三维地震技术在煤层顶板稳定性研究中的应用

龙固井田为全隐蔽的华北型煤田,位于巨野煤田中部,其首采扩大区主采煤层为3号煤层。考虑3煤层顶板稳定性主要受其顶板的构造信息和岩性信息影响,因此首先依据三维地震勘探综合解释成果及波阻抗反演解释成果对二者进行定量化,然后对波阻抗数据进行归一化处理,使得波阻抗数据和量化后的构造数据具有相同的变化范围及等量贡献。在此距离范围内构造和岩性的权值各为0．5,依此生成综合因素煤层顶板稳定性隶属度。分析3煤层顶板以上10m、20m处的综合因素煤层顶板稳定性隶属度图可以发现,该区3煤层顶板稳定性比较好。且其稳定性主要是受构造因素控制,岩性因素相对影响较小。     

面向目标的起伏地表组合震源延时参数计算方法

组合震源技术通过调节延迟激发时间和震源埋藏深度能够实现地震波场的定向传播,提高地震波的照明能量和地震数据信噪比.然而,目前国内外对基于特定目标的组合震源最佳聚焦方向的选取以及起伏地表组合震源定向理论的研究相对较少.在聚焦方向选取方面,目前基本是利用多种不同延时参数的组合震源分别进行试验,从而确定较好的组合震源延时参数.本文则利用爆炸反射面原理,在目的层界面上均匀布置震源同时激发地震波,能够产生垂直于地层界面传播的平面波,当初至波传播至地表时进行地表方向统计.根据互易性原理,以初至波传播方向的反方向为聚焦方向,激发产生的地震波主波束方向将垂直入射到目的层界面上,从而精确的计算出组合震源的最佳聚焦方向.在组合震源定向方面,目前主要是利用组合震源方向因子公式进行计算,但该方法要求震源布置在同一条直线上,并不能满足起伏地表的应用要求.本文以惠更斯-菲涅尔原理为理论基础,提出通过炮点向量在聚焦方向上的投影来确定组合震源传播至虚拟波前的走时,从而确定任意起伏地表组合震源的延迟激发时间.该方法不仅能够计算出沿给定地质模型的目的层界面垂直入射的组合震源聚焦方向,也能够确定任意起伏地表情况下形成沿该聚焦方向定向传播地震波场的组合震源延迟激发时间.因此,本文提出的面向目标的起伏地表组合震源延时参数计算方法对组合震源数据采集具有理论与实践意义.

     

基于岩心室应力应变和不确定度分析的致密储层氦孔隙度测量方法

致密油气层的物性(孔隙度和渗透率)较差.针对致密储层,目前常用的氦气法孔隙度测量方法存在两个不足:器壁压变性参数G定义不明确;膨胀前压力设置普遍偏小.本次基于氦气法孔隙度测量装置岩心室的应力应变力学分析和不确定度理论分析,开发了一种面向致密储层的氦孔隙度测量方法.本次提出的方法给出了器壁压变性参数G的解析式,并基于G的解析式推导出了新的孔隙度计算公式,将刻度系数减少到1个,简化了刻度过程.其次,基于不确定度理论得到的孔隙度测量不确定度表明:氦气法测量致密储层孔隙度的膨胀前压力大于2 MPa基本可以将孔隙度绝对误差控制在0.5%以内.与高压压汞法孔隙度测量结果对比发现,该方法测量孔隙度的相对偏差在14%以内,远低于常规氦气法测量孔隙度的相对偏差(50%).     

大别—苏鲁及邻区上地幔的各向异性

大别—苏鲁是扬子与华北的碰撞造山带,对该地区上地幔各向异性的研究有助于了解该区的地幔动力学机制.本文选用了中国数字化地震台网和区域数字地震台网(山东、安徽、江苏、河南、湖北)三分量宽频带的远震地震波形数据,分别采用最小能量法和旋转相关法,对大别—苏鲁及邻区进行剪切波偏振分析,计算了研究区台站下方介质的各向异性分裂参数:快波偏振方向(Φ)和快慢波延迟时间(δt).本文研究结果发现,研究区内快、慢波延迟时间0.5~1.63 s,推测各向异性层深度为57.5~187.6 km,由软流圈和岩石圈地幔的各向异性共同作用引起.快波偏振方向在4个不同构造区表现出不同的特点:华北板块快波偏振方向为近E-W向,根据地质资料,我们分析认为华北板块的各向异性受地幔软流圈流动的影响明显;大别造山带各向异性平行于大别主构造,反映造山过程中岩石圈物质沿大别造山轴部NW-SE向迁移的特点; 在大别南侧和东侧的扬子板块快波偏振方向分别表现为近垂直于造山带走向和NEE-SWW,苏鲁造山带各向异性结果为NEE-SWW,与地表构造有一定的夹角,同时与板块运动方向相差较大,分析认为扬子板块和苏鲁造山带各向异性是由地幔软流圈流动和印支—燕山期构造运动残留在岩石圈地幔的"化石各向异性"共同作用的结果.     

