大气CO2富集对根际NaCl盐渍的人参果植株干物质生产和水分利用的影响

对单株砂培盆栽的半木质化枝条扦插生根的一月龄人生果(Solanum muricatum Ait.)栽培品种"Xotus",每周浇两次200mL NaCl质量浓度分别为0mg·L^-1和25mg·L^-1的Hoagland营养液处理2个月,第二个月在控制空气CO₂体积分数为(350±10)×10^-6、(700±10)×10^-6和(1050±10)×10^-6的植物生长箱内试验。结果表明,人参果植株干物质生产量和耗水量受根际NaCl盐渍而下降,又随大气CO₂升高而增加。根际NaCl盐渍能增大植株叶片蒸腾系数、根/冠比和干物质向枝干和根部分配的比例及积累量,降低根系吸收水分的效率和耗水量。升高大气CO₂能促进叶片发育及干物质向地上部其他器官和地下部组织分配,增加总叶面积、比叶干重和各种器官中干物质增长量,提高干物质生产率和水分利用率。根际经25mg·L^-1NaCl盐渍处理的植株,总干物质增长量和水分利用率相应下降50%～54%和24%～37%;与350×10^-6CO₂的处理的植株相比,700×10^-6及1050×10^-6CO₂的处理分别使这两项指标提高到79%～106%和61%～88%以及133%～189%和99%～142%。大气CO₂富集能改善受NaCl盐渍的植株干物质生产力、提高水分利用率。根际NaCl盐渍和大气CO₂富集对人参果植株干物质生产和水分利用有生物互作效应。它们的共同作用会促进植株干物质的增长及叶片中合成的干物质向其他器官分配,提高干物质生产率和水分利用率,同时减少总叶面积、枝条和根系干重、根系吸水效率、植株耗水量和叶片蒸腾系数。因此,全球大气CO₂富集将有利于该作物的干物质生产和水分利用。     

RANSAC算法在超大直径洞门钢环精密检测中的应用

洞门钢环对盾构机顺利始发以及隧道掘进中线的控制起着巨大的作用,因而对隧道洞门钢环的定位精度有着极高的要求。而直径超过10 m的超大直径洞门钢环对精度有着更高的要求。本文结合某过江通道15.5 m超大直径隧道洞门钢环安装难度大、精度要求更高的特点,通过洞门安装定位实测数据计算分析,针对原始数据中混入的噪声点影响拟合精度的问题,在传统的拟合方法中加入随机抽样一致算法(random sample consensus, RANSAC),提高了拟合模型对粗差的抵抗性,有效地克服了噪声点对拟合精度的扰动,获得了良好的抵抗效果。     

基于离散元模拟的巨厚煤层分层开采覆岩裂隙演化分形特征

为了定量评价西部矿区巨厚煤层分层开采过程中弱胶结覆岩采动裂隙网络的发育特征,通过分形几何理论和UDEC离散元数值模拟相结合的方法分析了采动覆岩裂隙的分形演化规律.研究结果表明:西部矿区巨厚煤层在分层开采条件下覆岩发育和扩展具有良好的自相似性,分形维数D在0.461～1.488之间;巨厚煤层在分层开采条件下覆岩裂隙分形演...     

井下振动环境分析与模拟

智能导钻井下工具及仪器在钻进过程中产生复杂的振动, 剧烈或长时间振动会造成井下仪器的电路故障与钻具机械疲劳破坏, 引发钻井事故, 增加钻井成本.为了验证井下仪器的振动环境适应性与可靠性, 需要开展破坏机理、井下工况数据采集与分析、测试与试验的体系化研究, 在实验室充分发现仪器潜在的故障, 不断迭代升级, 提升仪器可靠性.本文通过自主研制的井下振动冲击记录仪器在实钻井中采集真实的振动环境数据, 对数据进行处理分析后, 制定了三个方向的振动试验条件; 定制研制了国内首台专门用于井下仪器测试的双台并激振动试验系统, 研究了基于双台振动设备的并激振动试验与测试方法, 实现了实验室条件下真实模拟井下振动环境, 构建的系统化井下振动试验平台有效支撑了井下工具及仪器的高质量研发.

     

华北地区东部岩石圈导电性结构研究——减薄的华北岩石圈特点

华北古大陆克拉通解体、岩石圈减薄的深部过程,对于建立中国大陆中新生代演化动力学模型是亟待深入研究的重要科学问题,因而"华北克拉通破坏"也就成了当前学术界的热门话题。为了研究"华北克拉通破坏"首先需要给出较准确的华北岩石圈结构,这必须依靠包括超宽频带高精度大地电磁深探测在内的现代深部地球物理探测技术。2001和2005年在华北地区东部布置了应县—商河(HB-MT01)、文水—日照(HB-MT02)大地电磁测深剖面进行研究。研究结果表明,在华北地区东部沿地壳-上地幔探测剖面可划分为4个电性区,区内发现有下地壳高导带和上地幔高导层存在。文中依据研究区壳-幔电性结构特征,推断华北地区东部地壳和上地幔之间发生过大规模构造运动,导致壳-幔之间存在解耦现象。研究结果还发现,华北东部确实存在岩石圈减薄区,其岩石圈厚度约50~80km厚。岩石圈明显减薄的区域包括北太行山隆起、华北裂谷带北部和鲁西断隆,其范围比原先认识到的要复杂,并非以太行山重力梯度带为界划分东、西两区,简单地认为东区即是减薄区。此外,在华北地区东部的现代高精度大地电磁探测结果也进一步证明了地球物理观测对于大陆动力学研究的重要性,这使人们更加认识到在今后的研究中必须强调地球物理-地质-地球化学之间的有机结合。     

