基于夜间灯光辐射数据的张掖市甘州区GDP空间分布建模

尽管近年来统计数据的生成技术有了很大提高, 但可用的详细GDP空间分布数据始终难以得到满足. 以夜间灯光辐射数据、 官方统计数据和已有空间化人口分布数据构建了一种GDP空间化建模方法, 得到张掖市甘州区2000年的GDP空间分布. 首先, 分析基于乡镇单元的GDP与对应的夜间灯光辐射数据DN值之间的关系, 得到GDP模拟模型; 然后结合人口空间分布数据和三次产业的比例, 得到基于500 m×500 m栅格的GDP空间分布图. 各乡镇的GDP平均值为372×10⁴元, 标准差为34×10⁴元.     

青藏高原的剥蚀与构造抬升*

利用宇宙成因核素¹⁰ Be和²⁶ Al对西昆仑和可可西里北部地表基岩的剥蚀速率进行了测定,得到的结果是:西昆仑的平均剥蚀速率为12m/Ma, 可可西里北部的平均剥蚀速率为15m/Ma。裂变径迹和宇宙成因核素这两种手段所得到的平均剥蚀速率的时间尺度是不同的,前者得到的是几个至数十百万年的平均剥蚀速率,而后者得到的是十几至几十万年的平均剥蚀速率。比较通过这两种手段得到的青藏高原北部和中部的平均剥蚀速率可以发现其平均剥蚀速率从20Ma以来的100m/Ma以上减少到了最近几十万年以来的10m/Ma,我们认为这一剥蚀速率下降的趋势反映了青藏高原从中新世到第四纪晚期构造活动的减弱,据此推断青藏高原北部和中部的隆升应该主要发生在第四纪晚期之前,而不是在最近的几十万年。     

地理信息系统与主成分分析在多年气象观测数据处理中的应用

探讨一种处理多年气象观测数据的新方法,该方法以地理信息系统为技术支撑,以数字图像处理和标准主成分分析为核心,适用于处理空间分布广、时间序列长的多类型气象观测数据。在实例研究中,首先对中国160个站10年气温、降水观测数据进行空间双线性插值,得到一系列数值图像;并对这些数值图像进行标准主成分分析,得到反映多年气候状况且相互独立的各主成分;然后选取其中前6个主成分进行空间迭代聚类分析,得到中国气候分类图;通过对所得类别进行多年气候指标统计分析,得到中国气候区划图;最后将所得气候区划图与传统气候区划图进行比较分析,并指出该方法在处理多年气象观测数据工作中的可行性与局限性。     

五种不同途径获取全风化花岗岩孔隙度数值对比

在岩土工程理论研究和工程实践中土孔隙度是一个经常遇到和需要明确数值的参数。它的大小由常规土工试验数据换算得出。另外,还可通过压汞试验(包括氦孔隙仪和压汞仪)、薄片观测、扫描电镜图象处理等试验分析得到其数值。这5种不同途径得出的同一套土样孔隙度差别多大?本文以全风化花岗岩为例,通过5种途径对相当数量样品孔隙度进行了试验分析和计算。结果发现,这5种途径得到5种不同孔隙度数值;其差别一方面表现在数值大小上,另一方面显示孔隙度应属不同范畴和物理意义。区别对待这一点对工程计算应用很有意义。物理实验结果换算出的孔隙度为绝对孔隙度,数值结果最大;压汞试验得到的孔隙度是三维空间内孔隙的体积百分比(氦气计测得的为开孔隙度,压汞仪得到的应是有效孔隙度);薄片和扫描电镜图象处理得到的是不同尺度范围上二维平面内孔隙面积百分比,其中以薄片鉴定得到的孔隙度值最小,原因在于在毫米级观察尺度上很多粒内孔隙被忽略掉了。而因为局部结构影响被放大,扫描电镜图象处理得到的孔隙度值变化较大而不很稳定,但微孔隙基本得到了反映。5种孔隙度数值从大到小依次是:绝对孔隙度(物理实验法)>开孔隙度(氦孔隙仪)>SEM孔隙度>有效孔隙度(压汞仪)>薄片孔隙度。总体看它们之间差值较明显。     

