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[硕士论文] 王星
水利工程 黑龙江大学 2018(学位年度)
摘要:我国各地形成冰的地形地势、气象条件和水动力的不同,造成冰在某些性质上的差异,所以研究冰自身的基本物理参数和力学性质等对于冰冻圈的环境和工程都具有重要意义。本文以2016年12月至2017年3月冬季对乌梁素海湖冰开展了现场的原型观测和室内晶体及力学试验为基础,分析了湖冰生消过程和光学、热学等对湖冰的影响。
  首先,介绍一下冰的原型观测所用到的一些仪器:主要有气象塔、冰-水-泥温度链、光学监测塔、冰下超声测距仪和热电阻丝冰厚测量装置。然后,分析和研究这些仪器所监测的数据:针对乌梁素海湖冰变化历程,确定冰生消阶段的生长期、稳定期和融化期;降雪能够有效的阻碍气温与冰层之间的热量交换,相当于在冰层上面覆盖了一层保温层;超声、电阻丝和钻孔三种测冰厚的方法差值很小,表明三种方法在测冰厚方面的可行性和一致性;冬季期间太阳总辐射有不断增大的趋势,降雪对阳光具有很强的反射作用,是影响反辐射的决定性因素;一天中太阳辐射最强的时刻在13:00左右,此外冰层对红外线有很强的吸收能力;在冰的整个生消期间对冰-水温度剖面曲线进行分类,统计每种类型出现的时间和次数。最后对采集的冰试样进行断裂韧度试验,用费氏台观测冰的晶体结构,计算冰晶粒的平均等效圆直径;在7cm×7cm×60cm和切口深度2cm的标准试样下,分析断裂韧度与温度和应变速率的关系,研究表明在试验温度-2~-10℃下,冰试样的极限断裂韧度在8.87~12.33KN/m3/2区间内。
  本文给出的分析结果有助于湖冰生消变化和湖冰力学性质的发展,并能为冬季湖泊和水库的经营等提供科学的参考价值。
[硕士论文] 王恺祯
水文学及水资源 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:高纬度寒冷地区往往会存在冰凌问题,冰盖的存在使得渠道流动断面的湿周增加,水力半径减小,冰盖下表面的阻力增加。水流条件的改变往往会引发冰凌洪水,危及桥梁、涵洞、河道工程和其他水工建筑物的安全。研究冰期冰情要素、槽蓄水量以及冰下洪水波坦化程度的变化规律,对宏观掌握冰期洪水的发展规律具有重要的理论意义,对防凌减灾具有重要的现实意义。
  我国黄河宁蒙河段每年都会发生不同程度的凌情,本文以黄河宁蒙河段为研究背景,依据2006~2017年的原型观测资料,研究内容主要概括为以下几点:
  (1)以巴彦高勒、三湖河口、头道拐三个水文测站为研究对象,整理和计算黄河宁蒙河段流凌期、封冻期、开河期三个时期的冰情要素特征值,统计分析冰情要素间的函数关系;并对比分析三个水文测站间冰情要素的差异,计算各冰情要素的年际变化。
  (2)以巴彦高勒—三湖河口及三湖河口—头道拐这两条河段作为研究河段,计算不同时期的槽蓄水量变化,统计分析槽蓄水增量与冰情要素间的函数关系,并对比两条河段冰期槽蓄水增量的差异。
  (3)从水量平衡方程和槽蓄方程两方面,探讨马斯京根法应用于冰期的适用性,并分析马斯京根法参数与糙率之间的关系;基于最小二乘法原理,使用MATLAB软件计算拟合,得到各河段不同时期的马斯京根法参数值;对计算出的参数的可靠性进行验证,结果表明计算值与实测值的数值与趋势皆比较接近,整体误差很低,将马斯京根法应用于冰期是可行的。
  (4)将冰盖发展分为冰盖冻结增厚和冰盖融化减薄两个过程,计算不同冰盖发展过程下的马斯京根法参数值,建立冰厚值与马斯京根法参数的联系,分析两种冰盖发展过程下洪水波传播坦化的规律,研究表明冰盖冻结增厚和冰盖融化减薄过程对洪水波的传播坦化存在差异。
[硕士论文] 王佳
水利工程 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:安徽省地跨长江和淮河两大流域,处于我国长江中下游梅雨带地段,研究其梅雨的发生特点及演变规律,对于预测安徽省水文水资源的情势变化,制订有效的水资源规划利用及防洪抗旱的方案具有重要的指导性意义。依据安徽省1957~2016年共60年14个站的逐日降水、气温等水文气象资料为基础,识别梅雨过程,得各站的入梅日、出梅日、梅雨期长度和梅雨量等梅雨过程特征值。基于南北气候地理分异规律,将安徽省分为江南、江淮和淮北3个区域,采用标准化指数对3个区域的梅雨量和年降水量的多寡进行状态划分,运用集对分析法对3个区域间的梅雨量、年降水量的空间特征以及每个区域内梅雨量与其年降水量的关系进行分析;同时,运用集对分析法分别对3个区域的梅雨量状态进行预测。研究结果表明:
  (1)江南、江淮和淮北3个区域的多年平均入梅日分别为6月15日、6月21日和7月3日,出梅日分别为7月8日、7月12日和7月19日,梅雨期长度分别为23、21和16天,多年平均梅雨量分别为323.2mm、232.1mm和194.3mm。
  (2)无论是梅雨量还是年降水量,江南和淮北区域间的联系度都是3个区域中的最小值,而江淮和江南区域间梅雨量、年降水量状态的同一度最大,表明降水具有一定的地带渐变特征;3个区域内的梅雨量与年降水量状态的同一度都达到55%以上,其中江淮区域内的梅雨量和年降水量的联系数最大,为0.858。
  (3)通过集对分析法对江南、江淮和淮北3个区域进行梅雨量状态预测,合格率分别为70%、50%、70%,分析对比3个区域的合格率,其中江南区域和淮北区域的预测效果更好。
[硕士论文] 吴一帆
市政工程 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:冰塞、冰盖是我国北方寒冷地区常出现的冰情现象。冰塞、冰盖的出现改变河道的水力条件和边界条件,与明流条件相比,冰盖底部流速分布规律发生改变。河流中表面冰层的覆盖,增加了河道的阻力引起水位的波动,上游不断的来冰将在冰盖底部堆积形成冰塞,从而导致上游水位急剧上升引发凌洪灾害,对水工构筑物及沿岸的居民产生严重威胁。所以河冰问题一直以来是研究者们关注的重点。
