用稳定同位素方法估算大型浅水湖泊蒸发量——以太湖为例

湖泊蒸发量的准确估算对于水文学、气象学和湖泊学等研究有重要的意义.基于2013-2015年太湖水量收支资料、气象观测数据和稳定同位素观测资料,采用稳定同位素质量守恒模型、水量平衡法和Priestley-Taylor模型估算太湖蒸发量,分析太湖蒸发量的季节变化和年际变化特征,并以Priestley-Taylor模型结果为参考值,评价水量平衡法和同位素质量守恒方程的计算精度.结果表明:5-9月太湖蒸发量较高,冬季最低.2013-2015年太湖年总蒸发量分别为1069、894和935 mm,蒸发量的年际变化受到天气条件的影响.2013年12月2014年11月期间,用Priestley-Taylor模型计算的湖泊蒸发量为885 mm;同位素质量守恒模型的估算结果较一致,为893 mm;而水量平衡方程的估算结果明显偏高,为1247 mm.     

湖滨带开发利用对大型底栖动物群落结构的影响:以洪泽湖为例

湖滨带是湖泊与陆地生态系统间非常重要的生态过渡带,能够保障周围生态系统结构的完整以及功能的正常发挥.随着湖滨带被持续开发与利用,人为干扰对湖滨带的影响逐渐增强.大型底栖动物是淡水生态系统的重要生物类群之一,也是物质循环和能量流动的主要环节,起着承上启下的关键作用.为了解湖滨带开发利用对大型底栖动物群落结构的影响,2020年8月对洪泽湖湖滨带49个样点的大型底栖动物进行调查.共采集到大型底栖动物49种,隶属3门7纲17目26科44属,各样点大型底栖动物的密度差别较大,介于6.67~1386.67 ind./m²之间,整体上呈现西北高,东南低的趋势.相似性分析结果表明,河口型湖滨带和大堤型湖滨带与其他类型湖滨带差异显著,而围网型、圈圩型和光滩型3种湖滨带类型之间的大型底栖动物群落差异均不显著.相似性百分比分析结果表明,腹足纲的环棱螺属是造成不同湖滨带类型差异的主要物种.典范对应分析结果表明,悬浮物（SS）、溶解态总氮、pH、透明度（SD）、浊度、水生植物盖度和扰动指数对大型底栖动物群落有显著影响.考虑不同湖滨带宽度的开发利用情况,发现湖滨带开发利用200 m范围内,物种-环境解释率最高,说明200 m湖滨带范围内的开发利用情况对大型底栖动物的影响最大,对湖滨带200 m范围内的开发利用应该加强管控.结构方程模型表明湖滨带开发利用主要通过影响水生植物盖度、总氮、硝态氮、叶绿素a、SS、SD等进而影响大型底栖动物,且围网也会直接影响大型底栖动物群落结构.     

CHAMP型卫星定轨顾及非线性改正的轨道扰动方程

本文针对CHAMP型卫星建立了顾及非线性改正的轨道扰动方程定轨理论与方法.首先从卫星运动的二阶微分方程出发,引入了正常引力位以及相应的参考轨道,然后分别推导了线性化轨道扰动方程与顾及非线性改正的轨道扰动方程,同时说明了建立的线性化轨道扰动方程与目前处理CHAMP卫星数据的动力学定轨方法是等价的.其次分别对线性化轨道扰动方程与顾及非线性改正的轨道扰动方程的精度进行了估计,在卫星定位精度为3cm与非惯性力测量精度为3×10~(-10)m·s~(-2)的前提下证明了下列结论:当参考轨道与实际轨道之间的距离ρ≤4.7m时线性化轨道扰动方程的精度能达到非惯性力的测量精度以及当ρ≤4.14×10~3m时顾及非线性改正的轨道扰动方程能达到非惯性力的测量精度.由此便可得出结论:相对于线性化轨道扰动方程,顾及非线性改正的轨道扰动方程具有更高的精度,且适合在更长的时间弧段上建立关于引力场位系数的法方程组,特别是针对CHAMP卫星计划进行的模拟计算也完全验证了该结论.最后利用叠加原理,给出了顾及非线性改正的轨道扰动方程的求解方法.此外,还针对GRACE卫星计划利用顾及非线性改正的轨道扰动方程进行了恢复引力场的模拟计算,结果表明:分段建立位系数的法方程组时子弧段分别取值2h、1d、6 d对恢复引力场的结果几乎不产生影响,这表明在处理GRACE数据时能够以6d的弧长来建立法方程组.     

