“一带一路”区域可持续发展生态环境遥感监测

2013年9月和10月,习近平主席在出访中亚和东南亚国家期间,先后提出了共建"丝绸之路经济带"和"21世纪海上丝绸之路"(简称"一带一路")的重大倡议。要全面保护"一带一路"区域生态环境,实现2030年可持续发展目标,是一个具有挑战性的问题。遥感技术对生态环境监测与评价发挥着十分重要的作用。本研究利用多尺度、多源遥感数据,对2015年"一带一路"区域的生态环境状况进行监测和分析,旨在提供可持续发展目标生态环境遥感监测的本底。本文选取了几个重要的生态环境方面开展监测与分析,主要包括宏观生态系统结构和植被状况、太阳能资源分布、水资源平衡、主要生态环境限制因素对经济走廊建设的影响、主要城市生态环境质量等。监测区域覆盖亚洲、非洲、欧洲和大洋洲的陆上区域。研究结果为生态环境评价与保护提供了有效的决策依据,有助于"一带一路"建设积极推进。     

煤矿开采沉陷区高程传递的实践与分析

煤矿开采沉陷区域监测已成为矿山生产和环境治理的重要工作,鉴于沉陷区域的不稳定性,高程基准的建立和传递尤显重要。文中开展高程传递技术方法的特点和适用性分析,并以某矿区及邻区的GNSS 及三等水准测量成果,进行GNSS 测量长距离高程传递的实例分析,结果表明文中方法可满足本矿区沉降监测基准的高程传递需求。      

典型黄土丘陵区地质灾害隐患识别与时序监测

宁厦南部地区以黄土丘陵地貌为主,区内沟壑纵横,小型滑坡较为发育,地表形变监测难度大。为探索黄土丘陵区的地质灾害隐患识别方法,以宁夏回族自治区固原市泾源县为研究区,应用SBAS-InSAR技术对采集到的2016年7月—2021年5月的11期升轨L波段ALOS-2数据进行处理,得到形变速率结果。联合高分光学影像,根据形变速率、形变规模、坡度、形变区到承灾体的距离等因素进行综合分析,在泾源县共识别疑似隐患27处。经实地验证,其中22处形变迹象较明显、而且有明确的承灾体,确定为地质灾害隐患。对其中典型隐患点进行时序形变分析,发现这些区域在监测时间段内有持续显著的地表形变,最大沉降速率达到91.53 mm/a。结果表明：在黄土丘陵区,应用L波段SAR数据,采用SBASInSAR技术的地质灾害形变监测效果显著,联合高分辨率的光学影像数据、应用综合遥感识别的方法,在该地区地质灾害隐患识别的正确率较高,具有很好的适用性。未来可编程采集升、降轨结合的L波段数据、结合无人机LiDAR数据做更深入的研究,以进一步提高地质灾害隐患识别的准确率,为地质灾害精准防治做好技术支撑。     

小半径曲线隧道下地铁运行对粉砂土层引起的振动响应规律

小曲线地铁盾构隧道位于粉细砂层中对于列车运营水平及竖向循环荷载的响应较为敏感,特别是离心水平荷载,而郑州大部分地层以此地质构成为主,因此地铁在长期运营状态下,由于粉细砂土层的动力响应导致的砂土层沉降,给列车运行会带较大隐患.进行了长期孔隙水监测,并利用MIDAS有限元计算平台建立地铁道床-衬砌-土体耦合动力模型进行相互验证,研究了单列列车运行与双向会车、不同隧道埋深时对隧道周围土层的振动响应规律.结果表明,孔隙水压力在列车运营初期较大,后期逐渐减小并稳定,其中受到上下班高峰期、季节性气候,以及地下水位的影响,孔压可能造成小幅度上升,但总体趋势是下降.由于荷载叠加效应,双向列车同时经过会使孔隙水压力增幅大于单向列车运行的情况,在隧道下方的最大沉降发生在隧道左端,离隧道越远沉降量越小;在地下水位一定时,隧道埋深与孔隙水压力大小成正比,与隧道周围土体沉降成反比.     

