基于稀疏表示的地面磁共振信号提取方法

在多孔隙含水层中地面磁共振（surface nuclear magnetic resonance,SNMR）信号呈现多弛豫衰减特性,常规盲源分离方法和单指数拟合方法引起信号严重失真和信息缺失等问题.本文提出了基于稀疏表示的随机噪声背景下多弛豫SNMR信号的提取方法.根据SNMR信号的衰减特征,设计了精确刻画SNMR信号且与随机噪声不相关的离散衰减余弦冗余字典.其次,针对多弛豫SNMR信号稀疏度未知的问题,通过设置合理的残差比阈值控制迭代次数,改进了广义正交匹配追踪（generalized orthogonal matching pursuit,gOMP）算法,使得该方法应用于SNMR信号的提取时,具有更好的自适应性和普适性.再次,鉴于SNMR测量数据为多次独立重复采集的结果,提出了基于数据流的SNMR信号提取策略,在提高算法鲁棒性的同时,保证了信号提取结果的唯一性.最后,通过仿真和实测数据证明了基于gOMP算法的稀疏表示方法可以显著地提升多弛豫SNMR信号的提取质量,降低随机噪声对含水层反演结果的影响,提高SNMR探测能力.     

中国境内地磁场变化对SNMR信号的影响

地面核磁共振方法是目前唯一直接探测地下水的地球物理新方法。新方法在我国探查地下水等方面已取得明显的效果,但是,对于SNMR信号,却有很多影响因素。本文论述并分析了诸多影响因素中的地磁场强度和磁倾角对NMR信号的影响特点,进而分析了我国区域地磁场强度和磁倾角对SNIVIR信号的影响规律,对我国进行区域性水文地质调查中运用SNMR方法时提供了重要的参考资料。     

1D SNMR吉洪诺夫正则化反演方法研究

地面核磁共振（SNMR）技术是目前世界上直接用来寻找地下水的技术。本文在讨论反演基本问题的基础上,用共轭梯度法实现了核磁共振的一维正则化反演。通过反演理论数据、噪声数据和实测数据,说明该方法的可靠性。     

地面核磁共振信号相位求取电阻率

椭圆极化现象是电磁场在导电介质中传播时产生的,为得到准确的相位信息,在计算激发磁场时应考虑椭圆极化。本文研究了地面核磁共振(SNMR)信号相位求取电阻率的基本方法,利用SNMR信号通过广义逆反演法得到电阻率未知情况下的含水率及层位分布,作为相位反演电阻率的先验值,通过模拟退火法实现对电阻率的反演。对SNMR的研究解决了通过相位对电阻率的求取,有利于进一步利用相位信息提高含水层和含水率反演的精度。      

小波分析在提高核磁共振找水信号信噪比中的应用探讨

地面核磁共振(SNMR)找水方法是目前唯一能直接找到地下水的地球物理新方法。由于该方法接收灵敏度高,因此对电磁噪声也很敏感。为了提高信噪比和新方法的找水效果,必须对接收到的信号进行去噪处理。本文使用了小波分析去噪提高核磁共振信号信噪比的方法,并通过对湖北省新洲工区和王家湾工区实测数据的小波处理和对比分析,证明了这种方法的有效性。     

用SNMR和TEM方法探测地下水的研究与实践

地面核磁共振找水方法是在近二十多年里发展起来的直接找水的物探新方法,该方法具有找水原理新颖、解释结果量化的特点,已取得了很好的应用成果。瞬变电磁法是近年来国内外发展得较快、地质效果较好的一种电法勘探分支方法。理论和实践表明,这两种找水方法的合理配合,优势互补,得到好的地质效果。本文通过对SNMR和TEM找水方法的原理和特点对比,论述了两者优势互补的可行性,并通过实例说明了综合利用两种方法的效果。     

我国多参数激电测深找水应用综述

近40年来,地球物理技术在我国的地下水勘查中得到了比较多的应用,IP、TEM、EH4、CSAMT、SNMR等物探找水方法不断涌现.本文在介绍激电找水原理和技术方法的基础上,通过3个不同类型地下水勘查的成功实例,表明多参数直流激电测深这一传统的地球物理勘查方法在地下水勘查中仍具有独特的优势.提出了含水层的激电异常特征、含...     

