原位激发微生物成矿加固钙质砂的剪切与压缩特性研究

钙质砂广泛分布于热带海岸地区,其抗剪强度较低,在较高应力条件下极易破碎。因此,对以钙质砂为主要原料的地基材料进行加固,是海洋岩土工程领域的研究热点。基于尿素水解过程的碳酸钙成矿技术（MICP）是近年来地基材料加固领域的一项新技术。目前广泛使用的生物强化法实现MICP存在成本昂贵及环境适应性差等问题,制约了其大规模工程应用。研究采用原位生物激发MICP法对钙质砂进行加固,并对加固后试样开展直剪和一维压缩试验。结果表明：原位生物激发MICP方法可以在钙质砂中形成有效胶结,胶结水平最大可达6.26%。采用高浓度胶结溶液或增加注射次数可提高胶结水平。同时,加固后钙质砂的最大应力比、最大剪胀角以及残余内摩擦角均随胶结水平增加而显著增大,但竖向应力水平增大会抑制这些力学指标的增大。随胶结水平升高,试样压缩性显著减小;压缩后的原位激发MICP加固钙质砂中,细颗粒与粗颗粒的比例均随胶结水平的增加而增大。     

典型煤炭矿区生态健康遥感诊断

煤炭资源是我国重要的一次性能源,科学监测与评估矿区生态健康,对于维持经济发展与生态健康的平衡至关重要。本文选取位于山西省的3处典型煤炭矿区,基于2001—2021年的Landsat遥感数据,利用目视解译方法对露天矿区进行了多年用地类型演变格局分析;并分别对3处典型矿区的绿度、湿度、干度、热度进行了估算,应用知识粒度熵的权重计算方法,综合构建了矿区遥感生态指数(RSEI),完成了矿区生态健康多年遥感诊断。结果表明,两处露天矿区呈现边开采边复垦的生产模式,各有半数的研究年份RESI区域均值达到0.5以上;地下矿区的开采工作基本不造成地上扰动,其2001年以来的生态健康状况较为稳定,RSEI均值在0.7上下浮动;3处矿区2021年的RSEI均值分别为0.53、0.48、0.70。本文改进了传统的遥感生态指数构建方法,为煤炭矿区的长时序生态监测与遥感诊断提供了科学支撑。     

基于生态敏感性的区域环境时空变化及其驱动因素探究——以定安县为例

生态敏感性是分析区域生态环境稳定性的主要方法之一,其评价结果对于区域生态保护和决策制定具有重要意义。本文以定安县为研究区域,从土壤侵蚀、生境、地形、水资源4个方面选取了9个敏感指标构建生态敏感性评价体系,结合层次分析法(AHP)和熵权法进行组合赋权,分析2013和2021年两个时期生态敏感性时空分布与变化,以及空间集聚性、生态敏感性区域变化,并利用地理探测器分析其主要驱动因素。结果表明：2013—2021年,定安县生态敏感性均是南高北低的分布格局,且整体生态敏感性程度呈下降趋势;生态敏感性空间集聚效应显著,但随着时间推移,空间聚集性降低,高值聚集区和低值聚集区均有收缩的趋势;生态敏感区转移主要发生在中敏感区和高敏感区,变化等级以一级递增、递减为主;土地利用和植被覆盖度较其他敏感指标对生态敏感性的驱动力较大,且随着时间推移,土地利用与植被覆盖度对生态敏感性的驱动力呈主导作用趋势。     

GNSS-A水下定位的动态非线性Gauss-Helmert模型及其抗差总体卡尔曼滤波算法

GNSS-声学组合式观测是确定海底控制点位置的重要手段,但会受到声速不确定性、海面平台定位偏差等误差因素的干扰,而基于误差传播定律的常规方法对各类误差的处理策略使得海底点坐标解算不准确。针对这一问题,本文将声速测距误差非时变项设为待解参数,在水下观测方程的系数矩阵中讨论声速测距误差时变项与换能器位置误差的影响,构建了GNSS-声学水下定位的动态非线性高斯-赫尔默特(Gauss-Helmert, GH)模型,并推导了该模型的总体卡尔曼滤波解。在此基础上,进一步考虑扩展后的观测信息受到粗差污染的情况,给出了模型的抗差处理方法及解算步骤。最后分别通过仿真试验和胶州湾海域实测试验进行了验证,试验结果表明,在不同深度或不同换能器位置误差大小的无粗差设定下,本文方法解算精度及稳定性较常规方法均更高;当观测信息含有粗差时,模型的抗差滤波算法能更准确地识别及定位异常信息,其三维点位精度明显更优,解算效果达到最佳。     

