不同勘探方法对浅层小断距隐伏断裂探测效果

采用浅层地震勘探、钻孔联合剖面勘探、槽探3种方法联合探测临汾盆地郭家庄断裂的空间位置,并研究其活动特征。结果表明,不同探测方法对断层信息的揭示存在很大差异,浅层地震勘探在探测具有一定断距的断层,同时地层存在一定物性差异的情况下能取得理想的效果,且不同的工作参数探测效果不相同;钻孔联合剖面勘探能提高对小断距断层的分辨率,但受地形及地层主观认别等因素的影响,可能会遗漏断距小、标识层薄的断层;槽探能较好地识别地表断层的微小断距,但受施工深度和施工条件影响。3种方法相结合,可以精确确定断裂的空间位置和活动特征。

探地雷达在白洋淀湖底地层结构探测中的技术攻关与实践

白洋淀湖底地层调查对于白洋淀生态地质调查、湖底生态清淤及湿地生态保护具有非常重要的现实意义。为系统探明白洋淀湖底地层结构,从区域尺度对湖底地层实现完整刻画,为钻探调查提供精确的靶区数据支撑,创新了探地雷达应用范围,采用船载方式,透过水体开展了湖底地层勘查。剖析白洋淀湖底结构探地雷达勘探技术难点,分析了含底泥和不含底泥2种情形下水上勘探电磁波的传播特征和湖底原生地层的地球物理响应条件,建立了淀水+淤泥层+湖底原生地层的湖底简化结构模型。通过对比国内外主流探地雷达系统不同硬件设备的勘探能力与适应条件,优选出双皮划艇搭载50 MHz低频组合天线的工作模式,结合适用于水下电磁波弱信号提取的数据处理技术,获得了白洋淀湖底15 m深度范围的地层结构数据。结果表明,此种工作模式适用于湖区水深小于5 m的水域,原生地层电磁波整体呈现弱反射特征,湖底15 m深度范围内存在2~3组砂层反射界面。淤泥层会大大削弱湖底原生地层的电磁波反射强度。存在厚砂层的水域,电磁波会形成强反射波组,砂层展布形态刻画清晰,砂层厚度变化在0~3 m之间。本项研究实现了湖底地层结构建模分析、天线勘探模式优选、数据处理过程优化等技术集成。该技术成果为白洋淀淀区地下水与地表水三维地质建模提供了基础依据,为湖底地层钻探勘查提供了靶区支撑,有力推动了白洋淀湿地水-陆一体化探测技术方法体系的构建。

探地雷达在华阳一矿隐伏断层构造探测中的应用

断层构造破坏煤系地层、降低煤炭资源储量,采煤工作面通过断层,增加采煤成本,带来突水、瓦斯积聚风险,有必要在采煤工作面开展隐伏断层构造探测。目前,采煤工作面的主要物探方法有地震波法和电磁法两类,作为精细地质勘探方法,探地雷达技术可以在隐伏断层构造探测中发挥重要作用。本文针对华阳一矿地质特点分析了断层类型及其成因,采用有限时域差分法模拟了不同走向断层构造的探地雷达探测数据,分析了不同构造的数据特征,提出了基于电磁波反射路径的断层走向推断方法。通过100 MHz探地雷达对矿区内隐伏断层构造进行了探测,探测结果表明:通过结合目标反射波振幅、层位变化等信息,可以估计断层构造在回采区内的走向和范围,结合已揭露的倾角、落差等信息,为预先调整回采工作面提供依据。

本科通识课程“探秘海洋”课程思政教学探索与教学方法的改革

文章总结了“探秘海洋”课程多年教学实践中所遇到的问题,探索了如何在课程教学中较好的设计并融入思政元素,将挖掘到的课程思政元素进行分类并融入到教学大纲和课堂讲授内容中去,实现讲授专业知识和思政教育的统一,提出了该门课程教学方法改革的具体思路,实现教学任务和课程思政的深度融合,以期在今后的教学实践中能取得更好的教学效果,对农业类通识课程思政教育教学改革具有重要的参考价值。