兰州市九州石峡口滑坡形成机制与稳定性分析

基于滑坡区地质环境,通过区域地质调查、大比例尺平面图测绘、滑坡微地貌和变形破坏特征测量、扫描电镜(SEM)分析滑带土微观结构等手段,对兰州市九州石峡口滑坡的特征和形成机制进行了系统研究.结果表明,该滑坡具有显著的分级分块滑动特性,降雨、不合理的人工绿化灌溉及滑坡区高陡的地形是诱发该滑坡复活的主要因素.采用多种极限平衡计算方法并结合滑坡所处的地质环境评价该滑坡在天然、降雨、地震以及降雨和地震耦合作用下的稳定性,为该滑坡的治理提供理论指导.     

基于InSAR相位梯度叠加的毛尔盖库岸 滑坡隐患快速识别

库岸滑坡失稳会造成严重的危害并带来巨大的经济损失。合成孔径雷达干涉测量(Interferometric Synthetic Aperture Radar, InSAR)已成为滑坡探测领域的重要技术手段。时序InSAR具备识别滑坡隐患的能力,但是面对海量数据,该技术仍然存在数据处理耗时久、识别效率低等问题。因此,提出一种基于InSAR相位梯度叠加的滑坡隐患快速识别方法,该方法采用改进后的Sobel算子对InSAR差分干涉对进行梯度运算,去除各项误差后,采用梯度叠加方式快速识别发生形变的区域。通过该方法在毛尔盖库岸成功快速识别出23处滑坡隐患,识别结果可靠性高,并且具备更优秀的微弱形变探测能力。在识别速度方面,相较于Stacking-InSAR和SBAS-InSAR分别提升1.4和1.9倍,该方法能从海量数据中快速且准确识别滑坡隐患,可以为广域滑坡隐患的快速识别提供借鉴与参考。     

SNMR联合SP用于滑动带水体赋存状态的探测研究

地下水的空间分布及运移规律是建立地下水流系统和分析渗流场规律的重要因素.具有直接找水特性的地面核磁共振方法(SNMR)可以用于确定地下水的空间分布,而自然电场法(SP)是一种可以探测地下水流动方向的物探方法,这两种方法的联合使用为地下水研究提供了一种较好的工作模式.本文以滑动带水体探测为例,阐述该工作模式的应用效果.首...     

三峡水库水环境相关研究文献计量分析与未来展望

自三峡工程论证以来,其建设和运行可能引发的问题成为相关领域研究的热点.2003年6月,三峡水库开始一期蓄水.检索发现,2002年之前有关三峡的研究绝大部分集中于移民和工程建设风险等方面,与水环境相关的论文数量不足5%,相对较少.因此,本文重点对2002-2017年期间,在SCI-E/SSCI上刊发的520篇研究型英文论文和在中国核心期刊上刊发的777篇中文论文进行计量分析.结果表明:关于三峡水库水环境的研究论文数量整体呈逐年递增趋势,中国在三峡水库水环境研究中占据主导地位;ENVIRONMENTAL SCIENCE AND POLLUTION RESEARCH和《环境科学》分别是刊发英文论文和中文论文最多的期刊;中国科学院、重庆大学和三峡大学是三峡水库水环境研究最活跃的机构;"消落带"、"水华"、"浮游植物"、"营养盐"和"水温分层"等方面是三峡水库水环境近几年研究的热点.分析关键词还发现,来自不同学科背景的学者关注的兴趣点和重点不同.一方面,这有利于更全面的研究和多学科之间的碰撞交流;另一方面,即使是表达同一事实,由于学科差异而采用了不同的学术术语和关键词,又妨碍了学科之间的顺畅交流.因此,从科学凝炼不同类型水域共性问题和整合及运用多尺度、多维度的研究手段两个方面着手,不仅可以深度融合不同学科的理论和学术思想,还能深化三峡水环境的研究并提升我国在水库环境生态学研究领域的国际影响力.     

Landslide stability analysis based on random-fuzzy reliability: taking Liangshuijing landslide as a case

A large number of reservoir landslides will be impacted under the action of cyclical water level change in Three Gorges Reservoir, therefore its stability analysis and evaluation are important. And various kinds of influencing factors should be considered when landslide stability is analyzed. Taking Liangshuijing landslide as a case, considering the uncertain factors in the landslide stability analysis process, the landslide random-fuzzy reliability is analyzed in the paper, based on the sliding soil shear strength parameters testing and groundwater monitoring data. The results show that the landslide random-fuzzy reliability is the smallest at the process of high water level slowly dropping to low water level, and the landslide is basically at a steady state, which is consistent with landslide body actual deformation. Taking into account the uncertainty of groundwater level in a landslide body is equivalent to taking into account the changes of occurrence conditions in landslide rock and soil. Taking these factors into account is more in line with the actual when compared with only considering shear strength parameters random properties.     

