基于光纤光栅的土体含水率快速测定试验研究

土体含水率与其强度、变形和渗透特性密切相关。快速测定原位土体的含水率是地基基础工程中的一个重要课题。针对现有测量方法在实时性等方面的不足,本文首次提出了一种基于光纤布拉格光栅（FBG）技术快速测定土体含水率的方法。该方法利用落球对埋设在砂土中的FBG应变传感器施加冲击荷载,获得传感器在冲击过程中的应变状态及其变化规律,在此基础上提出了峰值应变的概念;通过控制变量法,对不同含水率的砂土进行多组室内试验。试验结果表明:峰值应变随着含水率的增加而近似线性减小,因此可通过经验方程估算出土体含水率。最后分析了该方法中可能的误差来源及减小误差的方法。     

A CRPS-Based Spatial Technique for the Verification of Ensemble Precipitation Forecasts

Traditional precipitation skill scores are affected by the well-known“double penalty”problem caused by the slight spatial or temporal mismatches between forecasts and observations. The fuzzy (neighborhood) method has been proposed for deterministic simulations and shown some ability to solve this problem. The increasing resolution of ensemble forecasts of precipitation means that they now have similar problems as deterministic forecasts. We developed an ensemble precipitation verification skill score, i.e., the Spatial Continuous Ranked Probability Score (SCRPS), and used it to extend spatial verification from deterministic into ensemble forecasts. The SCRPS is a spatial technique based on the Continuous Ranked Probability Score (CRPS) and the fuzzy method. A fast binomial random variation generator was used to obtain random indexes based on the climatological mean observed frequency, which were then used in the reference score to calculate the skill score of the SCRPS. The verification results obtained using daily forecast products from the ECMWF ensemble forecasts and quantitative precipitation estimation products from the OPERA datasets during June-August 2018 shows that the spatial score is not affected by the number of ensemble forecast members and that a consistent assessment can be obtained. The score can reflect the performance of ensemble forecasts in modeling precipitation and thus can be widely used.     

The Asian Subtropical Westerly Jet Stream in CRA-40, ERA5, and CFSR Reanalysis Data:Comparative Assessment

The Asian subtropical westerly jet(AWJ) exerts crucial influences on Eurasian continent weather and climate. This paper analyzes the advantages and limitations of CRA-40, which is China's first generation 40-yr(1979–2018) global atmosphere and land reanalysis product, in describing the characteristics of AWJ, compared with the ECMWF Reanalysis version 5(ERA5) and NCEP Climate Forecast System Reanalysis(CFSR). The results show a close agreement across the three reanalyses on the whole.(1) In terms of climatology, overall differences of 200-h Pa zonal wind across the three reanalyses are within ± 0.5 m s^-1(i.e., ± 2%). Large differences with maxima of ± 2 m s^-1(±5%) appear over the Iranian Plateau and south of the Tibetan Plateau in the mid–upper troposphere in winter.(2) For seasonal cycle, the position and intensity of the AWJ centers in the three reanalyses are highly consistent, with correlation coefficient over 0.98. But there are some discrepancies in the zonal shift of the western AWJ center during the transition season.(3) On the interannual timescale, intensity of all AWJ centers varies consistently among the three reanalyses, while larger differences appear in their meridional displacement, especially in the eastern AWJ center.(4)For long-term variations, the three reanalyses all present a significant northward movement of the westerly jet axis in winter, and a southward displacement over central Asia(40°–80°E) and a northward migration over East Asia(80°–110°E) in summer. Thus, this study has provided confidence that CRA-40 has comparable performance with ERA5 and CFSR in depicting the characteristics of AWJ.     

复杂地形地区月平均气温(混合)地理加权回归克里格插值

以地形地貌特征复杂、观测站点分布稀疏不均匀的四川省为研究区,引入地形因子（坡度和坡向）和植被指数,采用顾及空间关系非平稳性的（混合）地理加权回归克里格模型（（mixed）geographically weighted regression Kriging,（m）GWRK）进行月尺度平均气温插值方法及精度分析研究。针对不同季节和不同地区,将（m）GWRK插值结果与基于全局回归的回归克里格（regression Kriging,RK）插值结果进行对比。结果表明,RK、GWRK、mGWRK回归关系的决定系数R2分别为0.795、0.922、0.911,均方根误差分别为0.83℃、0.64℃、0.55℃,表明GWRK、mGWRK对目标变量的解释能力以及插值精度都优于RK;GWRK、mGWRK相对于RK对月平均气温插值的改进具有季节与地区差异,冬半年的改进大于夏半年,在地形地貌变化大的地区改进大于地形地貌变化小的地区。     

