用遗传算法反演1994年台湾海峡地震的震源过程及其相关研究

将遗传算法应用于地震矩张量解的反演问题．采用数字化台网P波波形资料及台湾台网P波初动方向资料,研究了1994年9月16日台湾海峡7.3级地震及其邻近地区(北纬21～26,东经115～120)ML5.8共5个地震的矩张量解及震源参数．在5个地震中,1994年9月16日台湾海峡7.3级地震是我国东南沿海地区自1918年南澳7.3级地震以来最大的一次地震．结果表明:这次7.3级地震的矩张量解以双力偶成分为主,是断层面接近NW走向的正断层．断层面的走向与大震前地震的条带分布走向及余震分布显示的破裂图象较相像．震源机制的张应力轴接近水平,近NE走向;压应力轴几乎垂直,近NWW走向．似乎表明,这次地震是受菲律宾板块向欧亚板块北西向挤压的力源控制．但从P轴接近竖直而T轴接近水平看,这是一次强烈拉张性的正断层．其它4个强震震源机制解与7.3级大震相互差别较大．这些地震震源机制解的复杂性表明了海峡地震序列发展过程是比较复杂的．      

我国南方冰冻天气过程低空逆温层特征

利用我国南方地区7省12个探空站1960-1999年时段冬半年高空规定层、特性层资料,分析南方地区冬季低空逆温出现频率、强度、厚度等,对照历年“低温雨雪冰冻”天气过程期间的逆温特征,揭示了南方冬季低空逆温的基本规律和空间分布特征.结果表明:①南方冬季低空逆温普遍存在;②逆温强度指数随逆温底部高度的上升而增加,在700～600 hPa之间,逆温强度最强;③偏西南地区(贵州和湖南南部)逆温平均强度普遍高于偏东北地区(安徽和江苏);④1964-1995年“低温雨雪冰冻”天气时段内逆温强度指数有逐年上升的趋势,而逆温层平均厚度有较明显的减小趋势;⑤逆温出现时偏西南地区高空700 hPa附近有一温度大于0℃的暖温层,而偏东北部地区没有;⑥“低温雨雪冰冻”天气期间偏西南地区以冻雨为主,偏东北地区以降雪为主.     

基于3D-ILC球体45º三维双内裂纹复合断裂研究

断裂力学是各领域基础科学,材料内裂纹相互作用是断裂力学的重要研究领域,但目前球体内裂纹相互作用研究成果较少。基于三维激光疲劳内裂纹（3D-ILC）技术,在对球体试样表面无任何损伤的情况下,制作三维平行纯内裂纹,开展45o倾角平行双内裂纹单轴压缩试验,对双内裂纹的裂纹扩展过程、应力双折射规律、断口特征、破坏形态、相互作用等多方面开展研究,进行含双内裂纹I-II-III型圆球断裂数值模拟,分析KⅠ、KⅡ、KⅢ分布规律,与试验相符。结果表明：（1）球体双内裂纹在单轴压缩下之间发生屏蔽作用,主裂纹面穿过两预制内裂纹;（2）翼型裂纹光滑区呈现I-II型裂纹断口特征,翼型裂纹侧面撕裂区呈现“矛状”III型裂纹特征;（3）基于M积分计算的KI、KII、KIII分析与基于断裂特征的I、II、III型裂纹类型分析一致。3D-ILC技术可用于球体内裂纹相互作用断裂试验研究,球体内裂纹试验与理论分析为脆性材料内裂纹扩展及相互作用研究提供试验与理论参考。     

陕北侏罗纪煤田三角洲平原沉积环境及其岩石力学特征

三角洲平原沉积环境是陕北侏罗纪煤田煤炭资源的主要形成环境之一,为获得不同环境煤层顶板岩石力学参数特征,进一步探究沉积环境与岩石力学特征之间的关系,首先从区域沉积环境分析入手,然后运用岩心精细描述、沉积构造分析、地球物理测井分析等技术,识别微相、划分顶板沉积微相类型及其组合特征;之后对不同沉积环境中不同位置、不同岩性的岩石进行系统地分层采样和测试分析;最后综合分析煤层顶板各沉积微相的岩石力学特征。结果表明,煤层直接顶板以泥岩、粉砂质泥岩为主,形成于三角洲平原亚相中的沼泽、湖泊沉积微相,局部见粉砂岩、细粒砂岩形成于分流河道和天然堤微相;基本顶主要以中-细粒砂岩为主,形成于分流河道沉积微相;沉积环境不仅控制煤层顶板岩性分布而且控制岩石力学参数及其含水层富水性的分布,其中,湖泊、沼泽相泥岩顶板区是顶板支护的重点部位,多期分流河道砂岩叠置顶板区是未来矿井防治水以及探放水的重点区域。      

