汶川地震震后余滑和震后粘弹性松弛数值模拟分析

采用2010~2015年汶川地区GNSS震后形变资料,利用有限元法建立三维震后粘弹性松弛模型,通过二维格网搜索获得龙门山断裂带上盘最佳弹性层厚度和中下地壳最佳粘滞系数,并分析汶川地震震后2~7 a粘弹性松弛影响下的震后形变特征;然后采用2008~2009年GNSS震后形变资料,根据最佳参数建立粘弹性松弛与余滑组合模型,并与单一余滑模型进行对比,分析汶川地震震后1 a内的形变特征。研究结果表明,根据模拟值计算得到青藏高原东部弹性层的最佳厚度为25 km,中下地壳的最佳粘滞系数为4.0×10¹⁸ Pa·s;震后1 a内组合模型的拟合效果优于单一余滑模型,其中余滑形变占主要成分。     

辽宁省三股流花岗岩地质特征及成因探讨

三股流花岗岩呈椭圆形出露在前震旦系结晶基底中。岩体中捕虏体甚多,接触交代作用不明显。花岗质岩石具似斑状结构,钾长石斑晶分布极不均匀。副矿物类型为榍石型。岩体的氧化系数小。岩石化学成分Al_2O_3/(Na_2O+K_2O+CaO′)为1.01,A.R.为2.51,(Na_2O+K_2O)/Al_2O_3为0.51,为钙碱性花岗岩。据岩体的岩石化学,矿物特征,以及岩体与岩石的稀土配分、锶同位素~(87)Sr/~(86)Sr初始值、δ~(34)S组成范围应属重熔型花岗岩。在岩体周边形成的金矿和金矿化点,显然其成矿与三股流岩体有关。     

京沪高速公路北京—天津段地面沉降时序InSAR监测与影响因素

地面沉降作为平原区主要的地质灾害之一,对高速公路安全运行产生了潜在的影响。为了探究京沪高速公路北京—天津段的地面沉降情况,选取2017年1月至2020年3月70景Sentinel-1B卫星影像,利用SBAS-InSAR技术对该路段沿线地面沉降展开监测,并采用外部水准观测方法对InSAR监测结果进行精度评定;在此基础上,结合3类9个影响因子数据对沿线地面沉降进行空间模拟,通过对比普通最小二乘(OLS)模型、地理加权回归(GWR)模型和多尺度地理加权回归(MGWR)模型的模拟效果,最后选取相对最优模型对各种影响因子进行量化研究。结果表明：京沪高速公路北京—天津段表现出不均匀沉降特征,最大年均沉降速率超过-90 mm·年^-1;研究区主要分布有6个明显的沉降中心,京沪高速公路北京—天津段经过其中3个;采用模拟效果相对最优的多尺度地理加权回归模型进行定量分析可知,第四系沉积厚度和地下水位变化对沉降的影响较大,而地形环境因子的影响较小。     

3种附属管排布方式对主管路水动力特性的影响

【目的】研究均匀流多管束干涉流动下圆柱受迫振动的水动力特性。【方法】基于SSTκ-ω模型,在亚临界雷诺数下(Re=1×10⁵)对多管束共振强迫的涡激振动问题进行二维数值模拟,比较与分析三种典型附属管排布方式对主管路流体动力学特征的影响。【结果与结论】采用模型3下的附属管排布方式可在较大范围的振幅比下(A_y/D=0.1~0.8)有效改善主管路水动力特性:1)有效降低主管路上平均升力系数的幅值;2)抑制在单管路系统中出现的脉动升力系数突变衰减。同时,由于多管束对流动产生干涉效应,主管路上表现的尾迹涡度随着振动幅度的增大而呈现出不同的模式。此外,功率谱密度分析发现,多管束系统相较于单圆柱系统,在频率比为1时,模型2与模型3的共振“锁定”状态得到改善。     

依据潜水动态资料确定水文地质参数

本文利用陕西省礼泉县宝鸡峡东干渠茨林地段潜水动态观测资料,通过建立水文地质模型和数学模型的途径,采用配线法求得压力传导系数a和给水度μ,然后再以公式计算法或相关模型法及断面流量法求得渠道渗入系数β。确定结果:该地段潜水含水层的压力传导系数平均值为1051.2m~2/d;给水度变化于0.0364—0.0546之间,最后取值为0.05;渠道渗入系数变化于1.14×10~(-4)—1.14×10~(-1),最后取值为1.14×10~(-1).     