多层地基非轴对称Biot固结的理论解

提出了一种新方法来推导多层地基非轴对称Biot固结问题的传递矩阵,相应的理论推导工作量较少。基于柱坐标系下非轴对称Biot固结的基本方程,通过引入中间变量,并对坐标 进行Fourier级数展开,对时间 和坐标 进行Laplace-Hankel变换,得到了6×6阶和2×2阶的两组常微分方程;然后,两组常微分方程进行关于 的Laplace变换和逆变换,得到了单层地基非轴对称Biot固结问题的传递矩阵;结合边界条件和连续条件,运用传递矩阵法得到多层地基非轴对称Biot固结问题在Laplace-Hankel变换域内的解,通过Laplace-Hankel逆变换得到了该问题物理域的真实解答。编制了计算程序,并进行了数值计算与分析。该方法具有计算速度较快的特点,方便工程应用。     

基于ArcGIS平台的广东云浮云安区地质灾害危害程度分区评价

在云安区1∶5万地质灾害详细调查的基础上,选取了土地利用现状、人口密度、受地灾隐患点威胁的人口及财产4个要素作为评价因子,利用ArcGIS空间分析功能,建立了各评价因子的空间数据库;通过对各评价因子的分级赋值及归一化处理,得到了各评价因子的无量纲分级数据;在此基础上,通过空间叠加分析,得到云安区地质灾害危害程度定量分级成果图;最后经综合分析,得到云安区地质灾害危害程度分区图,研究结果对进一步提高区域地质灾害风险预测能力及提升综合防治水平具有重要的理论和实际意义。     

层状可压缩岩基三维固结问题的状态空间解

采用状态空间法求解层状可压缩岩基的三维固结问题。首先从直角坐标系下考虑可压缩性的三维Biot固结问题的控制方程出发,通过Laplace-Fourier变换得到状态空间方程,解此方程并通过Cayley-Hamilton定理,得到单层可压缩岩基三维固结问题的传递矩阵;然后利用传递矩阵法,结合层间连续性条件和边界条件,得到了层状可压缩岩基三维固结问题在积分变换域内的解答;最后应用Laplace-Fourier逆变换技术,得到层状可压缩岩基三维固结问题在物理域内的理论解答。编制了相应的计算程序,进行了数值计算与分析,证明了压缩性对岩基固结问题的影响     

基于广义Hoek-Brown准则边坡稳定性分析强度折减法

目前的强度折减法大多基于Mohr-coulomb准则,而较少基于Hoek-Brown准则。为了在Hoek-Brown准则中实施强度折减法,并使其得到的结果与Mohr-coulomb准则中强度折减法得到的结果等效,本文利用Hoek-Brown准则参数m、s、σci与粘结力c和内摩擦角φ之间的关系,在Hoek-Brown准则中同时对m、s实施强度折减,通过理论推导得到m、s折减系数之间的关系;并进一步推导得到m、s折减系数与基于Mohr-coulomb准则强度折减系数之间的关系;最后,由FLAC3D软件建立计算模型,采用所确定的折减方法计算边坡的安全系数,并将该结果与极限平衡法所得到计算结果进行比较,结果表明:本文确定的折减方法与极限平衡法所得到的安全系数的相差仅1.76%,验证了本文所确定的强度折减法的可行性。     

因子分析在土壤地球化学测量中的应用:以大兴安岭北段呼中地区为例

笔者通过对大兴安岭北段呼中地区1:20000土壤测量Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Mo、As、Bi等8种热液元素标准化后的978件样品使用主成分分析法抽取因子,得到3个特征值>1的主因子(Cu-Pb-Zn-Ag;Au-Mo;Bi-As),但不能合理做地质解释;经过最大方差法的因子旋转后,得到3个新的主因子(Ag-Pb-...     

基于最小势能法的三维临界滑裂面搜索方法

为了得到三维边坡的临界滑裂面,提出了6个参数控制的三维滑裂面构造方法,基于边坡三维最小势能稳定性分析方法建立目标函数,采用遗传算法实现了临界滑裂面的搜索,并开发了相应的搜索程序。为检验文中搜索方法的合理性,将其与其他方法得到的临界滑裂面以及最小安全系数进行比较,并且将室内模型试验得到的临界滑面与理论搜索的结果进行对比。研究表明：搜索方法可实现稳步收敛;针对算例进行多变量同时变化的搜索验算,得到了与极限平衡法较为接近的结果,表明提出的搜索方法是合理的;理论计算结果与室内模型试验坡面加载得到的边坡临界滑面较为接近,再次验证三维边坡临界滑面搜索方法是可行的。     

