Estimation of the 3D correlation structure of an alluvial aquifer from surface-based multi-frequency ground-penetrating radar reflection data     

Zhiwei Xu  James Irving  Kyle Lindsay  John Bradford  Peimin Zhu  Klaus Holliger 《Geophysical Prospecting》2020,68(2):678-689

Knowledge about the stochastic nature of heterogeneity in subsurface hydraulic properties is critical for aquifer characterization and the corresponding prediction of groundwater flow and contaminant transport. Whereas the vertical correlation structure of the heterogeneity is often well constrained by borehole information, the lateral correlation structure is generally unknown because the spacing between boreholes is too large to allow for its meaningful inference. There is, however, evidence to suggest that information on the lateral correlation structure may be extracted from the correlation statistics of the subsurface reflectivity structure imaged by surface-based ground-penetrating radar measurements. To date, case studies involving this approach have been limited to 2D profiles acquired at a single antenna centre frequency in areas with limited complementary information. As a result, the practical reliability of this methodology has been difficult to assess. Here, we extend previous work to 3D and consider reflection ground-penetrating radar data acquired using two antenna centre frequencies at the extensively explored and well-constrained Boise Hydrogeophysical Research Site. We find that the results obtained using the two ground-penetrating radar frequencies are consistent with each other, as well as with information from a number of other studies at the Boise Hydrogeophysical Research Site. In addition, contrary to previous 2D work, our results indicate that the surface-based reflection ground-penetrating radar data are not only sensitive to the aspect ratio of the underlying heterogeneity, but also, albeit to a lesser extent, to the so-called Hurst number, which is a key parameter characterizing the local variability of the fine-scale structure.  相似文献   

生物土壤结皮对风沙土和黄绵土膨胀特性的影响     

王国鹏  肖波  李胜龙  姚小萌  孙福海 《中国沙漠》2020,40(1):97-104

作为重要的土壤物理性质，膨胀性在影响土壤导水性、持水性、抗蚀性以及土壤结构的形成和发育等方面发挥着重要作用。为了探讨生物土壤结皮（BSCs）土壤的膨胀特性及其主要影响因素，针对黄土高原风沙土和黄绵土两种典型土壤，利用膨胀仪测定并比较了有、无藓结皮及其在不同因素（初始含水量、干湿循环、冻融循环、温度）下膨胀率的差异，分析了BSCs对土壤膨胀性的影响及其与环境因素和BSCs性质的关系。结果显示：风沙土上藓结皮的膨胀率为1.93%，较无结皮增加了8.65倍；而黄绵土上藓结皮的膨胀率为2.05%，与无结皮相比降低了76.68%。藓结皮的生物量和厚度与其膨胀率在风沙土上均呈线性正相关关系（P < 0.05），在黄绵土上分别呈二次函数（P=0.02）和线性正相关关系（P=0.02）。初始含水量同时影响了土壤最大膨胀率和稳定膨胀时间，影响程度风沙土远大于黄绵土（包括藓结皮和无结皮）；干湿循环次数对无结皮土壤膨胀率的影响程度大于藓结皮土壤，其中风沙土和黄绵土上无结皮的膨胀率分别是50.00%~620.00%和-2.28%~10.81%，而两种土壤上藓结皮的膨胀率分别是-5.70%~10.88%和-10.24%~-21.46%；冻融循环下4种土壤的膨胀率均有不同程度的降低，降幅为0~18.54%。黄绵土无结皮的膨胀率受温度影响程度较大，50℃下黄绵土无结皮的膨胀率分别是25℃和35℃下的1.17倍和1.21倍。BSCs显著地改变了风沙土和黄绵土表层的膨胀性，其影响的程度和方向取决于土壤类型。同时，BSCs的膨胀性受含水量、温度、干湿以及冻融循环等关键因素影响。  相似文献   

气候变暖背景下极端气候对青海祁连山水文水资源的影响   总被引：3，自引：2，他引：1  

戴升  保广裕  祁贵明  马占良  白文蓉  余迪  冯晓莉  杨延华  时盛博 《冰川冻土》2019,41(5):1053-1066

利用青海祁连山区极端气候要素和青海湖、哈拉湖及主要河流的水文资料，研究表明：冷夜日数（10%）呈显著减少趋势，暖夜日数（90%）呈显著增加趋势；年大风日数显著减少；年降水量21世纪初增加趋势最为显著并发生突变，降水量增加幅度中西段大于东段；≥ 5 mm、≥ 10 mm、≥ 25 mm年降水日数呈显著增加趋势，进入21世纪后更为明显，而≥ 0.1 mm年降水日数呈减少趋势；年平均大风日数与湖泊水位、河流流量变化呈负相关，大风天气的减少，可以缓解湖面和土壤因蒸发而导致的水分损失，对植被的改善可增加径流的产生，流入湖泊的流量增加；降水量与湖泊水位、河流流量呈正相关，受21世纪降水量增加的影响青海湖水位逐年上升，共上升1.67 m，达到20世纪70年代末的水位，中西部主要河流流量近几年也达到最大值，而东段流量增加不明显；祁连山区≥ 5 mm、≥ 10 mm、≥ 25 mm年平均降水量与湖泊、河流流量变化呈正相关，各量级年降水量对湖泊水位、河流流量的增加贡献显著。  相似文献   