基于Matlab的三峡水库地震数据处理与分析

本文以Matlab为平台,编制了相应的程序代码,实现了SAC二进制数据读取、地震观测报告数据检验、频谱分析、地震数据的互相关计算和各种地震数据成图等项功能,并将它们运用于长江三峡水库地震加密台网数据的处理.结果表明,三峡库区地震都属于水库诱发地震,在仙女山断裂过江段、九湾溪断裂附近的地震属于断层因蓄水诱发的错动事件;巴东库区神龙溪两岸地震明显呈现出3条线性分布,这是由于水库蓄水后库水从神龙溪两岸等地下暗河渗入而诱发的地震;在长江三峡库区泄滩乡以西的两岸则存在着一些与蓄水相关的塌陷地震.     

三峡水库水面蒸发年内滞后效应分析

水面蒸发在季节变化上相比净辐射等气象要素的相位延迟反映了水体储热对水面蒸发的影响,量化这一对气象要素波动的滞后响应对理解和估算深水水库(湖泊)蒸发非常重要。三峡水库等河道型深水水库的水位和面积具有显著周期性变动,使得其水面蒸发的响应模式更为复杂,而目前对其认识非常薄弱。本文利用2013年8月—2020年7月三峡水库巴东站水面蒸发场和陆面蒸发场的蒸发和气象观测数据,分析了水面蒸发的季节变化及其年内滞后效应。结果表明:水面蒸发场蒸发量在年内的8和12月呈现双峰变化,与只有8月单峰值的陆面蒸发场蒸发量显著不同。水面蒸发场蒸发量相对净辐射、平均气温和水面温度分别存在4、3和2个月的滞后,而陆面蒸发场蒸发量相对滞后时间均在1个月以内;水面与陆面蒸发场相比,水温、蒸发量和水面与大气饱和差之间的滞后时间分别为1、3和4个月,而平均气温和净辐射之间不存在滞后。本文揭示出三峡水库巴东段水面蒸发年内滞后效应主要受到水库水温引起的水面与大气饱和差在季节上滞后的影响,需通过深入分析水温的时空变化来明确整个三峡水库的水面蒸发特征。     

三峡水库蓄水后库区水沙变化及其生态环境响应特征

三峡水库举世瞩目,是长江保护与治理的关键性枢纽工程,水库自2003年蓄水运行后库区水沙条件均发生了显著改变,对库区水生态环境产生了深远影响。本文系统综述了三峡水库蓄水运行后库区的水流动力特性和泥沙淤积特性,总结了蓄水后水库的新水沙运动情况;从水库蓄水运行后水质参数特征,营养物质、重金属和典型有毒有机污染物的赋存特征等方面,分析了三峡水库库区新水沙变化条件下的水环境响应特征;基于水库蓄水前后浮游植物、底栖动物等重点生物群落的现存量和群落特征变化规律,探索了三峡水库新水沙变化条件下库区的水生态响应特征;最后对未来三峡水库运行下的水生态环境效应研究提出展望,本文可为三峡水库水生态环境保护科学研究和管理提供新的认识和决策参考。     

三峡水库支流甲烷排放研究进展

甲烷(CH₄)对全球温室效应有着较大的贡献。三峡水库自2003年蓄水以来,其CH₄排放问题已受到广泛关注。但三峡水库反季节的运行方式,使支流库湾CH₄的产生和传输过程受到多方面的影响,进而导致其CH₄排放效应尚不十分明确。本文综述了三峡水库支流CH₄排放的研究进展,典型支流的CH₄排放通量普遍高于干流,位于三峡水库库尾的部分支流CH₄排放通量高于三峡水库库首及库中支流。大多数典型支流的CH₄通量在夏季均达到全年峰值,而在冬季高水位运行期均处于相对较低的水平。同时本文主要从水环境条件、水动力条件、人类活动及气象条件4个方面阐述了三峡水库支流CH₄排放的影响因素。1)水环境条件:支流水华后藻类衰亡分解过程会驱动CH₄释放,且藻类的演替过程会加剧CH₄的产生;温度可以直接影响CH₄的生成速率和消耗速率,也能通过促进藻的生长间接影响CH₄排放;支流相对较低的甲烷氧化菌丰度是其CH₄通量较高的原因之一。2)水动力条件:蓄水期CH₄主要以扩散的方式进行释放,支流较低的流速促进了悬浮物的沉积,上游沉积物中的CH₄含量高于下游;泄水期CH₄主要以冒泡的方式进行释放,下游沉积物中TOC急剧增加,但干流的入侵会削弱支流的温度分层,破坏藻类生长环境,间接影响CH₄通量。3)人类活动:农业耕作使支流水体中的营养物浓度增加,甲烷氧化菌的丰富度降低,细菌群落的营养相关代谢增强;建设用地扩大、支流筑坝增加抑制了有机物的传输,增加了水体中的产CH₄底物,促进了CH₄的产生。4)气象条件:降雨会携带更多营养物质进入支流,同时会增加水体浊度、破坏水体的温度分层,从而对CH₄的产生和传输过程造成影响。最后对未来的研究热点进行了展望,以期为三峡水库CH₄排放的控制和管理提供参考。     