  通过模型试验,对四种不同尺寸条件下的冰盖前缘冰块稳定性进行了研究,对冰块进行力学分析,同时考虑水流拖曳力、碰撞力和水压力的影响,通过力矩平衡的方法,建立了冰盖前缘冰块稳定性的临界判定条件。在提出的公式中充分考虑到了冰块尺寸对临界条件的影响,通过与前人所研究的成果进行对比分析,并结合试验实测数据进行比较,结果表明研究成果与试验数据结果更加吻合。在冰盖底部冰花堆积运动过程中,冰波运动显然起着至关重要的作用。在研究中,通过对比不同的水流条件和来冰条件下的试验结果,揭示了冰波的形成和演化机理。并进一步研究了冰波形成的波高和冰波运动速度,给出了冰波运动条件下的盖移质输冰能力计算方程,结果表明该方程与实测试验结果吻合较好。
[硕士论文] 黄峰
建筑与土木工程 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:由于双电层的存在,流体饱和孔隙介质中弹性波与电磁波之间存在耦合。当弹性波在孔隙介质中传播时会产生伴随电磁场,另外,弹性波遇到介质分界面时还会激发出独立于地震波传播的电磁波。这两种电磁信号统称为震电信号。震电效应是产生地震电磁场的一个有效机制。研究震电效应对地球物理勘探以及地震电磁现象的解释有重要意义。在震电波场模拟中,特别是采用时间域数值方法计算震源的震电波场,为了避免弹性波和电磁波速度相差过大带来的计算困难,通常采用电磁场似稳近似条件,有时也称准静态近似。但前人并没有对电磁场似稳近似带来的误差进行分析,本文通过研究对比全耦合情况下震电波场的精确解和采用似稳近似计算得到的近似解,研究似稳近似带来的误差及其影响因素,并探究适宜使用似稳近似方法的条件。
  本文基于水平分层介质模型研究似稳近似所带来的误差(通常应用水平分层模型去近似地下结构)。我们在采用似稳近似情况下得到简化的Pride方程组,并且先由Biot方程中解出地震波场。然后,采用电磁场似稳近似从电势的泊松方程中解出电磁场。将上述解出的震电波场的近似解与采用完整Pride方程组解出的震电波场精确解作对比。我们发现:(1)对于接收器远离自由表面,同震电磁场信号由体波产生的情况,似稳近似忽略了S波伴随电场;在模拟P波时,似稳近似方法几乎不产生误差;在模拟S波的同震磁场时,似稳近似方法带来了显著的误差。误差随着矿化度的的增加而增加,随着频率的增加而减小。(2)当接收器距离自由表面很近时,似稳近似方法所带来的误差可大可小,而且依赖于频率和矿化度:在低频低矿化度时或者在高频时,似稳近似方法在模拟水平同震电场时只产生较小的误差;在低频高矿化度时,似稳近似方法在模拟水平同震电场时会产生比较大的误差;当接收器距离自由表面很近时,似稳近似方法在模拟竖向电场时几乎不产生误差。(3)对于由直达P波在自由表面产生的界面电磁波,只有当电磁波的波长远大于源和接收点的距离时,似稳近似方法才能得出精确的结果。
  本文研究了似稳近似的误差与影响因素,厘清了可以使用似稳近似的条件,所获得的结果可以为今后震电现象以及地震电磁信号的解释提供重要的理论基础。此外,本文还初步研究了VESP模型和双井模型实验,发现二者不仅分辨率高,还可以方便的观察各种类型的波,同时可以直接地研究各种波的生成、转化的过程,这为为以后的研究做了铺垫。
[硕士论文] 任孝海
水利工程 黑龙江大学 2017(学位年度)
摘要:水文监测承担着为防汛减灾提供及时有效水情信息的重任,受气候、自然、经济、技术等条件限制,哈尔滨地区仍有相当一部分有重要防汛任务的中小河流没有开展水文监测工作,无法控制实时水雨情信息。
  本文以哈尔滨地区中小河流水文监测建设项目为依托,通过收集已有资料、观测数据、现场调查等手段,分析了项目区的水文、气象、地质条件以及现有监测方案,对该地区中小河流水文监测方案分析与评价。开展的工作及成果如下:
  1、收集整理研究区域的基本资料,对研究区中小河流水文监测现状进行分析研究。通过资料分析研究得出,该地区通河县岔林河、大古洞河、小古洞河、西北河及依兰县巴兰河、木兰县白杨木河、阿城区阿什河的洪水灾害最为突出,该地区水文站网密度偏稀,水文站点布局不尽合理,中小河流水文站偏少,水文巡测能力亟待加强。
  2、对研究区域的河流特点进行分析,河流含沙量小,河床相对比较稳定的河流,走航式ADCP等新型设备具有很好的使用效果,尤其是对洪水陡涨陡落的中小河流,更可在较短的时间内实测流量(起点距、水深、流速),并可达到成果快速的远距离传输,满足洪水控制和防御的目标。中小河流大多距离人口居住地较远,雷达水位计、翻斗式雨量计等自动测报设备满足水位、雨量观测连续性、及时性、准确性的要求。
  3、根据对中小河流监测方案进行分析,随着自动测报技术的逐渐成熟,在中小型流域水文监测中,水文巡测是不可或缺的重要组成部分。水文巡测是改进和创新水文测验方式的重要途径。因此,本研究将水文巡测应用在中小型流域水文监测中,并通过巡、驻结合方式加强重要站点管理,研究结果将为探究和发展水文巡测的新型监测模式提供一定的科学依据。
[硕士论文] 张萍
固体地球物理 中国科学技术大学 2017(学位年度)
摘要:地震学是探测地球内部结构最重要的途径之一。近年来,基于密集台阵观测的多种地震学成像方法有效地约束了地壳精细的结构信息,对理解地壳的形成和演化、地球深部动力学过程具有重要意义,也为浅地表资源勘探、防震减灾等提供了重要基础。本文基于接收函数方法,一部分利用偏移成像获得华北地区莫霍面深度分布,另一部分发展了接收函数和面波数据的分步联合反演方法。通过对实际结构研究和新成像方法的发展两个方面,获得大陆地壳精细的结构信息,为深入认识典型构造区壳幔动力学过程和岩石圈演化提供重要的深部观测约束。
  主要研究内容及结果概括如下:
  本文利用华北地区200个宽频带地震台站提取远震P波接收函数,采用波动方程偏移方法对Ps转换波和PpPs多次波进行成像,获得华北克拉通东北地区高精度的莫霍面深度分布图。研究结果显示,莫霍面深度在南北重力梯度带两侧明显不同,西部深度大于40km,东部深度小于32km,中部造山带下方的地壳厚度由西向东快速减薄,深度变化约为10km,总体呈现显著的东西差异,与前人被动源与主动源研究的结果大体一致。此外,在南北重力梯度带两侧,莫霍面深度进一步呈现小尺度的南北向变化。一方面,中部造山带的中心区域,莫霍面深度相对较深,约为42km,与该区域下方下地壳延伸至上地幔顶部的高速异常和岩石圈地幔的难熔组分在地理位置上一致;北部靠近古老造山带的边缘区域,约38km的深度值可能对应着区域下方厚的壳幔过渡带中部的深度,与地震学和岩石学证据吻合。前者可能与太古代克拉通的残留有关;后者则可能反映区域下方强烈的壳幔相互作用,与岩浆底侵和热物质上涌的动力学过程有关。该莫霍面深度的南北差异,可能暗示着南北重力梯度带西侧的岩石圈受到空间不均匀的复杂改造,涉及地壳和岩石圈地幔。另一方面,南北重力梯度带东侧,燕山地区的地壳厚度相对较厚,约为~32-40km;而渤海湾盆地下方的地壳明显减薄,约为~26-32km。我们推测,早期西伯利亚克拉通和华北克拉通拼合时发生的一系列构造事件产生的南北向挤压形变可能在克拉通北部边缘地带造成了结构异常,因此,在中生代晚期中国东部的构造拉伸环境中,靠近北部边缘带的燕山山脉与克拉通中心的渤海湾盆地发生了不同的构造响应,进而造成了现今显著的南北向结构差异。另外,渤海湾盆地的地壳厚度从边缘(~32km)到盆地中心(~26km)进一步减薄,但对应岩石圈的增厚和布格重力异常的下降,说明渤海湾盆地内部的岩石圈地幔可能相对较轻。通过对莫霍面深度与地质构造、布格重力场和岩石圈厚度的相关性比较,结合其他地球物理观测和岩石地化证据,我们认为显著的大尺度东西向结构差异可能反映中生代以来古太平洋向亚洲板块东部的俯冲对华北克拉通造成的主要破坏作用,而小尺度的南北差异可能反映华北克拉通古远古代形成时固有的结构差异,或者是克拉通长期演化进程中后续的多期构造事件对岩石圈空间不均匀的复杂改造和综合影响。
  本文发展了接收函数、面波频散和ZH振幅比三种数据的分步联合反演方法,使用线性迭代算法,更好地约束精细的地壳横波速度模型和Vp/Vs结构。为了充分利用三种数据对地壳结构不同的敏感性,我们提出了“三步反演”的反演策略,通过调节不同数据的权重,逐步恢复精细的地壳结构。首先使用面波频散和ZH振幅比两种数据联合反演,约束平滑的绝对横波速度模型,再加入对间断面信息高度敏感的接收函数数据,进一步约束更为精细的横波速度模型。对于前两步反演,纵波速度和密度通过横波速度模型和经验公式计算。最后,在已获得的横波速度模型基础上,再次结合三种数据进一步约束纵波速度模型,并通过直接相除获得对应的Vp/Vs模型。理论合成测试和蒙拓卡罗误差测试结果表明:分步联合反演不仅可以获得稳定可靠的高精度横波速度模型,而且可以约束大尺度的Vp/Vs结构,对理解地壳的岩性和物理状态有非常重要的意义。
[博士论文] 秦维泽
固体地球物理 中国科学技术大学 2017(学位年度)
摘要:从过去到现在,地震一直是困扰着人类的重大自然灾难,这其中,以大地震造成的灾害最为严重,因此研究大地震的孕育和发生过程及其产生的灾害特征一直是地震学研究的核心问题。为了更好地理解和研究大地震,科研人员提出了多种地球物理学方法,以更好地从不同角度研究大地震。其中,基于地震学的反投影方法可以利用区域高密度台阵或全球台阵来还原地震破裂过程中能量辐射的时空分布特征,并以此为基础研究破裂过程。
  本文从信号传输理论出发,从信号传播的视角展示了反投影的基本原理和处理过程,自然地推导出了反投影的优缺点以及所依赖的数据特征。在理论推导基础上,介绍了传统时间域和频率域反投影方法的数据处理过程,并介绍了常见的各种处理流程上的变化及后续发展。
  为了验证多台阵时间域反投影方法的有效性,本文用多台阵反投影方法处理了北美、澳洲和欧洲三个台阵的波形数据,研究了2015年4月25日尼泊尔Mw7.8级地震的破裂过程和高频能量辐射特征。结果显示,高频能量辐射位于高滑移区的北部,破裂从震中开始沿断层走向向东东南方向传播,速度约为2.8km/s,各个台站所观测的结果基本一致。将反投影显示的高频辐射与余震分布和滑移分布结合起来,本文最终得出结论,受深度控制的温压条件控制着同震高频和低频辐射的分布特征,而破裂区东部与西部的应力和结构不均匀控制着破裂的开始与结束。
  在传统反投影方法中,通常只考虑基于一维模型的理论走时和从初始震中到台站下方的三维结构差异,而将源区结构视为均匀和各向同性。为了考察源区结构对反投影的影响,本文提出了一种较为系统的基于余震的源区走时校正方法,并用这种方法处理和研究了2011年日本Tohoku Mw9.0级地震的破裂和高频能量释放过程。本文通过对比进行源区结构校正和没有进行源区结构校正的反投影结果发现,校正后的高频辐射位置向靠近海沟远离海岸的方向有所移动,离滑移区更近。这说明Tohoku地震破裂区确实存在着结构的横向非均匀性,也说明了本文提出的校正方法的有效性。这种校正方法可以结合其他先验信息和假设,具有很强的适应性。
  除了时间域的多台阵反投影方法,本文还研究了频率域的多台阵稀疏反演(压缩感知)反投影方法。这种方法结合基于l2,1范数的稀疏优化,将频率域压缩感知反投影方法从单台阵推广到了多台阵,发展了一种新的基于多观测量的压缩感知反投影算法。这种方法只假设不同台阵观测的能量辐射来自相同的稀疏位置,而对不同台阵观测到的辐射源的振幅和相位没有限制,从而合理有效地利用了多台阵观测反演得到更为准确的震源信息。为了验证这种方法的有效性,本文进行了数学和模拟数据测试,测试结果都表明方法的有效性和可靠性。
  今后,将多台阵的频率域压缩反投影和源区走时校正结合起来,可以有效地提高反投影结果的真实性、可靠性和准确性,为认识大地震破裂的物理过程提供更好的约束。
[硕士论文] 张明
软件工程 山东大学 2017(学位年度)
摘要:地震监测信息的管理是防震减灾领域工作的重要组成部分,需要对其建立相对合理的管理方式。由于检测设备处于复杂的环境之中,一些无法避免的外界因素会对数据监测设备的运行造成影响,针对检测设备的维护管理工作任务相对繁重。在以往的工作中,出现故障的设备在问题上报方面周期时间较长,负责人不能够及时获取设备运行的具体状况,在实时监控机制层面存在问题。因此,根据上述情况,对本形变仪器的远程实时监控报警系统进行了开发。