基于大众点评网的志愿者地理信息空间分异研究——以武汉市为例

在Web 2.0的驱动下,伴随着UGC(User Generated Content)的爆炸式增长,出现了一种新形式的地理信息——志愿者地理信息(Volunteered Geography Information,以下简称VGI)。其中点评类VGI提供了传统地理信息难以提供的商户环境、服务质量等信息,从而增强了地理信息对环境的表达能力,为消费者决策提供了重要参考。通过对大众点评网的点评信息进行分析,发现商户实体对点评信息的空间分布起着很大的制约作用,使得点评信息延续了商户不均衡的分布态势。但这种制约并不起决定性作用,点评信息仍然表现出一些区别于商户分布格局的特点。随后通过对不同价位餐馆的点评量进行分析,发现消费者更倾向对平均价格较高的餐馆进行点评,从而可能使得部分低价位的餐馆面临信息缺失的危机。     

中国铝土岩系中伴生钪资源富集规律及富集机制初探

钪(Sc)作为新世纪的重要资源,广泛分布于自然界中,但其分布极为稀散,钪的独立矿物稀少,独立矿床几乎没有。铝土岩系中的钪资源储量巨大,本文统计了中国各铝土矿成矿带Sc数据,在对比山西(断隆)成铝区、华北陆块南缘成铝区、渝南—黔北成铝带、黔中成铝区和滇东南—桂西成铝区的数据基础上,发现滇东南—桂西成铝区的Sc含量最高,含钪铝土岩系形成时代主要为石炭纪和二叠纪。通过对比分析A/S与钪的关系,在A/S小于2.5,钪的含量总体较高,且与A/S正相关,大于2.5后,与A/S负相关。从而得出在铝土岩系中,Sc分布在顶层的黏土岩、中部的铁质铝土矿以及底部的铁质黏土岩、铁质岩,尤其是在含铁铝土岩系中高度富集。通过对比分析铝土岩系各元素含量,发现钪与铁、铌、钒、铬元素成正相关,综合铝土岩系中其他元素的矿物表现形式,推测钪在铝土岩系中的赋存形式可能为：类质同象、离子吸附、和超显微非结构混入物。本文初步探讨总结钪在铝土岩系中可能的赋存形式、时空分布规律及钪的迁移转化机制,为铝土矿中伴生钪资源的综合利用开发提供理论支撑。     

藏南泽当地区大反向逆冲断层变形研究——以磁组构与EBSD组构分析为例

仁布-泽当逆冲断层是喜马拉雅大反向逆冲断层（GCT）在藏南地区的重要延伸部分,也是喜马拉雅造山带北部边界新生代最为活动的构造单元之一。新生代以来特提斯喜马拉雅的构造变形组构特征的研究对于深入理解碰撞造山带演化与高原隆升具有重要构造意义。本文综合GCT泽当-琼结段断层的宏观与微观变形特征,对断裂带石英脉、围岩中石英和云母矿物的电子背散射（EBSD）组构及断层两侧岩石磁组构（AMS）特征进行对比分析。结果表明对AMS主要贡献来自顺磁性云母、绿泥石等,磁化率各向异性椭球体以压扁状为主,磁面理与构造面理（劈理、断层面）基本重合,显示较强的构造变形磁组构特征;磁线理优选方向近南北向,且与观测北向逆冲断层方向一致,揭示剪切作用在变形过程中的持续作用。研究发现泽当地区GCT附近石英微观结构从围岩至断层区,石英至少呈现3种不同类型的微观变形机制：围岩区溶解蠕变、断裂带石英以膨凸重结晶和亚颗粒旋转重结晶作用为主。断裂带石英的c轴EBSD组构指示变形为低温（300~400℃）环境,其中黑云母的结晶学优选（CPO）与磁组构主轴优选方向存在高度的一致性,进一步证实了顺磁性矿物黑云母对AMS的主要贡献。综合研究表明泽当地区GCT的韧性变形是断层处在中上地壳韧性带的活动阶段变形的结果,也代表了特提斯喜马拉雅在碰撞、高原隆升期的变形主要特征。     