求解弹性波解耦方程的一种优化拟解析方法

常规伪谱方法二阶时间差分格式时间精度较低,且对于大步长时间采样间隔,常规伪谱方法不稳定.拟解析方法对于速度变化剧烈的模型,在时间和空间上均有较大误差.本文提出了一种基于解耦的二阶位移弹性波方程波场模拟及矢量波场分解的优化拟解析方法,将归一化的拟拉普拉斯算子分别应用于P波和S波波场延拓,延拓矢量波场的同时,可分解并延拓纯纵波和纯横波波场.利用弹性波优化拟微分算子表示拟拉普拉斯算子,该拟微分算子不仅包括原始微分算子的谱估计,而且还包含一个时间补偿项,其可在波数-空间域精确地补偿波动方程在时间方向上采用二阶有限差分引起的误差.利用低秩分解近似求解弹性波优化拟微分算子,可有效提高计算效率.2D均匀模型、层状模型以及部分盐丘模型数值正演模拟结果表明:相比较于常规的伪谱法和拟解析法,本文方法在时间和空间上均有很高的精度,并且稳定性条件比较宽松.     

衰减干涉假象的海洋一次波与多次波同时成像方法

海水与空气间的强波阻抗差使得海洋地震资料普遍发育自由表面相关多次波,如何利用好多次波所携带的有效信息已成为提高海洋地震资料成像品质的新突破点.基于面炮偏移的一次波与多次波同时成像方法能够避免多次波预测精度的影响,但是,正向传播的震源子波与反向延拓的自由表面相关多次波所产生的干涉假象严重制约了该技术的应用,本文提出了一种基于单程波偏移算子,可在成像域压制干涉假象的一次波与多次波同时成像方法.其中包含了三个步骤:第一,传统单程波偏移成像方法中的震源子波替换为一次波、多次波与震源子波,初始上行延拓波场为一次波与多次波,基于单程波算子的波场延拓与互相关成像条件的应用得到包含干涉假象的一次波与多次波同时成像;第二,以子波为震源,自由表面相关多次波为记录,按照传统单程波偏移成像方法得到干涉假象;第三,基于最小二乘匹配滤波算法,将第一步的成像结果与第二步的干涉假象进行匹配相减,得到干涉假象衰减后的一次波与多次波同时成像,避开了由于实际资料子波无法准确提取而造成一次波与多次波对成像能量级的不一致性.Sigsbee2B模型测试验证了本方法的有效性,并在我国某探区深海实际资料处理中得到了成功应用,深层基底得到了清晰刻画,并且照明均衡度明显改善.     

地震数据的反射波动方程最小二乘偏移

基于反射波动方程,本文提出了一种估计地下反射率分布的地震数据最小二乘偏移方法.高频近似下,非齐次的一次反射波动方程的源项是由反射率与入射波场的时间一阶导数相互作用产生的.根据反射波动方程,利用线性最小二乘反演方法由地震反射数据重建出地下产生反射波的反射源,再结合波场正演计算出的地下入射波场,得到地下反射率分布的估计.在地下反射源的线性最小二乘反演重建中,我们采用迭代求解方法,并以地震波的检波器单向地下照明强度作为最小二乘优化问题中Hessian矩阵的近似.     

