雄安新区vS30经验估计研究

选用国际最常见的v_S30经验估算模型(常速度外推模型、速度梯度外推模型、双深度参数模型),利用雄安新区435个剪切波速剖面达30 m的钻孔数据,计算估算值v_SE30和实测值v_S30的相关性、v_SE30的相对误差,验证经验估算模型的适用性。结果表明：双深度参数模型不需要对大量场地数据做回归分析,没有区域依赖性,准确度也有显著提高。该模型更适用于雄安新区工程建设中v_S30的确定。     

北京平原地区VS30估算模型适用性研究

本文使用基于钻孔测井数据的3类模型,即常速度外推模型、速度梯度模型、双深度参数外推模型,通过对北京地区460个深度超过30m的钻孔剪切波速资料进行分析,详细探究了V_S30估算模型在本研究区的适用性。研究结果表明双深度参数外推模型在估算V_S30上准确度很高,其不需要大量的数据进行回归分析,且不具有区域独立性,可以为全球包括北京地区场地类别划分提供依据,进而在震害快速评估中用于确定场地影响,是一种值得推广的估算模型。     

三峡水库澎溪河消落区土-气界面CO2和CH4通量初探

水库近岸湿地(消落区)温室气体(CO₂、CH₄)产汇是水库温室气体效应问题的重要组成部分.本文以三峡水库支流澎溪河的白家溪、养鹿两处大面积消落区为研究对象,于2010年6 9月水库低水位运行期间,对近岸消落区土-气界面CO₂、CH₄通量进行监测.白家溪消落区土-气界面CO₂通量均值为12.38±2.42 mmol/(m²·h);CH₄通量均值为0.0112±0.0064 mmol/(m²·h).养鹿消落区CO₂、CH₄通量均值分别为10.54±5.17、0.14±0.16 mmol/(m²·h).总体上,6 9月土-气界面CO₂通量呈增加趋势,而CH₄通量水平呈现显著的递减趋势.消落区土地出露后植被恢复,在一定程度上促进了土壤有机质含量的增加,使得6 9月CO₂释放通量的总体趋势有所增加.消落区退耕后,其甲烷氧化菌的活性得到恢复,加之在土地出露曝晒过程中土壤透气性增强,使得消落区土壤对大气中CH₄吸收氧化潜势增强.尽管如此,仍需进一步的研究以明晰消落区土-气界面CO₂、CH₄产汇的主要影响因素.     

北京城区低层大气PM10和PM2.5垂直结构及其动力特征

2003年8月10~26日在中国科学院大气物理研究所气象铁塔3个不同高度(8, 100和320 m)得到了1 min平均的PM_2.5和PM₁₀连续质量浓度资料, 配合其它观测资料, 其中包括4个不同高度(8, 100, 200和320 m)PM_2.5和PM₁₀日平均质量浓度, CO和NO₂连续观测, 并结合气象铁塔同期的气象场观测, 揭示了北京城区PM_2.5和PM₁₀垂直结构及其动力特征. 北京325 m铁塔所观测到的气溶胶垂直分布大致分为两种类型: 渐缓递减型和快速递减型. 静稳天气以及污染日气溶胶垂直分布属于渐缓递减型, 而弱冷空气过境及清洁日气溶胶垂直分布属快速递减型, 气溶胶垂直分布特征是和边界层大气动力、热力结构及湍流特点密切相关. 清洁日低层(100 m)PM_2.5和PM₁₀浓度较接近于8 m, 高层(320 m)浓度下降较快, 其浓度和8 m相比几乎下降了—半, 其中PM_2.5下降的略偏多些. 清洁日150 m以下存在较强的湍流强度, 气溶胶能够很好地混合, 但受上层较强的逆温层阻档又不能向高层输送, 同时, 清洁日各层水平风速较大, 尤其高层增加更加明显, 结果高层气溶胶浓度迅速降低, 因此造成气溶胶垂直分布上下浓度的明显差异. 污染日低、中(200 m)、高层PM_2.5和PM₁₀浓度与8 m比较平均逐层下降10%左右. 污染日伴随着边界层低风速出现, 同时边界层有两重浅薄递温层结构, 但气溶胶仍可在逆温层下进行—定的混合, 因此污染日PM_2.5和PM₁₀浓度随高度降低比较缓慢; 观测结果还发现320 m高度在西南和东南风向条件下PM_2.5和PM₁₀均明显出现高浓度值, 而其它高度PM_2.5和PM₁₀浓度和风向没有关系. 足痕分析计算结果表明这是由于来自污染相对较重的河北省保定、石家庄以及天津、山东等北京偏南地区对该高度的贡献, 而低层仅受北京局地源的影响. 所计算的功率谱和周期初步反映了静稳天气条件下铁塔各高度PM₁₀的周期仅以分钟量级计, 而风速较大情况下PM₁₀和PM_2.5在320 m除存在分钟量级的短周期外, 尚有小时级的较长周期出现; 和作者以往观测所发现的在北京不同测点、不同高度, 各空气污染物种有同位相变化特点一样, 基于试验同样观测到铁塔不同高度PM_2.5和PM₁₀日变化及平均日变化也有同位相的特点, 其充分展示了北京城市冠层中存在空气污染物同位相的时空分布特征; PM10和PM_2.5平均日变化呈较平缓的双峰特征. 其密切地联系到北京城市冠层中不同高度存在明显的湍流动量通量、感热通量和湍流动能的相似日变化的特点; 此外, 静稳天气PM_2.5和PM₁₀浓度随高度增加降低较慢, 低层降低为8 m的90%左右, 中层略低于低层, 高层约为8 m的80%. 弱冷空气过境天气条件下PM_2.5和PM₁₀浓度随高度增加明显降低, 低层可降到8 m的70%, 中层以上降到20%~30%, 其中PM_2.5降低的更多—些.     

