Water transport and tracer mixing in volcanic ash soils at a tropical hillslope: A wet layered sloping sponge     

Giovanny M. Mosquera  Patricio Crespo  Lutz Breuer  Jan Feyen  David Windhorst 《水文研究》2020,34(9):2032-2047

Andosol soils formed in volcanic ash provide key hydrological services in montane environments. To unravel the subsurface water transport and tracer mixing in these soils we conducted a detailed characterization of soil properties and analyzed a 3-year data set of sub-hourly hydrometric and weekly stable isotope data collected at three locations along a steep hillslope. A weakly developed (52–61 cm depth), highly organic andic (Ah) horizon overlaying a mineral (C) horizon was identified, both showing relatively similar properties and subsurface flow dynamics along the hillslope. Soil moisture observations in the Ah horizon showed a fast responding (few hours) “rooted” layer to a depth of 15 cm, overlying a “perched” layer that remained near saturated year-round. The formation of the latter results from the high organic matter (33–42%) and clay (29–31%) content of the Ah horizon and an abrupt hydraulic conductivity reduction in this layer with respect to the rooted layer above. Isotopic signatures revealed that water resides within this soil horizon for short periods, both at the rooted (2 weeks) and perched (4 weeks) layer. A fast soil moisture reaction during rainfall events was also observed in the C horizon, with response times similar to those in the rooted layer. These results indicate that despite the perched layer, which helps sustain the water storage of the soil, a fast vertical mobilization of water through the entire soil profile occurs during rainfall events. The latter being the result of the fast transmissivity of hydraulic potentials through the porous matrix of the Andosols, as evidenced by the exponential shape of the water retention curves of the subsequent horizons. These findings demonstrate that the hydrological behavior of volcanic ash soils resembles that of a “layered sponge,” in which vertical flow paths dominate.  相似文献   

基于模拟退火算法的设计反应谱标定方法     

谭启迪  薄景山  常晁瑜  韩昕  乔峰 《地震工程与工程振动》2020,(1):155-161

反应谱的标定是抗震设计的基础工作之一,模拟退火算法是基于模拟固体退火过程而提出的多参数优化组合方法。本文提出将模拟退火算法应用于设计反应谱的标定,并概述了模拟退火算法的基本原理及特点,介绍了运用MATLAB基于模拟退火算法对反应谱进行标定的过程。检验了将模拟退火算法应用于场地相关谱标定的可行性和合理性,给出了将其应用于工程场地地震安全性评价中设计反应谱标定实例。通过检验和实例分析可以看出,基于模拟退火算法的反应谱标定方法所给出的设计反应谱谱形真实地反映了原地震反应谱的特征,较客观的反映了场地相关反应谱的峰值和周期特征。  相似文献   

SH波地表散射的局域边界元模拟          下载免费PDF全文

盖增喜  陈晨旭 《地球物理学报》2020,63(6):2274-2280

本文提出了一种计算不规则起伏地形中SH波散射的有效方法——局域边界元法.本方法基于传统边界元法,为计算复杂地表散射问题提供了一种更加高效的解决方案.根据地震波满足的边界积分方程中牵引力格林函数的特性,我们将自由边界分解成水平部分和起伏部分.通过公式推导,可将水平部分的位移由起伏部分的位移通过格林函数线性叠加表示,因此只需对起伏部分的位移进行直接求解,从而极大地减少了待求解的未知数个数,显著提高了计算效率.通过与半圆形山谷SH波平面波入射的解析解比较,验证了方法的正确性.数值模型比较显示,局域边界元模拟结果与传统边界元数值解完全吻合,但是大幅提高了计算效率.因此,局域边界元法可以作为模拟不规则地形中地震波散射的有效工具.  相似文献   

Bedrock erosion due to hoeing as tillage technique in a hilly agricultural landscape,southwest China     

Haichao Xu  Jianhui Zhang  Yuhang Wei  Jiadong Dai  Yong Wang 《地球表面变化过程与地形》2020,45(6):1418-1429

