Regional debris flow susceptibility analysis based on principal component analysis and self-organizing map: a case study in Southwest China

A method was developed to analyze the susceptibilities of 541 regional basins affected by debris flows at the Wudongde Dam site in southwest China. Determining susceptibility requires information on source material quantity and occurrence frequency. However, the large number of debris flows can hinder the individual field investigation in a each small basin. Factors that may trigger debris flows can be identified using remotely sensed interpretation information. Susceptibility analysis can then be conducted based on these factors. In this study, SPOT5 satellite imagery, digital elevation models (DEM), a lithology distribution map, and rainfall monitoring data were used to identify 12 debris flow trigger factors: basin relief ratio, slope gradient in the initiation zone, drainage density, downslope curvature of the main channel, vegetation coverage, main channel aspect, topographic wetness index, Melton’s ruggedness number, lithology, annual rainfall, form factor, and cross-slope curvature of the transportation zone. Principal component analysis was used to obtain the eight principal components of these factors that contribute to susceptibility results. Then, a self-organizing map method was adopted to analyze the principal components, which resulted in a debris flow susceptibility classification. Field validation of 26 debris flow basins was used to evaluate the errors of the susceptibility classification, as well as assess the causes of such errors. The study found that principle component analysis and self-organizing map methodologies are good predictors of basin susceptibility to debris flows.     

硝酸盐氮氧稳定同位素分馏过程记录的海洋氮循环研究进展

海洋生态系统中的氮素生物地球化学循环主要是由微生物的代谢过程来驱动的,包括氮固定、氮同化、硝化以及反硝化和厌氧氨氧化过程,这些过程都伴随着不同程度的氮氧同位素的分馏,直接影响着海洋硝酸盐中的氮氧稳定同位素组成.因此,通过检测海洋硝酸盐中的氮氧稳定同位素信号,就可以捕捉到海洋中发生的具体氮素循环过程.细菌反硝化法是这一研究最有力的手段,通过细菌的作用把硝酸盐中记录的氮氧稳定同位素信号转化到N2O中,再通过痕量N2O的同位素质谱测定和分析,准确地反映海洋中发生的氮素转化过程.硝酸盐氮氧稳定同位素分馏过程为深入理解海洋氮循环提供了一个重要的工具,有力推动了海洋氮素生物地球化学的研究,在近10年来取得了重要进展.     

青藏高原定日—木孜塔格峰地区重力场特征与断裂构造

为研究青藏高原的地下地质结构和断裂,陕西省地质调查院于2003年～2006年在定日—木孜塔格峰区进行了1∶100万区域重力调查。作者等对获得的重力资料进行了处理和分析,结合地质及其他地球物理资料,将该区布格重力场分成七个区域,描述了其主要特征并分析了其地质意义。进行了定日—木孜塔格峰剖面的重力曲线拟合计算及地质解释,获得了该区地壳结构的定量模型。识别出30条断裂,对它们进行了分类,对其中的重要断裂进行了详细解释。结果表明:重力场分区特征与地质构造分区特征对应得较好;高原边缘及内部各块体间重要的边界断裂都在重力场上有明显的显示;断裂按走向分为近东西向、北东向、近南北向等3组,其中近东西向断裂为主干断裂。     

苏里格气田东二区气水分布及产水控制因素分析

针对低孔、低渗的致密砂岩气藏高效持续开发急需解决的气水分布及产水控制因素问题,通过苏里格气田东二区气藏地质和生产动态资料的综合分析,得出以下主要认识：地质构造和生烃强度控制本区气水分布的宏观格局,高产气井绝大多数发育在近烃源岩的低洼部位或微幅构造上;储层物性参数对气水分布起着关键的控制作用,物性好的砂体毛细管阻力小,天然气更易于驱替储集条件好的砂岩储层中的地层水形成气层,研究区气层孔隙度介于7%~14%之间,渗透率为（0.50~2.00）×10^-3 μm²;泥岩隔层等因素造成气水分布的复杂化,随着下伏山1段泥岩隔层厚度的增大,对应区域盒8段日产气量减小,日产水量增加;致密砂岩气藏产能受开发方式的影响很大,在气藏合理配产过程中,需要考虑压敏及速敏效应的影响：投产时间越长、配产及生产压差越大,气井出水速率越快,出水量越大。采用水平井开发,可增加气井的泄流面积、减小生产压差、提高产能、降低水气比,可以实现延长无水或低水采气期,从而提高采收率。     

Air-sea heat flux exchange over the South China Sea under different weather conditions before and after southwest monsoon onset in 2000

With the data observed from the Second SCS Air-Sea Flux Experiment on the Xisha air-sea flux research tower, the radiation budget, latent, sensible heat fluxes and net oceanic heat budgets were caculated before and after summer monsoon onset. It is discovered that, after summer monsoon onset, there are considerable changes in air-sea fluxes, especially in latent heat fluxes and net oceanic heat budget. Furthermore, the analyzed results of five synoptic stages are compared. And the characteristics of the flux transfer during different stages around onset of South China Sea monsoon are discussed. The flux change shows that there is an oceanic heat accumulating process during the pre-onset and the break period, as same as oceanic heat losing process during the onset period. Moreover, latent fluxes, the water vapor moving to the continent, even the rainfall appearance in Chinese Mainland also can be influenced by southwester. Comparing Xisha fluxes with those obtained from the Indian Ocean and the western Pacific Ocean, their differences may be obeerved. It is the reason why SSTs can keep stableover the South China Sea while they decrease quickly over the Arabian Sea and the Bay of Bengal aftermonsoon onset.     

