藏北高原砾石粒径空间异质性研究

砾石是各种水文和侵蚀等过程综合作用的产物,是草地和土壤退化、生态系统恶化的一个标志,反过来这些砾石也影响到侵蚀的各个过程。研究藏北高原地表砾石的空间分异对区域生态环境恢复具有重要意义。本文以地表砾石粒径大小和空间位置为研究对象,通过Moran’s I指数、空间变异函数、地理探测器、回归分析等方法对其空间异质性进行系统性分析。结果表明:(1)全局Moran’s I指数值为0.481,呈显著的正相关,局部Moran’s I指数显示,研究区东部砾石聚集模式为高-高聚集,中部为低-低聚集,其余区域多呈随机分布。(2)砾石空间异质性由结构因素主导,但是变异函数最佳拟合模型与特征参数值均存在一定差异性,即存在一定的各向异性特征。(3)地理探测器结果显示,NDVI、土地利用类型为影响研究区砾石粒径空间异质性的主要因素,人口密度、植被类型、年均降水为次要因素。(4)回归分析结果显示,最优尺度回归为最佳回归模型,NDVI对砾石粒径影响最大,其后依次为土地利用类型、年均降水、植被类型。

藏北高原砾石粒径高光谱特征及遥感定量反演研究

藏北高原地区草地不断退化,荒漠化日剧严重;估算砾石粒径对于荒漠化评价及动态监测具有重要意义。基于高光谱遥感技术,结合地面调查、GPS定位、砾石光谱测定和砾石粒径测定,优选出与砾石粒径相关性最高的波段,并建立砾石粒径与敏感波段之间的线性拟合模型,利用高分五号高光谱影像对实验区的砾石粒径空间分布特征进行了提取。主要结论:相关性较好的波段在369.9、371.5和910.5 nm,其中一阶导数在910.5 nm处的光谱值与砾石粒径的拟合效果是最好的(R^(2)=0.738);不同光谱吸收参数与砾石粒径的拟合对比,在2340 nm附近的吸收面积与砾石粒径建立的拟合回归模型的拟合精度是比较高的(R^(2)=0.728);对砾石粒径进行空间遥感反演,精度达到70%,并简要分析砾石粒径的空间分布特征,为藏北高原的荒漠化分析提供了参考依据。

海域天然气水合物泥质粉砂型储层防砂砾石粒径尺寸选择

2017年5月我国海域天然气水合物试采成功,在其防砂关键技术上也取得了突破性成果。针对弱固结、细粒含量较高、防砂难度较大的泥质粉砂型储层,通过分析国内外天然气水合物试采防砂关键技术,结合我国南海海域试采储层的粒径分布范围和充填砾石混合的特点,建立混合粒径组合等效孔隙尺寸模型,计算得出部分工业砾石混合粒径砾石堆积的孔隙分布范围,进而换算成挡砂粒径。在此理论分析的基础上,设计物理模型实验对不同粒径砾石条件下的仿真储层进行阻砂实验,验证了0.23~0.32 mm的砾石可以阻挡0.04 mm以下的泥质粉砂型储层大量出砂,为我国天然气水合物试采防砂砾石尺寸的选择提供了理论依据。

基于气井防砂砾石粒径构成特征的砾石堆积孔隙直径分析

根据气井防砂砾石的粒径构成特征及完井防砂砾石充填是多种粒径砾石混合而成的堆积碎散性特征,通过剖析高压充填条件下混合粒径砾石堆积的排列结构,建立砾石堆积孔隙直径结构理论模型,推导出计算砾石堆积孔隙直径尺寸的公式。同时,通过理论计算分析了砾石颗粒的粒径比对砾石堆积孔隙直径尺寸的定量影响规律,为水合物试采井防砂砾石粒径的选择提供了理论依据。

