基于BP神经网络的青藏高原土壤养分评价

土壤养分在养分循环和土壤-植物关系中起着重要作用,在高海拔生态系统中,由于缺乏系统的实地观测,土壤养分在高山草原中仍然知之甚少。为了了解青藏高原多年冻土区高寒草地土壤养分的基本情况以及土壤养分的等级划分,利用青藏高原腹地西大滩至安多地区采集的154个土壤样品数据,基于BP神经网络模型建立具有3层网络,10个中间层节点的土壤养分评价模型。在MATLAB软件中进行BP神经网络的训练和验证后,对青藏高原多年冻土区高寒草地土壤养分进行综合评价。结果表明：2009年青藏高原高寒草地的土壤养分综合评价等级为4级,属于较低水平。综合评价结果与基于主成分分析方法的土壤质量指数（SQI）基本一致,说明BP神经网络模型对青藏高原土壤养分的评价结果是合理的。对评价结果与海拔、植被盖度和植被类型的关系分析表明,海拔越高或植被盖度越高,土壤养分的评价等级越高;不同植被类型的评价等级表现出高寒沼泽草甸（2级）>高寒草甸（4级）>高寒草原（5级）的趋势。BP网络作为一种简单又准确的识别方法,不仅可以评估土壤养分等级,还可以比较不同地区的土壤养分高低状况,希望为青藏高原的土地资源管理与保护提供基本的科学依据。     

全国海岸带地质环境综合数据集

全国海岸带地质环境综合数据集为海岸带综合地质调查工程的数据成果,按照陆海统筹的总体思路设计,重点实现海陆调查专业学科全覆盖,技术方法手段全覆盖。数据内容主要包括野外综合调查、野外综合施工、野外动态监测、样品测试4大类,共计数据表130个,数据177 592条。其中野外综合调查类包含9个数据表,9 006条数据;野外综合施工类包含68个数据表,89 551条数据;野外动态监测类包含28个数据表,12 305条数据;样品测试类包含25个数据表,66 730条数据。本数据集为海岸带自然资源统一管理、国土空间规划和用途管制以及生态保护修复等提供高效精准的数据服务。     

地层承压能力固井前动态测试方法

固井前获得地层的实际承压能力,对固井设计和安全都有着重要的意义。在一些上层套管下深较浅的井中,受上层套管鞋处地层破裂压力或上层套管抗内压强度限制,常规的地层承压能力测试无法满足固井要求,针对该问题,文中提出一种地层承压能力动态测试方法,同时进行了现场应用。该方法是在下套管循环后分挡逐渐增加排量,并同时记录与之对应的泵压、钻井液性能及漏失情况,然后利用流变学的原理计算出关键地层深度的承压能力。研究认为这种动态承压测试方法对于低压易漏井行之有效,实用性强,能够满足固井现场对承压能力测试的要求,获得的地层承压能力值为固井设计和安全提供了基础和保障。     

降雨诱发边坡破坏数值模拟两个关键问题的解决方法

研究降雨因素对边坡稳定性的影响,最有效的方法是室内外试验和数值模拟方法,最为重要的是设置与实际情况接近的降雨入渗边界与动态流量边界下初始孔隙水压力分布问题。为有效地解决这两方面的问题,首先将现有的降雨数值边界施加方法所得模拟结果与室内试验结果进行了对比分析,指出了传统方法的不足之处,并在此基础上提出了新的降雨数值边界条件,即在土体表面施加一层很薄的"空气单元",表述的是一个动态的边界条件。降雨入渗边界施加在"空气单元"表面,而不直接施加在土体单元表面,应用该方法完成的入渗土柱数值模拟结果更加接近现场和试验测得的降雨入渗率,为有效模拟降雨诱发边坡破坏的边界条件提供准确、真实可行的方法。同时,由于相对渗透系数和负孔隙水压力均为饱和度的函数,通过设置流体的抗拉强度来赋予节点负孔隙水压力模拟基质吸力,在数值模拟中每一个计算步根据节点饱和度自动更新负孔隙水压力和相对渗透系数,可实现FLAC软件中非饱和土的有效渗流分析。此外,为解决非饱和区土体施加负孔隙水压力所带来的问题,提出数值模拟过程中施加动态的流量边界,通过模拟自然界中地下水的补给,很好地解决使用FLAC进行数值模拟时动态流量边界条件下初始孔隙水压力的分布问题。     

风化红砂岩残积土路基瞬态饱和区动态水压力特征试验研究

连续降雨条件下,风化红砂岩残积土路基瞬态饱和区动态水压力特征是深刻认识反复翻浆冒泥病害机制的关键。采用不排水动三轴试验,模拟路基瞬态饱和区列车加载频率和连续降雨条件下排水边界条件,开展路基瞬态饱和区动态水压力特征试验研究。分析了细颗粒含量对风化红砂岩残积土路基瞬态饱和区动态水压力的影响,揭示了路基瞬态饱和区细颗粒含量临界值约为25%。当细颗粒含量小于25%时,动态水压力随细颗粒含量的增加而增大;当细颗粒含量大于25%时,动态水压力随细颗粒含量的增加而减小。引入等效粒间孔隙比的概念,解释了细颗粒含量临界值的微观机制和物理意义。基于试验构建了考虑细颗粒含量的风化红砂岩残积土路基瞬态饱和区动态水压力经验模型,分析了模型参数随细颗粒含量变化的敏感性。该模型有助于工程技术人员预测连续降雨条件下铁路路基瞬态饱和区动态水压力。     