一种应用探地雷达进行早期人防工程回填治理的方法

早期人防工程由于建设年代久远,处于长期闲置状态,且防护标准低、结构安全性差、安全隐患较多,不利于城市的规划发展、地下空间的整体利用以及地面的安全。在对人防工程回填治理工作中,对回填质量的评价缺少科学、准确的数据依据。本文以人防治理回填项目为研究对象,结合早期人防的回填治理特点,研究通过使用探地雷达法,采用适宜的探测方法获取回填后的影像资料并对其进行解译,发现施工回填过程中存在的质量问题,为回填工程质量评价提供依据,为类似工程提供应用参考。

基于探地雷达的暗埋窨井探测技术及应用研究

探地雷达技术是一种先进的非破坏性探测方法,可以实现高精度、高效率的地下管道和井道探测。为此,重点分析研究该技术在暗埋窖井探测中的响应特征及应用实例。总的来说,基于探地雷达的暗埋窨井探测技术,在城市基础设施的维护和修复工作中有着重要的应用价值。该技术将不断发展和完善,成为城市基础设施管理的重要工具。

道路地下空洞探地雷达波场和时频特性

根据城市道路地下介质的分布特征和电性参数设计模型,采用时域有限差分法和广义S变换,对道路地下存在的充气空洞、充水空洞、回填不密实、埋藏金属物状态进行探地雷达正演模拟和时频特征提取。结果表明,地下空洞顶界面的反射波同相轴均呈弧形反射形态,但充气空洞的反射波能量强于充水空洞;地下空洞发育区域的中心频率集中在某个低频区间,其余频率成分分布较均匀;埋藏金属物区域出现两簇高幅值能量团,频率分布较分散;回填不密实区域频率未能显示出较明显的规律。最后,通过工程实测验证了数值模拟的可靠性。

土壤含水量对探地雷达探测植物根系构型精度的影响

根系是评价植被生态服务功能的关键基础要素,但快速、精确、无损确定根系的测量技术和方法是目前生态系统评估中的瓶颈。探地雷达是一种高效无损的地球物理学技术,可以在无损状态下获取土壤中的根系信息。但是探地雷达检测和识别根系的精度受土壤含水量、根系含水量、根径大小、根系埋藏深度等诸多因素影响,导致其在野外根系探测中适用性受限,为了探究土壤含水量对探地雷达探测根系精度的影响,本研究采用野外预埋根系的控制实验,根据探地雷达波速、振幅和根点反射系数的变化,分析了不同土壤含水量条件下根点识别率及根点距离均方根误差。结果表明:(1)根系探测中,探地雷达波速和振幅是判断土壤含水量变化的重要参数;(2)随着土壤含水量的增大,探地雷达波速减小,雷达振幅趋于平缓;(3)不同土层深度上随着根系直径的增大,探地雷达波速增大,雷达振幅趋于激烈;(4)根点识别率与土壤含水量成负相关(P<0.05),土壤含水量为15%~25%时探地雷达对活根的识别效果最佳。本研究表明探地雷达可以作为植物根系生物量无损和快速测定、评估的方法,但在利用探地雷达测定土壤中根系时,应在土壤含水量相对较低的时间段进行。

矿井煤岩界面节点式雷达快速动态探测系统及实验研究

煤岩界面识别技术是煤矿智能化开采的关键技术之一。基于高频雷达波探测技术可实现煤岩界面的随采高精度探测,但仍存在矿井超大采高(≥6 m)片帮垮落带来设备的安全风险及采高突变(采高≤2 m)时空间限制设备通过的问题。在前期工作基础上提出了一种矿井煤岩界面节点式雷达快速动态探测系统并进行了煤岩界面探测实验研究,主要内容包括:①阐述矿井节点式雷达观测系统原理,根据矿井工作面实际环境设计煤岩界面识别观测系统方案及雷达传感单元安装方式;②研究并提出节点式采集控制系统和信息交互传输设计方案,实现数据动态采集控制及存储;③针对节点式采集方式及煤岩界面雷达反射回波特征,研究提出了节点探测数据增强处理方法、煤岩界面识别算法,可有效的实现煤岩界面智能识别与追踪、煤层厚度及空间坐标解算。为验证该方法的可行性,采用多个中心频率为1.5 GHz的探地雷达传感单元进行物理模型验证实验,并对节点式数据采集和连续数据采集结果进行了对比分析,实验结果表明:节点式采集方法与连续采集方法均可有效识别出煤岩界面,与连续采集方法相比,本文提出的节点式探测方法可实现数据的快速动态重复性采集,单次采集时长控制在10 s以内,煤层厚度探测结果平均误差为1.07 cm,最大误差为1.47 cm,平均误差百分比为7.64%。本方法为矿井智能化开采中煤岩界面的动态高精度探测提供技术支撑。