复杂地质体离散化三维网格模型建模方法探讨——以面向FLAC~(3D)软件的建模为例

在地学相关的数值模拟工作中,因地质体的复杂和数值模拟软件的功能制约,使建立地质体的离散化网格模型成为一个难点。文章介绍了综合应用AutoCAD和ANSYS软件建立复杂地质体网格模型的方法,该网格模型用于在FLAC~(3D)软件中进行数值模拟计算。通过建模对比实验和分析认为,多段线具有较好的数据交互能力,面域对不同的线型兼容性好,以造面域的方法闭合岩性单元报错少,基于多段线面域的网格模型能很好地满足复杂地质体的建模需求,基于样条曲线面域的网格模型适用于形态简单的地质体建模。建模软件的综合运用,可建立复杂地质体网格模型,为成矿及工程地质领域的数值模拟提供有力的支持。     

降雨径流与洪水淹没模型耦合的应用研究

洪水研究包括径流与淹没两种模式。为了探究流域降雨产汇流与淹没情况、提高洪水预报精度,本研究在传统流域水文模型的基础上耦合二维水动力学模型,建立水文-水动力耦合模型。以我国吉林温德河流域为研究实例,模拟了2017年“7·13”洪水在下游口前镇所处子流域洪水淹没过程。首先对基础数据进行预处理,建立HEC-HMS水文模型并进行参数优化后,最终获得流量过程水文结果作为水动力学模型边界条件,之后建立HEC-RAS二维水动力学模型对重要子流域进行淹没模拟。耦合模型计算结果显示,水文模型经多参数优化流量模拟的NSE系数为0.988,水动力计算最大淹没水深达9.3 m相对误差为-5.2%。从泛洪模拟结果来看,子流域上游部分的农田大量被淹,淹没水深范围在0.5~2.0 m,平均流速基本在1 m/s以下。下游口前镇内最大淹没水深接近1 m,水流速度0.2 m/s至1.5 m/s,与实际的淹没情况相吻合。研究表明,所建水文水动力耦合模型模拟计算的结果准确率较高,对具有复杂水文、水力条件的流域的洪水预报具有重要的指导意义。     

缝洞型储层模型AVO属性特征分析

塔里木盆地是我国最大的含油气盆地,拥有巨大的油气资源潜力。但塔中地区奥陶系岩溶缝洞型储层埋藏深、类型复
杂、储层非均质性强,所表现出的岩石地球物理特性不清楚。为了分析典型缝洞型储层模型含不同流体情形下的AVO特征,建立
了过玉北1井的缝洞型储层地震地质模型,模型的3个储层段对应的孔隙度分别为10%,6%和8%,分别对应Ⅰ类储层、Ⅲ类储层
和Ⅱ类储层,设计了3个储层段都充填气和3个储层段分别充填气、油、水3种不同流体时的2个模型,基于正演模拟共成像点道
集记录(CMP),提取截距、梯度、纵横波反射系数及流体因子,采用AVO属性交汇分析方法,寻找油气识别的最佳属性组合,为叠
前反演解释提供理论基础。      

济宁—兖州矿区地下水多目标管理模型的研究

本文试图利用系统工程原理,解决济宁—兖州矿区的供、排水矛盾。在仔细分析矿区水文地质条件的基础上,建立了水文地质概念模型和相应的数学模型,并应用最优化理论识别了模型的水文地质参数;然后,建立了矿区地下水多目标管理模型,其目标函数为:1)使兖西水源地供水量极大化;2)使岱庄、许厂井田排水费用极小化。采用模糊线性规划法求得了管理模型的最优解,最后通过灵敏度分析和流场模拟,证实了最优解的正确性。     

