工程堆积体产流产沙及水沙效益对植被近地表特征的响应

针对陡坡工程堆积体水土流失严重的问题,通过野外模拟降雨试验开展植被不同近地表特征对堆积体产流产沙和蓄水减沙效益特征影响的定量研究。选择土石混合堆积体(10%砾石质量分数,坡度30°)作为工程侵蚀下垫面的典型代表,并以裸坡(bare slope,BS)为对照,定量分析了植被在3种近地表特征条件下(完整植株(intact grass,IG),不含叶(not leaf,NL),只含根系(only root,OR)对堆积体产流产沙特征和蓄水减沙效益影响。结果表明:1)植被在IG条件下延缓坡面径流发生使其较BS滞后,效益达50.74%~188.98%,但不完整植被(NL、OR)会加速径流发生使其较BS提前2.19%~70.12%;2)植被在NL和OR下的瞬时径流率比IG增大0.20%~185.58%,在降雨强度1.8 mm/min的瞬时径流率甚至比BS高1.20%~169.10%;植被在IG和NL条件下瞬时侵蚀速率比BS减少0.91%~98.71%,但在降雨强度达到1.8 mm/min时OR条件下甚至增大侵蚀使其比BS高6.76%~75.63%;3)随降雨强度增大,植被在NL和OR条件下的减沙效益由95.18%和68.31%分别递减至46.58%和-68.13%,但对IG下的减沙效益影响小(效益差异<2%),平均蓄水效益随降雨强度增大而减小。不同堆积体水沙呈显著线性相关(R^(2)在0.40~0.88),且径流率达到4 L/min会显著改变植被对堆积体坡面防护效益。提出开展堆积体生态修复时选择冠层丰富的植被,同时要避免外部因素对植被造成损害。研究结果对于揭示植被防护扰动边坡侵蚀机制具有重要意义,可为堆积体植被修复提供实践指导。

玉米基肥期农田土壤氨挥发量与近地表氨浓度相关性研究

农田氨排放量与近地表氨浓度密切相关,但两者能否相互转换还缺乏系统研究。基于此,以近地表氨浓度经典方法(被动法)为主要使用方法,以传统海绵法为对照方法,在豫南砂姜黑土开展5种典型施肥处理玉米季基肥期氨排放量与近地表氨浓度的相关性研究。结果发现,不同施肥处理的氨挥发峰值均出现在施肥后的2-4 d,第5天开始显著降低,第8天之后基本与对照无明显差异;不同处理的氨累计排放量差别较大,排序为TR>OPT>SOPT>HK>CK,累计排放量分别为7.68、5.48、3.37、2.78和0.22 kg·hm^(-2);同时发现,不同施肥处理近地表氨浓度也有相同趋势,峰值同样出现在施肥后的2-4 d,第5天开始显著降低,平均氨质量浓度排序为TR>OPT>SOPT>HK>CK,均值分别为17.5、11.6、10.7、8.21和1.70μg·m^(-3)。线性相关性分析表明,施肥后前8 d不同施肥处理的氨挥发量与近地表氨浓度的线性相关性较强,而8 d之后两者的相关性较弱,说明近地表氨浓度和农田氨挥发量的相关性与农田氨挥发量的高低有关。除此之外,不同方法中被动法对低施氮量和缓释肥的估算优于排放因子法,而排放因子法对高施肥条件下氨挥发量的估算优于被动法。整体而言,被动方法估算氨挥发量的相对误差介于-15.9%-17.5%之间,排放因子法相对误差介于-54.3%-81.8%之间,被动方法明显具备更高的估算精度。以上结果说明,被动方法可以潜在替代传统氨监测方法估算大区域农田氨挥发量,但估算精度主要集中在高氨排放期。

近地表连续介质区Q值调查应用研究

为了提高地震资料的分辨率,对原始资料进行吸收补偿,需要提高近地表Q模型的精度。针对结构疏松、速度变化快且风化层厚度较大的连续介质近地表对地震波吸收衰减严重的问题,开展了品质因子调查、近地表Q建模等方面研究工作。结果表明:1)井中激发、地表和井底同时接收的双井微测井调查方式,可提高品质因子的精度;2)涵盖了不同风化层速度、厚度且样点数据充分的近地表Q值调查结果保证了Q-v经验公式的统计规律;3)微测井调查的高精度近地表模型为构建层状近地表Q模型奠定了基础;4)连续介质近地表Q模型更加真实地反映了实际近地表Q值的分布规律。以上成果认识,对近地表为连续介质的沙漠、黄土塬等工区提高分辨率地震勘探采集具有一定指导意义。