联合钻孔资料及地形数据估算宝鸡地区vS30

将地形数据经过坡度计算,利用坡度与v_S30相关关系,计算宝鸡地区场地近似v_S30。为了得到接近实际的波速分布,借助宝鸡地区钻孔资料,研究选定区域内v_S30近似值与实测结果的差异,并对差异的空间变化趋势进行分析,在此基础上,对模型估算的v_S30进行修正,进而得到接近实际的v_S30分布,并给出基于NEHRP的宝鸡地区场地分类。     

四川、甘肃地区VS30经验估计研究

目前我国建筑工程抗震设计规范中对于工程场地条件的判断依据主要是地表以下20m深度范围内土层的等效剪切波速,简称VS20。相比之下,国外应用较广的是地表以下30m深度范围内的等效剪切波速,简称VS30。这种差别导致国内科研工作者在应用国外的地震工程、工程抗震模型时经常遇到对场地条件描述不准确的困难。为了解决这个问题,本文根据147个四川、甘肃地区国家强震动台站20m左右深度的钻孔剪切波速数据,利用延拓方法、场地分类统计方法以及基于地形特征的VS30估计方法研究各台站VS30与VS20的经验关系,对比发现基于速度梯度延拓的结果最为可取。参考国际上通用的Geomatrix Classification场地分类标准,最终得到四川、甘肃地区各类场地的平均VS30,此结果可以为缺乏钻孔数据的工程场地的VS30估计提供参考。     

2016年12月8日新疆呼图壁MS6.2地震发震构造初步研究

2016年12月8日呼图壁县发生M_S6.2地震,由于初始定位误差较大,余震序列分布离散,对呼图壁地震的发震断层尚不清楚。本研究采用CAP方法反演主震及余震中M_S ≥ 3.5地震的震源机制解,并采用双差定位方法对余震进行重定位,得到了637个地震的震源参数。结果显示,呼图壁地震主震的最佳双力偶节面解为：节面Ⅰ走向82°,倾角18°,滑动角61°;节面Ⅱ走向292°,倾角74°,滑动角98°。其中节面Ⅱ为本次地震的破裂面。重定位后,主震的震源位置被重定为（86.36°E,43.79°N）,震源深度14 km,根据余震的分布特点、震源机制解特征和区域构造特征,呼图壁地震的发震断层并不是南倾的准噶尔南缘断裂,而是在其北边的霍尔果斯-玛纳斯-吐谷鲁断裂带上的一个反冲断层。在北天山区域内,由于构造反转的作用,存在诸多倾角在45°~55°之间的北倾的断层。根据GPS的资料显示,天山北部地区的应力在新生代晚期已开始积累,这增加了天山北部前缘的发震概率。     