FLUVIAL PROCESSES IN THE LOWER JINGJIANG RIVER：IMPACT OF THE THREE GORGES RESERVOIR IMPOUNDMENT

Sediment supply to the lower Jingjiang River will be subject to substantial reduction after the impoundment of the Three Gorges Reservoir, which could result in an excess of carrying capacity and serious bank erosions in the downstream alluvial channel, threatening the bank protection works and the safety of the Jingjiang Dyke. This paper presents a summary of research works concerning the fluvial processes in the lower Jingjiang River and the possible impact of the Three Gorges Reservoir impoundment on the variation of its channel pattern. Three different predictions have been put forward by researchers: 1) the Jingjiang River will evolve towards a more sinuous, meandering channel pattern, with extensive bank erosion taking place along the river; 2) the river channel will be straightened and broadened because no point bar can be formed due to reduced sediment supply while bank erosion develops in the concave bank, and 3) this river reach will maintain its present channel pattern without significant change, although the sinuosity may be slightly reduced, since: a) the Three Gorges Reservoir mainly intercept sediment particles with sizes larger than 0.025mm, and b) the complex interaction between the Yangtze River and the Dongting Lake helps to reduce the negative effect of channel erosion through certain self-adjusting mechanism in fluvial processes. Discrepancy between these predictions shows that further research efforts are needed to understand the impact of Three Gorges Reservoir operation on the downstream fluvial processes. Meanwhile, there is an urgent need to closely monitor future development in the fluvial processes of the Jingjiang River and its influence on the safety of the Jingjiang Dykes.     

Probabilistic multi-objective optimization for landslide reinforcement with stabilizing piles in Zigui Basin of Three Gorges Reservoir region,China

Zigui Basin is a major landslide-prone region in the Three Gorges Reservoir region of China, and the stabilizing pile is an effective and widely employed countermeasure to reinforce landslides in...     

三峡澎溪河水-气界面温室气体模型估算及其敏感性分析

模型估算法是水-气界面温室气体通量监测的主要方法,所得成果也不胜枚举.然而监测过程中诸多环境因素会对最终结果产生不确定的影响.结合三峡库区澎溪河背景条件,利用模型估算法进行水-气界面温室气体通量(以CO_2为例)估算,并且采用修正Morris筛选法尝试分析模型估算法中各个参数对温室气体扩散通量(以CO_2为例)的局部敏感性.研究结果表明:利用模型估算法计算三峡澎溪河流域水-气界面温室气体通量具有较高的可行性和可靠性;风速、水温以及pH值会对监测结果产生影响,且风速越强、水温越高、pH值越小,CO_2扩散通量就越大;pH值是高灵敏参数,风速和水温是灵敏参数.在三峡库区澎溪河监测过程中更应注意pH值的精确性,每次采样前需校正仪器.     

三峡库区人居环境气候适宜性

运用GIS技术,在充分考虑气温、湿度、风速以及日照等条件下,计算了1995年1月至2010年12月三峡库区22个气象站点的温湿指数和风效指数及其时空分布,对三峡库区人居环境气候适宜性的总体分布趋势进行分析.并以2003年6月三峡工程一期蓄水作为时间中点,分析了三峡工程蓄水前后库区人居环境气候适宜性变化,同时对库区水位与气象要素的相关性进行定量分析.结果表明:从11月到翌年3月,库区气候偏冷,属于较不舒适人居环境;夏季的6-9月,整个库区气候偏热,属于较不舒适的人居环境;库区年均温湿指数和风效指数均呈现明显的地区差异,整体表现为由库区中部向东西递减的趋势;库区气候适宜性指数在三峡工程前后变化明显,库区水位与气候适宜性因子在2003年6月以前没有显著的相关性,在2003年6月以后,与温湿指数呈显著正相关,而与风效指数呈显著负相关.