  地震行业形变仪器远程实时监控报警系统开发过程,采用了.Net Winform窗体、ASP.NET框架、SQL Server2008数据库技术。.Net Winform窗体包括了多种框架组件,并以开源轻量为基本特点。ASP.NET框架主要应用在Web应用之上。该框架中包括了多种元素,并在提供多种框架的基础上,增强系统前台交互的效果。系统功能业务数据的管理主要由SQL Server2008数据库进行负责。
  系统主要包括了配置管理系统和后台实时监控系统两方面。配置管理系统以各项业务信息的管理为主要任务,具体包括了台站维护、设备信息、职工负责人信息等方面。在该部分中可以对上述业务信息进行全面管理,设备中包含了多个种类。在后台实时监控部分,可以对监控界面进行创建,并进行具体的监控工作,针对出现的异常进行报警通知,发送报警短信。
  根据系统的应用情况,在形变仪器的远程实时监控方面取得了突破性进展。通过建立及时高效的短信通知机制,各类设备出现的问题能够得到及时上报和反馈,负责人可以对仪器出现的各类故障进行及时处理,尽量避免因为故障而造成的重要业务数据丢失现象。同时,通过对各类信息化技术形式的采用,信息获取的方式更为丰富,工作人员可以更为便捷的获取相关数据,与其相关的读取、处理等工作可以顺利开展。另外,针对各类业务信息进行了全面管理,增强了业务数据的利用效率,共享机制得以建立,业务人员之间的沟通也更为畅通。可以说系统的应用,从多方面、多方位为仪器设备的监控报警工作提供了积极因素。
[硕士论文] 韦尔迪
固体地球物理 中国科学技术大学 2017(学位年度)
摘要:地震波在复杂介质中的传播计算问题对研究地震波形反演、强地面震动预测、地震成像以及地震波的传播性质等都具有的重要的意义。传统的解析(或者半解析)的方法(比如:FK方法、Cagniard-de Hoop方法和广义反射/透射系数方法)可以准确并且高效地计算地震波在水平层状介质中的传播;但是它们现在还不能处理复杂的地震介质模型。数值计算的方法(比如:有限差分方法、伪谱方法、有限元方法和谱元方法等)比传统的解析(或者半解析)的方法需要更多的计算资源,但是它们可以通过离散地震波方程来处理计算区域的复杂的地震介质模型。随着计算机领域的飞速发展,数值计算的方法已经被广泛地应用于地震波计算领域。
  与其他的数值计算方法相比较,有限差分方法具有算法简单直接、网格容易生成和适用于并行计算等优势;因此它在地震勘探和地震工程等领域中被广泛地应用。自由表面边界条件的施加方法是使用有限差分算法计算地震波在复杂介质中传播的一个重要方面。本文首先总结了有限差分方法中施加自由表面边界条件的方法,然后使用同位网格有限差分方法对比研究了五种稳定的施加自由表面边界条件的算法,并且使用这些算法模拟了地震波在水平和起伏自由表面模型中的传播,对计算的理论地震图进行了简单的误差分析。
[博士论文] 董一兵
固体地球物理 中国科学技术大学 2017(学位年度)
摘要:沉积盆地通常是经济发达、人口密集的地区,诸多大城市坐落其中。然而,一些沉积盆地同时也是震害严重的区域,盆地的地震效应可能加重其内部区域的震害,比如我国渤海湾盆地、墨西哥特斯科科湖积平原、美国洛杉矶盆地、日本关西地区等,既有发达的城市群,又有频繁的地震活动及严重的震害,是地震学者重点关注的区域。而震源深度也是地震致灾的重要因素,对于大陆浅源构造地震,通常震源越浅,震害越重。研究清楚沉积盆地的震源深度分布特征,可为震源区的抗震设防、灾害评估等工作提供重要的决策参考。而沉积盆地震源深度的精确测定方法,是获得可靠的深度分布特征的先决条件。
  震源深度是地震学研究的关键参数之一,准确的震源深度对于岩石圈流变性质、孕震机理、发震构造、灾害评估等研究具有重要意义。比如,大陆浅源构造地震的震源深度分布与岩石圈流变性质有着十分密切的关系,一方面,岩石圈流变性质是影响发震深度的重要因素,另一方面,震源深度分布可以为岩石圈流变性质提供约束。然而,震源深度是一个不易用传统方法确定的震源参数,尤其在沉积盆地,由于沉积层对震相走时和波形影响很大,可能给深度测定结果带来较大误差。基于震相到时的方法是测定震源深度的经典方法,但依赖于台网密度及速度结构复杂性,在沉积盆地地区测定精度不高。在平坦基岩地区,利用深度震相可以有效测定震源深度,但该方法主要依赖于深度震相的可靠辨识,而在松散沉积层较厚地区这些震相可能不易识别。可见,发展沉积盆地震源深度的精确测定方法是十分必要的。
  在沉积盆地的近震波形记录中,经常可以观测到在沉积基底界面上产生的Sp和Ps转换波。研究表明:在沉积层盆地,结晶基底上下介质的强烈差异导致入射SV波的一部分能量转换成P波,形成Sp转换波。该震相在近距离上可以观察到,其走时介于直达P波和S波之间,在垂向分量上较强,径向分量上较弱,高频成分居多。在给定震中距上,Sp转换波与直达P波的到时差随震源深度的增加近似呈线性增加,可以用来较好地约束震源深度。以2006年7月4日河北文安M5.1地震为例,利用WEA台的Sp转换震相重新测定其深度为15km附近,与已有的研究结果基本一致,验证了利用近震Sp转换波测定震源深度的可行性。与Sp转换波的作用类似,近震Ps转换波与S波的到时差也可以约束震源深度。正演测试表明,(1)利用近震转换波得到的深度误差与水平位置误差近似呈等比线性关系,可以用水平位置误差来估计深度误差;(2)对于同一地震,使用不同类型转换波、或者不同震中距上转换波所测定的震源深度具有较好的一致性,当两种转换波都可以观测到时,选择其中震中距较小、信噪比较高者,可有效提高深度测定精度。该方法比较适用于以下情形:(1)对震源区的速度模型有较好了解;(2)地震水平位置精度较高;(3)观测记录上转换震相比较清晰。
  在渤海湾盆地2008年至2016年M1.0以上地震目录中,发现了一些疑似下地壳地震(深度超过25km),而通常认为大陆下地壳为韧性区域,难以孕育地震,这些地震深度的可靠性存在疑问。为了找到这些地震深度异常的原因,从该区目录中选取了44次波形信噪比较高的近震事件,综合利用Hypo2000方法和近震转换波对这些地震进行了重新精确定位,获得了约束良好的震中位置和震源深度,并分析得到了研究区的震源深度分布特征为:(1)优势深度在20km附近;(2)深度超过21km的地震占重定位地震总数的23%;(3)最大深度在25km附近;(4)深度误差平均小于2km。同时,基于不同地壳模型的重定位结果对比表明,在使用到时数据进行地震定位时,模型误差对震源深度的影响比对水平位置的影响大,较准确的地壳模型有助于改善基于到时定位方法的深度精度。