南秦岭柞水—山阳矿集区金铜矿床成矿规律与找矿方向

南秦岭柞水—山阳矿集区地质构造和岩浆活动强烈,矿床(点)成群成带分布,成矿条件良好。在长期找矿实践、成矿地质背景分析和典型矿床解剖的基础上,综合研究认为,区内金矿主要受EW向断裂或EW向韧-脆性剪切带与NE向张扭性叠加构造控制,寒武系水沟口组、泥盆系星红铺组与大枫沟组是金的赋矿地层。金矿体呈近EW向大致等间距展布,单个矿体在延伸方向呈透镜状、哑铃状、囊状等,具尖灭再现特征,构造叠加部位矿体厚大、品位较高。区内金矿床类型多为中-低温热液型、远成低温热液型,成矿时代为印支—燕山期。夏家店等已知金矿床深部及外围、区域断裂旁侧次级近EW向与NNE向断裂交汇部位、构造转折端、构造虚脱部位等是寻找金矿的有利靶区。铜矿分布于山阳—凤镇大断裂两侧,成矿类型以斑岩型-矽卡岩型为主,构造热液改造型、隐爆角砾岩型次之。斑岩型-矽卡岩型铜(钼)矿受燕山期构造-岩浆活动控制,赋存于燕山期斑岩体与围岩接触带内;矿体产状多受岩体与围岩接触面控制,呈似层状、透镜状产出。燕山期中酸性小岩体及其与围岩的接触部位、东西向三级断裂带附近是寻找铜(钼)矿的首选靶区。本次研究建立了柞水—山阳矿集区金铜矿床区域成矿模式,总结了找矿标志,通过成矿规律、成矿作用及物探、化探、遥感异常特征系统分析,认为区内找矿潜力巨大,并提出了3片金铜(钼)成矿远景区,指出下一步的找矿方向。     

东昆仑地区驼路沟钴(金)矿床硅质钠长岩锆石U-Pb定年及Hf同位素特征研究

东昆仑驼路沟钴(金)矿床是青海省发现的首个独立大型喷流沉积型矿床,说明容矿围岩为一套海相火山-沉积岩系。本文在野外调查的基础上,对该矿区短沟矿段YM1坑口的硅质钠长岩进行岩石学、LA-ICP-MS锆石UPb年代学及Hf同位素分析。结果表明,区内钠长岩的形成年龄为(457.3±4.6)Ma,佐证了该矿区喷流作用成岩与成矿的同时性;另外获得9.20~1.10 Ga和2.40~2.50 Ga的2个年龄集中区,说明了研究区基底演化和源区物质的复杂性。Hf同位素显示为两个集中区,其中年龄峰值422~459 Ma的锆石获得εHf(t)值为-0.61~12.72,表明锆石母岩主要为新生的地壳物质,指示硅质钠长岩的形成与海底火山喷发作用密切相关;另外0.85~1.10 Ga的锆石εHf(t)值为-15.09~-0.07,其锆石母岩中主要为再造的古老地壳,表明该区基底源区物质的复杂性。通过区域对比分析,认为驼路沟矿区含矿火山-沉积岩系形成时代与钠长岩年龄、成矿年龄非常接近,喷流沉积时代应为晚奥陶世。     

黄原胶改性微米铁修复地下水中Cr(Ⅵ)污染的试验

为了解决微米铁的重力沉降问题,提高微米铁修复地下水Cr（Ⅵ）污染的原位修复效果,本文利用黄原胶对微米铁进行改性,并通过沉降实验探究改性微米铁浆液的稳定性,同时选择Cr（Ⅵ）作为目标污染物,探究黄原胶改性微米铁去除地下水Cr（Ⅵ）污染的降解能力。实验结果显示：当黄原胶的投加质量浓度分别为0.0、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、6.0 g/L时,改性微米铁浆液的悬浮稳定性逐渐得到加强,在5 h沉降实验结束时,对应的相对分光光度值分别为0.05、0.25、0.46、0.57、0.65、0.73和0.87;黄原胶具有抑制微米铁吸附Cr（Ⅵ）的能力,其可促进Cr（Ⅵ）的还原,提高Cr（Ⅵ）的去除率;随着黄原胶投加质量浓度的增加,对应的Cr（Ⅵ）去除率分别为33.4%、41.2%、47.4%、51.1%、53.0%、63.9%和64.1%;6.0 g/L黄原胶改性的微米铁浆液具有最佳的悬浮稳定性,黄原胶的投加提高了微米铁的反应活性,但当黄原胶投加质量浓度超过3.0 g/L时,其对Cr（Ⅵ）的去除率没有显著提高;黄原胶投加质量浓度越大,黄原胶的缓冲作用就越明显。