高拱坝施工初-中期导流风险模型及应用

面向工程设计阶段,采用高拱坝施工动态仿真技术获取施工初-中期挡水度汛面貌数据,综合考虑水文、水力随机性因素,构建高拱坝施工初-中期导流风险模型,提出采用Monte Carlo方法耦合挡水度汛面貌数据和主要随机因素进行风险模型求解的方法。基于风险分析原理提出了导流洞设计的风险判别方法,给出导流洞尺寸设计优化的数学模型和具体步骤。通过金沙江上游某高拱坝工程案例分析的结果表明:所提风险模型及求解方法是适用的、有效的,该模型能够得到整个施工初-中期导流风险率,较为客观地反映高拱坝施工中期度汛可能存在的两种挡水情况,克服了初期导流风险模型的局限性;施工中期导流风险率随导流洞尺寸增大而减小,导流洞尺寸设计的可行方案集存在界限,即优化方案。研究成果可为高拱坝施工导流的风险决策和设计优化提供理论支撑。     

新生代增温情景下自然火历史的研究

自然火是地球系统的重要组成部分,与气候、植被关系紧密。全球增温情景下,自然火的演化规律和控制因素已经成为学术界的研究热点,通过整理分析自然火实际监测记录、模型模拟结果以及古记录反映的自然火历史,发现还存在一些亟待解决的问题:全球不同增温情景下自然火增多还是减少?其控制因素如何改变?本文选取距今最近的地质历史时期新生代中的典型增温期"中中新世气候适宜期"和"全新世大暖期",对其自然火研究进行分析总结,归纳得出温度是增温情景下自然火的重要控制因素,但是不同地区自然火控制因素有所不同,雨热条件的季节分配、植被类型的演替、雷电和火山活动等因素也对自然火有重要影响。季风区气候变幅大、植被类型丰富,其自然火演化及控制因素具有复杂性,是自然火研究的重要区域,建议在今后研究中,在东亚季风区选择涵盖未来百年可能增温幅度的理想沉积记录,对其记录的自然火历史、增温幅度、植被演替进行系统研究,进而探讨未来增温情景下自然火的演化规律和控制因素。     

吐鲁番大草湖矿泉水水源地水文地质条件分析

大草湖水源地位于吐鲁番市高昌区。本文以新疆吐鲁番市大草湖水源为对象,在对研究区地形地貌、地层岩性以及地质构造等条件分析的基础上,重点对该水源地的含水层特征、补径排条件以及泉水的动态特征进行分析,可以为后期新疆坎儿井水务科技有限公司对矿泉水的开发利用提供水文地质依据。     

辽河三角洲地区地下水动态监测研究

辽河三角洲处于陆地和海洋的结合部,蕴含丰富的资源,具有十分重要的战略地位。项目通过三年的时间,查明了辽河三角洲地区主要含水层结构:第四系含水层系统(Q)、明化镇组含水层系统(Nm)、馆陶组含水层系统(Ng)。通过设立动态监测网,建立、完善地下水动态监测体系,实现地下水位和水质的实时监测;地下水水位动态:第四系松散岩类孔隙水较为稳定,水位动态变化不大;上新近系明化镇组和馆陶组地下水,受人类活动影响较大,由于多年连续大量开采,地下水位逐年下降,已形成了2个区域性地下水降落漏斗。地下水水质动态:第四系上更新统(Q3)浅层水Cl-、SO42-、Na+及矿化度持续升高,高矿化度水分布面积扩大,水化学类型复杂化,氯化物型和钠型水分布面积增大,向周边扩散;明化镇组和馆陶组地下水,水质优良,变化不大。针对地下水超采,注重水资源合理配置,适当减少新近系地下水资源的开采,充分利用地表水资源的对策。     

中下部地壳拆离断层带演化中的褶皱作用:以辽南变质核杂岩为例

作为变质核杂岩构造的重要组成部分,拆离断层带内广泛发育的褶皱构造与其寄主岩石一样记录了中下地壳拆离作用过程。选取辽南变质核杂岩金州拆离断层带内褶皱构造作为研究对象,基于叶理与褶皱构造关系分析,划分了褶皱期次与阶段性;通过形态组构分析、结晶学组构分析及石英古温度计等技术方法的应用,初步分析了拆离断层内褶皱的形成机制,为辽南地区拆离作用过程提供约束。根据褶皱形成与拆离作用的时间关系,将拆离带内褶皱分为拆离前褶皱、拆离同期褶皱和拆离后褶皱;拆离作用同期的褶皱按时间早晚分为早期(a1)阶段、中期(a2)阶段、晚期(a3)阶段。不同阶段褶皱的野外形态、叶理与褶皱关系等方面的差异,以及形态组构与结晶学组构的特征,为判断和恢复褶皱的形成机制提供了佐证,揭示出拆离断层带褶皱是在纵弯压扁和顺层流变的共同作用下递进剪切变形的产物。在拆离作用过程中, a1阶段和a2阶段褶皱以纵弯、压扁褶皱作用为主,a3阶段褶皱以弯滑作用为主。褶皱作用记录了拆离断层一定温度范围内(主要集中在380~500 ℃)的变形特征,拆离作用从早期到晚期的演化整体处于相对稳定的应变状态下。对金州拆离断层带而言,在区域NW-SE向伸展过程中,还伴随着NE-SW向微弱的收缩。