层析+折射约束迭代反演近地表建模方法及应用探索

塔西南山前带是塔里木盆地重要的勘探接替领域之一,其地表为巨厚黄土覆盖,黄土厚度可达500 m以上,速度在纵、横向上变化快,表层结构复杂。为改善地震成像效果,针对复杂地表区表层模型精度难以满足需求的问题,开展了拟合时深曲线量板、层析反演及折射反演等方面研究工作。结果表明:多种表层建模方法综合运用是提高近地表模型精度的有效途径;黄土曲线量板可反映连续介质区近地表速度变化规律;层析+折射约束迭代反演近地表建模方法能够将模型精度误差控制在5%以内;逐级递进约束层析反演可拓展可信速度场深度约1500 m。以上成果认识,对类似探区构建高精度近地表模型及提高地震成像精度具有指导意义。

高海拔多年冻土区坡向对坡面近地表水热状态的影响

高海拔多年冻土区坡向差异可引起两坡面的温度场不对称,进而造成基础设施的不均匀沉陷和纵向裂缝。目前坡向效应的研究主要围绕青藏铁路东-西两个坡面而开展的监测与模拟研究,但高原线性工程走向可能涉及不同的方向,其他走向坡面的水热差异状态研究不足。本研究在青藏高原花石峡冻土观测基地建设了一个具有八个坡向的监测实体(称:八棱台),在八个坡面和顶面近地表安装土壤温度、含水量传感器,监测研究坡向差异对坡面近地表水热状态的影响。结果表明:东-西相对坡面近地表温度差异最小,月平均温差为0.1~2.3℃,最大温差出现在5月;而南-北相对坡面近地表温度差异最大,月平均温差为1.3~7.7℃,最大温差出现在2月。其余两个相对坡面近地表温差介于东-西相对坡面和南-北相对坡面之间,其中东北-西南相对坡面温差小于西北-东南相对坡面。仅从近地表坡面温度差异来看,高海拔多年冻土区线性工程南-北走向热稳定性较好,其次是西北-东南向,坡向效应不显著而温度场对称性较好。同样八个坡面近地表土壤体积含水量总体差异为东北-西南相对坡面差异最小,融化期月平均体积含水量差最大为0.06 m^(3)·m^(-3);东-西相对坡面差最大,同期月平均体积含水量差最大为0.11 m^(3)·m^(-3)。含水量差异也引起了不同坡面冻融循环次数的显著差异,对坡面块碎石护坡材料冻融损伤破坏有重要影响。研究结果对指导未来高原线性工程规划及现役工程阴阳坡差异病害治理具有重要指导意义。

喀斯特区与非喀斯特区的地表温度与近地表气温差异分析

地表温度与近地表气温的关系是识别下垫面与近地表大气相互作用的重要依据,对维持能量良好循环与改善气候环境具有重要意义。喀斯特区的自然背景与非喀斯特区有明显差异,陆地-大气间能量传输的规律在两类地区具有差异。基于近邻成对像元选择,获取贵州西南紫云、望谟两县2000—2018年的地表温度和近地表气温,并对比分析它们在喀斯特区与非喀斯特区的差异。结果表明:①就年平均状况而言,喀斯特区地表温度与近地表气温的差异及其波动性比非喀斯特区大,陆地-大气之间能量传输的稳定性为非喀斯特区大于喀斯特区。②从季节状况看,地表温度与近地表气温的差异在春、夏、秋三季为喀斯特区比非喀斯特区明显,冬季无明显差异;地表温度与近地表气温差异的波动性在冬季为喀斯特区大于非喀斯特区;喀斯特区陆地-大气之间能量传输的稳定性在4个季节均大于非喀斯特区。③从各月看,喀斯特区地表温度与近地表气温差异在各月均比非喀斯特区明显,差异波动性在4月份大于非喀斯特区,其余月份基本一致;除去3月份和4月份,其余各月的非喀斯特区陆地-大气之间能量传输均比喀斯特区稳定。结果可为研究气候变化、解析地表环境模式和保护生态环境等方面提供参考。

