延安治沟造地小流域水库氨氮对降雨变化的响应

地球关键带是以小流域为单元的近地表开放系统。流域内坝库体系作为小流域物质迁移的重要汇集区,将坝库水体作为研究对象,监测其物质浓度变化,并与气候变化和人类活动等因素进行关联性分析,对于理解和预测小流域物质迁移过程、规律和变化趋势具有基础理论意义和现实指导意义。当前,流域水文过程与氮迁移的耦合研究较多关注硝态氮,而对氨氮关注较少,导致了关键带过程中水文和氮循环耦合过程的部分环节缺失。本研究以延安顾屯治沟（填沟）造地小流域为对象,研究小流域水库氨氮浓度周时间尺度的动态变化及其与降雨的联系,揭示强烈人类活动影响下黄土小流域氨氮迁移特征和可能的内在机制。通过对上游至下游5座水库氨氮浓度连续1年（2016年6月至2017年5月）的每周监测,结果表明：5座水库氨氮浓度变化均滞后于降雨事件1~2周,而与月降雨量和降雨前流域湿润指数的变化趋势相比,则滞后1个月;不同季节之间,5座水库夏季和秋季氨氮浓度远高于冬季和春季。水库与地下水的氨氮浓度变化趋势一致,且存在显著线性关系（p < 0.001）,表明降雨可能通过影响地下水氨氮浓度从而影响水库氨氮浓度。降雨入渗的影响因素,如降雨量、降雨强度、降雨持续时间和降雨前流域湿润程度,控制着水库氨氮浓度上升的幅度。从空间分布来看,小流域上游至下游水库氨氮浓度呈显著正相关（p < 0.001）,且相邻2座水库氨氮相关系数大于不相邻水库。降雨量较大的夏季、秋季和春季水库间氨氮浓度变化的相关性均大于降雨量较小的冬季。这些现象表明,降雨是延安治沟造地小流域水库氨氮的重要控制因素,其中水分在雨水-地下水-水库系统和上游水库-下游水库系统的迁移过程起到关键性作用。

     

等离子体湍动对准垂直激波中粒子加速的影响

本文利用试验粒子方法研究了在考虑等离子体湍动的情况下带电粒子在准垂直激波中的加速, 在计算中, 我们采用组合模型来拟合等离子体湍动. 计算结果表明, 在存在等离子体湍动的情况下, 粒子可横越背景磁场运动, 从而被激波反射的上游粒子在到达下游后可被等离子体湍动散射回到上游, 并再次被激波反射并加速, 这样的过程可重复很多次, 因而粒子可被加速到很高的能量. 我们还研究了激波角, 粒子的初始能量和等离子体湍动的强度, 以及相干长度和两种湍动组分强度比与加速粒子的能谱之间的关系.     

利用星载GPS历元差分计算的平均加速度反演地球重力场

提出了一个新的重力场反演方法,该方法利用由星载GPS相位数据直接求得的卫星平均加速度来反演地球重力场,而无需计算卫星的几何轨道。该方法的优点在于无需求解模糊度参数,并且相邻历元间的系统误差可以有效消除。利用CHAMP和GRACE卫星数据反演重力场模型的算例显示,利用该方法相比利用几何轨道反演重力场获得的重力场模型质量可提高20%左右。     

土质边坡动力稳定性试验研究

以云贵高原某典型土质边坡为原型,采用了4种加速度震动波输入模式,设计完成了比例为1：6的小型振动台模型试验,结合FLAC^3D数值模拟对边坡动力响应特性和边坡变形破坏规律进行分析。结果表明：当输入加速度低于某个临界值时,整个坡体的加速度响应基本保持一致,各部位放大效应增加不明显,当输入加速度逐渐增加,高于临界值时,坡体的卓越频率得到充分激励,各部位加速度响应大幅增加,此时边坡最易发生变形破坏,且加速度响应沿着坡高方向有显著的放大效应;剪应变增量时程曲线反映出在边坡震动破坏过程中,滑体后缘以张拉为主,中部及下部以剪切为主,而且剪出口剪应变增量的变化尤为关键,其增幅速度直接导致该部位抗剪强度降低速度增快;边坡震动变形破坏模式为崩塌-剪切滑移破坏,变形破坏过程可分为4个阶段。     

