黄土高原植被演替下土壤孔隙的定量分析

土壤孔隙特征对黄土高原植被恢复下的“土壤水库”重建有着重要影响. 本文采用时空互代的方法, 利用CT(Computed Tomography)扫描和图像处理技术, 对黄土高原子午岭林区5个植被自然恢复演替阶段样地表层15~57 mm的土壤孔隙参数进行了定量分析. 结果表明, 在植被自然恢复演替过程中, 土壤孔隙数、孔隙度、孔隙成圆率和分形维数等孔隙参数得到极显著地提高(P<0.01), 表现的规律为顶级群落阶段>先锋乔木阶段>灌丛群落阶段>草地群落阶段>弃耕地阶段, 说明植被自然恢复能明显促进土壤孔隙状况的提高, 并且这种作用随着恢复演替时间的延长和植被类型的改变逐渐增强, 最终在顶级群落阶段土壤孔隙参数达到最优. 土壤有机质含量与各孔隙参数之间均有极显著(P<0.001)的线性关系, 有机质累积量的增加可能是植被自然恢复过程中土壤孔隙特征变化的主要原因之一.     

基于半偏联系数和动态减法集对势的区域水资源承载力评价方法

为准确和客观地评价区域水资源承载力,从水资源承载力评价样本与评价等级标准这一集对的复杂系统结构角度,应用集对分析半偏联系数和减法集对势方法,构造了定量反映和刻画集对联系数系统结构中联系数分量间微观运动的迁移率矩阵,提出了一种联系数分量值的修正方法,同时基于减法集对势和三角模糊数方法动态确定了差异度系数,构建了区域水资源承载力定量评价方法.该方法在安徽省淮北市的应用结果表明:2011-2019年水资源承载力介于2～3级之间,承载力较差,系统态势总体上由偏反势向均势过渡,逐渐向好发展;在判别系统态势发展方面,基于普通减法集对势的联系数值由2011年的-0.279变化到2018年的-0.037,再到2019年的-0.218,基于半偏减法集对势的联系数值由2011年的-0.267变化到2018年的-0.035,再到2019年的的-0.207,说明两种方法均适用,但在确定评价等级值方面,评价效果后者更优,相对误差在1%以内,这与半偏减法集对势的物理解释意义更为深刻有关.联系数系统结构中联系数分量间的微观运动结果表明,原联系数中最大分量的值会减小,其他两个分量的变化情况与该分量本身的大小、半偏联系...     

基于SPT-APD-DDA的砂土液化评价方法研究

传统的规范法在建立经验判别准则过程中存在大量不确定性因素,工程中亟需针对复杂场地液化判别方法的综合性研究。通过对上海市包头路段沉管抢修项目49组砂土土样的研究,在标准贯入试验法(SPT)定性评价的基础上采用提出的绝对差值百分比法(APD),划分出35组判别结果精确及14组存在判别误差的土样。借鉴判别分析理论思想,将平均粒径D₅₀、不均匀系数C_u、比贯入阻力P_s、标准贯入点深度d_s、地下水埋深d_w和标准贯入锤击数N_63.5等物理力学参数加入液化评价,利用精确土样建立适宜研究区工程地质特性的距离判别分析模型(DDA),对14组存在判别误差或失误的土层进行定量评价。研究结果表明：建立的砂土液化综合评价体系对研究区具有较强的针对性与适应性,从多角度全面、客观地评价了研究区砂土液化情况。最终通过合理的抗液化沉陷措施,保障了后续工程的稳步进行,为类似地质条件场区的砂土液化稳定性评价提供参考和借鉴。     

基于压缩感知的高分辨率平面波分解方法研究

平面波分解方法是地震资料处理中的一项关键技术,它广泛地运用在平面波偏移、各类Beam偏移等成像方法中.平面波分解不仅可以提高偏移成像的效率,而且可以压制地震资料中的随机噪音,提高地震数据的信噪比.线性Radon变换（LRT）是一种常见的实现平面波分解的方法,但常规的LRT存在以下两个缺点：（1）分辨率受测不准原理限制;（2）变换结果存在很多噪音和空间假频.为了克服LRT的上述缺点,本文提出一种基于压缩感知的高分辨率平面波分解方法,并利用加权匹配追踪（WMP）技术实现了该方法.该方法将LRT视为一个参数估计问题,并将LRT结果的稀疏性作为约束条件,在压缩感知理论的指导下利用WMP方法得到高分辨率、高信噪比的平面波分解结果.另外,该方法还可以用于提取地震数据的线性信号、压制随机噪音、实现高维地震数据规则化等地震资料处理技术.数值实验结果证明：WMP方法可以有效地提取地震数据中的线性信号,提高LRT的分辨率和信噪比,从而改善平面波分解的质量.     

