城市水足迹计算与分析——以上海市为例

水足迹是基于消费基础的水资源利用情况的指示器.水足迹分析可定量反映城市人类活动对水资源系统产生的压力和程度,为城市水资源可持续规划与管理提供了新的思路和研究方向.本文以上海市为案例,计算了2005年上海市的水足迹,并分析了1999-2005年间上海水足迹动态变化过程.结果表明:2005年上海市总水足迹为243.04×108 m3,人均水足迹1 366 m3/cap/1,水匮乏度高达8.16;近7年间万元GDP水足迹逐年下降,但人均水足迹明显上升.这说明上海市水资源利用呈不可持续状态,今后需要注重提高水资源利用率,提倡节约型生产和消费模式以及实施虚拟水战略等来减少其水足迹,逐步实现城市水资源的可持续利用.     

基于反褶积算法的地震干涉技术被动源成像

地震干涉技术可以将任意2个检波器接收到的数据合成为在若干检波器之间传播的波,就好像其中的一个检波器作为一个虚拟震源来发挥作用。它可以从混沌无序的地震信号中发现有用信息,从地震噪声中提取有用信号以此推断地震波穿过介质的地质构造。基于反褶积算法,对其理论公式进行了较详细的推导,实现被动源地震干涉成像,证明了反褶积算法的可行性;并将其结果与互相关算法的结果进行对比,分析了2种方法在信噪比和分辨率方面的差异。数值计算表明,反褶积算法的纵向分辨率比互相关算法的高。对其进行的加噪试算表明,震源叠加后的反褶积算法呈现出高信噪比的特点。     

地质雷达在活动断裂研究中的应用

对于快速发生沉积和侵蚀的地区,断裂附近的古地震遗迹会很快被掩埋。获取这些地区断裂的位置、上断点的埋深和标志层的断距等方面的数据至关重要。本文利用地质雷达探测技术探测这些被埋藏的古地震遗迹。以北京平原区正断性质的新夏垫断裂和青藏高原东北缘六盘山地区逆冲性质的六盘山东麓断裂为实验区。通过探测发现,对于断裂两侧地表覆盖层主要为粉土或粉质粘土的新夏垫断裂,地质雷达可精确定位断裂通过的位置,指示上断点的埋深,但无法在地质雷达剖面上识别出各套地层。对于在T1基座阶地上通过的六盘山东麓断裂,地质雷达不但可以精确定位断裂的位置,而且可以在地质雷达剖面上识别出各套地层,进而求得断裂两侧基座的断距。     

东南极内陆格罗夫山地区冰厚及冰下地形特征

中国第30次南极科学考察队格罗夫山分队(CHINARE30, 2013-2014年)利用雪地车载深层探冰雷达在东南极格罗夫山地区开展了测线总长度超过200 km大范围、高分辨率的冰厚及冰下地形调查, 获得了哈丁山北部和萨哈罗夫岭与阵风悬崖之间详细的冰厚及冰下地形特征. 通过对雷达数据分析表明, 哈丁山北部区域平均冰厚为580 m, 最大冰厚超过1 000 m, 出现在该区域的东北方向, 而东南方向冰厚相对较小; 萨哈罗夫岭与阵风悬崖之间区域的平均冰厚为610 m, 最大冰厚超过1 100 m, 该区域槽谷发育十分成熟, 槽谷形态近似呈U型. 通过对雷达剖面影像的筛选和分析, 推测在格罗夫山地区可能存在2个液态冰下湖泊.     

航海雷达溢油监测的同频干扰降噪处理方法研究

首先提出了在平面坐标下进行航海雷达同频干扰噪声处理;再采用卷积运算方法和Otsu算法分割航海雷达原始数据中的同频干扰噪声信号;最后应用横向均值运算方法处理同频干扰噪声。这种处理方法在对同频干扰进行降噪处理的同时,保留了含有溢油信息的海浪杂波信号,为航海雷达溢油监测技术的研究提供了更为准确的基础数据。     

