湖泊环境科学与工程技术研究进展探讨

湖泊环境与工程学科是近10～20年发展的、研究变化环境条件下湖泊水环境质量演变规律、互动机制、保护治理及和谐发展的一门交叉性的基础研究和应用研究学科.随着人类活动强度增加,我国湖泊面临富营养化、蓝藻水华暴发与引发次生灾害及持久性和新兴污染等多类型或叠加复合的严峻环境问题,迫切需要发展湖泊区域性的复合污染防控与治理技术体系,服务于国家生态文明建设.本文首先简单介绍对湖泊环境与工程学科概念及内涵的认识,然后较系统地阐述了国内外近10年来关于主要污染物在湖泊中环境行为的研究,针对性地分析了主要由蓝藻水华暴发引发的次生灾害"湖泛"的发生原因及防控策略,展示了以湖泊底泥为主的湖泊监测方法和技术研究进展,总结和归纳了从入湖污染控制到内源污染治理的湖泊污染防控技术研发成果,最后对湖泊环境与工程学科研究尺度向宏观与微观两极延伸及治理修复技术向生态/水利工程和智慧感知/大数据技术融合发展等方面进行了展望.     

甘肃东南部水氡中期异常特征研究

利用从属函数、变差率以及趋势速率方法提取甘肃东南部水氡观测资料的地震前兆异常.结果表明,1984年1月至2009年12月,7项水氡资料共出现47次从属函数异常、45次变差率异常和39次趋势速率异常.其中,33次从属函数异常、35次变差率异常和30次趋势速率异常很好地对应了甘肃及邻区震中距在33～585 km范围内发生的5～8级地震.通过分析异常特征及其与地震的关系,提出中强震和强震时间预测的指标与方法,得出甘肃东南部水氡从属函数计算的经验常数,以及变差率和趋势速率的异常阈值.     

岷县6.6级及芦山7.0级地震前天水地电阻率井下观测资料异常

2013年4月20日和7月22日先后发生了四川芦山7.0级和甘肃岷县6.6级地震。这两次地震前天水地电台地电阻率的井下观测资料都出现明显的短临异常变化,其中芦山地震前11天地电阻率NS道、EW道、N45°W道出现同步异常,表现为明显波动变化;岷县地震前约40天地电阻率三道出现异常,测值出现明显波动变化。     

基于广义模式识别面波基模式频散曲线反演研究

面波多道分析方法(MASW)是获取垂向剪切波速度剖面的一种有效方法。频散曲线反演是MASW中关键的一步。由于瑞雷波频散曲线反演具有非线性、多参数和多极值的特征,这对于常规的局部线性化反演方法是极大的挑战。为此,本文采取确定性的全局优化算法,广义模式识别算法(GPS)对瑞雷波频散曲线进行反演。其原理可以简述为:算法首先通过模式以确定性的方式对目标函数进行采样来搜索一个点序列;然后使序列中每一个点到下一个点的目标函数值逐渐减少,从而使点序列逐渐逼近全局最优解,最后的解便为待求的最优模型参数。为验证GPS的有效性,首先利用设计的3种典型的6层地质模型通过快速矢量传递算法正演模拟产生基模式频散曲线(频率范围为5~101Hz,频率间隔为2Hz,频点数为49),并对理论频散曲线进行反演。反演结果表明,模型的真实值已经被高度精确地重建。说明GPS可以用于实际勘探中的基模式频散曲线反演。为进一步验证GPS的有效性,在吉林大学校园采集瑞雷波实测数据,并提取基模式频散曲线,应用GPS进行反演。反演重建的横波速度剖面与先验的地质信息吻合得很好。理论模型和真实数据的反演结果表明,GPS可以应用在瑞雷波频散曲线非线性反演中。     

用重力测量技术观测城市地表下沉的实验研究

本文用重力测量技术对城市地表下沉进行了实验研究,从2016年3月到2017年5月在武汉市内地表下沉较大的部分城区进行了7期流动重力观测实验,并用D-InSAR观测的垂向位移进行了验证.数值结果表明重力观测每期整网平差后点值平均精度都小于10×10^-8m·s^-2,说明采用重力观测能在城市内获得高精度的区域重力变化.第7期相对于第1期的结果与D-InSAR在大致相同时间段内地表垂直位移结果比较表明,重力增加的大部分区域与D-InSAR观测到的地表下沉区域相一致,说明这些区域的重力增加主要是由地表下沉引起的.从第2到7期相对于第1期的重力变化说明在近12个月的时间内测区最大重力变化约40×10^-8m·s^-2,且局部区域的重力值是逐渐增加的,说明地表下沉是持续进行的.本实验结果说明重力观测技术能为城市地表下沉提供重力观测约束和机制解释.