两种纯化方法获得脂肪酸的链长及碳同位素分布特征对比

饱和脂肪酸及其同位素组成是重建古环境和古气候的重要代用指标,目前存在多种提取及纯化流程。在全球变化研究中,基于不同原理的纯化流程得到的脂肪酸含量及其同位素组成是否一致,直接影响着该指标应用于不同区域重建结果的对比。本文用两种常见的脂肪酸纯化流程提取脂肪酸标准、现生植物和泥炭样品类脂物,通过对比发现:对脂肪酸标准两种流程都可以得到纯净的单体脂肪酸,而且回收率均较高(85%以上),都是较为可靠的脂肪酸纯化流程;然而对于天然样品,虽然高碳数脂肪酸(碳数>C₂₄)的回收率相近,流程1却能够获得相对较多的低碳数饱和脂肪酸,如泥炭样品中该流程获得的n-C₂₂脂肪酸是流程2的3倍;两种流程纯化狗尾草(Setaira viridis)和三叶草(Trifolium repens)得到n-C₁₆脂肪酸的δ¹³C不同,流程1分别为-21.1‰和-36.2‰;流程2分别为-23.3‰和-34.9‰,表明两个实验流程得到的低碳数脂肪酸的含量、脂肪酸链长分布模式以及碳同位素组成均存在明显的差异。实验结果显示,流程2分离纯化样品可得到几乎全部的游离态脂肪酸,而流程1可提纯样品中游离态和酯态存在的总脂肪酸。由于在沉积物中游离态脂肪酸和酯态脂肪酸可以相互转化,因此使用流程1分析样品中的总脂肪酸更为合适,也可以将类脂物皂化使酯态脂肪酸释放为游离态,然后使用流程2。     

季节性冻土斜坡稳定系数时空变化趋势分析方法

青藏高原斜坡受冻融作用影响,不同季节和深度的稳定性是估计流域地质灾害物源量的依据之一。经分析,基于无限斜坡分析方法推导出的不同含水条件下的滑坡安全系数解析表达式适用于特定斜坡。为了得到季节冻土斜坡稳定系数在年内各月份不同深度的变化趋势,首先比较了2个抗剪强度指标对安全系数的影响程度;其次对实验数据进行回归分析,得到抗剪强度随温度和含水率的变化趋势函数;通过对气象数据的回归分析,得到地温随月份和深度的变化趋势函数;深度1 m内的含水率,受外界环境因素影响大,随月份和深度变化趋势需经观测获得,再经回归分析得到含水率随月份与深度的变化趋势函数。经参数变化趋势分析,得到斜坡稳定系数时空变化趋势函数。     

移动荷载作用下饱和土中单桩的动力响应

根据Biot动力理论,采用Fourier和Hankel变换方法得到了半空间饱和土受移动载荷及土体内受垂直简谐载荷作用下频域内基本解。根据虚拟桩法,得到了移动载荷作用下桩基的第2类Fredholm积分方程,并应用IFFT方法得到时间、空间域内单桩的动力响应。数值结果表明,移动荷载会引起桩身的负摩擦力;桩身最大轴力、孔压随移动荷载速度增加而增大;此外,在桩上端部会出现孔压集中现象。     

华南地壳及壳幔过渡带泊松比及其地质意义

地震波泊松比蕴涵着丰富的地质信息,根据泊松比可以识别地壳岩石的基性程度,进而分析地球动力学与成矿背景。本文搜集整理了国家地震科学数据共享中心等数据平台自20世纪80年代至2017年底的天然地震震相资料,经过数据筛选,得到华南研究区内M≥2.0级地震事件11410个。通过最小二乘法拟合数据的走时-震中距关系直线方程,得到Pg波平均波速6.11 km/s,Sg波平均波速3.60 km/s,首波Pn波平均波速8.06 km/s,Sn波平均波速4.59 km/s。在此基础上,求得华南地壳平均波速比Vp/Vs为1.697,由公式计算得到华南地壳的平均泊松比为0.234,壳幔界面附近的平均波速比Vp/Vs为1.756,计算得到壳幔界面附近的平均泊松比为0.260。走时反演给出的泊松比结果显示扬子地块、华夏地块以及东南沿海地壳的物性差异。华夏地块与扬子地块之间存在大面积的低泊松比异常区,与江南造山带存在良好的对应关系;而东南沿海、钦杭成矿带泊松比明显较高,解释为幔源物质注入地壳的结果。     