青藏高原北部砾石粒径变化对气候和构造演化的响应

青藏高原周边广泛分布的晚新生代砾岩是高原强烈隆升的产物,但也可能仅仅是气候变化造成.通过对青藏高原北部代表性砾岩,酒西盆地老君庙剖面上部酒泉砾石层和戈壁砾石层进行详细的砾石粒径变化研究,发现约0.8Ma以来酒泉、戈壁砾石层砾石粒径不仅具有明显的变粗趋势,而且还发育了9个显著的粗细变化旋回,并且可与黄土-古土壤和深海氧同位素气候旋回进行良好对比,粗、细砾石层分别对应于季风气候的暖湿和干冷时期,具有显著的大约10万年和4.1万年周期.由于我国西北第四纪晚期的气候是持续变干,因此,初步认为酒泉-戈壁砾石层中砾石粒径的持续变粗反映了高原第四纪晚期持续强烈的构造隆升,而其中的旋回是对第四纪冰期-间冰期气候旋回变化的响应,后者叠加于前者之上,从而为高原周边砾岩层主要是高原强烈隆升的产物提供了重要的证据.

基于主成分分析法的戈壁地表砾石粒径遥感估测模型研究

戈壁地表砾石粒径与遥感多光谱数据、植被指数及地学因子存在相关关系,但这些因子间可能存在着多重相关性,如利用这些因子直接建模估测戈壁地表砾石粒径,则可能出现病态模型。利用主成分分析法筛选因子,既可保留多个相关因子的主要信息,又可避免因子间共线性的问题,达到降维、简化模型的效果。因此,本文以新疆哈密市境内山前洪积扇戈壁地表砾石为研究对象,以2010年Landsat TM遥感影像及30m分辨率DEM为基本数据源,采用主成分分析法,从选择的43个遥感及地学因子(主要包括影像各波段信息、DEM、NDVI、GEMI,影像经K-T变换得到SBI、GVI、WVI三个分量,通过纹理分析得到的各个波段的均值、方差、信息熵、相关性及对比度等纹理因子,以及利用DEM提取的粗糙度等)中,筛选提取其主成分。结果表明,第一主成分至第五主成分的累计贡献率达98.0%,以前5个主成分作为自变量,借助SPSS软件中的多元回归分析功能,建立戈壁地表砾石粒径估测的回归模型,模型经方差分析及相关性检验,达到显著相关水平。基于建立的估测模型,进行了戈壁地表砾石粒径估测,经验证,实测值与估算值紧密相关。研究可帮助我们了解戈壁的特征,为戈壁区改造利用,认识沙粒迁移、沙漠扩展提供技术支持。

砾石含量及粒径对崩岗崩积体渗透特性的影响

为探讨砾石对崩积体渗透性的影响,采用环刀法对不同砾石含量及粒径条件下崩积体入渗特性的变化进行研究。结果表明:(1)0%,10%,20%,30%砾石含量崩积体进入稳渗时间在9~10min之间,40%,50%砾石含量崩积体进入稳定时间在19~20min之间。(2)相同粒径砾石条件下,崩积体的初渗率、稳渗率、平均入渗率及入渗量随砾石含量的增加而增大;含2~3,3~5,5~10mm砾石崩积体的入渗参数在10%,20%,30%砾石含量时变化不大;当砾石含量为40%时,入渗参数随着砾石粒径的增大而减小;当砾石含量为50%时,含3~5mm砾石的崩积体的入渗参数最小。(3)Kostiakov公式拟合更适合模拟崩积体的入渗模型。

