Comparison of four techniques for estimating temporal change of seismic velocity with passive image interferometry

Passive image interferometry (PII) is becoming a powerful tool for detecting the temporal variations in the Earth's structure,which applies coda wave interferometry to the waveforms from the cross-correlation of seismic ambient noise.There are four techniques for estimating temporal change of seismic velocity with PII:moving-window cross-correlation technique (MWCCT),moving-window cross-spectrum technique (MWCST),stretching technique (ST) and moving-window stretching technique (MWST).In this paper,we use the continuous seismic records from a typical station pair near the Wenchuan MS8.0 earthquake fault zone and generate three sets of waveforms by stacking cross-correlation function of ambient noise with different numbers of days,and then apply four techniques to processing the three sets of waveforms and compare their results.Our results indicate that the techniques based on moving-window (MWCCT,MWCST and MWST) are superior in detecting the change of seismic velocity,and the MWCST can give a better estimate of velocity change than the other moving-window techniques due to measurement error.We also investigate the clock errors and their influences on measuring velocity change.We find that when the clock errors are not very large,they have limited impact on the estimate of the velocity change with the moving-window techniques.     

乌鲁木齐河流域积雪面积变化及其对径流的影响

积雪面积是干旱区分布式水文模型的重要输入因子,为了研究其与径流间的关系,基于MODIS数据提取乌鲁木齐河流域英雄桥站以上积雪面积,分析了流域近年来积雪面积变化特征,采用偏相关分析法阐明了降水和气温变化对积雪面积的影响,并利用多元逐步回归与通径分析研究了径流同积雪面积、降水、气温间的关系。结果表明:(1)流域积雪面积12月份达到最大,7月份达到最小,多年积雪面积变化呈不明显下降趋势;(2)气温对积雪面积的变化较降水更加敏感;(3)流域内各因素间的相互影响促进了径流的产生。     

低氧、高铵和低光对沉水植物苦草(Vallisneria natans)生长与C-N代谢生理指标的影响特征

湖泊富营养化导致沉水植被大面积衰退和群落逆向演替,诱发一系列次生环境问题,并严重影响到水域生态环境质量.为了从对植物表型生长与C-N代谢生理指标影响的角度深度揭示富营养化水体中沉水植被的致衰退机制,本文以我国长江中下游淡水湖泊常见沉水植物优势种群——苦草(Vallisneria natans)为研究对象,利用L_(16)(4~5)正交试验设计方法,实验模拟研究富营养化水体中低氧、高铵和低光3种重要因素对苦草生长与C-N代谢生理指标的胁迫影响特征.本试验设置了3因素4水平,分别为4个低光照强度(50%、40%、30%和20%自然光照)和4个高铵浓度水平(0.5、1、2和4 mg/L)以及4个低氧处理浓度(7.5、6.5、5.5和4 mg/L).结果显示:光照强度低于30%、溶解氧浓度低于5.5 mg/L时,植株生长与C代谢受阻严重,碳水化合物储存量降低;铵态氮1.0 mg/L时,苦草N代谢活跃,游离氨基酸(FAA)含量明显升高,可溶性糖(SC)/FAA比降低,淀粉呈降低趋势.研究表明富营养湖泊中苦草的衰退是多种因素综合作用的结果,低氧、高铵与低光均会对苦草的生长与C-N代谢产生不利影响;受损沉水植被在藻-草稳态转换的富营养化湖泊中应通过控制水体高铵浓度,严控低氧出现,及时提高水下照度或透明度(如控磷)来予以保护和科学管理;而在次生裸地且藻类占优势的富营养化水体中沉水植被的恢复与重建过程不仅要降低水体营养盐水平尤其是氨氮的水平,还应着重考虑如何有效提高水下光强与溶解氧浓度,并将如上环境因子控制在一定变幅范围内,且控制条件应原则上严于保护受损沉水植被所需的条件.     

落底式止水帷幕条件下基坑涌水量计算研究

涌漏点的存在使得落底式止水帷幕条件下基坑涌水量的计算成为一个有待解决的技术难题。在承压含水层中开挖落底式深基坑时,针对落底式止水帷幕渗漏的不确定性,建立承压含水层中落底式基坑非完整井降水水文地质模型。基于Theis非完整井非稳定流理论,结合映射原理,推导等效渗透系数计算公式,并提出涌漏系数法用以评价落底式止水帷幕隔渗效果以及计算基坑涌水量。以武汉某深基坑降水工程为例,采用该方法评价止水帷幕的隔渗效果以及对其基坑涌水量进行计算,并与实测结果和传统方法计算结果分别进行对比验证。结果显示涌漏系数法计算误差较小,且计算过程简便,兼具安全性和经济性。研究结果可应用于指导工程设计,具有一定实际应用价值。     