角闪石成分对东天山铜镍矿床岩浆过程的指示意义     

方林茹  唐冬梅  秦克章  牛艳杰  毛亚晶  康珍 《岩石学报》2019,35(7):2061-2085

图拉尔根、香山和天宇、白石泉岩浆铜镍硫化物矿床分别位于新疆东天山的觉罗塔格构造带和中天山地块,角闪石在这些矿床中均以贯通矿物产出。本研究通过这些矿床角闪石的主量和微量元素含量,讨论两个构造单元成矿岩浆的性质和演化过程。四个矿床的角闪石种属主要为韭闪石、镁绿钙闪石、浅闪石、钛闪石、钙镁闪石和镁闪石,结晶温度区间为940～1080℃,压力区间为250～450MPa,相当于11～15km的深度。图拉尔根和香山矿床的角闪石结晶温度和压力均相对较低(平均分别为1027℃、318MPa和1013℃、313MPa),可能与其所处的觉罗塔格构造带断裂发育,成矿母岩浆易于侵位到较浅处结晶有关。四个矿床角闪石结晶时岩浆的含水量均较高(4%左右),可能是俯冲交代作用导致的地幔源区本身水含量较高以及角闪石结晶较晚共同作用的结果。相较于觉罗塔格构造带的图拉尔根和香山矿床(0 ΔNNO 1. 7),角闪石氧逸度计指示中天山地块天宇和白石泉矿床的氧逸度变化范围大且偏低(分别是-0. 6 ΔNNO 1. 7和-0. 4 ΔNNO 1. 8)。中天山铜镍矿床的氧逸度特征及相对觉罗塔格构造带较低的微量元素Ce/Pb比值指示其岩浆侵位过程中受到的古老地块的混染作用较强。以上研究表明角闪石虽是玄武质岩浆中较晚结晶的矿物,但能为示踪铜镍矿床岩浆演化提供重要线索。  相似文献   

青海共和盆地地热资源热源机制与聚热模式   总被引：2，自引：0，他引：2  

唐显春  王贵玲  马岩  张代磊  刘忠  赵旭  程天君 《地质学报》2020,94(7):2052-2065

青海共和盆地东侧贵德扎仓热田是探讨共和盆地地热资源成因的关键地区。本文综合区域地质、岩石热物性、同位素年代学、水文地球化学和地球物理测量等方法,重点分析了共和盆地的构造背景和热源机制,深入研究了共和盆地地热能系统的关键环节。研究发现:①识别出盆地地壳15 km以下深度发育高导体,并可与新生代青藏高原东部中-下地壳发育的层状低速高导层对比;②近NW-NS向的瓦里贡左旋走滑逆冲断裂是扎仓热田重要的控热和导热断裂;③晚中生代花岗岩与上覆围岩具有显著的热导率;④温泉氢氧同位素指示水源以地表水补给为主;⑤存在浅层新生界碎屑岩中-低温热储和深层花岗岩中-高温热储,发育四层两类地热资源。综合分析提出了共和盆地干热岩三元聚热模式:即新生代中-下地壳发育的高温低速高导层是主要热源,中晚三叠世花岗岩是良好的导热和储热体,既是干热岩母岩,也是热储,新生代低热导率沉积岩是良好的盖层。研究对于青藏高原地热成因、资源预测、开发规划等具有参考意义。  相似文献   

大兴安岭西侧盆地群推覆构造的地震学证据          下载免费PDF全文

王典  李鹏  单玄龙  鹿琪  刘洋  于涵 《地球物理学报》2019,62(3):1129-1138

推覆构造是一种和油气有关的重要构造形式,主要产出于造山带前陆,是挤压或压缩作用的结果,对油气的生成、储集、运移、圈闭和保存条件都有着重要的影响.研究区从漠河盆地、海拉尔盆地到二连盆地内的中生代推覆构造,组构了大兴安岭西盆地群推覆构造.本文通过对三个盆地五种推覆构造的地震学研究,将其推覆方向归结为两类:第一类由北西向南东推覆,在三个盆地中表现明显;第二类由南东向北西推覆,在海拉尔盆地和二连盆地内有显示.认为第一类推覆作用来源于蒙古—鄂霍茨克洋自西向东的闭合;第二类推覆作用来源于太平洋板块俯冲的远程应力作用.  相似文献   