准双世纪和Hallstatt气候变化周期对太阳轨道运动调控太阳活动的响应

气候变化准200 a和准2400 a周期被认为是对太阳活动的响应周期,但机制尚不清楚。基于太阳质心坐标系发现,行星会合指数K具有20 a、179~180 a和准2400 a周期。根据修正系数（q=1.11518）,在太阳系质心坐标系下标定了太阳轨道运动最基本的特征周期是准22.20 a。研究发现,K指数标定的太阳到太阳系质心距离变化的极值与太阳黑子磁场极性指数（MI）的极值之间具有高度的相关性（r_KMI=0.952）。通过对比发现,树轮宽度变化和树轮、珊瑚中¹⁴C含量变化的准双世纪和Hallstatt周期与通过修正后的K指数图像准179~200 a和准2300~2600 a周期不但长度近似相等,而且相位也基本吻合。K指数极大值越大表明太阳具有的势能越大。K指数极大值中较小者表明太阳这一时段所具有的势能相对较小,故太阳向行星际空间释放的能量也相对减少,因此对银河宇宙射线的干扰减小,从而使进入大气中的银河宇宙射线和能量粒子的沉降增加,致使¹⁴C含量增大。通过对¹⁴C含量变化周期与K指数周期在相位对应关系上具有一致性的印证,表明这两种气候变化周期与K指数极大值周期具有正相关对应关系,这对探讨气候变化对太阳活动的响应机制具有重要意义。

     

琼东南盆地天然气水合物及其成藏模式的海洋可控源电磁研究

南海琼东南盆地是天然气水合物重要远景区之一.由于盆地大部分地区海底地形平缓、地层近于水平,增加了利用地震反射剖面识别似海底反射（BSR,bottom simulating reflector）的难度,从而影响了对水合物的评价.为了进一步开展琼东南盆地水合物调查研究,本文在研究海域进行了海洋可控源电磁探测试验,将自主研发的10台接收机以500 m的间距,投放至水深约为1360 m的海底,完成了一条4.5 km剖面的电磁数据采集.通过对采集的数据进行处理与二维（2D）反演,获得了研究剖面海底的电阻率断面图.反演结果显示,研究区海底60~330 mbsf（meter bottom of seafloor）的地层中,存在多个横向不连续分布的高阻异常体,电阻率介于2~10 Ωm之间;在海底330 mbsf之下,横向上发育了电阻率为2~4 Ωm的3个高阻体.根据研究区热力学条件,本文估算了生物成因气与热成因天然气的水合物稳定带（GHSZ,gas hydrate stability zone）厚度,结合高阻体的分布特征推断了地震剖面上BSR的位置.在此基础上,对反演的电阻率断面进行解释,推断了研究区水合物的分布及游离气运移通道.研究表明,勘探区具有形成天然气水合物矿藏的地质与地球物理条件,其成藏模式可能属于"断层、裂隙输导的下生上储型",水合物的气源为生物成因气.     

顾及DEM误差空间自相关的地形变化检测方法

传统的地形变化检测方法忽略了DEM误差的空间自相关性,针对此问题,本文提出了顾及DEM误差空间自相关的地形变化检测方法。首先,通过2期DEM相减得到差值DEM(DoD),并通过蒙特卡罗方法评估DEM的误差空间分布;其次,基于DEM误差空间分布图,通过误差传播公式计算DoD误差,并使用半变异函数分析其空间自相关程度;最后,在误差空间自相关分析和显著性检测的基础上计算地形变化量（体积）和对应的误差限。本文在4个黄土小流域进行了实验,结果表明：无人机摄影测量DEM的高程误差存在一定程度的空间自相关,通过光束平差蒙特卡罗方法可以模拟无人机摄影测量DEM的误差空间分布;在进行地形变化检测时,使用误差空间分布代替中误差进行地形变化检测有效降低了检测结果对显著性阈值的敏感性;显著性阈值从68%提高到95%时,使用误差空间分布的检测结果损失的观测值比使用中误差低5.39%～6.75%。顾及空间自相关的地形变化检测方法能够更加科学、精确地量化地形变化特征,也可有效地应用于地表变形监测、流域侵蚀监测、输沙量评估等领域。     

海洋拖曳式水平电偶源数值模拟与电场接收机研制

海洋天然气水合物资源调查中,电磁法已成为地震勘探最有效的补充手段之一,而我国海洋水合物电磁探测中的拖曳式电场接收机此前是空白.本文从方法原理、仪器设备和海洋试验等方面,对海洋拖曳式水平电偶极-偶极方法进行研讨.建立三维电阻率模型,进行数值模拟,讨论收发距、发射频率、拖曳装置离海底高度等参数与电场异常响应的关系,针对特定模型给出了最佳观测参数以指导仪器硬件设计与海洋测试.在此基础上,采用高级嵌入式计算机的智能化控制、前端低噪声斩波放大、高精度同步采集等技术,研制了由拖体、承压舱、采集电路、低噪声电场传感器等组成的海洋拖曳式水平轴向电场接收机,其系统噪声达到2 nV/√HZ@(1~100Hz).将自主研制的电场接收机用于国内首次拖曳式电偶极-偶极方法的海洋试验与评估,并对海试资料进行了处理与分析.研究结果表明,所研发的仪器达到了设计指标,能够用于海洋天然气水合物调查.     

AMT仪器研制新进展

根据AMT信号特征,在吸收前人研究成果的基础上,依托现有AMT磁传感器、电场传感器,自主研制了AMT测量仪器.介绍了测量仪器相关的硬软件关键技术,并与国外同类仪器进行了野外对比试验.实验结果表明,自主研制的AMT测量仪指标基本满足标准AMT测量要求.