利用生物地理学优化算法获取城市扩展元胞自动机模型参数

提出了一种基于生物地理学优化算法寻找城市扩展元胞自动机（cellular automata,CA）模型最佳参数的方法。转换规则制定及相应权重参数获取是构建城市扩展CA的核心和难点。生物地理学优化算法（biogeography-based optimization,BBO）通过模拟生物物种在栖息地的分布、迁移和灭绝来求解优化问题。利用BBO算法自动获取城市扩展CA模型参数值,构建BBO-CA模型进行城市扩展模拟实验,并与粒子群算法（particle swarm optimization,PSO）、蚁群算法（ant colony optimization,ACO）、遗传算法（genetic algorithm,GA）及逻辑回归（logistic regression,LR）等方法相比较。结果表明,BBO算法具有较好的收敛性,可有效地快速自动寻找城市扩展CA模型最佳参数组合,获取的空间变量权重参数较为合理;BBO-CA模型明显提升了城市用地模拟精度,城市用地模拟精度为72.5%,相对PSO、ACO、GA、LR各算法分别提升了1.1%、1.2%、2.7%和4.0%,Kappa系数达到0.700,分别提升了0.015、0.016、0.034和0.046,且整体空间布局与实际情况更为接近,验证了应用BBO算法的可行性与优势。     

基于城市流和层级性的城市群扩展模型构建

城市群是具有网络关系与层级性的区域空间,一直是中国推进城镇化与区域协调发展的主体单元。本文综合考虑城市群的网络与层级性特征,运用城市流刻画城际网络交互作用,采用分层广义线性模型（HGLM）揭示城市群分层驱动机制。同时,选取长江中游城市群开展实证研究,通过与元胞自动机（CA）耦合,构建HGLM-CA模型模拟城市群空间扩展。将模拟结果与Logistic-CA模型、BBO-CA模型进行比对,据此评析HGLM-CA模型的优劣与改进方向。实证结果表明：城市群空间扩展是多层驱动因素共同作用的结果,城市流不仅会推动城市群空间扩展,而且对元胞层因素起到重要的调节作用,使之具有城际分异性;HGLM-CA模型相比Logistic-CA模型模拟精度更高,说明顾及城市流与层级性的城市群空间扩展模拟结果更为精准;与智能模型BBO-CA相比,HGLM-CA模型模拟精度较低,但其便于从层级性角度把握城市群空间扩展机制。     

基于支持向量机的信号自动检测算法

STA/LTA算法是信号自动检测中的经典算法. 这种算法中检测阈值的分布范围在0~infin;之间， 合适的检测阈值不但要根据实验反复调试， 而且要在误检率和漏检率之间取得平衡. 针对这一问题， 从模式识别的角度出发， 给出了一种基于支持向量机的信号检测算法. 讨论了该算法中数据预处理和模式特征提取的方法， 以及支持向量机中核函数的选择问题. 利用实际地震数据， 分析了这种算法的检测性能. 结果表明, 这种算法简化了检测阈值的选择. 在准确检测信号的同时，其误检率相对于STA/LTA算法可以降低约85％， 并且具有较强的抗噪性能.      

湖北省空中水资源分析

利用湖北省77站地面大气水汽压资料,计算了湖北省整层大气可降水量,分析了湖北省整层大气年、季平均可降水量的时空分布特征以及湖北省整层大气可降水量与地面降水的关系,发现夏季是湖北省整层大气可降水量最高的一个季节,而从时间分布上看,湖北省自然致雨的概率以春季为最高;从空间分布上看,湖北省自然致雨的概率以鄂西南为最高。通过多雨年与少雨年比较,认为少雨年与多雨年的差异,空中水汽含量偏少是一个方面,但不是主要方面,主要是由于成雨的概率不高。多雨年降雨系统较强,且非常稳定,容易出现连续性降水,系统之间配合较好,利于水汽辐合成雨,少雨年与之相反,但仍有可开发的降雨时段,仍具有开发前景。     

近45年湖北省雷电日数的时空变化特征分析

采用1961～2005年湖北省71个气象台站常规地面气象观测资料,对该省雷电日数的时空变化特征进行了统计分析。结果表明:湖北省年雷电日数在23～53d,年平均雷电日数为36d;通过小波分析发现,湖北省1980年以前为雷电相对较多时期,1980年以后为雷电相对较少时期;一年中任何一天都有可能出现雷电天气,平均初雷日在2月下旬,终雷日在10月上旬;春季和夏季雷电日数占全年雷电日数的88.5%,秋、冬季占全年雷电日数的11.5%;雷电日数月际变化呈双峰型,主峰、次峰分别出现在7月和4月;一年中7月、8月雷电日数最多,约占全年雷电日数的47%;鄂西南、鄂东地区年雷电日数最多,属高雷区,其它地区属多雷区;近45年湖北省雷电日数呈现明显减少趋势,平均初雷日有所推迟,平均终雷日则有所提早。     

区域震相初至估计

本在地震数据自动化处理中，给出一种基于自回归模型的Akaike information criteria(AIC)算法和信号平均幅值比的混合方法来估计地震信号的初至．用信号的AIC曲线和平均幅值比曲线构造一种叠加曲线，再进行类似于坐标旋转的校正，可以准确估计低信噪比记录中信号的初至，尤其对于震相类型比较复杂的后续震相(如S波、Lg波)的初至估计结果很好．通过对中国数字地震台网乌鲁木齐台记录到的23次天然地震中P波、S波和Lg波的初至估计，与人工分析结果相比，P波初至估计的均方误差为0．71s，后续震相(S波、Lg波)的均方误差为1．64s，优于传统AIC算法的估计结果．