基于增量动力分析和纤维模型的矮塔斜拉桥结构抗震性能研究

基于OpenSees软件及其纤维模型的有限元方法,建立了典型矮塔斜拉桥的非线性数值分析模型,分析各构件的抗震性能指标。采用动力增量分析法（即IDA方法）,对结构进行了非线性动力时程分析,分别探讨了在纵桥向和横桥向地震作用下矮塔斜拉桥结构的构件破坏规律。分析了在不同加速度峰值情况下,矮塔斜拉桥主塔和边墩沿高度变化的应变包络图、主梁内力包络图及支座位移包络图。结果表明：与一般斜拉桥性能要求不同,矮塔斜拉桥的主塔可以发生损伤,塔底和边墩墩底为主要控制截面,支座在纵桥向地震组合作用下较易发生破坏,拉索和主梁是不易损伤的构件,主梁内力包络图的分布情况随着地震峰值的增加发生变化。     

基于高分辨率合成孔径雷达影像建筑物成像几何结构的震害特征分析

传统的利用震后单幅合成孔径雷达(SAR)影像对建筑物的震害特征分析大多基于街区范围, 很少基于其成像几何结构． 本文基于高分辨率SAR影像上的建筑物成像几何结构, 分析了建筑物单体的震害特点, 建立了利用距离向线性灰度累加的方法提取规则未倒塌建筑物的叠掩区和阴影区及倒塌建筑物的倒塌区, 并在此基础上进行各几何特征区域的纹理特征, 如同质度、 不相似度和熵的计算及其组合特征分析, 由此建立了基于SAR影像建筑物成像几何结构的震害分析方法． 采用该方法对2010年玉树M_S7.1地震震后玉树县城区的高分辨率SAR影像进行分析, 结果表明: 叠掩、 阴影和二次散射亮线是进行建筑物震害解译的有效几何结构特征, 其中叠掩区和阴影区的影像纹理特征具有较好的震害识别能力; 与传统的简单特征统计方法相比, 考虑建筑物SAR影像成像几何结构的特征统计法, 可以显著提高建筑物的震害识别能力.      

基于梯度扩散薄膜技术(DGT)的氨基生物炭覆盖沉积物-水界面铜、铅释放研究

湖泊沉积物的重金属污染防治一直是环境领域的热点问题.本研究采用氨基生物炭作为覆盖材料,利用梯度扩散薄膜技术(DGT),研究了上覆水不同pH及水流扰动条件下Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)在沉积物-水界面间的原位释放特征,以及氨基生物炭对湖泊沉积物重金属污染的原位修复效果.研究结果表明,在0r/min或100r/min水动力条件下,可移动态重金属离子有不断由沉积物向其他介质扩散的趋势,1.81kg/m²的氨基生物炭覆盖强度可降低Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)释放通量达89%以上,有效减小了水环境中重金属的潜在生态风险.在pH=5的酸性及pH=9的碱性水环境中原位修复效果较差,水体中大量的H+或络合物均会削弱氨基生物炭对重金属离子的吸附,当上覆水在pH=7的中性条件时原位修复效果最佳.100r/min水流扰动下的上覆水Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)含量在释放平衡时较0r/min条件下高出0.036～0.096μg/mL,说明高强度的水流扰动易造成覆盖材料的扬起和浮动,导致覆盖材料与重金属发生解吸.     

基于DPHP测量数据提取热导率参数的方法研究

基于DPHP实测数据研究了提取热导率参数的两种方法:极值法和拟合法.极值法利用温度曲线的峰值及对应时间计算热导率,测量过程中的采样间隔是影响计算结果的关键因素,热导率相对误差同采样间隔与峰值时间的比值有关,当比值小于0.02时,相对误差不超过±1%.采用抛物线拟合采样最大温度值相邻的数据计算峰值温度能够在一定程度上弥补采样率过大的问题.但对于过大的采样间隔获得的数据应使用非线性拟合法.非线性拟合法要求拟合模型对实测数据有良好反映,但理论模型与实际探针模型的差异导致实测数据只是在最大温度前后吻合较好,因此需要对拟合数据窗口进行选择.基本原则是数据区间内应当包含温升最大值,而且上升段的数据量应少于衰减段的数据量.     

