2011～2020年华北平原气溶胶光学厚度时空分布特征及潜在源分析

随着经济高速增长和城市化进程不断加快,华北平原区域性空气污染问题愈演愈烈。针对该区域开展长时序气溶胶光学厚度时空分布特征和潜在源分析研究,对华北平原大气污染治理具有重要意义。基于长时序MODIS/Terra C6.1 MOD04_L2气溶胶光学厚度产品,分析华北平原气溶胶光学厚度的时空分布特征,并利用后向轨迹聚类分析讨论华北平原7个重点城市气团输送的季节变化,并以污染较为严重的河北石家庄为例进行潜在源分析和浓度权重分析,探究影响其大气质量的污染物潜在源区。结果表明:2011～2020年华北平原气溶胶光学厚度月均值呈显著的周期性变化,以年为周期,每个周期内峰值一般出现在6月至8月; 气溶胶光学厚度月际年内呈单峰分布,峰值出现在6月(0.75),最小值出现在12月(0.37); 气溶胶光学厚度季均值从大到小依次为夏季(0.67)、春季(0.59)、冬季(0.49)、秋季(0.46); 10年间气溶胶光学厚度呈下降趋势,整体下降幅度达36.84%,其中2011年最高(0.72),2018年最低(0.45); 华北平原7个重点城市春、夏、秋、冬四季主要受短距离气团输送影响较大,长距离气团输送影响较小; 2014～2020年河北石家庄的空气质量优良天数占比相对较小,空气质量状况差,影响其空气质量的污染物多为本地生成,同时也受周边省市近距离输送的影响。     

基于Hausdorff距离的光纤陀螺阈值滤波算法

要实现采矿机组的智能化，必须对采矿机械的位姿进行实时准确地控制。由于开采工作面环境复杂，可选用捷联惯性导航技术来实现对采矿机械的监测。光纤陀螺作为捷联惯导系统的核心元件，其随机噪声制约着惯性导航系统的精度。传统的建模滤波及小波消噪方法由于其自身的局限性，不能保证准确性和去噪效果。所以结合经验模态分解（Empirical Mode Decomposition，EMD），提出了Hausdorff距离（Hausdorff Distance，HD）筛选准则与阈值滤波相结合的去噪算法。该算法以本征模态函数（Intrinsic Mode Function，IMF）与原始信号概率密度函数（Probability Density Function，PDF）的Hausdorff距离为判别依据，对所有IMF进行筛选，之后引入阈值对筛选出的IMF进行滤波处理，最后将其与余项重构。通过试验比较了软硬阈值的滤波效果，确定了该算法采用硬阈值。为验证算法的有效性，将该算法与其他3种方法进行比较，仿真信号与实测陀螺静态漂移数据的试验结果表明了该方法的优越性，能够有效降低陀螺的各项随机误差。     

海河平原区地下水累计可恢复超采量评价

地下水累计可恢复超采量评价对于地下水超采态势评判和超采综合治理实施都具有重要意义。本文以海河平原区为研究对象，提出超采量评价方法，旨在客观准确评价地下水累计可恢复超采量。针对浅层地下水超采量，提出生态临界水位作为传统“水位动态法”评价浅层地下水超采量的临界水位，据此得到研究区1959-2019年累计浅层超采量为869亿m³；针对深层地下水超采量，提出“不可恢复超采量”评价指标，采用地面沉降体积法评价深层地下水超采量，根据地面沉降体积计算深层承压含水层系统压密释水量体积，据此估算1970-2019年深层累计超采量为756亿m³；通过建立的一维非线性压密释水数值模型，模拟了深层承压含水层系统压密释水过程，计算得到非弹性压密释水量，评估研究区累计不可恢复超采量为558亿m³。因此本文认为，自1960年代以来，海河平原区地下水浅层和深层累计超采量1625亿m³，其中可恢复的超采量仅为1067亿m³。该研究结果可为未来地下水回补水量和南水北调规划调水量的确定提供参考。     