地下全空间瞬变电磁响应的研究

为了研究地下全空间感应涡流的传播规律以及瞬变响应与围岩电阻率和时间的函数关系,采用数值模拟的方法计算了地下全空间响应.将相同时间9种围岩的响应曲线进行拟合,得到了响应与围岩电阻率的关系;在晚期条件下,将围岩响应随时间变化的曲线进行拟合,得到了响应与时间的关系;通过比较全空间与半空间响应的幅值大小,得到二者的比值关系.结果表明:全空间下涡流环极大值半径小于半空间下涡流环极大值在地面的投影半径;全空间瞬变电磁响应按围岩电阻率的1.5次幂进行衰减;按时间的2.5次幂进行衰减;全空间响应幅值为半空间响应幅值的1.93倍.     

现代海底热液流体和硫化物Fe同位素组成特征及其地质意义

<正>非传统稳定同位素体系地球化学及其应用近十多年来得到了快速发展,特别是低分辨率下Fe同位素的MC-ICP-MS高精度测试技术使得Fe同位素在地球科学领域得到广泛应用(Belshaw et al.,2000;Zhu et al.,2002;朱祥坤等,2013)。前人对地球上不同储库的Fe同位素组成进行了大量研究,     

基于Hoek-Brown准则确定核电工程场地岩体力学参数

岩体与岩石的力学强度之间既有内在联系又存在明显的差异,场地岩石力学指标对于评价场地岩体的力学特性至关重要。以三门核电场地为研究对象,在室内岩石力学试验的基础上,结合野外地质调查,综合考虑岩体结构特征和应力分布状态等因素的影响,引入定量描述岩体结构特征和风化程度的地质强度指标（GSI）,采用Hoek Brown强度准则估计岩体力学参数,同时与岩体地质力学分类法（RMR）计算得到的岩体力学参数进行对比分析。基于GSI的Hoek-Brown法得到的中等风化凝灰质砂岩、微风化凝灰质砂岩和微风化安山玄武岩岩体的c值分别为4.03、6.20、6.10 MPa,φ值分别为31.96°、34.37°和33.87°。基于RMR评分的Hoek-Brown法得到的c值分别为4.42、6.44、7.24 MPa,φ值分别为28.92°、32.43°和34.51°。研究结果表明,采用Hoek-Brown准则确定的核电场地岩体力学强度指标比较合理,得到的岩体力学指标可以作为核电站基础设计的重要依据。     

基于地球重力场模型的区域高程转换方法

利用多项式分区拟合与EGM96地球重力场模型相结合的数学方法,使少量的水准点与GPS点重合,对GPS测得的大地高直接转换为具有厘米量级正常高的重力模型区域高程转换方法作了讨论,将该方法得到的正常高与单独利用多项式分区拟合和EGM96地球重力场模型得到的结果进行了比较,其差值的标准差为&#177;2.9 cm。     

电测深视电阻率微分在水文物探工作中的应用

本文通过对野外实际水文电测深曲线的微分;即得到了反射系数K,通过对反射系数曲线的分析、推断;从而达到寻找地下水资源之目的。作者通过多年的野外工作实践,选出具有代表性的电测深曲线来论述了视电阻率微分曲线的实际应用效果。也为寻找地下水的方法应用得到了发挥。     

用于频率域航电数据处理的伪切割线自动调平法

针对频率域航空电磁数据中存在的区块状测量误差,提出了伪切割线自动调平法。首先利用一维移动滤波滤掉高频地质异常,得到包含背景值和调平误差的中间值;通过对伪切割线求导,由突变点区间统计法判断出的调平边界突变点位置来划分待调平区域;沿伪切割线方向由边界向外延拓一定距离,确定伪切割线范围,在此范围内,对边界突变点采用中值滤波;然后在确定的伪切割线范围内积分得到背景值,背景值与中间值作差求得调平误差;最后与原始数据结合得到调平结果。该方法输入参数少,能自动划分调平区域,极大地减少了工作强度及人为误差,同时能有效地消除区块状误差,保留真实地质异常。