Tillage on hillslopes may not only induce severe soil erosion, but may also cause bedrock erosion under certain conditions. Yet, little is known about bedrock erosion by tillage in a hilly agricultural landscape, southwest China. The aim of this study is to quantify the translocation of rock fragments derived from bedrock fragmentation by hoeing under different conditions, including slope gradient, hoeing depth and soil-covered thickness using a gravel tracing method. The reliability of the gravel tracing method was confirmed by the bedrock dyeing tracing method. Hoeing depth is a significant factor affecting the translocation rate of rock fragments (Q_r ). Meanwhile, under the condition of overlying soil layers (0.06−0.10 m thick), the values of Q_r were significantly smaller with a reduction of 20.7−25.6%, compared with rock fragmentation by hoeing for bare bedrock. However, slope gradient was found to have insignificant effects on Q_r . Fractured bedrock moved as individual small fragments, which was mainly controlled by the hitting force of the hoe, while soil moved in the shape of lumps, which was dominated by both drag force of the hoe and gravity. This study suggests that hoeing into soil-covered bedrock can diminish bedrock erosion while providing soil matrix for shallow soil layers. Our work presents a quantitative assessment of bedrock erosion by hoeing and an underlying insight into characteristics of bedrock erosion by tillage operations in hilly agricultural regions with mudstone and shale, southwest China. © 2020 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

堆积阶地古老滑坡识别方法及其在线状工程地质勘察中的应用     

安玉科  樊江  马胜午  马建全  高娟  毛立军 《吉林大学学报(地球科学版)》2020,50(6):1787-1794

阶地型古老滑坡体形成后，长期受各种营力影响，导致古老滑坡地貌形态破坏严重甚至消失。目前遥感技术和普通工程地质调绘很难发现这些滑坡的存在，给工程建设和后期运营造成较大安全隐患。为准确识别形态特征不明显的古老滑坡体，从阶地物质结构特征演变入手，找到阶地受剪切破坏产生的典型物质结构特征，将地层结构错断、卵砾石异常定向排列、摩擦镜面和泥包粒的眼球构造等作为滑坡准确识别依据。首先采用沿沟谷进行工程地质测绘的纵横交错追踪法确定滑坡体纵向范围和滑面形状，再结合地貌特征推测各级、块滑坡平面范围和分布，最后用点状勘探工程验证和校正推测结论。可将其总结为由"地貌异常、沿沟追踪、面上推断、点状校验"组成的阶地型滑坡识别方法，即物质结构异常推断法。结合线状工程勘察设计各阶段工作特点，提出线状工程前期工作中阶地型滑坡识别步骤，并在临渭高速公路工程建设项目中取得成功应用。  相似文献   

基于多元统计分析的渔山列岛潮间带软体动物功能群和次级生产力比较   总被引：1，自引：0，他引：1  

徐鹏  刘好真  刘懂  焦海峰  王一农  尤仲杰 《海洋与湖沼》2018,49(1):151-159

渔山列岛于2008年成为国家级海洋生态保护区,为了解渔山列岛保护区内潮间带软体动物次级生产力的时空变化。于1982年和2010年的3个季节(春、夏、冬)在渔山列岛进行潮间带软体动物调查,采用多元统计分析软体动物时空差异,以Brey经验公式计算分析软体动物次级生产力(P值,P/B值)。结果表明,年际间物种食性结构发生了明显的改变,1982年潮间带软体动物对次级生产力贡献率最大的物种有单齿螺(Monodonta labio)、锈凹螺(Chlorostoma rustica),占软体动物总次级生产力的42.88%,2010年潮间带软体动物对次级生产力贡献率最大的物种有覆瓦小蛇螺(Serpulorbis imbricata)、条纹隔贻贝(Septifer virgatus),占软体动物总次级生产力的75.96%。1982年,年均栖息密度为2758ind/m2,年均生物量为2100.26g/m2,年均次级生产力为240.04g/(m2·a),年均P/B值为0.63a–1;2010年,年均栖息密度为699ind/m2,年均生物量为1101.85g/m2,年均次级生产力为94.82g/(m2·a),年均P/B值为0.55a–1。多因素方差分析表明软体动物次级生产力年际间差异显著(F=5.761,P0.05),季节间和潮位间差异都不显著(F=0.135,P0.05;F=2.076,P0.05),P/B的值较低,表明该海域软体动物世代更替速度较慢,2010年的P/B值(0.55a–1)低于1982年的P/B值(0.63a–1),表明近30年来群落结构受到影响。  相似文献   