暴雨内涝危险性情景模拟方法研究——以上海中心城区为例

本文采用地理信息系统技术（GIS）与水文/水动力学相结合的方法,使用修正的SCS模型进行产流模拟,利用局部等体积法和水动力模型进行汇流模拟,建立了基于情景的城市暴雨内涝危险性模拟工具,并对相同雨强情景下不同汇流模型的模拟结果与精度进行了对比分析。结果表明：（1）局部等体积法计算简单,对降雨的时程分配较为敏感,峰前历时和雨强对结果影响显著,较适合于雨型确定的城市暴雨内涝危险性快速模拟;水动力模型计算复杂,与整个降雨历时存在明显关系,模拟精度较高。（2）利用台风“麦莎”带来强降雨导致的积水实测数据,对模拟结果进行对比和验证,表明本文建立的水动力模型法模拟结果与实测降雨积水更为接近,更适合上海中心城区暴雨内涝危险性情景模拟。     

地形坡度对越野机动时间影响分析

为研究地形坡度对车辆越野机动时间的影响,预测和估计车辆通行时间,采用了数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)来模拟复杂的地貌形态。采用了移动窗口法计算了DEM格网单元的坡度,建立数学模型研究了地貌对车辆越野机动的速度影响系数,包括两方面:坡度引起路线延长和坡度影响车辆自身速度。通过实例分析计算了车辆通行时间,该方法为准确研究车辆越野机动通行时间提供了理论依据和参考。     

基于模糊数学评价法优化凡纳滨对虾真空微波干燥工艺

【目的】探求真空微波干燥凡纳滨对虾的最佳工艺条件,以期为开发凡纳滨对虾即食食品提供技术参考。【方法】以新鲜凡纳滨对虾为原料,模糊数学感官评分为主要考察指标,在单因素试验基础上,选择载装量A、功率B、真空度C为自变量,利用响应面法和模糊数学评价法对真空微波干燥工艺进行优化。【结果】以感官评定为基础对真空微波干燥凡纳滨对虾的品质进行权重分析,得到权重集K=(色泽0.335,滋味0.305,香气0.215,组织质地0.145)。建立二次多项回归方程:Y=84.588+1.084A+1.409B+1.700C-7.353A²-8.793B²-13.860C²,显示载装量A、功率B、真空度C对感官评分有极显著影响(P<0.01)。通过响应面分析,得到真空微波干燥凡纳滨对虾的最佳工艺条件:载装量75 g,加热功率400 W,真空度0.08 MPa。在此条件下,真空微波干燥凡纳滨对虾品质良好,感官评分为(85.6±0.07)分,与预测值85.92分误差较小。【结论】响应面法优化凡纳滨对虾真空微波干燥工艺具有操作简单、优化条件精确、结果显示直观等优点;建立的回归方程能反映装载量等三个因素对指标的影响规律,并可进行实际预测。     

云南会泽铅锌矿床1号矿体Pb-Zn元素三维空间变异函数模拟

会泽铅锌矿床位于扬子地块西南缘的川滇黔铅锌成矿域中部,由矿山厂和麒麟厂2个矿段组成,具有规模大(Pb+Zn金属量超过500万t)、品位高(Pb+Zn质量分数超过25%)等特征。矿山厂矿段主要由1号矿体构成,矿石类型以氧化矿为主,已探明的Pb+Zn金属量超过100万t。变异函数模拟是反映区域化变量空间变化规律的有效手段之一。通过对矿山厂矿段1号矿体Pb、Zn元素的变异函数模拟,发现二者在走向、倾向和垂向上具有不同的基台值和变程,且数据规律显示矿体具有层控特征,这与地质特征相吻合;另外模拟还显示二者在倾向上具有较好的连续性。通过变程值的计算,当勘探网度设计为65 m×145 m时,即可达到较好的储量控制。      