  渤海湾盆地的地震活动分布特征表明,该区地震可能与新构造单元的差异活动、莫霍面局部上隆有关。通过对比发现渤海湾盆地的震源深度频次包络与贝加尔裂谷系的屈服应力包络有着较好的对应关系。同时,已有地质学的研究表明,渤海湾盆地的构造及演化与贝加尔裂谷系有着十分密切的联系。基于上述分析,做出以下推测:(1)渤海湾盆地的发震层厚度可能在25km附近;(2)发震层内部主要的破坏机制是脆性破裂;(3)发震层的温度处于中等状态,而在发震层以下(25km)温度相对较高。此外,大量良好约束的近震震源深度有助于改善对区域地壳流变性质的理解。
  综上,本研究主要发展了基于近震转换波的沉积盆地震源深度测定方法,通过震例分析与正演测试展示了方法的有效性、稳定性及适用范围。将方法应用于渤海湾盆地的下地壳地震研究,获得了该区震源深度的分布特征,以及对区域地壳流变性质的一些约束。未来,考虑将该方法推广应用到震害严重的其他沉积盆地地区,研究清楚这些地区的震源深度分布特征,并进一步研究其地壳流变性质,这有助于深化对沉积盆地孕震机理的认识,为这些地区的防震减灾工作提供重要的决策参考。
[硕士论文] 江晨曦
地质学 浙江大学 2017(学位年度)
摘要:椒江是浙江省第三大河流,向东注入台州湾。椒江口是山溪性的强潮流河口,是海陆相互作用强烈的地带,系滨海沉积地貌,主要由粉砂、泥质粉砂等粘性细颗粒泥沙组成,其两岸是淤泥质的潮滩。由于粘性细颗粒泥沙较易发生絮凝沉降作用,易引起潮滩毁坏、港口淤塞、水质恶化,甚至是生态环境等问题,同时潮流流速对泥沙的絮凝沉降具有较大的影响。因此开展河口环境泥沙沉降特征的数值模拟研究具有重要的意义。一方面可以得出影响泥沙絮凝沉降速度升降变化点的潮流流速临界值,另一方面可以通过求解出的沉降速度来分析河口环境泥沙的淤积特征,进一步分析影响椒江南北两岸泥沙淤积快慢的主要自然因素,为建设港口、开挖航道、修建防波堤、围海造陆等实际工程提供建设性的意见。
  基于上述地质及资料情况,本文以沉积学为理论依据,在资料论证的基础上优选Rouse公式拟合法为计算方法,以椒江口2012和2013年的实测水文泥沙数据为基础资料,综合应用Mapinfo、Matlab、CorelDRAW软件及Excel进行数据分析和制作图件,研究椒江口的絮凝沉降速度和其变化规律。得出影响絮凝沉降速度升降变化点的潮流流速临界值,并通过沉降速度的分布特征分析了影响椒江河口环境泥沙沉积的各种因素及其沉积动力学机制,主要得到如下认识:
  1.通过分析椒江河口的地貌、地质特征及水动力特征,得出椒江河口的潮流受河口喇叭型地貌形态的控制。涨潮流受上下游河势的影响,主流始终偏向北岸,而落潮流则受上游强制性弯道河势所逼,主流线偏向南侧。而椒江河床的发育及入海河口的基本格局深受地质构造的影响,其次是全新世海侵以及人类活动的影响。
  2.以椒江泥沙粒径、组成成分等特征为基础,分析了椒江河口的粘性细颗粒悬沙的来源。椒江口的悬沙主要由伊利石、蒙脱石、绿泥石和高岭石等矿物组成,大部分来自于上游河床的冲刷、岸边地层的侵蚀及长江入海的泥沙,而据地层资料可推测这些泥沙来源于岸边的第四纪地层以及更内陆的中生代地层的侵蚀。
  3.首次将Rouse公式拟合法应用在椒江口-台州湾海域,计算得出了椒江河口S1、S2、S3、S4站位处的悬沙沉降速度及全水域的平均悬沙沉降速度。椒江口外海域的悬沙沉降速度范围在0.551-5.37mm/s,全水域的平均悬沙沉速为2.63mm/s,大潮平均悬沙沉速为2.65mm/s,小潮平均悬沙沉速为2.60mm/s。平均悬沙沉速由大到小的空间分布规律为S1、S2、S3、S4站位,即河口主槽区(S1、S2)的悬沙沉降速度最大,其次是河口浅滩区(S3),最后是口外近海区(S4)。本文计算出的椒江口平均悬沙沉降速率范围在不同学者计算的河口海岸环境悬沙沉降速度范围之内(0.01-10mm/s),并且有更为精确的取值范围。因此,本文计算出的椒江口沉速对研究椒江口悬沙的学者具有一定的参考价值。
  4.通过分析悬沙浓度、流速及沉速这三者之间的关系,解释了平均悬沙沉降速度在涨/落憩之后1-2h不断增大,其后沉速逐渐减小的现象,并得出影响椒江口悬沙絮凝沉降速度升降变化点的临界流速是0.416m/s。涨/落憩时刻流速接近于零,而水体中仍存在大量的悬沙,在向落/涨潮转化的1-2h中,最初流速增加,在流速达到0.416m/s之前,悬沙浓度大于平衡挟沙力,泥沙沉降加快引起悬沙沉降速度的增加。而后,随着阻力、流速的不断加大,对沉速有一定的阻滞作用,沉速因此而不断减小。
  5.根据4个测站的沉降速度作出椒江口-台州湾整个水域的沉速场分布图,确定了沉降速度的空间分布情况。沉降速度在4个测站处由大到小分别为河口主槽区(S1、S2)、浅滩区(S3)、近海区(S4)。而整个水域的沉速等值线呈现带状分布,靠近湾口较大,远离湾口较小,且由岸向海逐渐降低。以口门外18km的白沙为界,白沙以内的湾口水域,沉降速度较高,而白沙以东的口外水域沉降速度骤降,越往台州湾水域方向沉降速度越小。因此白沙以内的浅滩水域将是主要的泥沙淤积区,尤其是椒江南北两岸。且潮流流速是影响椒江南北两岸泥沙淤积快慢的主要自然因素。
[硕士论文] 潘宇航
固体地球物理学 中国地震局兰州地震研究所 2017(学位年度)
摘要:地震各向异性是研究地球内部介质的重要内容,而剪切波分裂是研究地震各向异性一个比较直观且有效的方法。通过对不同圈层介质地震各向异性的研究,可以提取地下矿物的性质、各向异性介质内部结构和深浅部圈层的形变特征。青藏高原东北缘作为青藏块体东北部大型边界变形带,地处青藏块体、华南地块、鄂尔多斯地块和阿拉善地块的交汇处,是新构造时期以来较为活跃的地质构造单元,其内部发育了多条规模较大且活动形迹显著的断裂,如阿尔金断裂、祁连山北缘断裂和海原断裂等。研究青藏高原东北缘壳-幔地震各向异性,一方面可以讨论在青藏高原自身的地壳缩短和增厚的影响下,各向异性与区域应力场、局部构造的关系,以及青藏高原东北缘的地壳应力分布。另一方面可以探讨青藏高原东北缘深部岩石圈或软流圈的形变特征,寻求导致高原物质东流的“逃逸”通道,对解释板块运动、软流圈流动等问题具有重要意义。