2015年7月3日新疆皮山MS6.5地震烈度与地震地质灾害特点

2015年7月3日新疆和田地区皮山县发生的M_S6.5地震极震区烈度达到Ⅷ度,砂土液化、地裂缝和崩塌等地质灾害发育。极震区内砂土液化发生范围广泛,地表发生喷砂冒水和边坡的侧向移动,对道路、水利等设施造成了严重的破坏;地裂缝断错多处路面,宽度最大达30 cm,裂缝多呈NWW走向;崩塌主要发生在高阶地边坡地带,人烟稀少,未造成人员、财产损失。本次地震地质灾害是新疆近十年来M_S6以上较为严重的一次。     

2015年7月3日新疆皮山MS6.5级地震震害特征分析

2015年7月3日新疆皮山M_S6.5级地震灾区地处塔里木盆地南缘,该地自然条件恶劣,经济极为落后,灾区农村的民房除了抗震安居工程建设的房屋外,还有大量抗震性能较差的民居,在地震中受损严重,经济损失较大。灾区大部分位于山前溢出带,地下水位浅、地基土层软弱等场地条件对地震动有放大作用,震害影响范围较大。灾后重建中应继续加大安居富民工程的经费投入力度。灾区北部人口密集,地基土层软弱,工程地质条件差,建议在今后的安居富民建设中加强地基处理。     

夏季金沙江下游水-气界面CO2、CH4通量特征初探

河流是连接大陆和海洋两大碳库的桥梁,在全球碳循环中的作用举足轻重.金沙江作为长江的上游段,对区域碳循环及区域化学风化的影响非常重要.于2015年8月8-18日对金沙江下游水-气界面CO_2与CH_4通量特征进行监测与分析.采用顶空平衡法结合薄边界层模型估算法计算表层水体CO_2与CH_4的分压以及水-气界面的交换通量,并分析环境变量与其之间的相关性.研究发现,金沙江下游表层水体p(CO_2)平均值为2724.84±477.18μatm,表层水体p(CH_4)平均值为59.96±6.74μatm;水-气界面CO_2通量平均值为2.24±0.50 mmol/(m2·h),CH_4通量平均值为0.000163±0.00009 mmol/(m2·h),通量与分压趋势基本保持一致.表层水体p(CO_2)与溶解性无机碳浓度、碱度均呈显著正相关,而p(CH_4)与水温、叶绿素a浓度均呈显著正相关,CO_2通量与p(CO_2)、溶解性无机碳浓度、碱度均呈正相关,CH_4通量与p(CH_4)、风速均呈正相关,其他环境因素对通量的影响不明显,仍需进一步研究.金沙江下游水-气界面CH_4扩散通量较低,而CO_2扩散通量在世界主要河流中属于中等水平.     

雄安新区剪切波速剖面VS30估算模型研究

本文基于雄安新区起步区区域性地震安全性评价工程435个钻孔剖面数据,选取其中300个钻孔剖面进行回归分析,利用剩余的135个钻孔剖面数据进行模型可靠性检验。研究结果表明,当钻孔剖面深度小于15 m时,Boore等模型明显低估了V_S30;当深度小于10 m时,本研究中对数线性模型、对数二次模型、对数三次模型存在约3%的低估现象;对数三次模型相对误差、残差标准差均较小,因此,对数三次模型更适用于估算雄安新区缺乏钻孔资料或钻孔剖面深度未达30 m的 V_S30。     

基于典型地质特征分析的大同盆地VS30预测研究

土体剪切波速是进行土层地震反应分析的动力学参数，对场地地震动参数确定具有重要意义。基于地质地貌分析，将大同盆地划分为5类典型地质单元。对盆地1429个钻孔剪切波速资料进行分析，探讨V_S30与V_S20的相关性，研究土体埋深、岩性、地质单元、标贯击数及密实度等地质特征对V_S的影响，并基于地质单元、剪切波速比、密实度系数及第四系上部覆盖层厚度相关性分析给出土体V_S30预测模型。研究结果表明，基于典型地质特征的V_S30预测模型拟合优度R2>0.90，预测精度很高，对于离散性较大、直接拟合估算较差及无剪切波速场地来说，以区分地质单元及土体类型的方式进行V_S30分解预测是良好的研究思路。首次在区分地质单元及土体类型的前提下提出剪切波速比及密实度系数，并将其与第四系上部覆盖层厚度综合应用于V_S30预测研究。研究结果可为大同盆地城市防震减灾规划、震害预测、区域性地震安全评价提供重要技术支撑。     