高精度曲面建模的中国气候降尺度模型

 与站点统计降尺度插值和动力降尺度相比,高精度曲面建模(HASM)降尺度,具有不需大尺度预报因子,直接从GCM结果构建区域上高空间分辨率的未来气候模拟曲面的优势。HASM降尺度将未来气候,分为历史观测拟合的气候基准值和GCM未来气候变化值进行模拟,精度明显高于传统方法,但常系数全局拟合的气候基准值忽略了降水分布的空间非平稳性,导致降水模拟受到较大影响。为增强降水降尺度的气候背景值的描述能力,通过分析全国尺度降水的非线性非平稳性特点,提出耦合空间变系数气候基准值的HASM空间变系数降尺度模型(HASM-SVDM)以改进HASM对非平稳要素的降尺度能力,并以1961-2010年全国气温降水观测数据结合地形特征信息,利用HASM降尺度方法对HadCM3的A1Fi、A2a和B2a 3种情景的1961-1990、2010-2039、2040-2069和2070-2099时段的全国未来气温与降水进行降尺度模拟。分析表明,耦合全局线性模型的HASM常系数降尺度模型适合全国气温的降尺度模拟,而耦合空间变系数拟合的HASM-SVDM增强了空间非平稳背景值的描述能力,模拟的空间分布更能体现降水总体的非均匀分布趋势,适合全国降水的降尺度模拟。     

基于分层注水数学模型的油藏数值模拟

为模拟油田注水开发历史,提高分层动用状况及剩余油模拟结果的可靠程度,根据油田分层注水资料,分析水嘴的嘴损特性,建立考虑启动压差、水嘴直径等嘴损特性的分层注水数学模型,计算分层注水井各层段嘴前流压,实现嘴损方程与井—网格压力方程的耦合;考虑分层注水油藏数值模拟线性系统生成,实现井筒流动与井—油藏流动相耦合,提出分层注水油藏数值模拟方法,在PBRS(并行黑油模拟器)实现数值模拟功能.结果表明:模型能够反映分层注水开采开发效果,对缓解油田层间动用矛盾、改善注水开发效果具有指导意义.     

基于多源测高数据建立平均海面高模型

利用多源卫星测高数据构建9°～19°N、110°～116°E范围内分辨率为1′×1′的平均海面高模型,对ERM数据的共线平均、GM数据的时变改正、单星及多星间交叉点平差、格网化等方法进行阐述。实验结果表明,平均海面高模型与CLS15差值的平均值(mean)、均方根(RMS)、标准差(STD)分别为0.59 cm、 2.85 cm、2.79 cm,与DTU18差值的mean、RMS、STD分别为2.06 cm、4.17 cm、3.62 cm。利用独立于模型的测高数据(Sentinel-3B、HY-2B)验证模型的精度,建立MSS时使用HY-2A、Jason-3和Sentinel-3A卫星数据,再通过与T/P(TOPEX/Poseidon)数据的对比,分析新数据对MSS的提升作用。     

响应面法优化制备牡蛎短肽工艺

【目的】探究前处理方式对酶解效果的影响,优化牡蛎短肽制备工艺。【方法】在确定高效酶种类和前处理方式的基础上,以氮回收率、短肽得率为指标对酶解时间、料液比、酶解温度、加酶量进行单因素试验,再利用响应面设计建立数学模型,以短肽得率为响应值,进行4因素3水平的响应面分析。【结果与结论】牡蛎经80℃热处理10 min后使用动物蛋白酶的酶解效果最佳。响应面结果显示,最佳酶解工艺为料液比(g/m L)1∶3.9、温度47℃、加酶量3 300 U/g、自然pH(6.5)、酶解3 h,其短肽得率为(58.53±1.20)%,比原酶解工艺提高24.8%。     