唐家会煤矿透明地质保障系统构建及示范

唐家会煤矿智能化建设面临导水断层发育、带压开采等制约因素,地质条件不透明成为智能开采的技术瓶颈。唐家会煤矿以奥灰水害防治为重点,采用孔中瞬变电磁、孔间电阻率、随掘地震、随采地震、微震监测5项先进技术,构建了实时动态透明地质保障系统,实现基于透明地质模型的水害防治、快速掘进和智能回采3个目标,以支撑自主截割快速掘进和自主规划智能回采2条智能采掘作业线,其中,随采地震探测技术在61304智能回采工作面超前80 d、344 m发现了SYC1异常区并持续跟踪预报,现已得到回采揭露验证。透明地质保障系统的示范应用,取得了显著的经济效益和社会效益:① 61304工作面解放了受奥灰水威胁近100万t煤炭资源;② 61302快速掘进工作面的进尺由原来的260 m/月提高到352 m/月;③ 61304智能开采工作面日常用工减少70%。      

深海冷泉古菌厌氧甲烷氧化研究进展

在富含甲烷水合物的海相冷泉沉积物中, 古菌厌氧甲烷氧化作用(anaerobic oxidation of methane, AOM)越来越受到人们的重视。目前普遍认为, AOM是由嗜甲烷古菌和硫酸盐还原菌共同调节的生物地球化学过程。16S rRNA基因分析表明, 包括AEME-1、AEME-2和AEME-3在内的多种甲烷古菌参与了AOM的过程, 它们广泛分布于全球大洋海底缺氧带。AOM过程与全球环境变化密切相关, 从深海底部冷泉区向上渗漏的甲烷气体, 绝大部分在穿透缺氧带沉积层过程中被甲烷氧化古菌所消耗, 有效减少了具有强烈温室效应的甲烷气体向大气的释放。对AOM生物地球化学过程的研究, 在认识冷泉系统碳酸盐的形成机理、控制强温室气体甲烷从海底的渗漏和开发可燃冰新能源等方面具有重要意义。     

Characteristics of the Gravity Field and Faults in Tingri-Muztagata Area, Xizang (Tibet) Plateau

为研究青藏高原的地下地质结构和断裂,陕西省地质调查院于2003年～2006年在定日—木孜塔格峰区进行了1∶100万区域重力调查.作者等对获得的重力资料进行了处理和分析,结合地质及其他地球物理资料,将该区布格重力场分成七个区域,描述了其主要特征并分析了其地质意义.进行了定日—木孜塔格峰剖面的重力曲线拟合计算及地质解释,获得了该区地壳结构的定量模型.识别出30条断裂,对它们进行了分类,对其中的重要断裂进行了详细解释.结果表明:重力场分区特征与地质构造分区特征对应得较好;高原边缘及内部各块体间重要的边界断裂都在重力场上有明显的显示;断裂按走向分为近东西向、北东向、近南北向等3组,其中近东西向断裂为主干断裂.     

乌蒙山区红层软岩滑坡地质演化及灾变过程离心机模型试验研究

红层是一种分布广泛,性质特殊的易灾地层组合,其灾变基础科学问题已成为工程地质学科领域迫切需要解决的前沿课题之一。我国红层分布区工程规模巨大,灾变问题突出,主要表现为地质灾害、工程病害、生态损害3大灾变类型,使得红层地区经济社会可持续发展面临着前所未有的灾变危害与风险,严重威胁着一系列国家重大战略的实施。传统红层灾变理论和防控技术难以适应复杂条件下人地失调带来的重大挑战,亟待突破。本文旨在通过对国内外研究现状分析、对基础性科学问题的深入思考与系统梳理,阐明中国红层灾变研究概况,分析红层灾变基础研究的国际学术前沿问题,提出红层灾变基础研究亟待解决的3个关键科学问题,阐述了主要研究思路与内容及方案。这些思考寄期于支持破解红层灾变地质基因、成因机理、韧性协调防控等难题,以保障红层地区国家重大战略的高效实施,保障人居安全、生态文明建设和社会经济可持续发展,使得我国红层灾变研究占领国际前沿高地。     

海洋资料同化对气候季节-年际预测技巧及初始场的影响试验

集合卡尔曼滤波(Ensemble Kalman filter, EnKF)是一种国内外广泛使用的海洋资料同化方案, 用集合成员的状态集合表征模式的背景误差协方差, 结合观测误差协方差, 计算卡尔曼增益矩阵, 有效地将观测信息添加到模式初始场中。由于季节、年际预测很大程度上受到初始场的影响, 因此资料同化可以提高模式的预测性能。本文在NUIST-CFS1.0预测系统逐日SST nudging的初始化方案上, 利用EnKF在每个月末将全场(full field)海表温度(sea surface temperature, SST)、温盐廓线(in-situ temperature and salinity profiles, T-S profiles)以及卫星观测海平面高度异常(sea level anomalies, SLA)观测资料同化到模式初始场中, 对比分析了无海洋资料同化以及加入同化后初始场的区别、加入海洋资料同化后模式提前1~24个月预测性能的差异以及对于厄尔尼诺-南方涛动(El Niño-southern oscillation, ENSO)预测技巧的影响。结果表明, 加入海洋资料同化能有效地改进初始场, 并且呈现随深度增加初始场改进越显著的特征。加入同化后, 对全球SST、次表层海水温度的平均预测技巧均有一定的提高, 也表现出随深度增加预测技巧改进越明显的特征。但加入海洋资料同化后, 模式对ENSO的预测技巧有所下降, 可能是由于模式误差的存在, 使得同化后的预测初始场从接近观测的状态又逐渐恢复到与模式动力相匹配的状态, 加剧了赤道太平洋冷舌偏西、中东部偏暖的气候平均态漂移。