高频GNSS实时地震学与地震预警研究现状

为实现从注重灾后救助向注重灾前预防转变,如何提高地震灾害监测预警和风险防范能力成为我们关注的重点.本文给出了国际上GNSS位移记录、强震动加速度记录、测震速度记录在地震预警中的应用现状,并总结了各自的特点,归纳出围绕高频GNSS地震学在震级与破裂过程实时反演中的几个需要进一步研究的关键问题：（1）引入北斗系统,基于高频GNSS（GPS/BDS）双系统的实时位移解算方法来提高实时单站位移解算精度,使实时解算精度达到厘米级;（2）开展强震仪加速度记录基线偏移校正研究,弥补地震近场GNSS站密度不足问题;（3）强震仪加速度记录与GNSS位移记录特点不同,开展强震仪加速度数据与GNSS位移数据实时融合处理研究,快速获得包含丰富地震形变和速率的波形数据;（4）测震学方法可快速估算震级,但是在强震发生时会出现震级饱和现象,造成震级估算偏低.需要开展基于GNSS位移时间序列的多种方法相结合的实时震级估算方法研究,通过与地震学方法比较和结合,来得到精度高、计算快的震级估值算法;（5）基于高频GNSS、断层初始模型快速选取、断层尺度、参数自适应调整是快速判断断层破裂方向的基础,在断层破裂过程自适应准实时反演算法方面需要进一步加强.通过国内外研究现状调研、分析,表明基于高频GNSS地震学的震级快速确定、震源破裂过程准实时反演算法的发展将对我国地震预警系统从"二网融合"到"三网融合"提供坚实的技术支撑.     

安徽安庆铜铁矿床钴的赋存状态、分布与富集规律研究

长江中下游成矿带是我国东部最重要的成矿带之一, 广泛发育矽卡岩型铜铁矿床且伴生Co资源, 而成矿带内的矽卡岩型铜铁矿床中关键金属Co元素的赋存状态、分布以及富集规律研究尚未系统开展。本文以矽卡岩型铜铁矿床——安庆铜矿为研究对象, 通过系统采样、显微观察、扫描电子显微镜、全岩化学分析及矿物原位LA-ICP MS微量成分测试手段, 初步估算矿床中伴生Co的资源量约为8769t, 达到中型规模, 查明了伴生Co的平均含量为166×10^-6, 综合利用潜力较大。查明了铜矿石中Co含量(平均含量为166×10^-6)明显高于铁矿石(平均含量为126×10^-6), 尤其是含铜磁黄铁矿型矿石中Co元素富集程度最高, 且计算得出磁黄铁矿、黄铁矿、磁铁矿和黄铜矿分别赋存矿石Co含量的45.1 %、52.8%、0.5%和1.6%。此外, 矿床内不同类型矿化蚀变岩中Co含量与磁黄铁矿和黄铁矿总量具有较强的正相关性, Co主要以类质同像的形式赋存于黄铁矿和磁黄铁矿内, 黄铁矿中Co的含量变化范围较大, 早石英硫化物阶段的黄铁矿(Py1)中Co含量为258×10^-6~25920×10^-6, 晚石英硫化物阶段的黄铁矿(Py2)中Co含量为0.3×10^-6~594×10^-6, 磁黄铁矿中Co含量变化范围较小, 主要集中于311×10^-6~1181×10^-6, Co主要富集于早石英硫化物阶段, 晚石英硫化物阶段不富集。含铜磁黄铁矿型矿石中Co元素变化范围大(85×10^-6~430×10^-6)是由于矿石中黄铁矿和磁黄铁矿的含量以及黄铁矿Co含量极不均匀造成的。综合前人研究, 本次工作认为大气降水混入引起的成矿流体冷却和稀释可能是导致安庆铜矿中Co元素沉淀富集在黄铁矿和磁黄铁矿内的主要因素。

     