  本研究选取青藏高原东北缘地区数字地震台网近场小震波形资料,应用SAM剪切波分裂分析,获得了各向异性参数,分析了该区地壳介质各向异性特征。结果表明:大部分台站的优势方向明显与区域内的主压应力方向一致,呈近NE向或NEE向,表明来自印度板块和欧亚板块的NE向或NEE向的水平挤压应力控制了青藏高原东北缘中上地壳应力场。但局部区域的快剪切波偏振方向与断裂走向一致,表明各向异性具有差异性,主要是由复杂的活动构造造成。分析认为祁连山-六盘山地震带各向异性方向主要受NE向或NEE向的背景应力场的影响,甘东南及其附近区域的各向异性情况主要受区域应力和断裂活动两方面的影响,个别地区各向异性具有差异性和离散型。利用青藏高原东北缘区域数字地震台网远震波形资料,应用切向最小能量法,计算得到各个台站下方上地幔介质各向异性的分裂参数,结果表明:祁连-河西走廊区,SKS快波偏振方向呈NW-SE,与主要断裂带走向较为一致,壳-幔变形模式为垂直连贯变形;在西秦岭北缘断裂带周围,研究发现时间延迟有较大幅度变化,这可能是岩石圈变形和软流圈物质流动共同导致;在鄂尔多斯板块内,快波方向呈NW-SE方向,可能暗示青藏高原深部物质运动是分叉绕流的。青藏高原东北缘不同区域台站下方的各向异性均具有差异性,进一步证实了青藏高原东北缘地区构造变形的复杂性。
[硕士论文] 王金烁
构造地质学 中国地震局兰州地震研究所 2017(学位年度)
摘要:我国是世界上地震活动性最强和地震受灾最为严重的几个国家之一,地震发震构造的研究具有重要的科学与工程意义。自70年代末以来活动构造在研究在理论上和方法上取得了突破性进展,使我国在地震与发震构造关系基础研究方面取得了重要的进展,但限于地质、地理、历史和自然条件等各方面的因素,仍有很多地震发震构造研究存在疑问,形成了历史疑难地震区、偏远交通不便的疑难震区以及无地表破裂的疑难震区,传统的活动构造研究方法在上述疑难地震区均无法得到有效应用。位于青藏高原东北缘的甘东南地区,是我国构造活动强烈和强震多发的地区之一,1654年天水南8级地震和1879年武都南8级地震,是该区有详细历史记载的两次破坏性最大的地震。由于地震离逝时间久远、地形地貌复杂、滑坡地质灾害发育、后期人为改造强烈、研究程度较低等方面的原因,有关1654年天水南8级地震和1879年武都南8级地震的发震构造及其活动性质等问题,一直没有令人信服的证据和认识,成为我国两个典型的历史疑难地震。
  本研究主要内容包括:⑴野外详细地震地质调查结果表明,哈南-青山湾-稻畦子断裂带是1879年武都南8级大震区已发现的地表活动证据最可靠的活动断裂带。该断裂带整体走向60°-70°,由北支哈南-青山湾-磨坝里断裂(F1)和南支高楼山-月亮坝断裂(F2)共同组成,长度分别为80余公里和60余公里,其新活动性北强南弱。⑵哈南-青山湾-稻畦子断裂带为一高角度的逆冲断裂,兼具一定的右旋走滑分量,断层错断了全新世黄土,推断应是武都8级大震的主要发震断裂之一。由于缺乏系统连续的冲沟水平扭动证据,地震地质调查给出的哈南-青山湾-稻畦子断裂的右旋走滑活动性质证据还需结合其它技术方法和资料加以完善说明。⑶区域三维地壳运动速度场观测资料揭示,青藏高原东北缘在整体向北运动的同时,还沿渭河盆地和鄂尔多斯地块南部发生一定的横向逃逸运动,其横向逃逸的南边界包括龙门山断裂、文县-武都-成县-太白断裂和礼县-罗家堡断裂。⑷根据区域GPS地壳水平运动速度场资料定性判定,武都8级地震发震构造哈南-青山湾-稻畦子断裂、天水南8级大震的发震构造礼县-罗家堡断裂,现今均为右旋走滑性质。⑸根据武都地震极震区羊汤河、龙坝河水系的同步右旋错动特征粗略估算,哈南-青山湾-稻畦子断裂的右旋走滑速率为0.8-1.0mm/a。
[硕士论文] 陈昊
固体地球物理学 中国地震局兰州地震研究所 2017(学位年度)
摘要:动态应力触发主要是指大地震快速破裂所激发的地震波传播到某些处于临界状态的高应力区而引起的地震事件。1992年兰德斯7.3级地震后在美国西部许多地区都观测到了动态应力触发的地震活动后,国际地震学界开始了动态应力触发研究的关注。新疆地区地震活动强度大,频度高,是中国大陆强震活动的主体区域,也是小震密集活动的主要场所。2014年以来,新疆及邻区发生了多次7级左右地震。本文基于新疆区域数字地震台网台站的观测记录,采用离散波数法、包络函数和β统计值检验的方法,研究和讨论了2014年2月12日于田MS7.3地震、2015年4月25日尼泊尔MS8.1地震、2015年10月26日兴都库什MS7.8地震、2015年12月7日塔吉克斯坦MS7.4地震、2016年11月25日阿克陶MS6.7地震的发生对乌鲁木齐及周边地区与喀什-乌恰交汇区小震活动的动态触发作用。
  本研究主要内容包括:⑴2014年以来新疆及邻近区域5次MS≥6.7地震在乌鲁木齐及周边地区与喀什-乌恰交汇区的动态应力变化计算结果显示,于田7.3级地震与塔吉克斯坦7.4级地震在乌鲁木齐及周边地区产生的动态应力变化超过了动态应力触发阈值,具有一定程度的动态应力触发作用;于田7.3级地震、尼泊尔8.1级地震、塔吉克斯坦7.4级地震与阿克陶6.7级地震在喀什-乌恰交汇区产生的动态应力变化超过了动态应力触发阈值,表明了这几次地震对该区产生了较为明显的应力扰动。⑵基于包络函数分析方法,检测出2015年尼泊尔8.1级地震在喀什-乌恰交汇区触发了8次小震事件,其余4次MS≥6.7地震在在乌鲁木齐及周边地区与喀什-乌恰交汇区识别出的小震事件多为1至3次,数量偏少。一方面与研究区台网密度相对稀疏、波形噪声水平较高有关,另一方面可能与研究区域构造环境和应力状态有关。随着新疆地区台站密度的提高,今后可以使用模板匹配方法提高触发小震事件的检测能力。⑶β统计值分析表明,于田7.3级地震、塔吉克斯坦7.4级地震前后一个月内,乌鲁木齐及周边地区地震活动出现了较为显著的变化;于田7.3级地震、尼泊尔8.1级地震、阿克陶6.7级地震后1个月内,喀什-乌恰交汇区地震活动出现了显著增强变化。显示了强震产生的动态触发作用既存在面波通过后的即时触发,也有滞后一段时间的延迟触发。⑷除了塔吉克斯坦7.4级地震在乌鲁木齐及周边地区产生的动态库仑应力变化与检测的小震事件、β统计值结果存在不一致现象外,其余4次6.7级以上地震产生的动态应力扰动与检测出的小震事件、β值结果显示,其对乌鲁木齐及周边地区和喀什-乌恰交汇区区域地震活动性的影响是一致的。
