荒漠草原不同植被盖度区面积对降水的响应

降水波动是气候变化的主要指标之一,其在半干旱荒漠草原区植被变化中起着主要的驱动作用。在考虑到年降水量与生长期降水量的前提下,本文通过地面植被盖度反射光谱模型构建和基于3S技术的区域植被盖度分布格局反演,分析了荒漠草原不同植被盖度分布面积对降水的响应。结果表明:在荒漠草原区,不同植被盖度的区域面积和年降水量、生长期降水量呈波动变化。年降水量和生长期降水量与不同植被盖度区域面积可以拟合成线性、幂函数、指数和对数函数曲线关系。植被盖度小于10%的区域面积随着降水量的增加而下降,植被盖度大于10%区域面积随着降水量的增加而增加,盖度10%是低盖度与高盖度间相互转化阈值。当植被盖度为<2%、2%～6%、10%～15%、15%～20%、20%～25%时,拟合的曲线关系能较好地表达不同植被盖度区域面积随降水量变化的趋势(p< 0.01)。荒漠草原不同植被盖度区域面积的波动变化主要与多根葱、阿尔泰狗娃花、松叶猪尾菜和小画眉草等草本植物生长响应降水变化密切相关。     

无人飞艇低空航测系统自动建模技术研究

探讨了基于无人飞艇载四组合宽角相机低空航测系统的城市三维自动建模技术,实现了一次飞行同时获取城市建筑物4个侧面和顶面的纹理图像,依据组合宽角影像自动提取建筑物高度信息和自动选择最佳纹理图像,基本达到了城市三维建模过程的自动化,大幅度提升了城市三维建模的效率,为智慧城市建设提供了一种全新的技术途径.     

北斗单历元基线解算与恒星日滤波算法

对单历元相对定位解算方法进行了研究,编制了相应的北斗数据处理软件,对两条1km以内的短基线数据进行了测试.根据基线解算结果提取了测站的多路径误差时间序列,并通过最大相关性分析确定了多路径误差的周期,在此基础上提出了适用于北斗系统的恒星日滤波算法.     

基于旁压试验土体弹塑性本构模型初探

在大量旁压试验数据分析的基础上,通过曲线拟合,建立了旁压试验弹塑性阶段曲线的椭圆方程,利用土体SMP屈服准则和Rowe流动法则,推导出土体塑性阶段应力增量与应变增量间关系矩阵。在弹性阶段,假设土体应力-应变服从广义虎克定律,建立了基于旁压试验的土体弹塑性本构模型。编制了相应的计算程序,将文中模型计算结果与实际旁压试验曲线进行对比,初步验证了模型的正确性。将本构模型编译为ABAQUS自定义材料子程序UMAT,通过有限元对比分析,文中模型计算变形较弹性模型小,较摩尔-库仑模型大,与模型建立的假设一致。基于旁压试验的土体弹塑性本构模型参数少,且易于获取,便于在实际工程中应用。     

基于隧洞超前地质探测和地应力场反演的岩爆预测研究

岩爆是高地应力地区影响地下工程施工的主要地质灾害,岩爆预测已成为地下工程的世界性难题之一。地层的岩性条件和地应力的大小是影响岩爆发生的两个最根本因素,对这两个因素的准确判别将直接关系到岩爆预测的成功与否。根据工程的区域地质资料,利用FLAC3D程序建立了该区域的数值计算模型,并结合工程现场实测点的主应力数据,采用径向基函数神经网络,反演了计算区域的初始地应力场。基于现场岩石力学试验和TSP203探测技术,获取了岩爆高风险区域的地层岩性条件。最后结合地应力反演数据和TSP探测结果,对掌子面前面长距离范围内的岩爆强度进行精细预测。工程实际应用表明,该方法可操作性强,岩爆预测结果与实际开挖情况较吻合。     

高密度电阻率法和激发极化法在抗旱找水定井位中的应用

针对河南省新乡市凤泉区严重缺水现状,利用高密度电阻率法、高密度电阻率法与激发极化对称四极测深组合在水文地质条件复杂的松散层和基岩干旱地区勘查地下水,结合水文地质资料和成井条件所定的井位,后经施工钻孔验证,定井成功率100%,解决了人、畜急需用水问题。通过以上两种方法结合或单一方法在该地区不同水文地质条件下的实际应用和应用效果分析,总结出针对该地区特定的水文地质条件选择高密度电阻率法、高密度电阻率法与激发极化法组合模式。密度电阻率法和激发极化法组合模式在该地区地下水勘查中的运用提高了地质解释的准确性和可靠性,值得在类似水文地质条件和地区推广应用。     

