利用连续小波变换方法对潜水位进行气压和潮汐改正

以河北省农林科学院衡水市旱作节水农业实验站(旱作所)H5观测资料为例,利用连续小波变换(CWT)对气压、理论固体潮和浅层地下水位进行了多时间尺度分析,结合小波方差分析确定了气压、固体潮和地下水位等水文时间序列的主要周期(或频率)成分和能量分布;再运用连续小波逆变换在主要周期尺度上重构了气压、固体潮和地下水位时间序列,用最小二乘法求出了水位对不同频率气压和固体潮的敏感程度(即响应系数),依此消除气压和固体潮对观测水位的影响;最后通过极差和标准差评判改正效果。结果表明:旱作所H5观测孔水位受气压影响较大,气压系数为0.799~0.881cm/HPa;对固体潮的响应较小,固体潮系数均接近于0cm/μGal;响应系数的频率效应不明显;与采用一般线性回归方法和快速Mallat离散小波变换算法相比,CWT方法所得气压系数和固体潮系数的地球物理意义更明确;3种计算方法得到的水位改正结果显示,CWT方法与Mallat算法接近,优于一般线性回归方法。     

气压对观测井水位的影响及校正方法

地下水监测能为有效管理地下水资源提供重要信息。大气压力对观测井水位有着重要影响,正确地分析这种影响可以有效判别地下水的流向,判断含水层的性质、识别井筒存储效应（well bore storage effects）和井薄壁效应(well skin effects), 计算包气带中空气的扩散度等。随着现代化监测仪器的推广使用,高质量的监测数据为分析气压对观测井水位的影响提供了基础和保障。系统分析了不同类型含水层中井水位对大气压力的响应模式,并对校正气压对水位影响的方法进行了分析和讨论。最后,以北京平原区两口监测井为例,运用多元回归反卷积方法分析了气压对井水位的影响,并对井水位进行校正。结果表明该方法能有效地分析和校正观测井水位中的气压影响。     

承压含水层井孔储存效应对气压波动引起的井孔水位波动的影响

定量研究了井孔储存量对气压波动引起的承压含水层井水水位波动的抑制和滞后效应,建立了相应的数学模型,并推出了其解析解,给出了承压含水层井孔水位波动与气压波动的定量关系.分析发现,对于常见承压含水层完整井来说,当其井径大于0.1m时,井孔储存量对气压波动引起的井水水位波动具有明显的控制和滞后效应.随着井径的增大或者含水层水力扩散系数的减小,气压波动引起的井水水位的波动减弱.当井径无穷大或含水层水力扩散系数无穷小时,井水水位不再随气压波动;反之,当井径无限小或含水层水力扩散系数无穷大时,井水水位则正好以反相位随气压波动,且井水水位波动幅度和气压波动幅度之比刚好为气压效应系数.     

福州市地下水开采对华林1号井水位观测井的干扰

随着海峡西岸经济建设的飞速发展,福州市温泉的开采量日益增大,这对于布设在温泉区域内的地震水位观测井造成了严重地干扰,导致水位正常的固体潮特征受到破坏,水位的日变化幅度大（1～2m左右）,年变化幅度达到13m左右,作为地震地下流体微动态观测,该井的水位观测资料已经无法用于地震分析预报,而城市的发展地下水的开采已是不可逆转;因此,针对城市防震减灾与经济建设发展之间的矛盾提出几点思考。     

皖22井井水触发波及其波的分解

井水触发波是指井孔-含水层系统在外力作用下引起井孔水位振荡的水波,它可分为井水人工触发波和井水自然触发波两种。就短周期而言,井水人工触发波如重锤实验、封井实验和井下水体爆破等引起井水位振荡的水波,井水自然触发波主要是井孔-含水层系统受地震波触发的水震波。文章以皖22井为例,首先介绍方差分析周期分解法是如何从水位观测记录的时序数据中,提取出若干个含有周期特征的序列值。再简单介绍用重锤实验获取井水位振荡的方法。最后通过对微重锤实验数据和同时段地震波触发井区含水层引起井水位振荡波的分析,提出井孔水震波的主振荡频率是来自井孔自身的固有振动频率的观点。     

