坡面植被恢复对沟道侵蚀产沙的影响

根据黄土高原不同地理空间林、草分布的宏观格局, 从主要产沙区的环境背景分析了黄河中游宏观坡、沟治理关系, 及自然、人类活动因子在侵蚀产沙中的权重. 根据目前黄土高原小流域的综合治理现状和水土保持坡、沟措施配置方案, 探讨了植被恢复对沟道侵蚀产沙的影响及植被减沙的效益. 黄河中游多沙粗沙区产沙模数与自然和人类活动的侵蚀环境背景的综合影响密切相关, 暴雨、垦殖率、林木覆盖率是影响多沙粗沙区产沙模数的主要因子. 退耕还林、草, 减少垦殖率、增加林草植被是抑制多沙粗沙区侵蚀的关键. 小流域治理必须坚持坡、沟兼治、生物与工程措施相结合的治理方针. 工程措施在坡面植被恢复初期具有重要作用, 杨家沟的典型案例表明植被恢复可以使沟道侵蚀产沙减少75%以上.     

基于小波变换模极大值法和阈值法的CSAMT静态校正

采用小波分析方法进行CSAMT静态校正时,传统方法对视电阻率数据进行多尺度小波分解后,将所有尺度的细节系数设置为零,然后进行重构获得校正后的视电阻率.这使得在压制静态效应的同时,会损失一部分大构造异常的信息.针对传统小波分析方法在CSAMT静态校正中存在的问题,本文提出了基于小波变换模极大值法和阈值法相结合的静态效应校正方法.先对视电阻率数据进行多尺度小波变换,得到每一尺度上的模极大值,然后计算李氏指数进行静态效应的判断,通过设置合理的阈值,进行静态效应的压制.借助于正演模型和实测数据,验证了本方法的有效性.结果证明,本文提出的方法在压制静态效应的基础上,能够最大限度地保留大构造异常的信息.     

软土层几何特性与剪切波速对场地峰值加速度的影响

软土层对场地地震动的影响一直以来是地震工程学的研究重点。本文应用一维真非线性场地反应分析方法,对某单层匀质场地内软土层的几何特征(厚度与埋深)和剪切波速变化对地面峰值加速度的影响进行了数值分析。研究结果表明:软土层的存在使得场地加速度幅值分布在软土层处发生突变,随着软土层几何特性和剪切波速的不同,这种突变可能使得地面峰值加速度增大或减小;存在一个由软土层厚度、埋深和相对剪切波速三个参数构成的临界状态面,当软土层的状态位于临界面以内时,软土层对地面峰值加速度起放大效应,且加速度效应系数随着上述三个变量的增大表现出先增大后减小的变化规律;当软土层位于临界面以外时,其对地面峰值加速度起衰减效应,加速度效应系数随着上述三个变量的增大而减小。根据算例的参数分析建立了其临界面方程,并提出了估计软土层加速度效应系数的经验公式,可为类似问题提供参考。     

隧道爆破开挖条件下地表建筑振动速度响应研究

为了研究隧道爆破开挖条件下地表建筑的振动速度响应规律,以福州高速公路魁岐1号隧道工程为例,对隧道上部地表建筑进行振动速度监测,同时结合隧道现场的实际施工情况,利用ANSYS/LS-DYNA动力有限元分析软件对隧道爆破开挖引起的地表建筑的振动速度响应进行了数值模拟。通过分析现场实测和数值模拟结果得出以下结论:对比不同爆源条件下,地表建筑测点的峰值振动速度随爆源距的增大而减小,而在相同爆源条件下,地表建筑测点的峰值振动速度随爆源距的增大呈现先减小而后迅速增大的现象;地表建筑测点的峰值振动速度随测点高度的增大有明显的放大效应,且测点高度越大,放大效应越明显;隧道开挖成型后的空洞对于地表建筑测点的峰值振动速度具有明显的空洞放大效应,且空洞距离建筑越近,放大效应越明显;考虑建筑测点峰值振动速度的空洞放大效应时,隧道开挖宜采用先开挖深埋硐室后开挖浅埋硐室的施工顺序。     

2014年云南鲁甸MS6.5地震峰值加速度震动图

综合考虑震中地区地质构造背景、震源机制解结果、余震分布以及我国西部地区地震动参数衰减特征,运用考虑场地效应的震动图快速生成方法,将收集到的62组强震台站的峰值加速度作为插值使用,估计了2014年8月3日云南鲁甸M_S6.5地震峰值加速度震动图. 利用地震后获得的强震记录计算了强震台站观测值与借助经验性衰减关系得到的估计值之间的系统偏差,校正了缺少台站地区借助经验性衰减关系得到的估计值,获得了校正后的峰值加速度分布图. 结果显示,鲁甸M_S6.5地震的地震动峰值加速度随距离的衰减速度比前人对我国西部衰减统计的结果更快,对数偏差校正的结果更符合本次地震的衰减规律. 校正后的峰值加速度大于40 cm/s2的区域面积近8000 km2,比未经校正的峰值加速度大于40 cm/s2的面积减小了40%左右.      