Effects of rainfall on soil moisture and water movement in a subalpine dark coniferous forest in southwestern China

Water content and movement in soil profile and hydrogen isotope composition (δD) of soil water, rainwater, and groundwater were examined in a subalpine dark coniferous forest in the Wolong National Nature Reserve in Sichuan, China, following rainfall events in 2003–2004. Light rainfall increased water content in the litter and at soil depth of 0–80 cm, but the increased soil water was lost in several days. Heavy rainfall increased soil water content up to 85% at depths of 0–40 cm. Following the light rainfall in early spring, the δD of water from the litter, humus, illuvial, and material layers decreased first and then gradually reached the pre‐rainfall level. In summer, light rainfall reached the litter humus, and illuvial layer, but did not hit the material layer. Heavy rainfall affected δD of water in all layers. The δD of soil interflow slightly fluctuated with rainfall events. The δD of shallow groundwater did not differ significantly among all rainfall events. Light rainfall altered the shape of δD profile curve of water in the upper layer of soil, whereas heavy rainfall greatly affected the shape of δD profile curve of water in all soil layers. Following the heavy rainfall, preferential flow initially occurred through macropores, decayed plant roots, and rocks at different depths of soil profile. With continuing rainfall, the litter and surface soil were nearly saturated or fully saturated, and infiltration became homogeneous and plug‐like. Forest soil water, particularly in deeper soil profile, was slightly affected by rainfall and, thus, can be a source of water supply for regional needs, particularly during dry seasons. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

1991、1998和2016年三个大水年长江中下游夏季降水季节内特征的对比

针对长江中下游三个大水年1991、1998和2016年,利用NCEP/NCAR大气环流再分析资料和CMAP降水资料,对比了夏季降水的季节内特征,分析了引起降水季节内变化的大气环流季节内振荡ISO演变及源地。小波分析表明,三年季节内降水周期差异明显,分别为20～30 d、20～40 d和10～20 d。随之,以东亚季风区季节内振荡指数及热带外Rossby波活动通量,诊断了引起三年季节内活动异常的热带和中纬度ISO变率特点。结果显示影响三年季节内降水的ISO差异较大。1991年受到来自印度洋10～30 d和中纬度高层Rossby波10～30 d的ISO共同影响,造成周期为20～30 d的低频降水;1998年ISO来源路径单一,受中北太平洋30～60 d和10～30 d的ISO西传叠加作用,降水表现为20～40 d的振荡;引起2016年季节内降水异常的ISO源地较多,既有来自印度洋向东北传播30～60 d的ISO,又有来自太平洋向西北传播10～30 d的ISO,还有来自热带外10～30 d的ISO,三者在长江中下游汇合,引起降水10～20 d的振荡。研究结果对认识长江中下游夏季集中降水的形成...     

应用CP网络进行岩性识别

为通过测井解决岩性识别问题，引入了具有分类准确、算法简练等优点的CP（Counter-Propagation)网络。在详细介绍CP网络的网络模型和算法的基础上，结合某油田的实际测井资料，进行了CP网络识别研究。应用结果表明：CP网络训练周期短、识别准确率高、不存在收敛问题。通过试验研究得出结论：CP网络完全可以用于解决岩性识别等问题，具有广阔的应用前景。     

Large-Eddy Simulation of Mesoscale Circulations Forced by Inhomogeneous Urban Heat Island

The large-eddy simulation mode of the Weather Research and Forecasting model is employed to simulate the planetary boundary-layer characteristics and mesoscale circulations forced by an ideal urban heat island (UHI). In our simulations, the horizontal heterogeneity of the UHI intensity distribution in urban areas is considered and idealized as a cosine function. Results indicate that the UHI heating rate and the UHI intensity heterogeneity affect directly the spatial distribution of the wind field; a stronger UHI intensity produces a maximum horizontal wind speed closer to the urban centre. The strong advection of warm air from the urban area to the rural area in the upper part of the planetary boundary-layer causes a more stable atmospheric stratification over both the urban and rural areas. The mesoscale sensible heat flux caused by the UHI circulation increases with UHI intensity but vanishes when the background wind speed is sufficiently high $(>$ 3.0  $\mathrm{{m\,s}}^{-1})$ .     

考虑滑坡渐进破坏的改进简布条分法

为考虑位移因素对于滑坡渐进性发育的影响,基于简布条分法基本原理,提出一个新的能够考虑滑带土抗剪能力与剪切位移关系的滑坡稳定性简化评价方法。该方法从以下两个方面对简布条分法进行了改进：（1）将滑动面剪应力-剪切位移本构模型与沿滑动面的剪切位移模型相结合,以考虑滑坡随着变形发展渐进破坏的过程;（2）提出局部安全系数的概念并对整体安全系数进行重新定义,物理意义更加明确。推导了该方法的计算公式,给出了其迭代计算思路,并编制Matlab计算程序。通过计算实例表明,应变软化边坡的安全系数不仅取决于土的抗剪强度指标,还与其剪应力-剪切位移关系密切相关,基于峰值强度的极限平衡条分法应用于实际工程是偏于危险的。同时该方法还可以有效地模拟边坡从开始破坏到最终滑动面贯通的发育过程,实现了坡体位移与安全系数之间一一对应的定量关系,进而实现边坡的稳定性的预测预报。     

两次强冰雹超级单体风暴双偏振特征对比

利用S波段双偏振天气雷达资料、探空和地面常规气象观测资料及灾情调查, 对2020年6月25日河北省蠡县和2021年7月9日山东省章丘的两次特大冰雹超级单体风暴双偏振特征进行对比。结果表明:两次超级单体风暴均发生在西北气流形势下, 章丘风暴具有较强的对流有效位能、较大的湿度和较高的湿球0℃层高度。蠡县风暴强度明显大于章丘风暴, 但差分反射率柱和比差分相移柱高度明显低于章丘风暴。蠡县风暴弱回波区上方存在深厚的强度超过65 dBZ强回波悬垂, 即悬垂的冰粒子循环增长产生较大的冰雹粒子, 大的冰雹粒子进入下降通道后, 再次产生明显增长且更加不规则, 导致更强的水平极化反射率因子和更小的相关系数。湿度的垂直分布是风暴发展强度的关键环境因素之一。蠡县超级单体风暴的产生环境非常干, 章丘超级单体风暴的产生环境相对较湿。