基于区域-时间-长度算法的区域地震活动与强震关系研究

基于区域-时间-长度(RTL)算法,本文以汶川M_S8.0、 于田M_S7.3、 芦山M_S7.0、 鲁甸M_S6.5及景谷M_S6.6地震为例, 对强震前地震活动异常空间分布与发震地点的关系进行分析, 并根据新提出的物理参数区域-时间-长度的面积分I_RTL探索区域地震活动水平与地震发生时间的关系． 结果显示:3次M_S≥7.0强震前均检测到地震活动平静, 2次M_S＞6.0地震前均检测到地震活动增强, 这些地震活动平静和增强异常主要分布在震中及其附近潜在发震断裂带及周边, 异常范围和异常程度随时间由小到大再到小． M_S≥7.0强震前, 地震活动平静主体区的I_RTL曲线在震前1—3年从零值下降至低谷后回升,低谷点与地震发生的时间间隔为9—18个月; 鲁甸M_S6.5和景谷M_S6.6地震前, I_RTL曲线分别在震前1年和1.8年由低值开始上升, 达到峰值后回落, 峰值点与地震发生的时间间隔分别为3个月和9个月． 本文结果表明, 地震活动平静的I_RTL低谷点和地震活动增强的I_RTL峰值点对地震发生可能有一定的指示意义．      

应力变化与流体(水位、水温、水化学、土壤气等)变化的耦合机理及其在川滇地区地震前兆研究中的应用

诸多研究表明,地下流体物理化学性质的变化是地震短临前兆的有效指标.川滇地区是地震前兆反应的敏感区域,前人的诸多研究表明地震前很多地震观测台站有明显的水位、水温、水氡、应变、电磁场等前兆异常.应力变化是影响孕震和地震触发的一个重要因素,流体观测包含有区域应力-应变场和断层活动的信息.本文通过总结梳理认为,解释地震导致的地壳变形时不仅需要考虑静态弹性应变,还需要考虑浅层地表孔隙压(流体)变化导致的同震体应变变化的影响.此外,通过总结发现除了需要研究地下流体和应力变化的耦合机理外,还需要结合含水层介质特征物性参数,并结合与应力变化密切相关的水温、水化、土壤气等数据的收集分析,才可能为探究地震孕育的前兆异常做机理分析铺垫.并且,多个参量的综合观测可以增强地震前兆的可信度以及大家进一步深入探究地震前兆的信心.     

基于SMA隔震支座的双层球面网壳结构地震响应分析

采用橡胶支座的隔震方式是目前较成熟的隔震技术,但橡胶支座存在着水平变形大、阻尼较小、耗能不足等问题。SMA-橡胶复合隔振支座充分利用了形状记忆合金(SMA)丝的超弹性特点,在支座工作时起到恢复力主要补充作用,使得支座在抗侧移能力和耗能方面都得到了加强。通过建立双层球面网壳模型,对其在普通橡胶支座和SMA复合橡胶支座两种不同工况下的隔震效果进行对比分析,说明在采用后者的双层球面网壳结构其杆件的内力值和节点位移值都明显降低,受拉的上弦杆和受压的下弦杆无论是受力峰值及其杆件数量都有所减少,提高了网壳结构的变形协调能力,限制了网壳结构薄弱杆件的破坏,SMA复合橡胶支座起到了较好的减震耗能作用,对双层球面网壳的隔振作用优于橡胶支座。     

建立基于土地利用的交通发生量模型的研究

针对出行生成预测中变量众多以及多重相关性问题,以常州调查数据为样本,分别采用逐步回归分析方法和偏最小二乘回归（PLSR）方法,建立基于土地利用形态的交通发生量模型。并对两者建模方法进行分析比较．结果表明PLSR能有效地解决变量多重相关性问题,模型意义清晰,效果显著。     

基于GPS和DEMETER卫星数据的地震电离层电子浓度异常变化研究

正地震电磁现象的观测与研究是认识地球内部物质特性、地震孕育发生过程以及空间信号传播和介质特性变化的重要途径。空间对地观测技术的发展,推动了地震电磁信号在大气层、电离层的传播与耦合机制的研究。从20世纪60年代发现美国阿拉斯加大地震震中区上空出现电离层异常扰动现象以来,有关地震空间电磁、电离层扰动的现象引起了广泛的关注,成为地震电磁学领域一个新的研究热点。研究表明,在地震孕育发生过程中,地下介质     

基于IPM的电法勘探发送机逆变器外围驱动电路研究

IPM作为开关器件不可避免地存在关断时间,对于电法勘探而言,感抗负载有时比较大,而感抗的大小往往会影响到逆变器的关断时间,倘若不考虑关断时间影响就会导致供电回路短路,严重时会烧毁器件.所以,某些变频领域下所提倡的采用高速光耦来达到较高开关频率的做法在物探领域并不恰当.本文在分析了几种常用的外围驱动电路基础上,结合电法勘探的特殊性,提出了一种IPM外围驱动电路设计的方法,并给出了相关参数的取值以及器件选型分析.该方法在降低系统成本的同时可以更安全地驱动IPM.     