瞬变电磁法三维模型数据的一维反演效果研究

目前国内瞬变电磁数据处理与解释主要停留在一维阶段,但实际数据均来自地下三维结构.针对这一现状,本文采用三维有限差分正演程序生成三维模型的瞬变电磁数据,然后利用Levenberg-Marquardt(LM)方法对数据进行一维反演,以探讨三维模型数据的一维反演效果.大定源回线数据的一维反演结果表明,当水平尺度足够大时,在测点范围内能获取异常体的准确信息,而随着异常体水平尺度的减小,所获取的异常响应会逐渐减小,测点范围内的异常体结构恢复程度也会逐渐降低,尤其当异常体水平尺度明显小于大定源尺度时,所获得的异常响应比较微弱,且单纯增加异常体的垂直尺度并不能增强异常响应.而由异常体三维效应引起的反向异常则会随着异常体水平尺度的减小而先增大,而后随着总体异常响应的减小而减小.中心回线与大定源回线一维反演结果对比表明,中心回线反演可能得到更强烈的异常响应,但对于削弱三维异常体所引起的反向异常可能没有效果,反而可能在获取更强异常响应的同时进一步放大这种反向异常.要使一维LM方法获取与真实异常体比较接近而反向异常比较弱的一维反演结果,可能需要异常体水平尺度相对异常体垂直尺度、异常体的埋深、发射线框的尺寸均比较大.     

维波场延拓复杂表层模型校正方法及应用

如何正确地消除复杂地表对地震波场的影响，提高地下构造成像的质量一直是中国西部复杂地区地震勘探中存在的难题.本文在三维复杂表层速度模型层析反演\[1\]的基础上，研究了关于复杂地表的静校正问题，提出用三维波动方程在炮集上对地震波场进行正、反向延拓，消除复杂地表对波场的影响，实现三维复杂表层模型校正.理论和实际应用证明，该方法已超越常规静校正的含义，属时变校正方法.用本方法处理复杂地表问题，不但能消除表层对不同深度反射波产生的不同时差影响，提高叠加剖面质量，而且能使校正后的地震波场保持波动特征不发生畸变，可为建立正确的深层速度模型和波动方程叠前深度偏移奠定良好的基础.     

黄河中游多沙粗沙区的风水两相侵蚀产沙过程

以黄河中游各支流的资料为基础,提出了风水两相侵蚀产沙的概念,并建立了风水两相侵蚀产沙模式,从而为这一地区强烈的侵蚀产沙过程提出了新的解释.风力作用与水力作用在时间上是相异的,前者为高含沙水流搬运作用准备了大量粗颗粒泥沙,存贮在坡面、沟道和河道中;后者则形成了富含细颗粒的暴雨径流,为粗颗粒泥沙的搬运提供了动力条件.由此形成了高含沙水流,导致了这一地区高强度的侵蚀产沙过程.     

基于高分辨率地形数据的冲洪积扇特征提取与演化模式讨论——以海原断裂带老虎山地区冲洪积扇为例

干旱—半干旱地区第四纪冲洪积扇蕴含着丰富的气候与构造信息,划分并描述不同时期的冲洪积扇单元及其地貌特征是开展第四纪冲洪积扇研究的重要步骤。野外考察等传统方法是对冲洪积扇进行描述与填图的最重要的途径之一,但在此之前对冲洪积扇进行大范围的自动化地貌初步分级则可为地貌填图提供指导,从而提高后续的野外工作效率。文中借助航空影像生成的0. 2m分辨率数字高程模型提取老虎山地区各冲洪积扇单元的起伏度与粗糙度,实现对各冲洪积扇单元的分类与差异探讨。研究表明,随着提取窗口尺寸的增大,粗糙度迅速增大,而当提取窗口增大到一定程度后粗糙度过渡为缓慢增大并达到稳定的状态。在尺寸为8m×8m的滑动取样窗口下,起伏度与粗糙度随着冲洪积扇年龄的增加,呈现先减小而后增大的趋势,这恰好反映了冲洪积扇的动态演化过程。     

非饱和土中剪切S波的传播特性分析

基于对非饱和多孔介质的研究成果,考虑孔隙中的液相和气相的相互影响,研究非饱和土地基中剪切S波的传播特性。通过非饱和土中固相、液相和气相的质量平衡方程、动量平衡方程和非饱和土有效应力原理,建立问题的弹性波动方程,经过理论推导给出非饱和土中剪切S波的弥散特征方程。通过数值算例分析剪切S波的波速和衰减系数随饱和度、频率和固有渗透系数等因素的变化规律。结果表明,剪切S波的波速几乎不受饱和度的影响,但其随着频率的增大而减小,随着固有渗透系数的增大先不变后增大;剪切S波的衰减系数随着饱和度和频率的增加均增大,而随着固有渗透系数的增大先不变后增大最后减小。     