消除气压效应估算黄土潜水的蒸发蒸腾强度

潜水蒸发蒸腾（ET_g）是干旱半干旱地区浅埋深地下水最主要的排泄方式,也是地下水系统中重要的均衡项。如果存在气压效应,用于估算地下水蒸发蒸腾强度的传统水位波动法则不适用。以黄土潜水为例,提出了一种基于水位变化和大气压变化规律的水位图方法,用于消除气压效应以获取潜水蒸发蒸腾强度。研究表明,大气压变化通常在午夜前,一般为22:00—24:00,会出现一个峰值,该时间段气压效应可以忽略,而且潜水蒸发蒸腾强度最小,此时潜水位的变化速率相当于净补给速率;在获取潜水净补给强度后,选择第二个时间段,0:00—4:00,此时潜水蒸发蒸腾强度最小,且气压一般处于连续下降阶段,可以用来估算气压效应系数。在此基础上,可利用水位均衡和水位波动法方便地估算潜水蒸发蒸腾强度。该方法数据获取容易,估算结果也较为准确。     

莆田六中浅水井水位映震能力分析

十几年的观测实践表明,虽然莆田六中的浅水井不能像深水井那样记录到固体潮和水震波,但是由于它位于地质构造的特殊部位,处在若干条大小断裂带的交汇处或其邻近地区,也必为地应力变化聚合的“敏感部位”。我们通过对该井水位变化的资料进行了分析研究,去伪存真,获取到了井水位震前异常变化的震兆信息,并成功地进行了闽台地区的地震预报的尝试,这说明该井水位的异常变化对闽台地区的地震具有一定的映震能力,本文将对其进行浅析和探讨。     

降雨量对深井静水位的影响机制分析——以鹤壁井观测数据为例

我国地震地下水动态观测井水位动态直接受降雨干扰,影响地震前兆信息识别。文章以鹤壁观测井为例,基于2014-2019年鹤壁井静水位观测数据及当地降雨量资料,对鹤壁井静水位主要影响因素及机制进行研究,结果可知:鹤壁观测井的水位相对较浅,静水位受降雨因素影响尤为明显,静水位与降雨量有很强的相关性,变化特性与Gauss-Seidel迭代法一致。在降雨因素对于静水位的影响大于其他因素影响时,影响系数in作为未知项,根据in和以前的降雨量数据,我们可逆推未来一段时间的水位数据,对评估水位观测井的观测效能及数据异常核实等工作具有指导意义。     

华北东部平原深层抽水井水跃值计算方法及其规律研究

文章分析了目前常用的几种水跃值计算方法的适用性与不足,认为在华北东部平原地下水位变化强烈的漏斗区,这些方法均难以应用。同时提出了C—G法,即一次定流量抽水同步观测抽水井和观测井的水位,合理地解决了区域背景水位对水跃值计算的影响。研究表明,与修正后的多次定流量试验法——两次定流量抽水法相比,C—G法计算结果可靠。然后探讨了如何间接获取抽水期间抽水层区域背景水位动态资料的方法,校正背景水位波动对抽水水位的影响,采用自动水位计(DIVER)同步监测井中大气压对地下水位的影响。最后分析水跃值随时间和抽水井水位降深的变化规律。     

易门井数字化水位水温同震响应及其机理探讨

研究了易门地震前兆观测井数字化水位水温观测资料对2004年12月26日印尼8.7级、2008年5月12日汶川8.0级和2011年3月11日日本9.0级大震同震响应特征,探讨其同震响应机理,给出水位水温同震响应的合理解释。表明易门井水位水温同震变化总是水位震荡下降—迅速恢复、水温迅速下降—缓慢恢复,形态相似。与观测井所在的地质构造、井深以及探头深度密切相关。     

城市地铁转弯段施工对近邻桥基的影响研究

结合北京地铁10号线国贸站转弯段施工对邻近桥基影响的这一实际工程问题，运用ABAQUS软件，在对施工过程进行动态模拟的同时，重点研究了施工过程中19-3号桥基的变形和受力性态以及桩土相互作用机理，并将部分计算结果与量测结果进行了比较，取得了一系列的成果。研究表明，施工期间桥基没有工程安全隐患，既有的施工方案是合理可行的。     

关于盐城市地震效应问题探讨

对比分析了<建筑抗震设计规范>(GB 50011-2010)与<建筑抗震设计规范>(GB 50011-2001)中涉及场地勘察相关条文的规定,指出其相关条文的修改对盐城市区场地类别的划分、地震动参数的确定、砂土液化的判别、软土震陷的评价等方面产生的影响,以及今后在勘察中需注意的一些问题,并提出了相关建议.     