汶川地震前的b值变化   总被引：1，自引：1，他引：0       下载免费PDF全文

史海霞  孟令媛  张雪梅  常莹  杨振涛  谢蔚云  服部克巳  韩鹏 《地球物理学报》2018,61(5):1874-1882

Gutenberg-Richter定理给出了地震频度随震级的分布特征.大量研究表明频度-震级关系的斜率（b值）在大地震孕育的过程中会出现减小.为了考察b值在汶川地震孕育过程中的时间演化特征，本文尝试基于破裂断层选取研究区域，考察了2000年1月至2008年4月间，汶川地震（M_S8.0）破裂区的地震活动性，并对该区域b值的变化进行了探讨.结果表明，在2005年中至2006年底，地震月频度及季度频度有一个较明显的下降.b值从2002年始至地震前呈现出一个长期趋势性减小；在地震前约半年，出现快速、显著的下降.b值的这一时间变化特征与其他研究者报道的日本东北M_W9.0级地震前的b值变化特征具有很高相似性，可能反映了大地震准备过程中的应力变化.以上结果有益于认识和理解大地震孕育演化过程，同时也表明b值在中长期地震灾害评估中具有潜在价值.  相似文献   

面向目标自适应有限元法的带地形三维大地电磁各向异性正演模拟          下载免费PDF全文

曹晓月  殷长春  张博  黄鑫  刘云鹤  蔡晶 《地球物理学报》2018,61(6):2618-2628

传统三维大地电磁各向异性模拟均是基于规则六面体网格，计算精度有限且较难拟合复杂地质条件.本文采用面向目标自适应非结构矢量有限元法，对三维大地电磁各向异性介质进行模拟.首先从电场双旋度方程出发，利用伽辽金方法建立变分方程；然后利用电流密度连续性条件构建适合大地电磁各向异性问题的加权后验误差估计方法，实现面向目标的网格自适应正演；最后通过典型算例分析各向异性对网格自适应和大地电磁响应的影响特征以及各向异性的识别方法.本文算法能够高精度地拟合起伏地表和任意各向异性介质，适用于分析复杂地电条件大地电磁响应特征，为提高大地电磁资料解释水平提供了理论基础.  相似文献   

郯庐断裂带江苏段安丘-莒县断裂全新世活动及其构造意义   总被引：1，自引：0，他引：1       下载免费PDF全文

曹筠  冉勇康  许汉刚  李彦宝  马兴全  梁明剑  李西  张鹏  李丽梅 《地球物理学报》2018,61(7):2828-2844

郯庐断裂带是中国东部重要的活动断裂带和边界构造带，其鲁苏段全新世活动断层的空间展布和古地震序列是地学关注的焦点问题，也是准确评价区域地震危险性的重要参数.以往研究工作多集中在郯庐断裂带地表地貌现象明显且有强震记录的山东段，而江苏段则研究程度相对较低，有关郯庐断裂带江苏段全新世活动断层范围和古地震序列问题存在争议.本文利用野外地质地貌调查、浅层地震勘探、钻孔联合剖面以及古地震探槽等多层次综合方法，重点开展郯庐断裂带江苏段全新世活动断层的分布和古地震序列研究.结果显示全新世时期，安丘-莒县断裂是郯庐断裂带江苏段的主要活动断层，且江苏全段该断层都是全新世活动断层.通过对比宿迁闸-皂河镇断裂南北安丘-莒县断裂的断层地貌和断层最新活动时间，并结合宿迁闸-皂河镇断裂在第四纪没有活动过等证据，推测该断层在全新世时期并不是区域阻碍破裂的断层.探槽揭示郯庐断裂带江苏段全新世两次古地震事件，事件Ⅰ限定在（6.2±0.3）-（13.4±0.7）ka B.P.之间，而事件Ⅱ限定在（2.5±0.1）ka B.P.到现今，全新世两次古地震间隔较长.基于构造类比法，安丘-莒县断裂具有深部孕震的构造特点，是区域未来强震的潜在发震构造.  相似文献   

基于小震定位与震源机制解信息的阿尔金断裂带东段构造转换研究   总被引：1，自引：0，他引：1       下载免费PDF全文

刘亢  李海兵  王长在  张辉  肖根如  李红光  张凌 《地球物理学报》2018,61(11):4459-4474

阿尔金断裂带东段地区的造转换及其动力学机制研究一直是地学工作者关注的焦点.本文利用双差定位法获取研究区域2008—2017年间6013次地震事件的精确定位数据；整理筛选前人震源机制解36个，并采用P/S波振幅比方法计算获得221个以及CAP方法获得25个震源机制解信息.选择野马河—大雪山断裂作为研究区构造转换研究的突破口，综合小震定位数据与震源机制解信息，并开展野外地质调查进行验证，清晰刻画出该断裂的深部构造形态以及现今的运动特征：由阿尔金断裂带向祁连山方向过渡，断层产状由近直立逐渐转变为倾向南，倾角变缓，震源机制解由走滑性质为主转变为逆冲性质为主，是一个连续渐变的过程，为研究区的构造转换研究提供了直接证据.  相似文献