四川盆地蓬莱气区近地表Q场求取及应用

近地表吸收衰减会严重降低地震资料的分辨率,利用微测井资料对近地表吸收结构进行估算,获得表层介质品质因子Q值,再进行反Q滤波补偿,可实现高保真、高分辨率的“双高”处理目的。为此,提出一种改进的谱比法对单井微测井数据进行Q值求取,然后通过拟合表层速度与Q值关系,将近地表速度(V)场转换成近地表Q场。四川盆地的表层较薄,层析反演的近地表速度场深度采样间隔为10 m,难以反映近地表厚度为几米的表层变化。为此,首先结合双井微测井数据的多炮拟合算法,求取浅层比较薄的表层等效Q值;其次结合地面地震的振幅及旅行时信息求取表层的相对Q场;然后用双井微测井求得的绝对Q值对相对Q场进行标定;最后将该表层平面Q场镶嵌在用Q-V拟合关系转换的近地表Q场的浅层,得到该工区优化的近地表Q场,用于地震资料的近地表Q补偿,从而达到拓宽频带、提高地震资料的分辨率的目的。

青藏高原典型地区近地表大气氧含量及其影响因素

在广泛的地理空间尺度上,海拔是影响青藏高原近地表大气氧含量的主要因素。近期研究表明,海拔与氧含量的关系在青藏高原典型地区有较大差异。本文利用典型地段调查法,研究了青藏高原六个典型区海拔、气候和植被因子与近地表氧含量关系的地域性特征。在所研究的变量中,海拔、植被净初级生产力、植被盖度、植被生长季长度、气温和降水是预测氧气含量的重要变量。海拔与氧含量在不同典型区的关系表现为负相关或无相关性。与青藏高原区域的整体研究相比,典型地段调查强调了植被是海拔以外影响近地表氧含量的重要因素,而非气候条件。

利用多项式拟合质心频移法估算近地表Q值

设计了一种新的单井微测井观测系统,通过模型试算得到质心频率和方差与炮检距满足三次多项式关系,提出了一种基于多项式拟合的质心频移法,估算出了近地表等效Q值,与模型等效Q值接近。将文中方法应用于C区实际微测井数据,估算出近地表等效Q值,并拟合出适用于该工区的v-Q经验公式参数a和b,利用估算的近地表等效Q值对实际地震资料进行近地表吸收补偿,提高了地震资料的分辨率。

基于近地表相分析的全局约束近地表建模方法

针对复杂地表地区近地表地质、地球物理条件变化剧烈、结构复杂等特点,提出近地表相和近地表相分析的概念和理论方法,在完成近地表相分析的基础上,充分利用可控震源地震采集、近地表调查等所得到的多种地学数据,进行了近地表黏弹性参数反演并提出了拟微测井的概念,进而建立了高精度的极浅近地表层模型,最后结合地震波初至层析反演实现了各种地学数据及多种近地表建模方法之间宏观与微观的全局约束,建立了具有明确地质、地球物理意义的近地表模型。微测井和VSP数据标定结果表明:该模型精度较高,实际资料处理应用中较好地解决了中长波长静校正问题。该方法代表了目前近地表模型研究的一个方向,为复杂地表地区近地表建模提供了一种新的思路与方法。

多信息融合的近地表速度建模技术及应用

为了提高复杂区近地表速度模型的构建精度,提出并实现了基于多信息融合的近地表速度模型构建技术。采用协同克里金的插值方法,根据初至反演的近地表速度与近地表调查速度的相关性及变化趋势,确定对应的变差函数和用于插值的权系数,对速度变量进行协方差的空间估计,使横向的速度变化趋势既与大炮初至层析反演的结果较吻合,数值上又与近地表调查的结果基本一致。该方法可以提高复杂近地表速度模型的精度。在中国西部复杂区地震资料的应用取得了较好的效果,进一步验证了该方法的有效性。

英国将建设中放废物近地表处置库

【英国政府网站2024年5月16日报道】英国政府2024年5月16日发布《英国放射性物质管理和核退役政策框架》文件,明确阐述了英国放射性废物管理和核设施退役新政策。相对于之前的政策,新框架宣布将修改中放废物处置方式——中放废物将在近地表处置库处置,而不是与高放废物一同进行深层地质处置。英国正在开展深层地质处置库选址工作,目标是2050—2060年开始接收中放废物,2075年开始接收高放废物和乏燃料。