基于二维相控阵体制的探鸟雷达系统

随着环境的改善和航空事业的迅速发展,野生动物与航空器的冲突愈发尖锐,其中鸟击事件占野生动物袭击事件的90%以上。据统计,鸟击事件每年给全世界航空业带来超过20亿美元的损失,是影响世界航空业的头号危害。针对鸟击事件对航空器造成巨大危害的问题,必须对鸟情进行持续、全面的观察,其目的一方面是当观察到大量鸟类聚集活动时,可以及时指导飞行员进行规避、对鸟群进行驱赶;另一方面,通过长期数据积累,可以对鸟类的生物学和运动学特征进行研究,进而实施有针对性的防治措施。基于上述需求,雷达技术以其全天时、全天候、大范围、远距离、高精度等优势,在机场鸟情防治中得到了迅速的发展与应用,并发挥了重要作用。本文首先概要介绍了国内外鸟击事故整体情况及传统的鸟情探测手段,指出雷达技术在机场鸟击防范应用中的优势;其次,较为全面地介绍了探鸟雷达系统的发展历程,鸟情探测系统的体制、工作模式、探测性能等相应的发展情况;然后,对雷达在鸟情探测中的应用难点进行分析,并从系统体制、目标探测、目标识别等角度出发,对相应关键技术的研究进展进行说明;接着,对国内外典型探鸟雷达系统的技术状态和应用情况进行了对比,并对北京理工雷科电子信息技术有限公司的圆柱形二维有源相控阵探鸟雷达系统的研究进展进行了介绍;最后,对探鸟雷达技术的发展做出总结与展望。

往返平飘式探空在CMA-MESO三维变分中的同化及对模式预报的影响

往返平飘式探空通过一次探空气球施放实现“上升段-平飘段-下降段”三段观测,其下降段能实现在06时(世界时,下同)和18时自动垂直加密观测大气,具备提升区域高分辨率快速同化循环预报系统在06时和18时的预报技巧潜力。为了实现往返平飘式探空在区域高分辨率模式中的同化,分析其对预报的影响,初步提出了“选取模式层最接近观测”的垂直稀疏化方法来预处理资料,深入分析了稀疏化对同化效果的影响,论证了资料垂直稀疏化对于同化应用的必要性;在此基础上,开展了为期1个月的批量同化影响试验,着重分析了往返平飘式探空在长江中下游区域的组网观测对CMA-MESO模式预报技巧的影响。稀疏化敏感性试验结果表明,同化不稀疏化的往返平飘式探空相比同化传统业务探空,分析和预报误差显著增加,降水预报评分也显著降低,相反,“选取最接近模式层”数据的垂直稀疏化方案能提高模式的分析和预报技巧,表明往返平飘式探空同化前必须进行垂直稀疏化。批量同化试验结果表明,在冷启动时刻(00时和12时,为常规探空释放时刻),同化往返平飘式探空(上升段)相对同化传统业务探空,分析误差和预报误差变化较小。但在暖启动时刻(03、06、09、15、18、21时,无常规探空释放时刻),增加往返平飘式探空下降段数据,相比控制试验,分析场精度提高了约0.4%。此外,0~12 h累计降水预报的ETS评分变化较小,但12~24 h累计降水预报在0.1、1.0、5.0、10.0、25.0 mm量级降水ETS评分提高了约0.5%,在50.0 mm量级的降水ETS评分提高了约2.3%。总体而言,同化往返平飘式探空对于区域高分辨率快速同化循环预报系统在暖启动时刻的降水预报技巧有正贡献。