北方岩溶区降水入渗补给系数及补给机制：以羊庄岩溶水系统为例

为建立北方岩溶区水文地质参数系列,提高岩溶地下水可采资源计算精度,笔者团队于20世纪80年代开始,在山东羊庄封闭式泉排型岩溶水系统开展了岩溶水均衡试验研究,积累了40余年的监测试验数据。根据长期野外水均衡要素观测资料,推导出裸露型、半覆盖型和覆盖型岩溶区降水入渗补给系数计算公式,建立了岩溶区降水入渗补给系数α与降水量P和地下水位埋深D的相关方程,以及可调控的最大降水入渗补给系数系列,揭示了降水入渗补给过程与α变化机制。结果表明：α随水位埋深D的改变而改变,每个降水量P段分别对应一个最大降水入渗补给系数α_max和最大降水入渗补给量即补给极限G_max,相应的水位埋深便是最佳水位埋深D_critical。D>D_critical时,包气带截留量随着水位埋深的增大而增大,α<α_max;Dcritical时,地表径流量随着地下水位埋深的减小而增大,α<α_max。不同的降水量段对应不同的D_critical     

路域植被等效水厚度估算模型研究

植被等效水厚度对路域生态环境的监测评估具有重要意义。本研究以湖南醴潭高速一段为研究对象,以地面实测光谱和等效水厚度以及PRO4SAIL模拟光谱和模拟等效水厚度为数据源,利用PRO4SAIL冠层模型模拟光谱与地面实测光谱建立12种常用水分指数,引入随机森林算法对水分指数与等效水厚度进行重要性分析,得到12种水分指数的重要性排序;利用调整R ²确定建立等效水厚度估算模型中输入水分指数的最佳个数;在优选水分指数基础上,以PRO4SAIL模拟光谱计算得到水分指数和等效水厚度为训练集,分别构建随机森林耦合偏最小二乘（RF-PLS）、随机森林耦合支持向量机（RF-SVM）和随机森林耦合遗传算法优化支持向量机（RF-GA-SVM）等效水估算模型,并用地面实测等效水厚度对估算模型进行精度验证与分析。结果表明：RF-SVM估算模型中输入重要性前9的水分指数（NDWI、NMDI、SRWI、SR、NDII、WI、DWI、MSI、SAVI）时,调整R ²最高,验证集决定系数为0.8877;RF-PLS和RF-GA-SVM估算模型中输入重要性前4的水分指数（NDWI、NMDI、SRWI、SR）时,调整R ²最高,验证集决定系数分别为0.8053、0.8952,其中RF-GA-SVM模型估算等效水厚度效果最佳,其精度满足路域植被等效水厚度监测要求。本文研究成果为等效水厚度估算提供一种有效且精确的方法,同时为发展基于高光谱遥感的路域环境监测提供重要支撑。     

防城港湾潮余流及潮汐不对称特征

【目的】研究防城港湾潮汐和潮流不对称特征,以期对防城港湾的开发、治理和利用提供科学参考。【方法】利用同步实测的水文资料和同期的水深地形数据,建立防城港湾及其邻近海域的水动力数学模型,对潮汐潮流过程进行数值模拟研究,分析防城港湾Eular、Stokes与Lagrange余流的时空特征,以及防城港湾的潮汐和潮流不对称的基本特征及其产生原因。【结果与结论】1)由于潮汐变形,Stokes与Eular余流在大潮期间量值相当、方向相反。防城港湾Eular余流不能指示水体(物质)输运的方向。2)大潮期间Eular与Lagrange余流流速大,小潮期间则比较弱。3)水体输运主要表现为正压流特征,即深槽处水体向海输运,浅滩处水体向上游湾顶方向输运。4)东湾、西湾的潮汐和潮流总体上均表现为落潮主导型。对潮汐不对称的第一贡献来自K1/O1/M2分潮组合,第二贡献主要为K1/M2/MK3分潮组合,表明浅水分潮有一定作用。5)K1/O1/M2分潮组合与总体的潮汐不对称具有较好的相关性,其它分潮组合的贡献一般情况下并不能改变潮汐不对称的总体型式。潮流不对称亦呈现落潮主导型。潮汐不对称和潮流不对称二者一致。