基于AHP-熵权法的广西暴雨洪涝灾害风险评估

开展广西洪涝灾害风险评估可为降低暴雨灾害损失提供理论支撑,利用中国长短历时暴雨雨量特征数据集(1961—2015年)中广西全部站点的气象数据,结合基础地理数据、社会经济数据,通过AHP-熵权法为各项洪涝因子赋权,并借助GIS技术分析并开展广西暴雨洪涝灾害风险评估。研究结果表明:广西高风险灾害地区约占全域的9%,低风险灾害地区约占15%。广西从东南沿海到西北内陆暴雨洪涝风险逐渐减低。其原因是南部雨量大,暴雨历时长,部分市区地势平坦且海拔低。一些地区经济发达、人口密集,造成受灾损失重,同时也加大了暴雨洪涝灾害的风险。研究可为广西暴雨洪涝灾害预防与治理提供决策参考。     

东非国家小城镇形成与发展的潜力——基于最大熵模型分析

21世纪以来,小城镇已成为东非快速城市化的重点区域。论文对坦桑尼亚、乌干达2个东非典型国家的城市进行了等级划分与数量统计,确定以10万人以下的城镇、小城市为研究对象。选取7个自然环境变量与6个社会经济变量,结合城市数据,构建最大熵模型。利用模型得到的平均生境适宜性指数(HSI)判别小城镇形成适宜度、划分潜力区,并与人口密度进行对比分析。研究发现：(1)距区域性主要交通干线距离、距全国性主要交通干线距离、归一化植被指数(NDVI)与距大城市距离对两国城镇、小城市的贡献率均较高;不同国家不同规模城市有其特有的高贡献率变量。(2)随城市规模增大,交通干线贡献率下降,自然环境变量贡献率上升。(3)坦桑尼亚北部HSI值整体高于南部,HSI高值区城镇呈团块状,小城市呈条带状。乌干达全境HSI较低,HSI高值区城镇以坎帕拉为起点呈放射网状,小城市为碎片状。两国HSI高值区基本位于路网、河流湖泊附近。(4)坦桑尼亚人口密度普遍小于乌干达,潜力区总面积则大于乌干达。潜力区与人口密度关系主要分为3种：比周边人口密度大,为历史悠久、经济实力强、靠近大中城市地区;与周边人口密度相近,为快速发展中的地区;比周边...     

基于混沌理论的兰州市近10a空气污染指数时间序列分析

选择中国最具代表性的重污染城市兰州市作为研究对象,利用兰州市近10 a的空气污染指数日报数据进行时间序列分析。通过相空间重构,应用互信息法、Cao方法确定出重构参数时延和嵌入维,并运用小数据量法和G-P法分别计算了该序列的关联维、最大Lyapunov指数以及Kolmogorov熵等特征量。结果表明:兰州市近10 a空气污染指数时间序列中存在明显的混沌特性,是非线性混沌动力系统演化的结果,说明大气污染系统是混沌研究对象之一,运用混沌理论分析空气污染的动力学特征及变化规律是可行的。根据关联维的计算结果(D2=3.491 3),可以得知,特殊地形、气象条件、大气污染排放及能源消耗结构等4个因子是造成兰州市空气污染变化的主要因素。最大Lyapunov指数以及Kolmogorov熵的计算结果也为进一步研究兰州市空气污染的复杂性、演化规律及污染物预测奠定基础。     