营养状态指数在长江下游小型浅水湖泊富营养化水平评价中的局限及改进建议

基于多个环境变量、以等权或者加权平均法获得的综合营养状态指数（Carlson指数：TSIc;修正后的Carlson指数：TSImc;综合营养状态指数：TLIc;湖库营养状态指数：EIc）得分是当前评价湖泊营养水平的主要依据,其值计算时先要获得基于单个环境变量的营养状态指数分值。若基于总氮（TN）、总磷（TP）和透明度（SD）等的单个理化指标与基于叶绿素a(Chl.a)的营养状态指数得分间存在显著差异,表明依据理化指标的评估结果低估或者高估湖泊的实际营养水平。长江下游分布大量的小型浅水富营养化湖泊,但基于理化指标的评估结果是否会误判湖泊的实际富营养化水平的研究很少。本研究以长江下游的14个浅水富营养化湖泊为对象,于2019 2020年按照季度采集水样并测定水环境因子,分析基于理化指标和基于Chl.a的各营养状态指数（TSI、TSIm、TLI和EI）得分间的差异。结果表明,基于SD的TSI、TSIm、TLI和EI的年均得分均显著高于基于Chl.a的相应营养状态指数的年均值;除TSI(TP)vs.TSI(Chl.a)外,基于TP与基于Chl.a的其他营养指数的年均得分间均有显著性差异;仅TL...     

岩石压应力传递系数计算及影响机制

钻孔应变观测是地壳岩石应变相对测量的主要方法,对其附加应力场的研究,可以有效分析岩石压应力向探头的传递过程,可对应变仪有关力学参数的设计和观测数据的物理解释提供帮助。考虑到外加应力在岩石、水泥和仪器钢筒等3层介质中传递的实际情况,根据弹性力学中的厚壁圆筒方程,推导轴对称应力作用下岩石压应力的传递系数公式,分析影响机制,并给出有关变化规律曲线和定量指标。     

基于Comsol的饱和多孔介质动力方程的数值模拟及应用

两相饱和多孔介质的动力响应问题在地震工程领域具有重要的研究意义,由于涉及到固相和液相的动力耦合,使得该问题的求解尤为复杂。本文利用Comsol在求解多场耦合问题上的优点,针对Biot饱和多孔介质u-U耦合形式下的波动方程特征,经过一系列微分算子运算和矩阵变换得到导数形式下的波动方程,基于Comsol Multiphysics提供的广义偏微分方程模式对变形后的波动方程进行求解,并把改进后的无限元边界应用到无限域动力问题的模拟中。通过与饱和多孔介质动力响应的解析解进行对比,验证模型求解技术的可行性和正确性,并在此基础上讨论饱和土地基中空沟隔振效果与饱和土体参数孔隙率、泊松比的关系。通过研究分析,可以为饱和土地基中空沟隔振设计提供一些有价值的参考。     

基于结构方程模型的城市邻避设施风险可接受度研究——以天长市为例

基于天长市1 250份问卷数据,运用SPSS进行效度及因子分析,确立公众的“风险认知”、“政府信任”、“公众参与”及“补偿措施”作为公众对邻避设施风险认知可接受度的潜变量,通过文献整理,确定原假设。运用AMOS21.0软件建立结构方程模型,检验原假设是否成立;并分析潜变量与“接受度”之间的关系。研究结果显示,“风险感知”对“接受度”影响系数-0.262;其次是“公众参与”,影响系数-0.242。两者均为负向相关影响。“政府信任”及“补偿措施”对“接受度”正向影响。同时,四个潜变量之间存在一定的正向影响。人口学变量中的年龄与受教育水平在一定程度上对“接受度”有影响。通过对天长市调查研究,分析了公众的风险接受度的影响因素,对影响因子进行量化,能够客观的比较其重要性;同时对政府及相关工作者有一定的启示,根据影响因子与“接受度”之间的关系,因地制宜,制定相关的政策与措施,来降低或避免邻避冲突。