对瞬变电磁测深几个问题的思考(一)——瞬变电磁测深中偶极子源及其转换

偶极子源是电磁法研究的基本对象,是构成更复杂探测装置与资料解释的前提,也是电磁法勘探技术开发与创新的理论基础。从偶极子源的概念出发,导出了均匀大地表面上的主要偶极子源瞬变电磁场公式,并指明正垂直阶跃脉冲与负垂直阶跃脉冲激发的瞬变电磁场公式的异同,以加深认识。举例说明了相应于电性源与磁性源的场分量可根据电磁场的互易定理相互转换,便捷推导公式。重点阐述了由偶极子源的场强公式运用叠加原理可衍生更复杂的电磁场公式,诸如大回线源及其任意一点的瞬变电磁场公式,盘活了瞬变场的应用。     

磁暴主相多阶发展行星际起因的初步分析

本文利用1998~2006年与磁云有关的80起中强磁暴(Dst*≤-50 nT),对其主相期间不同发展阶数磁暴的行星际起因进行了统计分析.重点研究了鞘区磁场单独作用、磁云本体单独作用、鞘区与磁云共同作用以及其他复杂行星际结构在磁暴主相多阶发展中的相对重要性,并对导致磁暴主相增加一阶的行星际起因做了初步分析.统计结果表明:(1)有一半以上的中强磁暴主相具有多个发展阶段,其中一阶磁暴和多阶磁暴(包括二阶和二阶以上磁暴)在中等磁暴(-100 nTDst*≤-50 nT)中所占比例分别为53.8%和46.2%,在强磁暴(Dst*≤-100 nT)中所占比例分别为42.6%和57.4%;(2)随着磁暴主相发展阶数的增加,磁暴主相的平均持续时间也随之延长;(3)鞘区磁场单独作用、磁云本体单独作用、鞘区与磁云共同作用、磁云与其他行星际结构共同作用都可能引起磁暴主相的多阶发展;(4)有46.5%的多阶磁暴是由鞘区磁场与磁云本体共同作用引起,有34.9%的多阶磁暴是由鞘区磁场单独作用和磁云本体单独作用引起,其余的多阶磁暴是由其他复杂行星际结构引起;(5)在鞘区磁场单独作用的事件中,鞘区磁场结构是影响磁暴主相多阶发展的重要因素之一;(6)磁暴主相的多阶发展与晨昏电场Ey、行星际磁场Bz南向分量的发展密切相关,随着Ey和Bz阶段性的发展,磁暴主相也呈现多阶发展的趋势,且每阶Dst*极小值与该阶Eymax和Bzmin有很好的线性相关性,线性耦合方程分别为Dstmin* =-34.62-11.89×Eymax 和Dstmin* =-5.90+8.50×Bzmin.     

甘肃省张掖市甘州城区和外围地下水位上升的原因及其诱发地质灾害的防治对策

根据对地下水的均衡状况、水文地球化学、环境同位素、气象水文条件、地下水流场、区域地质构造变化的研究结果,确定张掖市甘州城区及其外围地下水位上升的主要原因是,地震错断了上部第四系松散层内的隔水层,使中心地带的基底与祁连山区相连的北西向深大断裂带变为导水通道,增大了越流补给量,盆地地下水补给量增加,地下水位大面积上升。关于地下水位上升诱发的地质灾害治理方案的总体思路是,为达到“长治久安”的效果,在城区范围内实施水平排水工程措施,在急需解决城区地下建筑物降水的地段和城区东北部的重灾区实施垂直管井排水工程措施。     

杭州湾岸线变迁与城市规划建设

本文较系统地阐述了杭州湾沿岸平原第四纪地质与地貌特征,扼要分析了钱塘江与杭州湾岸线的变迁历史及其演变趋势。在此基础上,指出海平面持续上升带采的一系列环境问题是未来杭州湾海岸带面临的主要威胁,并对环杭州湾城市化发展规划提出了若干建议。     

考虑海平面上升影响的极值水位计算

本研究基于非平稳序列极值理论,定量分析极端水位事件年超越概率受海平面上升的影响;以工程设计使用年限内极端水位发生概率作为控制条件,构建考虑海平面上升的极值水位计算方法;结合平均海平面的长期变化过程,推算海平面上升下的极值水位。基于全球10个验潮站历史水位观测资料,验证历史平均海平面长期变化与高、低水位耿贝尔分布位置参数变化的一致性以及构建方法的合理性。结合政府间气候变化专门委员会对海平面上升的预测,推算和对比分析不同海平面上升情景下的极值水位,并评估相应极值水位在当前极值分布中的重现期。     