南京地区低电离层加热效应的初步模拟

从电子能量方程和连续性方程出发,利用国际参考电离层(IRI-2007)和中性大气模型(NRLMSISE-00)得出背景参数,数值计算了大功率无线电波加热南京地区低电离层的电子温度和电子密度扰动幅度,并对比了不同加热条件下的电离层扰动效应.结果表明,大功率无线电波入射到电离层后,与等离子体相互作用,能够有效造成电子温度的升高而产生电子温度扰动;由于电子温度升高,等离子体碰撞频率增加且电子的复合系数减小,导致电子密度扰动;电子温度和电子密度的扰动幅度随着加热时间的推移而减小,即扰动逐渐趋于饱和;电子温度扰动的弛豫时间尺度为微秒量级,电子密度扰动的弛豫时间尺度为毫秒量级;在欠密加热条件下,X波模比O波模更容易吸收.     

剪切破裂源及其近场影响

本文利用有限差分法对垂直走滑断层和垂直倾滑断层两种剪切破裂源在不同埋深和不同破裂尺度(指垂直于地面方向上断层尺度)情况下的近场理论地震图进行了讨论,并得到了地表不同震中距处的加速度付氏谱。通过对上述两种源所产生的近场效应的对比分析,本文得到了以下初步结果: (1) 在埋深相同,断层面宽度相同的情况下,垂直走滑断层源对近场地表的影响比垂直倾滑断层源大。(2) 在垂直倾滑断层源的埋深、破裂尺度相同的情况下,在地表同一震中距处产生的水平位移要比垂直位移大。(3) 两种破裂源在地表同一震中距处产生的位移的最大振幅随破裂尺度的增大而增大,且近似为线性关系;在极震区内不同震中距处产生的位移的最大振幅随震中距的增大而减小,且随震中距的变化率在减小;在地表不同震中距处产生的加速度的付氏谱的主峰周期随震中距的增大而变长,随破裂的增大,付氏谱中主峰周期也加长,且长周期成份愈多;随着破裂源埋深的增加,地表不同震中距处产生的位移的最大振幅变小,即等震线变疏。(4) 走滑断层源产生的加速度付氏谱的主峰周期比倾滑断层源长。     

不同底面积与埋深的结构-土体系地震反应分析

对结构-土相互作用体系中结构基础底面积和结构基础埋深对体系地震反应的影响进行了研究.基于有限元分析方法建立了结构-土相互作用三维计算模型,通过改变结构底面积及基础埋深在不同地震动下进行了地震反应分析.结果表明,考虑相互作用时,在同一种地震动作用下,结构顶层总位移及基础转动随着结构底面积的增大而明显减小,上部结构本身位移在总位移中所占比例随着底面积的增加而增大;底面积相同,结构顶层总位移及基础转动均随着埋置深度的增大而减小,上部结构本身位移在总位移中所占比例随着埋置深度的增加而增大.比较不同特性的地震动,不同底面积及埋深结构顶层总位移、基础转动、基础平动和结构自身位移的变化规律趋势相同.     

利用谱元法研究震源参数对于近断层地震动上盘效应的影响

国内外已有诸多学者基于强震记录或数值模拟方法开展了近断层地震动的上盘效应分析,并获得了初步的认识,但上盘效应随震源参数的变化规律仍有待深入探讨。本文使用运动学有限断层震源模型,运用高精度谱元法模拟逆断层破裂模式下近断层区域地震动,对比上、下盘地震动差异进而分析近断层地震动上盘效应。通过改变单一震源参数,研究断层上界埋深、震级大小以及断层倾角对地震动上盘效应的影响规律。研究结果表明：（1）使用运动学有限断层震源的谱元法数值模拟可以较好地反映近断层上盘效应;（2）上盘效应随测点到断层上界在地表投影的水平距离Rx的增加先增大后减小,最终趋于稳定。（3）上盘效应随断层上界埋深的增加先增大后减小,且随着断层上界埋深的增加,上盘效应峰值区会向远离断层破裂迹线的方向扩展。（4）上盘效应受矩震级影响较小,但总体随矩震级的增大而增大;上盘效应峰值区到断层破裂迹线的距离不随矩震级的变化而变化。（5）随着断层倾角的增加,上盘效应先增大后减小,当断层倾角为45°时上盘效应最为明显;随着断层倾角增加,上盘效应峰值区会向远离断层破裂迹线的方向扩展;当断层倾角为90°时不存在上盘效应。     