Note on boundary effects on stream meandering

This paper provides some additional evidence supporting the necessary (but insufficient) condition for the formation of stream meandering proposed by Nakagawa: where M_e is a non-dimensional parameter, τ_s, and τ_b are the average bank and bed shear stress respectively, p_s and p_b are the average bank and bed wetted perimeter of a half-channel respectively, and K?0.2 is the critical value of the parameter estimated from experimental data. Provided the criterion is satisfied, the main thread of the stream meanders in the non-erodible channel, and the maximum amplitude a_max, the angle a between the channel central axis and oblique crest line of the surface wave, and the mean wavelength L of the main thread decrease as the non-dimensional parameter Me increases.     

爆破对岩爆产生作用的初步探讨

几个典型工程实例表明，岩爆发生的控制性因素主要是应力与岩性的关系，开挖爆破对岩爆的发生起着某种重要的作用，但这种作用一直未得到充分地认识。文章分析了开挖爆破产生的应力波在围岩中的传播及对围岩的影响：爆破产生的P波和Rayleigh波将分别在围岩中形成垂直和平行于围岩表面的拉张破裂面，这些破裂面可能是微观的，也可能是宏观的，它们为岩爆的发生提供了物质基础。文章最后通过岩爆实例及深井稳定性问题指出：开挖爆破不仅是岩爆的诱发性因素，在某条件下而且是一种控制性因素。     

起伏地表地震波场定向照明方法

基于惠更斯-菲涅尔原理和组合震源理论,提出了起伏地表情况下地震波场定向照明分析方法。该方法根据地表起伏形态和给定的照明方向进行坐标系变换,在新坐标系中计算组合震源的激发延时并模拟起伏地表定向的地震波场,从而得出地震波场源-检定向照明度。简单的二维起伏速度模型和起伏的Marmousi模型数值试验验证了该方法的有效性,表明通过坐标变换进行地震波场定向照明分析在地表起伏的勘探区域具有较大的适用性和灵活性,可以用来分析地下复杂构造对照明能量分布的贡献。     

Topographical effects on the equilibrium-line altitude on glaciers

The most common approaches used to calculate the equilibrium-line altitude (ELA) on former glaciers are: a) the maximum elevation of lateral moraines (MELM), b) the median elevation of glaciers (MEG), c) the toe-to-headwall altitude ratio (THAR), and d) the ratio of the accumulation area to the total area (AAR), of which the AAR method is considered to be the most accurate.A theoretical evaluation of the AAR approach, using changing slope angles and valley morphology on idealized glaciers at two different positions, shows that glaciers advancing into flat areas underestimate the ELA depression, while glaciers moving into areas of increasing slope angle, overestimate the ELA difference. Therefore, topographical and morphological effects on calculated ELA depressions on glaciers must be carefully evaluated.     

基于Mamdani FIS模型的滑坡易发性评价研究

滑坡的形成是众多非线性关系的影响因子相互作用的结果,传统滑坡预测方法需要大量实地勘查数据。利用Mamdani FIS(模糊推理系统)模型对三峡库区巴东-秭归段进行滑坡易发性预测,并对结果进行评价。通过地理信息系统(geographic information system,GIS)、遥感(remote sensing,RS)技术和区域地质背景资料获取地形类、生态环境类和地质背景类共3类7种滑坡影响因子,建立了192条相关的推理规则,在Matlab平台下基于Mamdani FIS模型得到研究区滑坡易发性预测指数,并生成滑坡易发性区划图。预测结果的受试者工作特征曲线下的面积值为82.8%,显示滑坡评估效果良好。结果证明,与其他模型相比,基于空间信息技术的Mamdani FIS模型,利用其非线性分析能力和基于专家意见的推理规则,评估滑坡易发性时不需要先验知识支撑,简化了模型使用时对数据的要求。另外,该模型只需通过专家意见改变推理规则就可以应用于不同的地质地理环境区域,显示其较强的适应性。     

基于随机理论的Nash汇流模型初探

在Nash模型中引入随机微分方程理论,分别假定模型具有随机输入和随机参数的情况,对汇流过程的随机性进行了分析和探讨,并将随机汇流模型应用到沿渡河流域,取得了满意的效果.在Nash模型中引入随机理论,不仅可以给出汇流系统输出的数学期望,而且可以同时给出输出的均方差.这样就能够正确地反映出随机性因素对汇流过程的影响.     

隧道衬砌冻胀压力问题研究

冻胀压力的量值和分布不仅取决于围岩的性态和气象条件,而且同衬砌结构的材料、刚度以及施工质量密切相关,从岩石和土层两种围岩中衬砌承受冻胀压力的机理出发,探讨其计算方法.通过计算分析,对寒冷地区隧道衬砌的设计和施工提出了若干建议.