[硕士论文] 吴明
构造地质学 中国地震局兰州地震研究所 2017(学位年度)
摘要:野马河-大雪山断裂位于青藏高原东北缘,是祁连山活动构造的重要组成部分,其分段活动性研究可以对该区地震预测和青藏高原的动力学模型建立提供可靠的基础资料。基于地震行业科研专项(201408023)--《中国地震活断层探察--南北地震带北段》野马河-大雪山断裂1:5万活动断层填图,以野马河-大雪山断裂为研究对象,从几何分段、断错地貌特征、滑动速率、古地震、地貌面位移量等方面,对野马河-大雪山断裂各个分段之间的特征进行了对比研究,并探讨了各断裂之间的构造转换关系。
  本研究主要内容包括:⑴野马河-大雪山断裂是一条全新世活动断裂,全长170km。分段活动明显,主要由3段构成,包括肃北段(西段)、野马河段(中段)、大雪山段(东段),从影像上解译的断裂几何展布以及从SRTM90m精度DEM上提取的山脉走向剖面图都显示出明显的3段特征。通过野外调查和测量给出了各段的水平断错位移和垂直断错位移值分布特征。⑵肃北段走向330°,倾向SW,倾角21~54°,总长约17km,主要以逆冲为主,通过无机人和差分GPS进行典型地貌测量,计算出逆冲速率约(0.72±0.1)mm/a~(0.86±0.16)mm/a。在该段共计开挖2处大探槽,一共揭示出4次古地震事件,古地震周期性不明显,最晚一次古地震离逝时间是(4192.5±97.5) a B.P.。⑶野马河段长约70km,总体走向NE70°,断裂整体以左旋走滑为主,兼具正断层性质,倾角较陡。通过典型地貌测量,计算水平滑动速率为(2.50±0.36)mm/a~(2.80±0.33) mm/a。在野马河段一共开挖了3个探槽,结合前人资料,最后确定野马河段断裂发生过5次古地震事件,古地震具有准周期特征,复发间隔为2000±800a。最晚一次古地震离逝时间是(1227.5±52.5)a B.P.。⑷大雪山段是一条以左旋走滑为主的断裂,兼具逆冲性质,倾角较缓,断裂全长约85km,全段可分为东西两个子分段,两分段走向分别为SE和NEE。通过典型地貌测量和前人资料,计算出该段的水平滑动定为(1.40±0.12)mm/a~(2.73±0.20)mm/a。在该段共计开挖了2个大探槽,结合前资料,最后确定大雪山断裂带上有5次古地震事件。最新的3次古地震事件具有准周期特征,周期为2000a左右。最晚一次古地震离逝时间是(1322.5±32.5)aB.P.。
[硕士论文] 郭志宇
构造地质学 中国地震局兰州地震研究所 2017(学位年度)
摘要:我国城市地区的人口和经济相对集中,因而也是地震灾害潜在危险性最高的地区。地震防灾、救灾、减灾的主体都在城市,所以提高城市现代化的防震减灾措施,尤其是加强防震减灾信息化管理系统的研制,对于城市的长期稳定发展是必须的。震害评估是防震减灾的必要措施,它是指调查和评价因地震而造成的各类工程结构物的破坏、人员伤亡和经济损失,且多指直接经济损失。
  本研究利用广泛布设于城市道路、公共场所、构(建)筑物内部的视频监控设备所捕捉到的影像资料,通过一些鲁棒性的图像处理方法,结合计算机视觉技术、测震学、地震工程学和通信技术,对震时以构(建)筑物为代表的一系列工程设施进行同震监测,提供实时的数据处理结果和反馈信息,从而在最大程度上避免地震应急指挥的无序性,提高应急工作效率。首先介绍了新方法的技术基础,即视频监控影像的计算机图像处理技术。通过人工目视判读和计算机图像分类两种方法结合起来,以此获得监视场景内的目标运动特征及对应参数,从而为地震应急中震害信息的收集工作和后期构(建)筑物的抗震设计提供数据参考。接着集中讨论了震害评估的具体方案设计,针对基于视频监控震害指数和视频监控图像分类两种不同的信息提取方式分别设计震害快速评估方案。最后,文章通过对比几种常见震害评估方法,分析了传统技术在提取震害信息时的不足之处,并适时提出新方法的解决思路。对新技术方案的适用地震强度做了进一步的分析。由于新技术的实现十分依赖稳定的通信保障,因此文章还研究了强震对通信设施的常见破坏情况以及在何等强度下通信设施不被破坏,或者说破坏后依旧能够保障前后方信息交流这一重要内容,并得到了初步的结论----VIII±II度。由此可见,理论上新技术在大震发生后的应用还是非常可靠的。最后针对5·12汶川地震主震,进行了应急初期阶段灾区的震害情况快速评估这一正演模型的试算。该模型简化了视频监控影响资料的预处理过程,通过数据插值处理,应用预先设定的算法,验证得出新方法在5·12汶川地震主震这一实例震害快速评估中的应用是可行的这一初步结论。
[硕士论文] 易家伟
地质工程 安徽理工大学 2017(学位年度)
摘要:为了对宿东矿区的地温分布规律展开研究,根据矿区地面钻孔测温数据及巷道钻孔测温数据,并结合地热学、构造地质等理论以及相关学者的研究,对研究区朱仙庄矿、芦岭矿的地温分布特征与主要影响因素展开分析,并采用COMSOLMultiphysics有限元软件对朱仙庄矿补11勘探线剖面进行数值模拟,预测热害区范围,并计算宿东矿区的地热资源量。主要有以下研究结果:
  (1)研究区地温正常。全矿区地温梯度值在2.06℃/hm~2.86℃/hm之间,研究区地温分布与深度具有较好的线性关系及:T=-0.0234H+23.54,平均地温梯度为2.34℃/hm。
