江汉叠合盆地及邻区中生代以来盆山耦合数值模拟研究

江汉叠合盆地位于扬子地台中部,夹持于秦岭-大别及江南造山带中段之间。中生代以来,先后经历了北部陆陆碰撞、南部陆内挤压造山与断陷、裂陷成盆的演化历程,区域构造体制在中生代发生了重大转换,其中复合、联合了众多的地质现象;盆地历经的海盆、煤盆、盐盆、陆相广盆四个盆地世代详细记录有中国南北大陆联合及东北亚大陆构造体制转换的运动学过程,是认识欧亚大陆东部深层动力地质作用过程的关键地区之一。盆地沉积充填过程可简要概括为前陆、裂陷、坳陷三种基本样式。系统的盆山构造样式及运动学分析结果表明:叠合盆地前陆期发育于同碰撞-造山后作用阶段早期,断、坳陷期发育于造山后作用阶段晚期-非造山裂解阶段。本文运用大陆动力学数值模拟(FLAC软件)方法,从挤压和伸展两方面效验了山-盆演化分别受控于印支-早燕山期的华南与华北陆块的旋转碰撞造山,以及随后的晚燕山-喜山早期碰后陆内俯冲作用所产生的板片断离引起的地幔物质上升与对流作用,晚喜山期太平洋板块俯冲作用以及由此产生的地幔调整等三期动力学系统。为南方中小型叠合盆地动力学解析提供了一种新的思路与研究方法。     

FLOOD MODELLING WITH GIS-DERIVED DISTRIBUTED UNIT HYDROGRAPHS

The concept of a spatially distributed unit hydrograph is based on the fact that the unit hydrograph can be derived from the time–area curve of a watershed by the S-curve method. The time–area diagram is a graph of cumulative drainage area contributing to discharge at the watershed outlet within a specified time of travel. Accurate determination of the time–area diagram is made possible by using a GIS. The GIS is used to describe the connectivity of the links in the watershed flow network and to calculate distances and travel times to the watershed outlet for various points within the watershed. Overland flow travel times are calculated by the kinematic wave equation for time to equilibrium; channel flow times are based on the Manning and continuity equations. To account for channel storage, travel times for channel reaches are increased by a percentage depending on the channel reach length and geometry. With GIS capability for rainfall mapping, the assumption of a uniform spatial rainfall distribution is no longer necessary; hence the term, spatially distributed unit hydrograph. An example of the application for the Waiparous Creek in the Alberta Foothills is given. IDRISI is used to develop a simple digital elevation model of the 229 km² watershed, using 1 km × 1 km grid cells. A grid of flow directions is developed and used to create an equivalent channel network. Excess rainfall for each 1 km × 1 km cell is individually computed by the Soil Conservation Service (SCS) runoff curve method and routed through the equivalent channel network to obtain the time–area curve. The derived unit hydrograph gave excellent results in simulating an observed flood hydrograph. The distributed unit hydrograph is no longer a lumped model, since it accounts for internal distribution of rainfall and runoff. It is derived for a watershed without the need for observed rainfall and discharge data, because it is essentially a geomorphoclimatic approach. As such, it allows the derivation of watershed responses (hydrographs) to inputs of various magnitudes, thus eliminating the assumption of proportionality of input and output if needed. The superposition of outputs is retained in simulating flood hydrographs by convolution, since it has been shown that some non-linear systems satisfy the principle of superposition. The distributed unit hydrograph appears to be a very promising rainfall runoff model based on GIS technology.     

北京及邻近地区中等以上地震地下流体异常识别与特征研究

系统分析了北京及其邻区多年积累的震例资料, 提出该区的地下流体异常分为趋势上升型中期异常、 转折型中短期异常、 突发型短期异常和短临异常等类型。 运用“同一化”思路、 从属函数、 剩余曲线及原始曲线均方差等异常判定方法, 提取了中等以上地震, 特别是5级以上地震的中、 短、 临异常实例。 通过对流体异常特征的统计分析, 给出了北京及邻近地区的中期、 中短期、 短期和短临异常的时间分布特征, 并对地震前各阶段异常的超前时间进行了总结, 该时间可作为发震时间的预测指标。 在实际应用中可为该区的震情判定提供依据。     

福建及沿海地区地震活动力源探讨

综合地震震源机制解和地壳形变观测资料的研究, 求得福建及其沿海地区现代震源应力场, 认为这与台湾地区、 台湾海峡应力场相互衔接, 主压应力轴优势方位为NW-SE向, 力轴仰角较小, 应力场近于水平挤压, 形变场反映近期福建沿海亦受北西方向, 接近与海岸垂直的挤压力。 进一步分析该区域内的断裂构造特征和地震活动强度由东至西逐渐减弱的规律, 认为菲律宾海板块与欧亚板块的相互作用力不仅是台湾强震力源所在, 而且其影响向西扩展, 福建及其沿海地区地震活动主要力源仍然是来自这两大板块的相互作用力。     

三峡库首区重点断裂围限区蓄水的加卸载效应

通过对蓄水前后三峡库首区构造应力场进行三维数值模拟发现,相对于蓄水前,蓄水至135 m水位时,官渡口断裂-马鹿池断裂-牛口断裂围限区、秭归地理中心和九湾溪断裂带,出现了4个主应力下降区和共轭的主应力增长区,形成了差应力场;175 m水位与135 m水位相比,局部差应力场呈现逆向变化,即形成了加载效应与卸载效应的交替过程。这一过程,可能是水库诱发地震的诱震(或触震)因素。     