     

Methane and nitrous oxide emissions from three paddy rice based cultivation systems in Southwest China

To understand methane (CH4) and nitrous oxide (N2O) emissions from permanently flooded rice paddy fields and to develop mitigation options, a field experiment was conducted in situ for two years (from late 2002 to early 2005) in three rice-based cultivation systems, which are a permanently flooded rice field cultivated with a single time and followed by a non-rice season (PF), a rice-wheat rotation system (RW) and a rice-rapeseed rotation system (RR) in a hilly area in Southwest China. The results showed that the total CH4 emissions from PF were 646.3±52.1 and 215.0±45.4 kg CH4 hm-2 during the rice-growing period and non-rice period, respectively. Both values were much lower than many previous reports from similar regions in Southwest China. The CH4 emissions in the rice-growing season were more intensive in PF, as compared to RW and RR. Only 33% of the total annual CH4 emission in PF occurred in the non-rice season, though the duration of this season is two times longer than the rice season. The annual mean N2O flux in PF was 4.5±0.6 kg N2O hm-2 yr-1. The N2O emission in the rice-growing season was also more intensive than in the non-rice season, with only 16% of the total annual emission occurring in the non-rice season. The amounts of N2O emission in PF were ignorable compared to the CH4 emission in terms of the global warming potential (GWP). Changing PF to RW or RR not only eliminated CH4 emissions in the non-rice season, but also substantially reduced the CH4 emission during the following rice-growing period (ca. 58%, P<0.05). However, this change in cultivation system substantially increased N2O emissions, especially in the non-rice season, by a factor of 3.7 to 4.5. On the 100-year horizon, the integrated GWP of total annual CH4 and N2O emissions satisfies PF>>RR≈RW. The GWP of PF is higher than that of RW and RR by a factor of 2.6 and 2.7, respectively. Of the total GWP of CH4 and N2O emissions, CH4 emission contributed to 93%, 65% and 59% in PF, RW and RR, respectively. These results suggest that changing PF to RW and RR can substantially reduce not only CH4 emission but also the total GWP of the CH4 and N2O emissions.     

金门东南海域中强地震活动区的地震构造背景

金门东南海域是泉州—汕头地震带内的一个中强地震活动区。该海域是晚第三纪以来形成的断陷海湾 ,中强地震的发生与该海湾构造活动密切相关。对该海域断裂构造活动、地震活动、地球物理场的分析表明 ,中强地震多发生在 :F1 断裂以西及其与F1 3 ,F23 ,F4断裂的交汇处 ;海域局部莫霍面隆起西侧边缘 (热区中心西侧边缘 )地带 ;NE向重力梯度带向西扭曲处及正剩余布格异常Ⅰ区与Ⅲ区之间的地段 ,即深部高密度体周围的密度变异处     

升级后自动站测报软件的新功能及易出现的问题

介绍了自动气象站软件升级后增加的新功能的用途和使用方法，总结了容易出现的故障和操作中应该注意的问题。     

一次后倾槽型冰雹天气过程演变的诊断分析

利用常规观测资料以及雷达产品等非常规资料,对2008年5月3日河北省衡水市一次后倾槽型局地冰雹天气进行了诊断分析。结果表明:这次强对流天气是由完整而深厚的后倾槽和低层切变线共同影响造成的;冰雹入侵路径是罕见的偏南路径;降雹前雹区为上干冷、下暖湿的对流不稳定层结,但雹区聚集的不稳定能量较小;衡水市的阜城和故城两地雹灾相对较重,阜城冰雹由孤立发展的对流单体造成,故城冰雹则由大范围降水回波内镶嵌的强对流单体所致;垂直累积液态水含量变化及其大值维持时间与冰雹直径和持续时间有很好的对应关系。     

一个含植被影响的湖陆风数值模式

建立一个包含植被影响参数化的二维湖陆风数值模式。它以改进的Ｎｉｃｋｅｒｓｏｎ（１９７９）二维中－β尺度数值模式为动力学框架，并加入ＭｃＣｕｍｂｅｒ等（１９８１）的土壤模式和Ｄｅａｒｄｏｒｆｆ（１９７８）的植被参数化方案，然后以Ｔｈｅｒｒｙ等（１９８３）的湍流参数化和Ｍａｈｒｅｒ等（１９７７）改进的辐射参数化方法闭合此控制系统。最后，以太湖湖陆风对陆地植被覆盖因子作了敏感性试验，结果表明植被覆盖对湖