中美两国对地系统观测比较分析及对中国的启示

地球系统各要素间的相互耦合作用对资源开发利用、粮食和生存空间供给以及自然灾害防治等维持人类社会稳定发展的基本活动产生着巨大影响.因此,建设对地系统观测工程成为地球系统科学界的重大课题.对地系统观测工程包括三大彼此联系的功能模块,分别是破解地球系统要素耦合作用机理、提升对地球系统发展变化趋势的预测能力以及为决策者提供具有...     

新一代对地观测系统的发展

对地观测系统(EOS，Earth Observation System)是获取空间对地信息、促进地球系统科学和空间信息科学等学科发展的支柱。长期以来，人们就期望着对自己居住的地球有一个全面深刻的了解，研究这种从几十年到几百年时间尺度的全球变化，依赖于观测系统和观测技术的发展。因此有必要建立一个对地球整体的观测系统，利用空间优势，获取有关地球体系及其各个组成部分的详细数据或信息。 近50年来，世界对地观测技术得到了迅猛的发展。NASA针对全球变化研究对建立长期的数据采集系统的实际需求，于20世纪80年代初开始规划地球观测系统（EOS）计划，并于90年代初实施。它包括一系列卫星、自然科学知识组成和一个数据系统，支持一系列极地轨道和低倾角卫星对地球的陆地表面、生物圈、大气和海洋进行长期观测。地球观测卫星系列是EOS计划的最基本和最重要的环节。EOS卫星系列计划在今后的10年内陆续发射一系列的太阳轨道环境遥感卫星，构成连续15年的数据采集系统，其规模在地球观测卫星发展史上是空前的。在EOS计划的基础上NASA规划了ESE战略计划，将继续发展国际新一代对地观测系统。迄今为止，Terra、Aqua和Arua卫星已经发射成功，引起地球遥感科学界的瞩目，为地球科学研究提供重要的数据资源。     

对地观测技术用于汶川和玉树地震灾害的研究

汶川、玉树大地震造成了重大人员伤亡和财产损失。地震发生后,对地观测技术成为地震灾害监测与灾情评估的重 要手段。本文将从三个方面论述对地观测技术在上述地震灾害评估和研究中所发挥的作用：一是利用高分辨率光学对地观 测技术,建立堰塞湖、道路损毁、崩塌/滑坡/碎屑流等次生地质灾害的遥感分析方法和模型,系统监测汶川地震次生地质 灾害的空间分布、损毁范围、风险程度;二是利用宽幅和干涉两种模式SAR数据,分析玉树地震的区域地质构造和岩性分 布特征,获得玉树地震同震形变场大小及其空间分布信息,证明了多模式SAR在地震灾情协同分析与评价中的有效性和重 要潜力;三是建立了地震灾害三维模拟评估系统,提高了对地震灾害三维模拟的精确性,为地震灾情的精确三维评估提供 了系统平台。     

空间对地观测与全球变化的人文因素

地球空间信息科学技术是大有作为的科技领域之一。空间遥感、地理信息系统、卫星定位及其与通信、网络技术的集成正以地球系统作为研究对象，为人们研究地球，特别是人与自然的和谐、人口资源环境的协调和社会的可持续发展提供了前所未有的手段，开拓了崭新的途径。在对国际空间遥感信息技术和空间信息的特点和发展趋势进行科学判断的基础上，分析了对地观测与人文因素的关系，提出了建立国家对地观测系统，发展空间信息技术的战略设想。     