平缓地区地形湿度指数的计算方法

地形湿度指数( topographic wetness index) 可定量模拟流域内土壤水分的干湿状况, 在流域 的土壤及分布式水文模型等研究中具有重要的意义。但现有的地形湿度指数计算方法在应用于 地形平缓地区时会得到明显不合理的结果, 即在河谷地区内, 地形湿度指数仅在狭窄的汇水线上 数值较高, 而在汇水线以外的位置则阶跃式地变为异常低的地形湿度指数值。本文针对此问题对 地形湿度指数的计算方法提出改进: 以多流向算法MFD- fg 计算汇水面积, 相应地以最大下坡计 算地形湿度指数, 再基于一个正态分布函数对河谷平原地区内的地形湿度指数进行插值处理。应 用结果表明, 所得地形湿度指数的空间分布不但能合理地反映平缓地区坡面上的水分分布状况, 并且在河谷地区内地形湿度指数值也都比较高, 其空间分布呈平滑过渡, 因而整个研究区域的水 分分布状况得到了比较合理的反映。     

1980年以来中国农地利用变化的区域差异

依托1980~2002年的中国农产品成本收益资料与中国农业统计年鉴等基础数据,从集约度、播种面积与耕地撂荒变化三个方面,对中国1980年以来农地利用变化的区域差异进行了研究。结果表明：① 西部地区农地利用的集约度具有强劲的上升态势,而东、中部地区在1992~1993年时集约度下降显著,在1997年以后,集约度具有明显的持续下降趋势;② 东部地区农地利用的总播种面积显著下降,而西部地区却有相当稳定的扩大趋势;③ 东部、中部与西部地区三种粮食作物的播种面积变化均经历了一个“三缩二扩”的变化过程：“缩小 (1980~1985)-扩大 (1985~1991)-缩小 (1991~1994)-扩大 (1994~1999)-再缩小 (1999~ 2002)”;但在变化幅度与发展态势上,三个区域之间差异明显。东部地区的播种面积有显著的下降态势,而中部与西部地区在1999年以前,其总的态势是播种面积有所扩大,此后播种面积明显下降,但其下降幅度小于东部地区;④ 中部地区耕地撂荒案例最多,涉及地域最广,东部地区次之,西部地区相对较少;东部地区的耕地撂荒现象主要出现在1992~1995年,而中部地区高度集中在1998~2002年,西部地区耕地撂荒的时间分布较为均匀,没有高度集中出现的特点。     

上海市城乡实体地域的划分

正确的城乡划分,并以此为依据统计城镇人口,是社会经济统计的重要组成部分,城乡划分方法的研究在理论和现实两方面都具有重要的意义。利用上海市2000年的航空遥感影像和人口普查地理信息系统,作了实验性的城乡实体地域划分。特别对上海市主城区、郊区青浦区、远郊金山区张堰镇三种类型的城镇实体地域,作了较详细的划分方法探讨,以此来分别模拟国内大城市、中小城市和小城镇的实体地域划分。 本文分步骤介绍了各类型城乡实体地域划分的基本过程,同时对每种类型实体地域的多种精度的结果进行比较研究,分别探讨大城市、中小城市和城镇三种类型的实体地域划分在近远期分别应达到的精度。精度合适、操作简便,是本次研究的重点,目的是为了将城镇实体地域划分工作在大范围内推广。     

干旱生态系统净初级生产力估算及变化探测

针对中国西部干旱区特有的气候-植被特征,利用卫星遥感混合像元分解技术对干旱区植被进行了光合作用植被和非光合作用植被区分和组分解析,尝试通过对干旱覆被植被灌层结构进行解析而解决因植被区系差异和环境背景干扰的问题,并参考国际上遥感-生态模型GLO-PEM和CASA,借助遥感生态反演的物理分析,初步构建起基于遥感与生态过程的干旱区适用的光能利用率模型NPP-PEM,并以中国西部干旱区喀什地区叶尔羌-喀什噶尔河流域山地-绿洲-荒漠生态系统为案例,利用AVHRR/NOAA气象卫星遥感数据和气候资料估算了1992年和1998年中国西部喀什地区叶尔羌-喀什噶尔河流域山地-绿洲-荒漠生态系统1 km分辨率年净第一性生产力,并进行了变化探测分析。模拟检验结果精度较好,生态系统碳吸收的空间异质性特征明显。结果表明,考虑了干旱植被生理特征和灌层结构的光能利用模型,模拟结果较为合理,也为引入其他生态模型应用到干旱区生态系统研究提供了借鉴,从而为干旱区陆地生态系统碳循环研究开辟了途径。     

近30年来西藏那曲地区湖泊变化对气候波动的响应

根据1975年地形图、20世纪80年代至2005年的TM、CBERS卫星遥感资料和近45年的气温、降水量、蒸发量、最大积雪深度和最大冻土深度等气候资料分析得出,西藏那曲地区东南部的巴木错、蓬错、东错、乃日平错等四个湖泊的水位面积在近30年来呈较显著的扩大趋势,2005年与1975年相比,分别增加了48.2 km²、38.2km²、19.8 km² (比2004年)、26.0 km²,增长幅度分别为25.6%、28.2%、16.2%、37.6%。其主要原因与该地区近年来气温的上升、降水量的增加和蒸发量的减少、冻土退化等暖湿化的气候变化有很大关系。