基于高密度电阻率法的土体干缩裂隙动态发育过程精细监测研究

土体在气候作用下发育干缩裂隙是一种常见的自然现象,裂隙的存在会极大弱化土体的工程性质,诱发许多岩土与地质工程问题。为了实时掌握黏性土中干缩裂隙网络的发展状态,提出了一套基于高密度电阻率层析成像技术（ERT）的土体干缩裂隙动态发展过程精细监测方法。分别开展模型试验及原位试验,利用自行研制的测定系统持续采集电流-电位差数据,随后利用自行开发的有限元法电阻率层析成像（FemERT）系统进行数据处理,获取了裂隙网络在不同发育阶段的空间分布特征。结果表明：（1）ERT可以实现土体裂隙发育过程的精细监测,具备监测三维裂隙网络几何形态的能力,裂隙宽度的识别精度达到毫米级,裂隙深度的识别精度达到厘米级;（2）ERT的感度分布特征解释了裂隙发育对于土体电阻率的影响规律,测定电阻值时程曲线因裂隙产生位置的不同而呈现不同的变化规律;（3）反演电阻率及其相对变化率（Rev）可以直观表征裂隙网络在不同阶段的空间几何形态,凸显裂隙动态发育过程对于土体导电性的影响。     

基于等效质点峰值振动速度的高铁线路周边建筑结构振动评价研究

高速铁路列车运行过程中产生的振动波对沿线建筑结构的影响不可忽视,适用于高速铁路线路周边建筑结构的振动评价方法具有重要工程意义。首先,基于萨道夫斯基公式与简谐激励作用下建筑结构响应的原理,建立了等效质点峰值振动速度（peak particle vibration velocity,简称PPV）计算式;随后,开展现场土体监测试验,分析了振动信号质点峰值振动速度的衰减特征,并通过小波包变换分析振动信号的频带能量特征,理论计算得出了等效PPV;最后,以现有交通振动作用下建筑容许振动值为评价标准,进行高速铁路线路周边建筑结构的振动安全评价。结果表明：除局部放大程度显著的位置外,高架桥桥墩地基中高铁振动波质点峰值振动速度衰减公式对实际质点峰值振动速度的整体拟合结果较好;基于等效PPV的振动评价方法发现,在振源距45 m处,G924次列车的0～10 Hz等效PPV值大于1 mm/s,超过了振动敏感和具有保护价值建筑的振动容许值;与现有振动评价相比,等效PPV的振动评价方法具有振动敏感性大、可针对特定建筑结构进行振动控制、可在高铁线路周边建筑选址前进行振动评价等优点。     

福建漳州角美地区花岗岩矿集区开发修复治理遥感监测

以漳州角美花岗岩石料开采集中区为研究区域,结合多源多时相遥感影像与GNSS矿山巡查统计数据,分析采矿权截止前后开发利用变化情况、矿山巡查结果以及不同矿山恢复治理措施下植被生长特征。结果表明区内矿山开发占损土地规模呈增大趋势,扩大面积主要来源于固体废弃物堆排;人工治理面积远超自然恢复区域面积,且植被生长量同样高于自然恢复区。在矿山巡查中恢复治理区域范围内均已得到整治,并做好警示防护设施以及采坑边坡危岩体的清除,至今未发现违法开采行为。     

海底碳封存监测技术体系研究及未来发展

海底碳封存是减少全球温室气体排放的重要途径之一。为确保高效安全地封存CO₂,需要在封存前、封存期间和封存后对CO₂的潜在运移空间进行勘探、评估和监测。当前可用于海底碳封存监测的方式主要有聚焦海底井筒的内置传感监测、聚焦储层和盖层的地球物理监测以及聚焦海床和海水层的海底环境监测。这3种方式在海底碳封存监测中分别可获得注入、监测井筒附近的温度、压力和声学等数据,深部储层和盖层地震、电磁、重力等数据,以及浅部沉积层和海水层声学、化学和海洋学等数据,对这些数据进行分析有助于识别注入地层CO₂的运移特征。但欲获取海底碳封存监测的相关数据,必须首先实现针对相关监测技术和研究方法的集成应用和优质方案的设计,这也成为当前学术界和工程界亟待解决的难题。本着尽可能降本增效的原则,为实现科学有序地进行海底碳封存监测,整理了不同监测方式和相关支撑技术的工作原理、应用现状以及面临的挑战,并展望了海底碳封存监测技术的未来发展。研究结果将为我国海底碳封存作业的实施和发展提供基础指引。     

MEMS传感器应用于边坡监测技术研究

边坡是地质工程中常见的施工环境之一,目前对边坡的监测手段主要集中于GPS、激光、摄影仪、测斜仪、无人机、形状记忆合金、压电材料、电阻应变丝、碳纤维等技术手段,然而无论是从测量精度、能耗、环境适应性以及监测尺度方面,均有明显的优、缺点,边坡监测领域亟待创新。随之微型机电系统的高速发展,MEMS传感器在土木、地质工程领域的应用前景愈发宽阔。本文在对以往常用的边坡变形智能监测方法分析的基础上,对MEMS传感器的发展及应用进行研究认为,MEMS技术的独特优势对滑坡智能监测及防治具有重大的现实意义,其具有体积小、造价低、精度高、能耗低等优点,未来在地质工程、土木工程等领域具有广阔的应用前景。