济阳坳陷特低渗透油藏地质多因素综合定量分类评价

在定量表征特低渗透油藏开发效果及地质特征的基础上,探讨特低渗透油藏开发效果主控地质因素。应用灰色关联分析法对济阳坳陷特低渗透油藏开展地质多因素综合定量分类评价,形成了一套以开发效果表征特低渗透油藏综合特征、从单井到区块基于灰色关联分析的特低渗透油藏地质多因素综合定量分类评价方法。研究结果表明,济阳坳陷特低渗透油藏主要为滩坝砂、浊积岩、砂砾岩沉积,具有埋藏深度大、粒度细、分选较好、孔喉微细、单层厚度薄、分布零散、比储量丰度低、流动性差的地质特点。定义累积产油差表征开发效果以反映特低渗透油藏综合特征,其主控地质因素为油层厚度层数比、砂岩厚度层数比、平均粒径、采油段中深、渗透率、孔隙度、比储量丰度。通过地质多因素综合定量分类评价,将济阳坳陷特低渗透油藏分为3类：Ⅰ类综合评价分数大于0.6,累积产油差大于4 500,开发效果最好;Ⅱ类综合评价分数0.4~0.6,累积产油差-2 500到4 500,开发效果中等;Ⅲ类综合评价分数小于0.4,累积产油差小于-2 500,开发效果差。利用不同区块已有开发数据检验,分类评价结果与实际生产情况一致性良好。Ⅰ类、Ⅱ类特低渗透油藏应该作为现阶段特低渗透油藏直井、水平井优先开发的对象。     

南海北部神狐海域天然气水合物成藏模式研究

南海北部陆坡神狐海域是我国海洋天然气水合物勘探开发研究的重点靶区,独特的水合物成藏特征,难以利用当前观测到的沉积速率和流体流动条件对其成藏机理进行解释和量化说明,对其形成演化模式和控制因素尚不明确.本文构建了海洋天然气水合物形成演化过程的动力学模型,模型的主控参量为海底沉积速率和水流速率,以此计算了神狐海域天然气水合物聚集演化过程,并与饱和度的盐度测试值进行对比.最后,在研究神狐海域地质构造活动和水合物成藏动力学基础上建立了神狐天然气水合物形成演化模式.认为神狐海域当前的天然气水合物是在上新世末—更新世早期断裂体系水合物基础上继承演化而来的,神狐海域天然气水合物形成演化具有典型的二元模式.第一阶段水合物形成发生在距今1.5 Ma之前构造活动形成的断裂体系中,高达50 m/ka的孔隙水流动携带了大量的甲烷进入水合物稳定带,导致了水合物的快速生成,在4万年内形成了饱和度达20%的甲烷水合物;第二阶段发生在1.5 Ma以来,泥质粉砂沉积使沉积体渗透率骤减,0.7 m/ka的低速率水流使甲烷供给不足,在海底浅层新沉积体中无法生成水合物,仅在水合物稳定带底部有缓慢的水合物继承增长,并因此形成了神狐海域当前观测到的水合物产出特征,而且水合物资源量仍在减少.     

Abrupt changes of runoff and sediment load in the lower reaches of the Yellow River,China

Determining abrupt changes in runoff and sediment load may not only enhance identification of the principal driving factors for such changes but also help establish effective countermeasures for serious water deficit by managers in the Yellow River basin. We used the Mann-Kendall trend test and linear regression to determine trends and abrupt changes of runoff and sediment load during the period between 1950 and 2005, based on monthly hydrological data. Results show that runoff and sediment load decreased from 1950 to 2005, on annual or monthly time scales. Their changes are divided into three stages: fluctuating stage (1950–1970), slowly decreasing stage (1970–1980) and accelerated decreasing stage (1980–2005). The relationship between runoff and sediment load was most significant, and it can be expressed as a linear regression function. Precipitation was one of the most important climate factors affecting runoff before 1985, and the impact of human activities on runoff decrease grew strongly after 1985. Water balance analysis of the Yellow River basin indicates that natural climate change contributed about 55.3% and human activities about 44.7% to the runoff decrease after 1986.     

Numerical Modeling of Ice Fog in Interior Alaska Using the Weather Research and Forecasting Model

An ice microphysics parameterization scheme has been modified to better describe and understand ice fog formation. The modeling effort is based on observations in the Sub-Arctic Region of Interior Alaska, where ice fog occurs frequently during the cold season due to abundant water vapor sources and strong inversions existing near the surface at extremely low air temperatures. The microphysical characteristics of ice fog are different from those of other ice clouds, implying that the microphysical processes of ice should be changed in order to generate ice fog particles. Ice fog microphysical characteristics were derived with the NCAR Video Ice Particle Sampler during strong ice fog cases in the vicinity of Fairbanks, Alaska, in January and February 2012. To improve the prediction of ice fog in the Weather Research and Forecasting model, observational data were used to change particle size distribution properties and gravitational settling rates, as well as to implement a homogeneous freezing process. The newly implemented homogeneous freezing process compliments the existing heterogeneous freezing scheme and generates a higher number concentration of ice crystals than the original Thompson scheme. The size distribution of ice crystals is changed into a Gamma distribution with the shape factor of 2.0, using the observed size distribution. Furthermore, gravitational settling rates are reduced for the ice crystals since the crystals in ice fog do not precipitate in a similar manner when compared to the ice crystals of cirrus clouds. The slow terminal velocity plays a role in increasing the time scale for the ice crystals to settle to the surface. Sensitivity tests contribute to understanding the effects of water vapor emissions as an anthropogenic source on the formation of ice fog.