一种基于结构面密度的岩体结构均质区划分方法

根据结构面发育的主要特点以及工程实际需要，合理选择划分岩体结构均质区的岩体参数是必要的。在某些特殊情况下，选择结构面密度作为划分均质区的依据更为合适。为此，提出了一种基于结构面密度的岩体结构均质区划分方法，即密度分区方法，并通过对西南某大型水电站工程侧裂结构面的密度分区，证明了该方法的可行性。该方法简单、直观、易于操作，有很强的推广实用价值。     

不同孔隙率下黄土粒间作用的PFC~(2D)模拟

黄土在宏观上表现出的湿陷特性是由于土颗粒间结构强度遭受破坏造成的,故了解黄土的粒间作用可以揭示其湿陷机理。本文基于离散元理论,利用颗粒流PFC2D软件模拟了不同孔隙率下陕西浐灞黄土颗粒的分布情况和粒间作用。基本再现了天然黄土的细观结构特征,研究了黄土颗粒和接触力的分布情况,采用了最大接触力作为量化参数。分析得出大颗粒间的作用占优势,尤其以团粒组合方式的接触力比点接触大。并随着孔隙率的增大,黄土骨架颗粒由团粒组合方式逐渐过渡到点接触,粒间接触力也明显下降,验证了湿陷性与孔隙率呈正相关结论。其模拟方法为黄土湿陷性研究提供了新的思路。     

利用重力数据反演区域地壳密度

基于引力位理论结合均质长方体模型和密度-深度函数关系推导了变密度长方体模型正演重力异常表达式。利用高阶次的卫星重力场模型计算了汾渭盆地及周边地区由地壳密度分布不均引起的剩余布格重力异常,根据该剩余布格重力异常反演得到了该地区三维地壳密度分布。反演结果显示该区域地壳密度具有西北高、东南低且自西北向东南方向递减的特征,并和剩余布格重力异常分布形成良好的镜像关系;反演结果与Crust 1.0模型提供的结果较为吻合,证明了变密度长方体模型直接反演三维地壳密度分布是可行的。     

TDR水分计标定试验分析

土体含水量是控制非饱和土特性不可或缺的状态变量,快捷、准确地测量该变量成为推动非饱和土研究的重要环节。TDR水分计测定含水量具有方便、快速、经济的优点。围绕TDR测量原理,开展了探测体积、测量误差的标定试验,并在操作中总结出了TDR水分计的安装经验,结果表明:两针型TDR水分计探测范围集中在1.7倍探针间距的圆柱体内;针对砂土和黄土,TDR测量值比烘干含水量稍大,两者间可采用三次多项式拟合修正。为确保TDR水分计为实际应用提供准确可靠的水分数据,未来室内试验和室外监测使用前需预先进行标定。     

煤层气AVO反演对地震资料偏移距的要求研究

为了研究AVO反演在煤层气勘探中对地震资料偏移距的要求,以正演模拟为研究手段,根据钻井、测井数据和地震勘探解释成果,建立了普遍适用的煤层气储层地质模型,应用Zoeppritz方程组弹性模量近似式,计算出其各项系数对入射角的梯度。理论模型的正演模拟表明,将AVO反演应用于煤层气勘探时,地震资料的最大偏移距应当保证最大入射角接近或等于反射系数对入射角梯度极值对应的入射角。通过对实际钻井资料进行AVO模拟,结果表明在煤层气勘探中应用AVO反演,地震资料的最大偏移距只要接近、等于或略大于目的层深度,就可以反映振幅随偏移距变化的特征,足以满足煤层气勘探中AVO反演对地震资料偏移距的要求。     

黄土沟壑高填方工后地下水与土体含水率变化研究

近年山区城市通过高填方工程扩展城市空间的实例越来越多,关于填方后地下水位的变化一直备受关注。以陕西某高填方工程为依托,对填方场地工后15个月里地下水位、填筑土体含水率的变化进行了持续的监测。监测结果表明填方后主沟下游地下水位上升幅度明显大于两侧支沟达到1.3 m。主沟下游位置地下15 m以下的深层填土含水率随着深度递增。黄土沟壑高填方工程中主沟位置的地下水排导措施应进一步加强,防止地下水位持续上升,主沟下游位置进行工程建设时应考虑深层填土含水率增加带来的不利影响。