基于极限梯度提升和探地雷达时频特征的水泥路面脱空识别

针对探地雷达(GPR)数据解译依赖于人工经验,存在费时费力和主观偏差的问题,提出了基于极限梯度提升(XGBoost)和GPR时频特征的水泥路面脱空识别方法。采用正演模拟、室内试验和现场试验获得了脱空病害数据源,建立含有标签的脱空GPR数据集;通过重采样方法统一GPR数据采样频率,并对预处理后的GPR数据进行时频域特征提取,建立了包含18个时域和12个频域特征的数据集。以时频域特征为输入,是否存在脱空病害为输出,采用XGBoost算法构建脱空识别模型,并与随机森林(RF)和人工神经网络(ANN)算法进行对比。结果表明,模型的识别准确率排序为XGBoost(98.10%)>ANN(95.10%)>RF(93.17%),XGBoost模型识别精度最高,并能在实际路面上准确定位脱空区域。

探地雷达正演的间断伽辽金法影响因素分析

时域间断伽辽金(discontinuous Galerkin time-domain, DGTD)算法具有守恒性、稳定性、高精度性和间断性等优点,现已成为一种有效的探地雷达(Ground penetrating radar, GPR)正演方法.为了提高DGTD算法的计算效率和精度,作者详细分析了数值通量、时间离散格式、单元大小与局部基函数阶次、网格剖分方式等影响因素.数值实验表明,局部Lax-Friedrichs中τ=1/2的补偿数值通量既可以消除伪解,又可以提高计算精度;在精度相同的情况下,低存储显式Runge-Kutta方案(low-storage explicit Runge-Kutta, LSERK)的稳定性条件和低存储优势要明显优于其它两种时间离散格式,尤其是在大型复杂模型和三维正演模拟中更有优势.而提高基函数的阶次或增大网格数,均可以提高其误差的收敛性,局部基函数阶次N和单元大小d与电磁波波长λ的适用关系为d/N约等于λ/15;当单元数目大致相等时,网格剖分方式对于高阶DGTD算法的影响较小,说明DGTD算法对网格具有较好的适应性.最后,采用DGTD算法对火星乌托邦平原模型进行正演,验证了基于最优参数的DGTD算法模拟精度高,可为火星乌托邦平原GPR实测数据的解译奠定理论基础.

“双一流”建设背景下研究生学风建设的价值意蕴、现实困境与策略探赜

研究生是建设新时代科技强国与创新型国家的重要后备力量,学风建设成效直接决定着研究生培养质量。推进研究生学风建设是培养高素质人力资源战略的根本保障、建设创新型科技智造国家的必然要求、加快建设我国“双一流”高校与学科的先决条件、推进改革性培养方案重构的力量支撑和预防研究生学术道德失范的思想疫苗。然而当前研究生学风建设依然存在诸多现实困境,导致研究生学风建设现状依然不容乐观,通过完善招考制度与培养方案、加强思想政治教育工作、强化导师师德师风、规范学风建设制度和营造良好学术氛围等策略构建多维度的学风建设长效机制,有望提升研究生培养质量。

基于GPR探测的长江源地区冰川与冻土厚度研究

长江源地区的冰川变化揭示了青藏高原气候变化趋势。冰下地形探测作为冰川发育和运动过程研究的基础,对长江地区水土保持和淡水资源储量研究具有指导意义。长江科学院在长达10 a的江源科考基础上,分别于2022年、2023年采用探地雷达(GPR)技术对长江正源沱沱河发源地格拉丹东主峰的冰川厚度进行精准探测,并对查旦湿地冻土厚度上限进行了探测研究。结合多种冰川和冻土地质模型的GPR波场模拟结果,提高了GPR技术在长江源地区冰川和冻土探测的有效性和精准度。探测结果表明,格拉丹东主峰冰川厚度和查旦湿地冻土厚度上限均有不同程度降低,冰川厚度和冻土厚度上限观测是一个常年积累的结果,后续仍需持续进行观测,积累更多数据,分析变化趋势,以估算探测区域内冰储量,研究气候变化对冰川的影响效果。

