数关系,拟合相关系数大于99%。上述实验结果将有助于进一步理解气体推动式取样器的取样机理,对于取样器结构优化以及指导现场取样效果具有重...     

地震滑坡编目图误差分析

地震滑坡编目是地震滑坡区域研究的基础。近年来,单次地震事件后的地震滑坡编目工作成果多有出现,然而,地震滑坡编目误差分析,尤其是滑坡的面积与体积误差分析研究却是一项空白。本文提出了一种基于遥感影像空间分辨率的地震滑坡编目误差分析方法,并分别对2010年4月14日玉树Mw69级地震触发的2036处滑坡、2010年1月12日海地Mw70级地震触发的30828处滑坡、2008年5月12日汶川Mw79级地震触发的197481处滑坡编目图进行误差分析。结果表明玉树地震滑坡面积为1191 km2,误差范围是1153 ~1229 km2（9681%~10319%）,体积为2012×106m3,误差范围是1947×106~2078×106m3（9677%~10328%）;海地地震滑坡面积为15743km2,误差范围是15118 ~16368 km2（9603%~10397%）,体积为29698×106m3,误差范围是28594×106~30821×106m3（9628%~10378%）;汶川地震滑坡面积为1160025km2,误差范围是1072258 ~1248424km2（9243%~10762%）,体积为4693159×106m3,误差范围是4372957×106~5033739×106m3（9318%~10726%）。遥感影像分辨率与滑坡编目误差的关系分析表明不同分辨率遥感影像对地震滑坡编目图误差有明显影响,地震滑坡强频分布与滑坡编目误差的关系分析表明滑坡规模对地震滑坡编目图误差也有明显影响。该地震滑坡编目图误差分析方法可以推广应用于更多的地震滑坡事件。     

勘探网密度的验证

合理地确定勘探网密度,是地质勘探工作中的一个重要课题。所谓合理的勘探网密度,就是能够使获得的地质成果与真实情况之间的误差在允许范围之内的最稀的勘探网密度。也就是能够保证勘探所得的某一级别储量符合列入这一级别储量所要求的条件的     

土壤饱和导水率的多尺度预测模型与转换关系

运用联合多重分形方法研究不同土层土壤饱和导水率与土壤基本物理特性的多尺度相关性,建立不同土层土壤饱和导水率的多尺度预测模型,构建不同土层土壤饱和导水率之间的转换关系。结果表明:不同土层土壤饱和导水率与土壤基本物理特性的相关程度排序不同;在单一尺度和多尺度上,0~20 cm土层土壤饱和导水率与土壤基本物理特性的相关程度排序相同,20~40 cm土层土壤饱和导水率与土壤基本物理特性的相关程度排序不同;土壤饱和导水率多尺度预测模型的预测精度较高,0~20 cm土层和20~40 cm土层拟合值的均方根误差分别为0.035 0和0.029 0;0~20 cm土层和20~40 cm土层土壤饱和导水率转换关系的计算精度较高,拟合值的均方根误差为0.037 5。     

北京地面沉降InSAR监测效果分析

在分析北京地面沉降灾害现状、现有监测方法和技术手段基础上,对LglnSAR监测与传统分层动态监测、高精度水准测量、GPs测量等在区域地面沉降监测时效性、精确性和经济性等之间的差别,并以北京地铁13号线地面沉降InSAR监测为例,分析其优势与不足,为优化北京地面沉降监测资源、全面开展线性工程地面沉降灾害监测提供参考,以助于推进首都减灾防灾工作进程。     

LTC水位仪水压和盐度系统误差的检验与校正

LTC(Level,Temperature,Conductivity)水位仪是一种用来监测水位、水温和电导率的仪器,体积小和使用方便等特点使其广泛应用于地下水动态及海水入侵监测,但随着使用时间增长,其水压和盐度系统误差会增加,而这一误差却经常被忽略。通过一种简单有效的方法对52个LTC水位仪水压和盐度的测量进行系统误差检验与校正。统计分析表明,在一定条件下分别有71.2%和90.4%的LTC水位仪测量水压和盐度的误差超出了仪器本身精度。对于超出仪器本身精度的LTC水位仪进行系统误差校正,水压和盐度的真实值与测量值呈线性关系,不同LTC水位仪线性校正系数的值也不同。校正前水压和盐度的误差范围分别为-2.08~5.21 cm和-10.77~2.03 g/L,校正后误差范围分别为±1 cm和±1 g/L。测试结果表明,用LTC水位仪野外监测时,应事后进行水压和盐度系统误差的检验和校正,以保证和提高采集数据的质量。