深部地热能系统主要挑战与耦合储能的增强型创新开发模式

中国在中低温地热能直接利用方面早已领先全球,但在深部地热能发电方面却发展缓慢。深部高温高压环境下岩石渗透性降低,深部地热能开采需要建立工程型地热系统(Engineered Geothermal System,EGS),通过水力压裂对储层进行改造,以获得具有较高渗透性的人工地热储层。由于目前常用的深部地热能储层改造技术主要借鉴油气增产领域的水力压裂工艺,在热储改造效果、地震风险控制、高效取热等方面受到限制。首先总结深部地热能水力压裂的特点为：裂缝破坏主要以剪切机理为主;冷水回灌引起的温差效应产生拉应力会促使裂缝向更远处扩展;持续的注水使注入井井筒压力高于地层压力,有助于保持裂缝处于张开状态。因此,EGS水力压裂不需要使用支撑剂,与依靠支撑剂的油气井增产压裂完全不同。同时,系统剖析EGS面临的发电产能低、注采连通差、诱发破坏性地震以及无补贴难盈利4大难题与挑战。从创新压裂和循环利用层面提出耦合储能的增强型创新开发模式(Regenerative Engineered Geothermal System,REGS),通过数值模拟研究REGS的优点。结果表明,采用水平井非等距、非等面积、非等注水...     

构建天地一体化的全球对地观测系统--三次国际地球观测峰会与GEOSS

为深入认识地球系统,提高国家、地区和全球应对突发事件的能力;为解决人类社会发展中所面临的资源环境危机,增进人类的健康、安全和福祉;通过广泛的国际合作,构建综合、协调、持续的全球对地观测系统是实现上述目标的有效途径且已成为国际社会共识。通过对近两年来3次国际对地观测峰会概况的介绍和分析,阐述了分布式全球对地观测系统（GEOSS）的目标、范围、社会效益、技术方法和运作机制等内容。强调GEOSS成功的关键因素之一取决于其参加者能否接受并执行系统的互操作规程与统一的数据标准,以实现全球范围的数据资源共享。     

检波器尾锥与地表耦合阻尼研究

结合检波器与松散地表耦合的实际,设计了双自由度耦合模型,从理论上分析了检波器与地表耦合系统的特性,并结合野外实验定性地分析了在不同表土情况下,检波器尾锥与地表耦合系统中尾锥与地表之间的阻尼变化时对耦合系统特性及地震资料的影响,揭示了合理的选择检波器尾锥与地表之间的阻尼在地震信号采集中的意义。     

煤田三维地震勘探技术在河流及河漫滩地区的应用

山西高河井田属海河水系长治盆地水文区,主要河流为纵贯全区的浊漳河,自西南流入区内。勘探区内地形地质条件复杂,河流及河漫滩面积大,为克服三维地震勘探存在的诸如检波线的铺设、检波器藕合、激发层位选择等难题,主要采取了陆上检波器挖坑埋置（黄土地段坑深20cm,沙滩地段坑深40cm）、水上检波器用木桩固定等措施,并采用陆上井中放炮、砾石层坑炮、河水中水下放炮相结合的激发方式。为防止井喷和声波产生的高频随机干扰,采取浅井井口压沙袋技术。通过处理解释,获得了较为精确的断层、陷落柱等地质信息,为矿方安全生产提供了可靠的地质保障。     

多输入多输出极化步进频率探地雷达硬件系统开发

对基于矢量网络分析仪的单发单收探地雷达系统进行扩展,组建了可实现信号多通道发射和多通道接收的步进频率探地雷达系统。该系统主要由计算机、矢量网络分析仪、三维直角坐标仪、开关控制转换器、同轴开关以及多次覆盖极化天线阵列构成。系统信号发射通道和信号接收通道均可扩展至6个通道,可满足一般天线阵列测量需求。多次覆盖天线阵列采集共中心点（CMP）数据,每个测点可获取2个共极化模式数据和4个交叉极化模式数据,数据叠加后噪声可得到有效压制,系统信噪比可获得较大提升;同时应用Pauli分解方法获得伪彩色剖面图以对目标物体进行散射机制的分类。对该多输入多输出步进频率探地雷达系统进行系统测试和实验的结果,验证了其可靠性。     

倾斜检波器与地表双自由度耦合效应

煤田地震数据采集过程中,存在同一检波点位置重复插拔布设检波器的情况,检波器多次插拔布设存在倾角差异,导致检波器与地表耦合条件变化,影响地震数据采集质量。将检波器倾角参数引入检波器与地表耦合系统。从振动力学的角度推导倾斜检波器“双自由度耦合振动系统”,研究检波器倾角、检波器与地表相对阻尼系数、地表介质参数对耦合系统的影响,分析相同检波点位置重复布设检波器对地震数据采集的影响机理。研究结果表明,检波器倾角的增加将衰减检波器与地表耦合系统的幅频响应,提高耦合系统的谐振频率,说明本次倾斜检波器与地表耦合系统模型构建合理,结果可用于指导和规范地震数据采集工作。     