三峡库区滑坡台阶状位移趋势预测的警戒速度方法

对不同类型的35个滑坡进行统计分析,发现滑坡临滑前加速度和速度符合Voight模型的幂函数关系。由于无法准确判断三峡库区具台阶状位移特征的滑坡何时处于最后加速失稳阶段,故不能直接应用该模型进行预报。根据台阶状位移特征的滑坡变形特征,本文采用了基于Voight模型的警戒速度方法。该方法是基于Voight模型采用非线性回归分析求得模型参数,按不同风险级别要求求得紧急状态、警戒状态、提前警戒状态的速度阀值,并与实际监测的速度对比去预报滑坡所处的危险等级。采用警戒速度方法对白水河滑坡和新滩滑坡进行了分析,发现预测结果与实际较为接近,预测效果较好。     

边坡地震稳定性分析的荷载增强分析方法

岩土边坡地震稳定性分析是岩土工程和地震工程研究的重要课题之一,本文明确区别了两种不同意义的边坡地震稳定性概念:一是按一定的抗震设防地震作用考虑,边坡现状强度与边坡强度退化到发生地震破坏时的临界强度相比较而言的储备强度稳定性;二是对于一定的边坡强度状态,使边坡发生动力破坏的地震作用与设防地震作用相比较而言的地震动力超载稳定性。考虑边坡强度退化的边坡稳定性概念已经得到普遍采用,分析方法较为熟知;而按动力超载考虑的边坡地震稳定性概念以往几乎没有提及,边坡稳定性判别标准和分析方法尚有待探讨。本文主要针对第二种边坡地震稳定性地震动力超载稳定性的衡量标准和分析方法进行了研究,提出了边坡地震动力超载稳定性评判的临界地震峰值加速度准则,并提出了边坡地震动力超载稳定性分析的荷载增强法:针对边坡的现状强度状态,由小到大逐渐增加地震作用的强度,搜索导致边坡失稳的临界地震峰值加速度,最后根据边坡临界地震峰值加速度与边坡所在区域的设防地震峰值加速度比较情况确定边坡的地震稳定性。论文采用荷载增强法对中国陕西宝鸡蟠龙塬黄土边坡地震动力超载稳定性进行了分析。结果表明,针对宝鸡地区未来50a超越概率为10%的地震动作用,该边坡具有较高的地震动力超载稳定性。     

西安地裂缝场地地震效应分析

地裂缝是由内、外营力以及人类活动等因素的作用引致发生的一种地面破坏现象。在这种不良的地质条件下,必然会对场地的地震响应带来一定程度的影响。针对地裂缝场地地震效应研究和工程评价的不足,采用有限元法研究了地震荷载作用下,地裂缝对场地地震动效应的影响问题。分析得出了地裂缝对场地地表水平峰值加速度及反应谱的影响特征和影响范围,为地裂缝场地工程结构的抗震设防和地裂缝灾害避让提供了新的参考。     

Orientation effect on ground motion measurement for Mexican subduction earthquakes

The existence of the principal directions of the ground motion based on Arias intensity is well-known. These principal directions do not necessarily coincide with the orientations of recording sensors or with the orientations along which the ground motion parameters such as the peak ground acceleration and the pseudo-spectral acceleration (PSA) are maximum. This is evidenced by the fact that the maximum PSA at different natural vibration periods for horizontal excitations do not correspond to the same orientation. A recent analysis carried out for California earthquake records suggests that an orientation-dependent ground motion measurement for horizontal excitations can be developed. The main objective of this study is to investigate and provide seismic ground motion measurements in the horizontal plane, including bidirectional horizontal ground motions, for Mexican interplate and inslab earthquake records. Extensive statistical analyses of PSA are conducted for the assessment, The analysis results suggest that similar to the case of California records, the average behavior of the ratio of the PSA to the maximum resulting PSA can be approximated by a quarter of an ellipse in one quadrant; and that the ratio can be considered to be independent of the value of the maximum resulting PSA, earthquake magnitude, earthquake distance and the focal depth. Sets of response ratios and attenuation relationships that can be used to represent a bidirectional horizontal ground motion measurement for Mexican interplate and inslab earthquakes were also developed.