浅谈近地表急倾斜薄矿体的通风问题

急倾斜薄矿体露头部分的矿体[1],由于地形起伏变化较大,无法布置专用回风巷道时,对于回风中段以上矿体形成的矿房的采场通风会有很大的局限性。文章结合某矿山实际情况,针对上述采场提出了两种通风方案,可以有效地解决近地表急倾斜薄矿体采场的通风问题。

利用噪声HVSR方法探测近地表结构的可能性和局限性--以保定地区为例

近地表结构和构造探测是研究活动断层近地表特征和工程场地地震效应的关键环节.对于城市地区,丰富的噪声限制了常规地球物理勘探方法的应用,最近的研究表明,利用噪声也可用来反演近地表结构.我们在河北保定地区,布设了一条由二百多个观测点组成的密集地震噪声剖面,探索利用噪声探测近地表结构的可能性.用噪声水平和垂直向谱比法(HVSR)得到的HVSR曲线表明,剖面普遍存在HVSR振幅显著(≥2)的峰值频率,根据其特征可以划分为A、B、C三个区.除了基岩台无明显峰值频率外,西部A区峰值频率从8Hz向东递降至0.3 Hz.中部B区峰值频率在1.3 Hz附近微小变化.东部C区则表现为比较宽的波峰,可能是由两个波峰组成,第一个波峰在0.8～1.0 Hz之间,大部分台的HVSR曲线都可以拾取出这个波峰,第二个在0.5～0.8之间,只有少数台可以可靠地拾取.以台阵反演的速度剖面为约束,选择出适用于保定地区的峰值频率-土层厚度关系式,将剖面的峰值频率转换成土层界面的深度分布,并与两条浅层地震反射剖面进行了对比分析.结果表明,C区的两个土层界面深度分布和地震反射剖面上的二个晚更新世(Q_3)界面深度(分别在约100m和150 m附近)有较好的吻合;B区得到的土层界面深度与反射剖面的界面埋深有比较明显的差别,进一步研究发现,B区观测点的地形严重影响了HVSR曲线的形态,使峰值频率可能偏离了土层的共振频率;A区土层界面从0 m向东倾斜至大约500 m深,但无反射剖面数据佐证.从HVSR和土层深度剖面可以推测在A区中部和A、B区交界处存在着两条垂直位错明显的正断层,但对垂直错距小的断层则无法识别.本文的结果表明,噪声HVSR方法不仅可以给出土层卓越频率等场地响应特征,还可以作为勘探工具探测近地表土层的界面起伏,协助识别活动断层的近地表位置和活动特征.该方法的局限性在于,HVSR方法容易受到风、近地表地形、近台瞬态震源等环境因素的影响.

三维复杂地形近地表速度估算及地震层析静校正

在地表一致性模型的基础上提出一种可适用于宽线剖面、弯曲测线、传统的二维和目前广泛使用的三维地震观测 .在地形及近地表低降速带地质结构复杂的探区 ,低降速带厚度及速度估算的精度是静校正处理的关键 .本研究根据三维地震观测的初至走时数据 ,利用最小平方与QR分解相结合的算法 ,在三维空间重建近地表低降速带速度模型 ,根据重建速度模型实现了静校正长波长分量与短波长分量的同步计算 .分析了复杂的近地表低降速带模型初至波的性质 ,在观测值的自动拾取以及理论值的计算中充分考虑了可能成为初至波的直达波、折射波和反射波的利用 ,提高了低降速带速度模型反演的精度 .在初至走时观测数据的拾取中 ,本研究采用分形算法克服了初至波波形差异以及折射波相位反转导致的拾取误差 ,实现了三维初至拾取的大规模全自动化运算 .在射线路径与初至波理论走时的计算中 ,本研究采用一种计算量与模型复杂程度无关的三维射线追踪方法 ,该方法以最小走时射线路径保证了与观测数据有同等意义的初至波的射线追踪及理论走时的计算 .野外实际资料的处理结果表明了方法的有效性 .