辽宁省积雪对自动气象站观测地气温差的影响     

朱玲  顾正强  龚强  晁华  李杨  徐红  周晓宇  沈历都  蔺娜 《冰川冻土》2019,41(2):293-303

利用1971—2016年辽宁省61个气象站气温、地表温度、积雪日数和积雪深度资料，分析了积雪的保温作用及其对地气温差的影响。结果表明：更换自动站前后地表温度观测方式的差异导致地气温差显著增大，地气温差的增大程度受所在区域积雪日数、积雪深度的影响显著。在积雪期较长、积雪较厚的地区，积雪引起反照率增大，使得雪面温度降低，导致雪气温差减小，而雪的保温作用使得地气温差显著增大。因此，更换自动站前地（雪）气温差与积雪日数呈显著负相关，而更换自动站后地气温差与积雪日数呈显著正相关。各台站之间地气温差随积雪深度的变化系数差异较大，为0.045~0.858 ℃?cm^-1，在年平均积雪日数＜40 d、年平均极端积雪深度＜10 cm的区域，积雪的保温作用随积雪深度增大而显著增大；在年平均积雪日数＞40 d、年平均极端积雪深度＞10 cm的区域，10 cm以下的积雪对土壤保温作用随积雪深度增大显著，当积雪深度＞10 cm后，其保温作用随积雪深度增大的幅度明显减小。  相似文献   

基于正交匹配追踪的声层析方法   总被引：2，自引：0，他引：2  

李倩倩  史娟  李整林  罗宇  阳凡林  张凯 《海洋学报(英文版)》2019,38(11):149-157

声速剖面的变化会对声传播产生较大的影响，经验正交函数模型经常用来实现对声速剖面数据的简化描述。然而在内波、湍流等海水不均匀性存在时，这种正则化操作会造成声速重构精度的大幅降低。本文利用字典学习生成声速剖面的非正交原子，在稀疏编码时采用正交匹配追踪（OMP，Orthogonal Matching Pursuit）算法，更新字典则使用KSVD （Kernel Singular Value Decomposition）的字典更新算法。由于字典学习不需要强制使用正交条件，对于训练数据更加灵活，从而可以使用少数的原子组合达到更高的重构精度。利用一次浅海声学实验多次测量的声速剖面研究了海水声速剖面的经验正交函数表示和字典学习，研究表明：相比于正交函数表示，学习字典可以利用少数原子（甚至一个原子）更好的解释声速剖面扰动。字典学习可以提高声速剖面的稀疏性，从而提高声速剖面的反演精度。  相似文献   

多能互补海洋能集成发电技术研究综述     

王世明  李泽宇  于涛  马晨倍 《海洋通报》2019,38(3)

介绍了国内外基于风能、太阳能、波浪能和潮流能等海上可再生能源进行多能互补集成发电的研究发展情况,从不同技术研究侧重点、不同装置机理差异性和多能互补集成发电方式等方面进行了概括和综述,对已有设备和理论研究等进行了对比,评述了目前海洋多能互补集成发电技术研究中存在的主要问题以及未来的研究发展趋势,指出未来海洋能源集成发电需在离岸化、新材料、大型化和阵列布局等方面进行技术研究和攻关。  相似文献   

地表暖化影响下温度示踪地下水流速方法     

董林垚  任洪玉  雷俊山  刘纪根 《吉林大学学报(地球科学版)》2019,49(3):773-783

为构建温度示踪方法测算地下水流速技术体系，并应用于区域地下水资源评价，基于最小二乘法和垂向一维非稳定流水-热运移方程数值解法，提出地表暖化情形下地下水流速计算方法，并对雷州半岛东北部地下水流速进行测算。结果表明：研究区域地下水补给速度为0.796 m/a，入渗以西北部降水和运河渗漏为主；地下水排泄速度为0.269 m/a，排泄入海主要发生在东海岛、南三岛和硵州岛附近。温度示踪解析区域地下水流动情况与地下水位分布情况基本一致，观测和计算地温数据具有较强相关性（R²>0.50）和较低均方根误差（均值0.748），表明提出方法率定得到的地下水流速具有较强的可靠性。参数敏感性分析结果表明，地质体热扩散率和地表温度均对地温计算结果产生较明显的影响，参数的准确率定对利用地温计算地下水流速十分重要。  相似文献