Vp and Vp/Vs structures in the crust and upper mantle of the Taiwan region, China

A tomographic study of the V _p and V _p/V _s structures in the crust and upper mantle beneath the Taiwan region of China is conducted by simultaneous inversion of P and S arrival times. Compared with the previous tomographic results, the spherical finite difference technique is suitable for the strong heterogeneous velocity structure, and may improve the accuracy in the travel time and three-dimensional ray tracing calculations. The V _p and V _p/V _s structures derived from joint inversion and the relocated earthquakes can provide better constraints for analyzing the lateral heterogeneity and deep tectonic characters in the crust and upper mantle. Our tomographic results reveal significant relations between the seismic wavespeed structure and the tectonic characters. In the shallow depth, sedimentary basins and orogen show distinct wavespeed anomalies, with low V _p, high V _p/V _s in basins and high V _p, low V _p/V _s in orogen. As the suture zone of Eurasian Plate and Philippine Sea Plate, Longitudinal Valley is characterized by a significant high V _p/V _s anomaly extending to the middle-lower crust and upper mantle, which reflects the impact of rock cracking, partial melting, and the presence of fluids. In the northeast Taiwan, the V _p, V _p/V _s anomalies and relocated earthquakes depict the subducting Philippine Sea Plate under the Eurasian Plate. The high V _p of oceanic plate and the low V _p, high V _p/V _s atop the subducted oceanic plate extend to 80 km depth. Along the east-west profiles, the thickness of crust reaches 60 km at the east of Central Range with eastward dipping trend, which reveals the eastward subduction of the thickened and deformed crust of the Eurasian continental plate. Supported by Knowledge Innovation Program of the Chinese Academy of Sciences (Grant No. KZCX3-SW-234-2), National Basic Research Program of China (Grant No. 2007CB411701), National High Technology Research and Development Program of China (Grant No. 2006AA09A101-0201) and National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 40804016, 40704013)     

Multi-scale modeling of CO2 dispersion leaked from seafloor off the Japanese coast

A numerical simulation was conducted to predict the change of pCO₂ in the ocean caused by CO₂ leaked from an underground aquifer, in which CO₂ is purposefully stored. The target space of the present model was the ocean above the seafloor. The behavior of CO₂ bubbles, their dissolution, and the advection-diffusion of dissolved CO₂ were numerically simulated. Here, two cases for the leakage rate were studied: an extreme case, 94,600 t/y, which assumed that a large fault accidentally connects the CO₂ reservoir and the seafloor; and a reasonable case, 3800 t/y, based on the seepage rate of an existing EOR site. In the extreme case, the calculated increase in ΔpCO₂ experienced by floating organisms was less than 300 ppm, while that for immobile organisms directly over the fault surface periodically exceeded 1000 ppm, if momentarily. In the reasonable case, the calculated ΔpCO₂ and pH were within the range of natural fluctuation.     

微囊藻CO2-浓缩机制基因型的动态变化及其对CO2的竞争效应

由于具有高效的CO₂-浓缩机制,蓝藻在低CO₂浓度条件下具有竞争优势。然而,随着大气中CO₂浓度急剧增加,蓝藻CO₂-浓缩机制如何响应的研究较少。因此,本文以常见水华蓝藻——微囊藻为研究对象,通过对滇池微囊藻水华动态及不同CO₂-浓缩机制基因型进行监测,探讨蓝藻CO₂-浓缩机制基因的微进化特征及其动态变化。同时,设置高(0.08%)、中(0.04%)、低(0.02%)CO₂浓度(V/V)进一步揭示微囊藻不同CO₂-浓缩机制基因微进化对CO₂的竞争效应。结果表明:滇池无机碳浓度在4个采样点存在空间差异性,均呈现先降低后升高的趋势,并以HCO₃^-为主要无机碳存在形式。调查期间,东大河、观音山、洛龙河和生态所4个采样点的微囊藻均以sbtA基因型占绝对优势,相对丰度远高于bicA基因型。在不同水华时期,bicA基因型和sbtA基因型呈现相反的变化趋势,即从...