  (2)朱仙庄矿煤层开采-435 m水平温度值在25.74~29.19℃之间,均值为27.83℃,-700 m水平的温度值在31.19℃~36.77℃之间,均值为34.57℃,-1000m水平温度值在37.36~45.34℃之间,均值为42.20℃。深度大于498m为一级高温区,深度大于708 m为二级高温区;芦岭矿煤层开采-400 m水平的温度值在24.9~27.19℃之间,均值为26.0℃;-590m水平的温度值在28.75℃~32.14℃之间,均值为30.37℃。-900m水平温度值在35.03℃~40.22℃之间,均值37.51℃。深度大于546m为一级高温区,深度大于776m为二级高温区。
  (3)研究区地温分布主要受构造控制,宿东矿区地处徐宿推覆体上盘,由于断层性质为压性断层,即断层起着绝热的作用,因此,宿东矿区的地温梯度低于断层下盘,与相邻矿区相比均较低;研究区深部岩石具有较好的热传导性能,地热传导速度较快,因此现今地温梯度值相对较低,浅部地层被松散层覆盖,而松散层热导率较低,导热性能较差,从而近地表具有较高地温梯度值;研究区的岩浆侵入时代为燕山期,岩浆余热已经基本散失,因此对现今地温分布的影响较小;热水在张性断裂与压性断裂交汇部位上升,或者地下热水在相对封闭的区域内聚集,都会造成局部区域地温异常。
  (4)朱仙庄矿标高-800m以浅的地热资源量:Qr1=1.141×109kJ;芦岭矿标高-800m以浅的地热资源量:Qr2=1.562×109kJ,即宿东矿区-800m以浅的地热资源量Qr=Qr1+Qr2=2.703×109 kJ。
[硕士论文] 程甜甜
水土保持与荒漠化防治 山东农业大学 2017(学位年度)
摘要:山东省处于北方土石山区,山丘区面积占约2/3。该区域山地干旱瘠薄,岩层破碎且风化严重,生态环境十分脆弱,土壤肥力和保水保肥能力低下,水土流失严重,土壤侵蚀量为全国平均值的3倍,因此开展山东山丘区水土流失治理工作迫在眉睫。通过对山丘区降雨-径流特征及相关关系的研究将有助于从过程与机制上深入了解流域径流对降雨的响应机理,进而为采取相应的水土保持措施提供理论依据,为基于强降雨产生的洪水过程下水土流失的规划以及洪水的利用提供参考。
  本研究选择位于山东鲁中南山丘区的泰安药乡小流域,以该流域2012-2016年的降雨、径流等实地观测数据为基础,通过对该流域进行降雨产流分析,得出降雨与产流之间的定量定性关系,并运用不同的基流分割方法进行径流组分的划分,从而得出更适用于该流域的基流分割方法,然后对洪水退水过程线进行分割,以期为山东山丘区产流过程的研究提供理论参考。主要研究结果如下:
  (1)药乡小流域降雨具有明显的季节变化,且呈单峰性分布,主要集中在5-9月,占到全年降雨量的85.6%,侵蚀性降雨总量占全部降雨总量的82.5%,其中7-8月所占比例最大,约占全部侵蚀性降雨的18.7%-40.4%。各降雨特征值的最大值均出现在7月份,降雨极不平衡。径流较降雨来说有一定的滞后效应。通过皮尔逊相关分析和逐步回归方法分析降雨与径流之间的相关性,得出降雨量、降雨历时、最大30m in雨强是产流的主控因子,且均与径流总量呈正相关,降雨量和最大30min雨强对产流的影响更大。
  (2)当两场降雨的降雨量、降雨历时等降雨指标相近时,是否有前期降雨就成为影响产流的主要因素。当有前期降雨时,径流随降雨的变化响应十分敏感,径流量达到峰值的时间几乎与降雨量的峰值同步。当无前期降雨时,径流会滞后于降雨产生,滞后时间的长短取决于土壤的干燥程度。
  (3)通过K值均值聚类分析方法,根据降雨量、降雨历时和降雨侵蚀力将药乡小流域2012-2016年间的180场降雨划分成三种雨型。平均雨量较小,降雨历时较短,降雨侵蚀力较小的降雨被划分为雨型I;中等雨量,较长降雨历时和中等降雨侵蚀力的降雨被划分为雨型I I;降雨历时中等,降雨量大且降雨侵蚀力大的降雨被划分为雨型III。不同雨型引起的产流差异十分明显,引起药乡小流域产流的主要为雨型II,占全部产流的50.3%。
  (4)同时运用数字滤波法和基流指数法对药乡小流域径流过程进行基流分割,得出最适宜的方法为数字滤波法,且最合适的过滤参数取a为0.525,P为0.925。在洪水过程中下一次洪水的起涨时刻从该次洪水与上次洪水的拐点开始,而上一次洪水未退完的那部分径流从该点继续消退直至结束;退水过程的第二段与第一段相比更为平缓。
[硕士论文] 王维
水文学及水资源 山东农业大学 2017(学位年度)
摘要:洪水预报是指根据产汇流机制原理构建水文模型,并对流域内洪水各项特征要素进行模拟预报的一系列过程。流域洪水预报是否可靠主要依据以下两点:模拟结构能否反映流域径流形成物理过程;参数率定、检验及应用是否能否达到所需精度标准。目前,实时洪水预报只能在短期防汛中起到一定的作用,但是针对中小流域,由于汇流时间过快,有效的预报时间相应减少。因此考虑流域内关键的水工建筑物的设计防洪标准,预估灾害规模,减少损失,并对其进行进一步的设计洪水计算是必要的。将水文模型预报的结果应用到流域设计洪水计算,为设计洪水的计算提供了一种新方法,也应成为未来水文预报的一个大的趋势。
  根据下垫面状况,山东省主要地形地貌可涵盖为一般山丘区、岩溶山丘区、一般平原区三种。与之对应分别选取其典型流域太河流域、田庄流域、刘庄闸流域。本文就是针对以上三种不同地貌形态的流域,分别在其上进行不同模型的产汇流演算,并对历史大洪水进行演算预报与设计洪水的做进一步研究,从而探讨模型推广与设计洪水计算的新思路。在对上述三个流域的地理条件与气候水文资料进行分析后,选取了新安江模型、水箱模型、SCS模型三种模型并确定相应模型结构,而后代入流域相关数据,调整模型参数,进行产汇流模拟与应用比较。在此基础上分析了三种模型在用于设计洪水预报的可行性,研究成果表明:
  1、在次洪预报精度上,受制于流域洪水资料年限较短与降雨强度不均,三种模型对太河水库流域和田庄水库流域的模拟对次洪的预报只能勉强达到相关预报标准,但对一般平原的刘庄闸流域不能满足洪水预报要求。
  2、在设计洪水计算中,将分时段设计降雨数据代入率定好参数的三类模型中,并与《山东省水文图集》中设计洪水计算结果与流域原有设计洪水标准进行比较,其中选用的新安江模型与 SCS模型设计洪水结果较为可靠,水箱模型模拟结果对洪峰突变的过程模拟效果较差。
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