纵向地震作用下通航渡槽碰撞特征研究

通航渡槽与升船机是过坝的快速通道。通航渡槽具有墩高由高到低连续变化、升船机与相邻高墩区渡槽基本周期差异大的结构特点,属于地震下激烈碰撞易发结构。基于有限元模型,对通航渡槽进行碰撞特征、控制因素以及地震响应影响研究。研究结果表明:渡槽与升船机周期差异大是造成剧烈碰撞的主要因素,且此碰撞有明显的传递效应;具有大位移的高墩在相邻渡槽跨周期差异不大时也会造成剧烈的碰撞,是碰撞的另一主要控制因素;有别于桥梁结构中碰撞通常限制墩的位移,通航渡槽中靠近升船机的剧烈碰撞区域,出现了明显的槽墩位移放大现象;碰撞对支座剪力影响程度远大于墩底剪力、弯矩。     

小浪底水库蓄水对库区及周边降水的影响

通过对小浪底水库蓄水前后10 a的库区及周边14个气象观测站降水资料对比分析发现:由于水域面积的扩大,水库水位的增高,蓄水后库区及周边50 km左右的范围内年降水量及暴雨日数有明显增加,其中库区10 a平均降水量增加率为16.9%,夏、秋两季降水增幅显著,库区内夏季平均暴雨日净增加率达62.5%.     

城市化对长沙市两气象站气温记录的影响

为深入认识城市对其附近气象站气温的影响,采用位于长沙市区东部和西部两个气象观测站的2007-2009年的逐日气温、风向和风速资料,结合地表覆盖特征数据,对比分析了两站气象记录差异,并通过改进的城市影响指数模型估算了气温资料中的城市影响偏差。分析显示：（1）2007-2009年东、西气象站逐月平均气温（T_mean）、最高气温（T_max）和最低气温（T_min）差异很大,最大差异分别可达0.90℃、0.83℃和1.34℃;（2）受城市及风向的影响,两气象站的逐月城市影响指数（K）差异较大,东、西站平均K值分别为2.01和1.50,年内同一台站的K值存在季节变化规律;（3）两站逐月△K与△T之间存在极显著正相关关系;（4）东、西两站2007年T_mean中的城市增温最大,分别达0.63℃和0.45℃。城市附近气象站气温记录受城市规模、风向和风速等因素影响明显,在分析长历时气候变化特征和利用站点记录数据进行空间分析时,有必要对气温数据进行订正。     

陕西森林火灾重灾年与太阳活动、南方涛动异常变化的关系研究

根据陕西省1954—2013年的森林火灾统计数据和1951—2013年南方涛动指数(SOI)、太阳黑子数逐月观测数据,采用异常度分析技术,研究了森林火灾重灾年当年及前后各3 a逐月南方涛动指数(SOI)异常变化规律及同期太阳活动特点。研究发现,陕西省森林火灾重灾时段以关键年前3 a至关键年当年SOI指数持续负值为前提条件,并在前1年8月逐渐增大,若同时太阳黑子活动处于谷期或者谷期极小值向较大值转变的时期,可预测未来一段时间内陕西可能处于森林火灾高火险时段,这一结果可为当地森林火灾重灾年的预测和森林火灾防控物资的调度提供参考。     

武汉一级阶地基坑降水引起土层水位变化及压缩变形研究

武汉一级阶地地层具有典型的二元结构特征,从浅层至深层土体渗透性逐渐增加,在基坑工程开挖降水过程中,随着疏干含水层水位的下降,各层土体水位变化特点各不相同,水位的变化影响着土体固结的压缩变形。采用现场群井抽水试验的方法,通过在抽水试验期间对不同深度含水层水位的观测及不同深度土体沉降的监测,结合各层土体性质及相关理论对武汉一级阶地基坑降水引起的土层水位变化及压缩变形规律进行研究。结果表明,武汉一级阶地基坑降水水位变化存在着明显的时空效应,沉降与水位变化密切相关,且沉降过程中土层中出现架空效应。     

Numerical Simulation of the Influence of Tectonics and Precipitation on the Evolution of Alluvial Fans at the Northern Foot of Qilian Mountains

As achieves of regional environmental changes in the past, alluvial fans have received extensive attention from geoscience community. Tectonic activity and climate change are two of the main factors affecting the development of alluvial fans. The Qilian Mountains, which is located on the northeastern edge of the Tibetan Plateau, experienced severe uplift since the Cenozoic. With the huge relief from surrounding areas, a series of alluvial fans developed at the northern foot of the Qilian Mountains. That makes it become an ideal area to study the relationships between tectonic uplift, climate change, and alluvial fan development. In order to explore how climate and tectonic changes have effect on the formation and development of alluvial fans, based on stream power model and diffusion equations, a numerical model of the drainage basin-fan system was built. Xigou River and Dayekou River with their fans in Qilian Mountains were simulated by using the above-mentioned numerical model. The results show that both the change in precipitation and the uplift rate affect the fan slope. Either the increase in the uplift rate or the decrease in precipitation causes the increment of fan slope, and vice versa. Fan slope changes linearly with the uplift rate variation, while the effect of precipitation on fan slope is relatively small. The response of catchment to tectonic activity and precipitation disturbances, as the change of sedimentary flux, is also in different patterns. The research will provide a new perspective for understanding the influence of regional tectonic activities and climate change on the geomorphological process.