考虑库水升降和滑带弱化作用的岸坡启滑机制分析

以三峡库区凉水井滑坡为研究对象,采用理论分析与数值模拟的研究手段,构建了滑带强度弱化模型,提出了渗流驱动的滑坡启滑判据,应用Geo-studio有限元程序分析了库水不同升降速率对滑坡稳定性的影响,揭示了库水升降作用下岸坡渗流场演变规律和渗流驱动下的启滑机制。研究表明：（1）渗透压力与渗透时间的变化是滑带土强度弱化的关键因素,弱化到临界强度时,在渗流驱动下发生压剪破坏而启滑,由局部向整体以渐进模式破坏失稳;（2）库水升降过程中,坡体内孔隙水压力滞后性较明显,水位升降速率会影响坡体地下水响应时程,升降速率越大,孔隙水压力变化越大,渗流驱动力越大,滑坡稳定性变化越快,越趋近于渐进破坏;（3）库水位从175 m降到145 m,凉水井滑坡滑面法向应力最大降低了38.19%,剪应力最大降低了22.20%,有效法向应力最大落差为168.64 kPa,抗剪强度最大落差为63.45 kPa。以上分析结论与规律可为涉水滑坡启滑机制分析、库岸山体滑坡失稳研究及应急防治工程等提供科学依据和理论方法。     

基于C-DTS的土壤含水率分布式测定方法研究

主动加热光纤布拉格光栅法(Actively Heated Fiber-Optic method based on Fiber Bragg grating method,AHFO-FBG method)因具有体积小、测温精度高、准分布式测量、抗电磁干扰、耐腐蚀等优点,近年来成为含水率测量技术的研究热点。研究该技术的率定方法对提高含水率测量的精准性和适用性是十分关键的,但现有研究中均未涉及到此内容。因此,本文采用自主研发的AHFO-FBG传感器对黄土开展了一系列率定试验,研究了ΔT_max和ΔT_cum两种率定方法的含水率率定结果,对此两种方法进行了对比分析。同时,进一步探究了不同加热时长和不同加热功率对ΔT_max法和ΔT_cum法率定结果的影响。研究结果表明：ΔT_max和ΔT_cum法均可得到良好的含水率率定结果,ΔT_max法的RMSE比ΔT_cum法高0.001 m³·m^-3,ΔT_cum法的测量优势不是很显著。在相同加热功率下,ΔT_max法和ΔT_cum法均在较短加热时间下的测量误差较小,且加热时间越短,ΔT_cum法较ΔT_max法的优势越明显;在相同加热时间下,低功率(5~10 W·m^-1)时ΔT_max法的RMSE较小,高功率(15~35 W·m^-1)时ΔT_cum法的RMSE较小,且适当的增加热功率有助于减少含水率率定误差。研究成果为AHFO-FBG技术实现土体含水率的精确测量和进一步应用提供了依据。     

歧南断阶带明下段低阻油层地质成因

为了更好地预测区域内低阻油层分布,以岩心、室内试验数据及薄片资料为基础,对歧南断阶带明下段低阻油层的成因机理及控制因素进行了研究。结果表明：研究区低阻油层成因机理主要包括低幅构造、复杂孔隙结构、黏土矿物附加导电性、砂泥岩薄互层、淡水水入侵及钻井液污染6个方面。低阻油层地质成因包括构造、沉积及成岩作用3个方面,明下段沉积时期频繁而强烈的断层活动导致原生油藏发生淡水水侵,同时形成低幅构造,导致低幅构造型低阻油藏发育。受可容空间与沉积物供给比值变化影响,研究区内发育砂泥薄互层型及复杂孔隙结构型低阻油层。早成岩阶段较弱的成岩作用导致研究区发育黏土矿物附加导电性及钻井液污染型低阻油层。受以上3种因素影响,歧南断阶带明下段地层中低阻油层主要发育于与断层相接的低幅构造区域内的弱水动力区。     

全三维连片处理技术的应用研究

论述了全三维连片处理的基本方法,介绍了处理过程中相对相关技术的运用和研究.     

最大准则优化技术在贴体网格中的应用

贴体网格在地质数值模拟中具有广阔的应用前景,为解决贴体网格生成时边界离散问题,提出了最大长度准则和最大面积准则,把曲线逼近和曲面网格优化问题转化为数学优化问题,为求解该问题,提出了改进的单粒子优化算法.试验表明,最大长度准则和最大面积准则的优化效果好于常规方法;以改进的单粒子优化算法求解该问题时,计算效率是智能单粒子优化算法的30倍左右（节点量为200）,从而实现最大长度准则和最大面积准则在贴体网格生成中的应用.针对最大面积准则优化曲面网格不能控制网格步长的情况,提出了限定步长的网格优化算法,使网格步长合理化,并通过实例验证了该算法的有效性.研究成果提供了生成贴体网格时边界优化准则和求解方法,对今后复杂边界的贴体网格生成具有重要意义.