砾石直径和补灌量对砂田西瓜根系分布的影响

采用剖面取样分析方法对砂田西瓜4种补灌量（0mm，23mm，4mm5和68mm）和三种粒径（2～5mm，5～20mm和20～60mm）砾石覆盖及不覆盖对照的根系分布进行了研究。结果表明，砂田西瓜有一个发达的根系，根系最长可扩展到1．5m的深度，但83％以上的根系集中在1m以上的土层，西瓜田覆盖砾石比对照的根系长度密度增加75％以上。砾石直径20～60mm的覆盖处理，RLD显著高于2～5mm直径的处理，降雨量较高的2002年，顶部50cm土层有更多的根系，降雨量少的年份，下部土层的根系明显增多，但整个土层的总根系长度低于降雨较多的年份。2001年补灌45mm和68mm处理的根系长度密度明显高于不补灌的处理，但2002年随补灌量的增加，下部土层根系长度密度减少。降雨少的2001年，补灌增加了西瓜根系的长度密度、蒸散量、产量和水分生产率，而降雨多的2002年，补灌后根系长度密度减少，水分生产率降低。不同直径的砾石覆盖，产量没有显著差别，但由于大粒径砾石覆盖增加了土壤蒸发，虽然根系长度密度增加，但水分生产率降低。结果说明，砾石直径、降雨和补灌量对砂田西瓜的根系分布有明显的影响，用5～20mm粒径砾石覆盖，并保持适度的水胁迫不仅有利于根系的扩展，而且能提高西瓜的水分利用率。

基于无人机图像的戈壁表面砾石特征变化研究

[目的]通过无人机平台和运动结构建模技术获取了覆盖较大范围的戈壁表面正射图像和数字地面模型,以位于新疆维吾尔自治区哈密市天山南坡的洪积扇为研究对象,进行戈壁表面砾石覆盖度和粒径的测量及分析,探讨利用无人机和图像处理技术进行大范围戈壁砾石研究的适用性。[方法]通过自洪积扇扇心到靠近扇缘选取3个典型样区,利用无人机获取连续覆盖的戈壁表面高分辨率图像,生成了戈壁表面的高清正射拼接图像以及高精度的地形数据,并提取了样区内砾石(粒径≥7 mm)的覆盖度及砾石(粒径≥32 mm)的粒径。[结果]自扇心到靠近扇缘,3个样区的砾石覆盖度分别为34.22%,26.85%,21.88%;砾石粒径均值分别为130,95,78 mm。随海拔下降,样区总体砾石覆盖度和粒径均呈下降趋势,且自扇中到扇缘相比自扇心到扇中下降趋势有所减缓;而在各个样区内部,砾石覆盖度及粒径与海拔关系不明显。[结论]在洪积扇尺度上,砾石覆盖度与粒径变化主要受海拔影响;在样区尺度上,砾石覆盖度和粒径变化则可能受到植被分布和局部地形的影响。利用无人机和图像处理技术,可以高效且准确地评估大范围戈壁表面砾石特征及分布,为戈壁形成演化研究提供基础数据及技术支撑。

超大粒径砾石混合料强度试验研究

对超大粒径破口砾石混合料进行了力学性能方面的研究,主要探讨抗压强度与掺加不同配比粉煤灰、不同长度聚丙烯纤维、不同龄期之间的关系,通过无侧限抗压强度试验得出:粉煤灰最佳掺量为水泥质量的30%,聚丙烯纤维掺量为水泥质量的1.3%时,最佳长度为12mm。

野外砾石统计方法的应用与对比

砾石对于研究构造活动和气候变化具有重要意义,而砾石粒径是其中的重要参数,如何准确地获取粒径数据则是砾石统计分析中的基础性工作。为了能更全面地了解和使用砾石统计方法,对地表砾石统计和地层砾石统计这2种方法从操作流程、抽样过程、样本容量、误差分析和适用条件等方面进行了分析和总结。地表砾石统计,主要有沃尔曼法和面积样本法,前者强调抽样的随机性,多适用于对粒径>2 mm砾石的统计,常用于研究砾质河床的砾石粒径顺流变化趋势;后者适用的粒径范围更广,可达细砂级沉积物,多用于探索河床砾-砂转换带和生物栖息环境划分等领域。地层砾石统计,大多使用体积样本法,强调砾石的成层性,可根据研究目的确定相应的网格筛,粒径范围也可达细砂级别,多用于沉积地层粒度对气候与构造的响应、河床监测和泥沙运移等方面。砾石统计方法的选择很大程度上取决于研究目的及野外工作条件,可根据实际情况灵活选择。