一个适用于新疆地区的震动图系统的研究

结合新疆不同分区下的地震动(PGA,PGV)衰减关系,利用五代图成果及不同场地条件下的放大效应对地震动参数进行校正,根据PGA、PGV与烈度间的关系建立一套适用于新疆地区的震动图系统(ShakeMap_CNST),并以2012年6月30日新疆新源-和静交界6.6级地震为例对系统的功能和应用加以展示。结果表明,ShakeMap_CNST系统能较好的对震区地震动特征进行描述,较客观的反映灾区的强地面运动特征。     

干密度对预剪应力下重塑黄土动力特性影响的试验研究

干密度是岩土工程建设中重要的控制指标.本文以不同干密度与不同初始平均主应力状态下重塑黄土为对象,通过进行主应力轴旋转(α0=45°)产生预剪应力条件下的动扭剪三轴试验研究,得出:干密度对预剪应力条件下重塑黄土动剪切模量的影响较小,而初始平均主应力对其有一定的影响;在其他条件相同时,动剪切模量与初始动剪切模量分别随干密度与初始平均主应力的增大而增大;阻尼比随动剪应变的增大先减小而后缓慢增大;干密度与初始平均主应力对重塑黄土阻尼比的影响不明显.     

用波场转换进行倾角校正

本文讨论波场的一种转换,称为消除倾角影响变换（DART）,它将满足双平方根算子方程的叠前波场转换成满足单平方根算子方程的波场.后者可以进行常规的动校正和水平叠加.事实上这种转换是消除动校正时倾角影响的一种倾角校正（DMO）方法.这是Stolt偏移法在DMO中的类似,它只需利用快速傅氏变换（FFT）以及附加的插值运算就可实现.文末附有算例.     

半空间条件下瞬变电磁法斜阶跃效应影响时段刍议

传统上认为TEM的斜阶跃效应主要影响早期数据,其影响会随时间t的增加而减小,但笔者经过理论推导计算发现该结论不能严格成立．本文首先从TEM阶跃和斜阶跃电流的频谱差异出发,揭示了斜阶跃效应的影响机理为：将感应电动势由理想情况下阶跃电流激发的磁感应强度B对t微分,变为B对t的差分(与关断时间T_o相关),因此斜阶跃效应的影响由微分和差分之间的区别决定．在此基础上,通过对比不同时段的微分和差分,研究了斜阶跃效应对不同时段的影响,结果表明它对晚期时段影响较小,对早中期时段的影响应根据u(T_o)的值进行判断．u(T_o)?1时,它主要影响早期时段,且随着t的增加其影响减小;u(T_o)?1时,它对早期影响较小、对“中期”时段影响较大,随着t的增加其影响呈现先增大后减小的趋势;u(T_o)接近于1时,其影响同样随着t的增加先增大后减小,但对早期时段也有较大的影响．斜阶跃效应的影响并非绝对的随时间增加而减小,其主要影响时段,应结合观测装置、地电特征、关断时间、观测时间等因素进行分析．     

极区电离层加热的数值模拟与实验对比

大功率无线电波能加热电离层等离子体,可以引起电离层电子温度和密度的扰动,实现电离层的人工变态.从电子的连续性方程、动量方程和能量方程出发,我们给出了地面人工大功率无线电波加热电离层的数值模型.通过对方程的数值求解,计算了极地电离层条件下,电子温度、电子密度的加热效应,讨论了泵波参数对加热效应的影响.研究结果表明,电子温度几乎在整个高度上表现为一致性的幅度增强,且在反射高度附近形成温度增强峰很平缓.电子密度在峰上高度附近形成密度谷,谷两侧存在密度增强.加热效应基本随加热功率的增大而增大,随加热频率的增大而减小.使用我国2008年1月在挪威进行的电离层加热实验的电离层参量作为仿真初值,对6个O波加热时刻进行了数值仿真,仿真结果与实验观测基本保持一致.     

弹性波传播中由微结构相互作用导致的尺度效应分析

相比于传统弹性波动方程,非对称弹性波动方程增加的独立自由项,包含有介质特征尺度参数.基于非对称弹性波动方程,可以分析弹性波传播中,由介质内微孔缝隙结构相互作用所导致的地震波传播尺度效应.本文从介质应变能密度函数出发,并结合几何方程和平衡方程,给出修正偶应力理论下的非对称弹性波动方程以及对应的非对称SH型横波波动方程的数学表达式,并在三层煤层模型上进行数值模拟,将检波器分别设置在地表和煤层中线,通过改变介质特征尺度参数值,合成地震记录,研究分析弹性波传播中,由介质内微孔缝隙结构相互作用所导致的尺度效应,对地震记录的影响及规律,并得出以下结论和认识:(1)非对称弹性波动方程模拟的弹性波传播表现出明显的尺度效应;(2)地震记录需要考虑介质内部多尺度的微孔缝隙相互作用的影响.