近地表反射和折射法的进展及应用

针对近地表物质非均质极强、各向异性明显及地形复杂等特点,系统阐述和讨论了近地表折射和反射法的国内外研究与应用进展,认为:1综合利用纵、横波的优势,开展多波多分量联合勘探对提高浅层地震勘探的精度和分辨率具有重要作用;2现在的浅层地震勘探主要是对地震剖面进行解释,容易忽略一些隐含的地质异常现象,属性提取技术是充分提取地震信息,进行全面综合解释的有效手段;3开展多层折射介质的观测系统和解释方法研究,尤其是折射层析成像研究,是提高多层折射介质成像精度的途径;4开展黏弹性、双相和各向异性介质的地震反射与折射波法研究是提高近地表地震勘探成像和物性参数提取精度的新思路.

近地表高频补偿技术在三维地震勘探中的应用研究

近地表的滤波作用不仅会引起地震波高频成分的快速衰减,还会引起地震子波相位的畸变,在高分辨率地震资料处理中,必须对这些由近地表引起的衰减和频散进行补偿.文中研究了近地表吸收规律,应用微测井资料求出了表层的吸收衰减因子,补偿了近地表高频成分,给出了针对三维地震资料的近地表高频补偿方法,对大庆齐家北工区的地震资料进行了实际应用,同时还应用属性分析技术对应用效果进行了分析评价,结果表明,该方法是可行的.

近地表Q值模型建立方法及其地震叠前补偿应用

高分辨率地震成像是松辽盆地中浅层砂岩-泥岩薄互层地质条件下储层识别与描述的基础,而近地表疏松介质引起的地震波衰减与频散,极大降低了地震分辨率。依据松辽盆地的近地表结构特征及其对地震波的衰减特性,提出了利用近地表调查资料与地震初至波幅值建立空变Q值模型的方法,并依此为基础发展了叠前地震数据近地表吸收振幅补偿与相位校正方法,来提高地震成像的分辨率。多个三维地震工区的处理结果证实,该方法具有展宽地震频带、保持相对振幅关系以及叠前压制低频噪声的优势,与常规处理成果相比,能够在保持地震低频成分的前提下展宽频带约10 Hz,为储层研究与水平井部署提供了高品质地震数据。

青藏高原羌塘盆地中央隆起近地表速度结构的初至波层析成像试验

利用2条衔接并横过青藏高原羌塘盆地中央隆起的反射地震剖面探测数据,进行了初至波层析成像试验,以揭示羌塘中央隆起的表层结构特征。研究结果表明,大药量的反射地震单炮记录初至清晰,长排列接收丰富了浅表构造趋势特征的信息,层析走时射线密度随地下构造的复杂程度而变化。层析反演得到的速度结构显示了高速层起伏剧烈的变化特征,其厚度与地表出露地层的年代负相关。深反射地震初至波走时层析成像可以提供丰富的地壳近地表结构信息。

近地表Q值测试方法研究进展与展望

准确求取近地表品质因子Q值是构建近地表衰减Q模型、实施反Q滤波处理以提高地震资料分辨率的重要前提。通过对现有近地表品质因子估算方法的梳理,将其初步划分为岩石样本测试Q估算和地层原位测量Q估算两大类。前者依据测试原理的不同可细分为应力-应变法、驻波法和行波法三种;后者按照现场观测技术的不同细分为微测井法、小折射法、大炮初至波法和面波法四种。进一步对不同测试方法的基本原理、应用条件、探测范围、优点与不足等进行对比分析,指出各方法研究和应用中存在的问题。总体而言,岩石样本测试Q估算的测量精度相对较高,但受样本自身局限性及测量频率与地震勘探频率的非一致性等因素影响,测量结果在地震勘探中的实用效果难遂人愿。微测井法和小折射法均可获得有限调查点的较准确Q值,具有较高的纵向分辨率,但难以精准描述Q值横向变化。此外,小折射法还受近地表观测条件限制,地域适应性欠佳。大炮初至直达波法易于估算近地表低降速层Q平均值,能够较好地描述近地表Q值的横向变化,但纵向分辨率不足。初至折射波法无法反映近地表高速层的衰减特性。可控源记录初至波法理论上可获得与小折射法同等精度的Q值纵向分辨率,且具有优于小折射法的横向Q值变化刻画能力。面波法主要应用瑞雷面波,包括来自大炮记录的瑞雷面波信息,其探测深度较小,主要揭示近地表风化层的Q值。此外,受面波信息处理、提取和速度频散曲线求取精度等限制,现有的面波法Q值估算精度有限。井地联合及多源信息融合Q反演应该是未来近地表准确Q值反演和应用研究的主要发展方向。