澜沧江思茅港段航道整治数值模拟及效果分析

针对云南西南山区河段水流急、卵砾石粒径大的特点,本文以澜沧江思茅港河段为研究对象,根据河段地形条件及通航标准,因地制宜,采用了疏浚滩险的手段,对该河段进行了整治方案的研究设计,最后借助地表水模拟软件SMS,对整治方案的整治效果进行了数值模拟。从模拟整治效果来看,整治后工程河段水流归槽,流态平顺,通航条件大幅改善。

钻孔灌注桩施工及安全控制要点

钻孔灌注桩的使用范围 钻孔灌注桩适用于黏性土、砂土、砾石粒径小于10cm,含量少于30%的碎石土。 岩溶、超厚砂层、涌水量较大的土层不适合钻孔灌注桩。 施工前的准备工作 在正式施工前,应具备桩基施工所需要的地质资料并要做好场地平整,探明和清除桩位处的地下障碍物,按平面布置图的要求做好施工现场的施工道路、供水供电、泥浆池和排浆槽等泥浆循环系统、施工设施布置、材料堆放等。

砾石含量对生土块材受压性能的影响分析

生土结构营建时所取用的土料中常含有砾石,为了研究砾石含量对生土块材受力性能的影响,对掺入不同粒径、不同掺量砾石的10组共100个生土立方体试块进行抗压强度试验。通过试验结果对比,探讨了生土试块的破坏形态、破坏过程、荷载-位移曲线、抗压强度及变形能力。试验结果表明,砾石的粒径和掺量对生土立方体块材的抗压力学性能有一定影响,砾石掺量在5%以下较为合理,随掺量增加,生土块材抗压强度有所降低;随粒径增大,生土块材抗压强度有所增大,但砾石粒径不宜大于墙体厚度的1/3。

砂田不同覆盖方式对土壤微生物组成的影响

为研究砂田(GSMF)表面覆盖的砾石层对土壤微生物组成的影响,于2004年春布设试验,分别为砾石覆盖厚度试验、覆盖砾石粒径试验和不同粒径砾石按不同比例混合覆盖试验。于2009年5月对未经扰动的土壤细菌、真菌、放线菌组成和土壤含水量进行研究,土壤剖面深度分别为0～1cm、1～2cm、2～4cm和4～20cm。结果表明,砾石覆盖可以增加土壤含水量和土壤微生物数量,当土壤表面覆盖的砾石粒径越小或者组成覆盖层的砾石以小粒径为主时,有利于土壤水分的积累和细菌的生长,反之则利于放线菌的生长,粒径范围在1～8cm时,较利于真菌生长,在砾石覆盖厚度试验中观察到有超过50%的真菌分布在0～1cm深的土壤剖面中这一特有现象。砾石层覆盖厚度为7～9cm时,最适宜微生物生长。

戈壁表面阻力系数的实验研究

气流对戈壁表面的响应可定量地用阻力系数来表征.通过风洞模拟实验研究了风蚀戈壁表面阻力系数与砾石粒径、覆盖度的关系.结果表明,当砾石覆盖度大于40％～50％时,戈壁表面阻力系数趋于常数.据此,结合野外调查结果认为,我国干旱区的广大戈壁风蚀面大多在空气动力学上是稳定的,至少不是现代风沙活动及沙尘暴的主要物质源地,在戈壁地区风沙活动及沙尘暴防治重点应放在砾石覆盖度较小的“土戈壁”上.用回归方法建立了包含砾石粒径与覆盖度两个变量的阻力系数预测模型,与风洞实验值吻合得比较好（R2=0.94）.通过阻力系数随砾石摩阻雷诺数的变化规律判定,戈壁风蚀面摩阻效应随戈壁砾石粒径与覆盖度的增大而提高.