福建海坛岛北部海岸带冲积扇沉积构造及其发育模式

海岸带冲积扇作为海陆过渡带中的重要沉积地貌单元,蕴藏有丰富的"陆-海-气"耦合作用及其古地理环境变化信息。本文选取福建海坛岛北部的海岸带冲积扇(大砂山)为研究对象,在大砂山表层布设6条累计长度约700m的探地雷达(GPR)测线,结合剖面观察解译以获取大砂山内部沉积构造和沉积序列信息。结果显示:GPR探测图像很好地显示约20m深度范围内的沉积构造信息,可以识别出9种沉积构造雷达相,这些雷达相总体上反映了海岸带冲积扇以泥石流和沟谷洪流为主、并交替有海岸风沙作用的沉积构造特征。综合三维沉积构造信息可知,大砂山为两个冲积扇侧向连接而成的复合体。结合野外地质地貌考察和砂样粒度分析,认为该冲积扇发育过程可分为四个阶段:(1)晚更新世末次间冰期,海岸带老红砂堆积形成"红色沙漠";(2)晚冰期时频发的暴雨洪水,携带南部山区的风化碎屑物质堆积在海岸带形成了冲积扇主体,并覆盖在老红砂剥蚀面上;(3)全新世早中期气候湿润,河流下切侵蚀冲积扇,形成大砂山基本形态;(4)全新世晚期,全球气候转冷,海岸风沙作用兴起,塑造成为现代大砂山的地貌特征。     

基于浅层探冰雷达的东南极内陆地区冰盖内部等时层提取

中国第32次南极考察内陆队首次使用雪地车载浅层探冰雷达取得了中山站至昆仑站全程1 300 km 的浅层冰盖数据,通过MATLAB对数据进行FFT转换、背景滤波、改变叠加次数去噪和基于曲波变换的图像处理,使用Reflexw对MATLAB处理后数据进行地形校正、二次背景滤波和平滑滤波等处理,成功提取了冰盖浅层等时层并得出了等时层的平均深度、最大深度和波动情况。最后进行了数据的连接,展示了LGB69冰芯处等时层的分布并与冰芯数据结合大体对应了相应等时层的年代和事件。给出了Dome A附近的等时层分布情况。为东南极中山站至昆仑站沿途的物质积累率计算提供重要的数据支撑。     

北山坑探设施开挖损伤区现场声发射监测试验研究

为研究爆破开挖对围岩的损伤,在高放废物地质处置地下设施(北山坑探设施)开展了开挖损伤区(EDZ)的研究。对多个爆破回次开挖全过程进行了声发射监测试验,根据声发射撞击数演化特征,将爆破开挖围岩的损伤过程分为爆破损伤段和渐进损伤段,分析了声发射信号频率演化规律。根据两阶段信号参数特征分析了对应阶段微破裂机制,通过高频探地雷达圈定了开挖损伤区范围,发现各回次开挖损伤区的厚度与声发射撞击数具有较好的相关关系,并分析了室内及现场试验岩石(体)的"蠕变"特征与声发射演化规律。分析认为,爆破后声发射演化特征是围岩渐进损伤过程的直接体现,渐进损伤在位移上表现为"蠕变"特征,声发射能有效地表征围岩的变形过程及其所处的损伤状态。研究成果对声发射现场应用表征围岩的损伤状态具有一定参考价值。     

虚拟钻孔在深层三维地质建模中的应用

在三维地质建模过程中,如何更好地利用多源数据帮助,建立拟合度高、符合地层分布规律的三维地质模型是目前业内的一个热点问题。在深层三维地质建模原始资料较为稀缺的情况下,通过提取物探地质剖面数据信息并加以利用,可以很好地丰富建模初始资料的来源。基于SKUA等GIS软件平台,本文作者提出了剖面数据→生成虚拟钻孔→提取marker数据→marker数据融合校正的方法,从而实现对建模过程的有效干预和控制,使生成的模型不断趋于精确。同时,在工程实例中检验了该方法的准确性和模拟效果。     

三维探地雷达技术在市政工程中的应用研究

为了提高城市地下管线探测精度,对道路病害(尤其是空洞)进行提前预测,及时治理,避免或大大减少管线事故和道路塌陷事故发生,我们开展了三维探地雷达技术研究,并将其应用于城市地下管线探测、道路病害检测等市政工程领域。结果表明,由于三维探地雷达具有空间采样率高,成像准确,分辨能力强,解译技术手段丰富等优势,在城市地下管线探测、道路病害检测工作中应用效果显著。