应用0MNI软件设计三维观测系统

OMNI软件系统主要用于三维地震勘探规划的计算机辅助设计。利用它能以人机交互方式设计和选择最佳的观测系统,达到提高效率和保证质量的目的。根据三维地震勘探基本理论,探讨OMNI软件设计三维地震观测系统应注意的几个主要问题,并用实例说明应用OMNI软件设计三维观测系统的优点。     

Response of Concrete and Masonry Dams to Ground Vibration due to Blasting

The safety and stability of concrete and masonry dams is a great concern when blasting has to be conducted close to these dams in order to construct small hydro-electric projects. There is a danger of ground vibration amplification to those residential-type buildings that are built close to these dams.

Responses of three concrete and masonry dams were measured directly by conducting a number of blasts and by monitoring vibration in the ground as well as on the dams. The amplitudes and frequencies of the motions were analysed and vibration attenuation relations were derived. These relations were used to compare the vibration levels on the dams with those in the ground.

Because of close-in construction blasts that produced high frequency ground vibrations, there was no amplification of the ground vibrations by these dams. The measured amplitudes of ground vibration were comparable to those of the dams.     

滕州西部平原第四系地下水资源管理系统

降雨量作为水资源评价和管理的一个重要参数，长期以来，均采用多年平均值，但由于大气降雨的灾变性，这种平均值即不能客观地反映未来降雨量，更不能代表某一指定年份的降雨量，它实际上是一种建立在算术概率基础上的以数字表示的定性方法。为解决这一问题，本文利用灰色系统理论的灾变预测方法对山东省滕州市西部平原地区不同年份的降雨量进行预测，并通过预测建立该区地下水资源管理模型，主要由三部分组成：即①降雨预测系统；②水资源供需平衡系统；③水资源管理系统。     

Estimation of Earthquake Damage to Buried Pipelines Caused by Ground Shaking

One of the most critical lessons of the recent earthquakes is the need for seismic planning for lifelines, with appropriate supplies and back up systems for emergency repair and restoration. Seismic planning, however requires physical loss estimations before the earthquakes occur. Buried pipeline damage correlations are critical part of loss estimation procedures applied to lifelines for future earthquakes. We review the existing pipeline damage relationships only for ground shaking (transient ground deformations) in the light of recent developments and evaluate them with Denizli City, Turkey water supply system. Eight scenario earthquakes with four different earthquake magnitudes between M6 and M7 caused by two different fault ruptures (Pamukkale and Karakova-Akhan Faults) were used. Analyses were performed by using Geographical Information Systems (GIS). This high number of different scenario earthquakes made it possible to compare the pipeline damage relationships at different ground shaking levels. Pipeline damage estimations for Denizli City were calculated for each damage relationship and earthquake scenario. Relative effects of damage relationships and scenario earthquakes on the results were compared and discussed. The results were presented separately for brittle, ductile, and all pipelines. It was shown that the variation in ductile pipeline damage estimations by various relationships was higher than the variation in brittle pipeline damage estimations for a particular scenario earthquake.     

地面高精度磁法测量找寻金矿应用例析

利用地面 Ｈｃ － ９５ 氦（４ Ｈｅ） 光泵磁力仪,对胶东某金矿普查区进行了大比例尺、高精度磁法测量。在此基础上,着重阐释胶东西北部区域和普查区磁场结构及其地质意义,编制出普查区成矿构造地质图。同时,对比分析已知金矿床（ 体） 磁场特征,建立金矿地质－ 地球物理找矿模型,进行找矿预测。进而在重点区段实施初步工程验证,见矿率高,从而说明了地面高精度磁法测量找寻金矿的可行性和有效性。     

四川省地源热泵监测系统初探

介绍了四川省的地源热泵系统工程开展,提出了地源热泵监测系统的必要性以及简要的监测方式,为以后地源热泵的推广应用和保护地下资源环境提供数据支持。