长江三角洲地区经济极化的驱动力机制研究

在归纳概括经济极化驱动力机制概念及其内部逻辑关系的基础上,建立长三角地区经济极化驱动力的综合评价指标体系,选取1996,2001,2006和2012年4个典型年份,运用熵值法对其整体和25个中心城市的经济极化驱动力和类型进行定量比较。结果表明:①长三角地区经济极化的驱动力与极化水平之间存在较为明显的相互促进关系,且随着时间的推移经济极化形成与发展的动力逐步由工业化为主向全球化为主转变,进而转向城镇化和分权化多元并进的局面;②近10多年来,上海市的经济极化属于分权化带动型,但其经济极化的总驱动力在逐渐减弱,而江苏省各地区经济极化驱动力的类型多样,自北向南的层次感十分突出,浙江省各地区的经济极化类型变化较大,主要是从以工业化带动型为主逐渐向分权化和基础设施建设带动型转变。     

大柴旦盐湖采卤区地层剖面盐渍土基本类型及其抗剪强度试验研究

选取柴达木盆地大柴旦盐湖采卤区作为试验区,对区内地层剖面盐渍土的基本类型进行划分,即通过测定Na+、Mg2+、Cl-等易溶盐离子的方法,得出区内采卤区地层剖面盐渍土的主要类型是以亚氯盐渍土为主。在此基础上,对盐渍土进行扰动试样的室内直剪试验研究,以获取抗剪强度指标粘聚力c值与内摩擦角φ值。试验结果表明,该区盐渍土的含盐量由地表开始向下呈逐渐降低趋势,即由地表的6.89%降到地下4.5 m处的1.11%。粘聚力c值主要受试样含水量大小的影响,表现出随着含水量的增加,粘聚力c值呈降低现象,即当含水量由19.8%上升至23.3%时,粘聚力c值由35.4 k Pa下降至24.9 k Pa,下降率约为29.7%;而当含水量由23.3%下降至17.4%时,粘聚力c值则由24.9 k Pa上升至34.1 k Pa,上升率约为36.9%。内摩擦角φ值则受试样粒径影响相对较为明显,随着试样中粘粒含量的增多,粗粒含量相对减少,内摩擦角呈逐渐增大的趋势,即由24.1°上升至33.3°,增加率约为37.3%。随着试样中含盐量的增加,粘聚力c值和内摩擦角φ值均呈线性增加趋势。该研究成果将有助于进一步探讨含水量、颗粒大小以及含盐量对盐渍土试样抗剪强度变化的影响,且对区内盐田及其相应的基础设施建设有一定的理论指导意义。     

黄河源玛沁地区高寒草地植物固土护坡的力学效应

通过对试验区草本植物根系的力学强度试验,研究了黄河源玛沁地区高寒草地植物护坡的力学效应,即通过研究未退化、轻度退化、重度退化的草地的主要优势种植物的单根抗拉力、抗拉强度和根-土复合体的抗剪强度等评价其固土护坡能力与贡献。研究所选取的未退化草地的优势种植物主要有小嵩草(Kobresia pygmaea C.B.Clarke)、紫花针茅(Stipa purpurea Griseb.),轻度退化草地的优势种植物包括矮火绒草(Leontopodium nanum(Hook.f.et Thoms.)Hand.-Mazz.)、二裂委陵菜(Potentilla bifurca L.),重度退化草地的优势种植物为细叶亚菊(Ajania tenuifolia(Jacq.)Tzvel.)、盐地风毛菊(Saussurea salsa(Pall)Spreng)。由单根拉伸试验结果表明,单根抗拉强度平均值由大至小依次为紫花针茅小嵩草矮火绒草二裂委陵菜细叶亚菊盐地风毛菊;室内根-土复合体原状试样直接剪切试验表明,根-土复合体的抗剪强度由大至小依次为小嵩草紫花针茅矮火绒草二裂委陵菜细叶亚菊盐地风毛菊。研究成果对进一步探讨黄河源高寒地区植物固土护坡机理,以及试验区及其与试验区条件相似的其他地区,科学防治坡面水土流失、浅层滑坡等地质灾害的发生具有重要理论指导意义。