基于Fabry-Perot的中高层大气风速反演数据处理研究

中高层大气风速反演需要精确的确定法布里-帕罗干涉仪(Fabry-Perot Interferometer,FPI)干涉条纹的圆心和半径.本文针对FPI非闭合式干涉环条纹,提出了新的条纹圆心和半径确定方法:首先对所得到的条纹强度分布进行噪声去除预处理:包括均值滤波和自适应滤波;然后初步确定圆心,以该圆心为中心作n条射线得到n条干涉环剖线,利用高斯函数拟合得到干涉环峰值位置,再利用所得峰值位置进行圆拟合得到新的圆心和半径;最后以新的圆心为初始圆心重复上述计算过程直到圆心坐标收敛.利用上述方法对FPI仿真数据进行处理,并用于中高层大气风速反演,得到风速值为96.9537 m/s(对应实际风速值约100 m/s)和7.528.2 m/s (对应实际风速值约10 m/s),将其与理论实际值进行比较,得到反演绝对误差分别为-2.977 m/s和-2.465 m/s,相对误差分别为-2.98%和-24.67%,表明上述方法满足中高层大气风速(一般为每秒几十米到几百米)的反演精度要求,初步论证了圆心和半径确定方法的可行性.     

基于PVDF传感器的无线冲击加速度测量研究

为研究基于压电薄膜(PVDF)的冲击加速度测量,本文建立了PVDF冲击加速度的无线测试平台。首先,在分析PVDF的压电机理、工作模式基础上,给出了冲击加速度的测量电路模型;其次,针对柔性结构,与电阻应变片进行对比标定,给出了峰值电荷q与结构应变ε的关系;针对刚性结构,与冲击台自带的压电加速度传感器进行了对比和标定,给出了峰值电荷q与峰值加速度a的关系;最后,搭建了以Imote2和YE6241台式冲击台为核心的无线PVDF压电信号采集的平台,采样速率为420 Hz,和有线进行对比,验证了本文设计的无线冲击加速度测试平台的准确性和可信性。实验表明,这种无线冲击加速度测试平台具有采样速率高、灵敏度高、质量轻、无需布线、使用方便等特点,具有较好的研究和应用前景。     

基于地震记录的混凝土拱坝模态识别结果评价研究

利用混凝土拱坝地震记录识别的模态参数，可以揭示结构在地震过程中实际动力特性的变化情况，为结构地震反应分析和震后损伤评估提供重要信息。首先对模态识别常用方法的基本原理进行介绍；然后利用龙羊峡拱坝两次地震观测数据，采用"输入—输出"型和"仅考虑输出"型两类方法对大坝模态参数进行识别；最后将获得的模态识别结果与工程经验值和其他学者的研究成果进行对比，以分析评价识别结果的合理性。相关研究成果可为基于地震记录的混凝土拱坝模态参数识别的工程应用提供经验借鉴。     

基于直射线近似的一步法基准面校正方法研究

地形基准面校正算子（Topographic Datuming Operator,以下简称TDO）是一种基于直射线近似得到的基准面延拓算子.TDO可以视为是两步法波动方程基准面校正与常规静校正之间的一种过渡算法,该方法的最大特点在于它可以基于共炮点道集将炮点和检波点同时延拓到给定的水平基准面,因此相对于常规的两步法叠前波动方程基准面校正,TDO方法可以认为是一种更为高效的一步法基准面延拓方法.本文基于理论与实际数据论证了上述观点.     

强震作用下超高层建筑结构MSCSS的响应特性研究

笔者根据超高层巨型建筑结构体系的构造特点,论述了将结构振动控制原理融入巨型结构本身构造之中的构造新结构体系的方法,并采用这一方法提出了巨子型有控结构体系MSCSS(Mega-sub controlled structural system),分析了MSCSS的构造原则及控制理论背景,研究了MSCSS在罕遇地震及超罕遇地震(加速度峰值达到1000g)时的结构响应控制特性、塑性铰发生规律及结构灾变情况。通过与巨型框架结构的灾变情况相比,表明了MSCSS抵御地震作用的高可靠性及良好的经济性,也表明了将结构振动控制原理融入结构自身的构造之中、通过结构自身的功能单元实现结构响应控制的方法是合适的,是研究超高层建筑结构新体系的有效途径之一。     

基于单台加速度记录的混合全局优化HVSR反演场地浅层速度结构

利用水平与竖向谱比（HVSR）方法反演场地速度结构是国际上迅速发展的研究领域.HVSR反演计算实质是一个土层场地模型空间搜索的全局优化问题,当模型搜索空间的复杂程度增大时,目前常用的搜索算法收敛速度慢,计算效率较低.本文实现了一种结合遗传和模拟退火方法优点的混合全局优化HVSR反演算法,通过理论模型和竖向台阵实测数据的检验,表明该算法能获得很好的反演效果,较好地解决了蒙特卡罗方法收敛速度慢,遗传算法收敛早熟和模拟退火算法搜索效率低的问题.本文在此基础上讨论了单台加速度S波记录用于场地速度结构HVSR反演的适用性,为基于单个地震台的地震观测记录反演浅层速度结构提供了一种高效且较为准确的反演方法.