基于GZCORS随探随测的地质雷达人防空洞探测技术研究

地质雷达具有无损、抗干扰和浅层分辨率高的优势,是城区人防空洞探测最重要的工具之一。传统的外业流程为:先探后测,再返还室内处理和解释数据。这种分离的作业方式常引起成果解释难度大和返工问题。本文充分发挥GZCORS(广州市连续运行卫星定位综合服务系统)快速测量优势,提出了可随探随测及现场解译的新方法,提高了人防空洞探测效率和准确性,最后用工程实例对该方法的优势进行了验证。

砂岩型铀矿多参数组合测井探管研制

针对我国砂岩型铀矿测井作业需多次下井测量,随着钻孔深度增加,占钻耗时增加,成本增大,且存在塌孔、卡管等风险,提出研制满足砂岩型铀矿勘查阶段测井需求的多参数组合探管。通过优选参数,解决了三侧向电阻率、自然电位等参数间相互干扰影响,研制了数字化、模块化的独立控制、独立响应各参数模块,结合连接结构设计和多参数独立响应并行工作机制的开发,最终实现了井温、井斜、井径、自然伽马、自然电位、三侧向电阻率、声波、井径和定量伽马等多参数组合探管研制,其中伽马测井模块通过了计量检定,取得了检定证书。经测井应用,研制的多参数组合探管能够实现1次下井作业获取多种测井数据的目的,提高了砂岩型铀矿测井作业效率,降低成本,符合高效、低成本发展需求,并且多参数组合探管测井数对岩性界面具有较高的识别能力,对于交互薄层、夹层等地层岩性变化的指示效果明显。

高频探地雷达在古城墙修复效果评价中的应用

在长期环境污染、自然因素和人为因素的共同影响和作用下,明长城得胜堡墙体结构出现了裂隙、空鼓开裂、墙体基础掏蚀、酥碱、植物根系等病害。研究利用探地雷达技术分别对得胜堡三个代表性城墙区域进行检测,探地雷达剖面图显示修缮后的城墙体状况有明显的改观,特别是经过传统逐层夯筑法修缮后的古城墙体,每层夯筑层连续性好,无明显异常,清晰可获得均匀的夯筑层厚度为0.02 m,可有效防治裂隙、空鼓、毛细现象及动植物等病害。采用土坯砖垒砌法修缮的城墙虽然在一定程度上起到了保护的作用,但由于土坯砖间连接的不密实,容易为毛细水、自然降水、动植物等提供产生裂隙、空鼓、生物等病害的条件,对于城墙的长久保存效果仍不够理想。采用探地雷达可快速了解古城墙的保存现状和修复性能,适宜开展大面积古城墙调查。

磁电异常联用技术在矿井火区勘探中的应用

针对新柳矿业周边小煤窑数量众多及小煤窑破坏漏风、引发自燃等问题,致使柳湾煤矿井田产生破坏,研究采用磁电异常联用技术和测温杆红外热像测温反演技术。研究表明:通过磁电异常联用技术和测温杆红外热像测温反演技术的联合应用,可以准确地探测和定位火源,从而实施有效的灭火程序。

高聚物注浆修复的面板堤坝探地雷达波场特征分析

针对高聚物注浆修复堤坝面板脱空病害的修复效果问题,依据实际堤坝面板层间结构和材料介电参数,基于时域有限差分法和完全匹配层边界条件建立了高聚物注浆修复面板脱空堤坝的探地雷达电磁波计算模型,分析了雷达中心频率、面板脱空修复程度及脱空区域大小、面板厚度及配筋等因素对高聚物注浆修复面板脱空堤坝探地雷达波场特征的影响。结果表明:随着激励源中心频率增大,探地雷达剖面图分辨率逐渐增加;随着脱空区域长度增加,探地雷达剖面图中产生的水平状界面反射波增长;随着脱空区域深度增加,探地雷达剖面图水平状反射线之间时间间隔逐渐增大;随着堤坝面板厚度增加,在面板脱空修复区域绕射波和衍射波幅值减小;探地雷达发射的电磁波遇到钢筋时将产生能量较强的绕射波,强绕射波将脱空区域上下分界面的反射波分割开,难以判断反射波的水平长度。根据高聚物注浆修复面板脱空堤坝的探地雷达波场特征,能有效判断堤坝面板脱空区域的高聚物注浆修复效果,有助于解释实际堤坝面板高聚物注浆修复效果的探地雷达图像。