基于不等式约束的三维电阻率探测混合反演方法

三维电阻率探测的线性反演和非线性反演中均存在着多解性的固有难题.电阻率线性反演方法的效率较高,但反演结果对初始模型的依赖性较强,易陷入局部极小;而非线性反演方法不依赖初始模型,但搜索效率极低,尚未见到关于三维电阻率非线性反演的文献.针对上述问题,融合线性与非线性反演方法的互补优势,提出了最小二乘法(线性方法)与改进遗传算法(非线性方法)相结合的混合反演方法的概念和思想.首先,提出了将介质电阻率变化范围作为不等式约束引入反演方程的思路,以实现压制多解性、提高可靠性的目标.提出了宽松不等式约束和基于钻孔推断的局部严格不等式约束的获取及定义方法.在此基础上,分别提出了基于不等式约束的最小二乘线性反演方法和遗传算法非线性反演方法.其次,对于遗传算法在变异搜索方向控制、初始群体产生等方面进行了改进,优化了其搜索方向和初始群体多样性.然后,提出了混合反演方法及其实现方案,利用改进遗传算法进行第一阶段反演,发挥其对初始模型的依赖程度低的优势,搜索到最优解附近的空间,输出当前最优个体;利用最小二乘法进行第二阶段反演,将遗传算法得到的当前最优个体作为初始模型,在最优解附近空间执行高效率的局部线性搜索,最终实现地电结构的三维成像.最后,开展了合成数据与实际工程算例验证,与传统最小二乘方法进行了对比,发现混合反演方法在压制多解性、摆脱初始模型依赖和提高反演效果方面有较好效果.     

基于水资源承载力的城市规模研究

就水资源与城市规模关系的研究而言,学者们对具体城市水资源承载力的应用性研究较多,理论性研究较少。基础理论的缺失必然导致应用性研究出现问题,导致有人对是否客观地存在水资源承载力产生怀疑。本文从承载力的内涵出发,论证了城市水资源承载力存在的客观性;在界定水资源承载力概念的基础上,提出了水资源承载力存在的两个极限:自然极限和社会极限;给出了因学者不同得出城市水资源承载力不同的解释,构建了基于水资源承载力的城市规模模型,并以北京市为例,计算了其水资源承载力。     

对水资源承载力几个基本问题的新认识

不同学者对水资源承栽力概念、承栽对象等基本问题的认识存在明显分歧,以至于有人提出要放弃这个概念.鉴于此,作者在说明该概念有必要存在的基础上,通过探讨水资源承载力概念的来源,讨论不同学者对水资源承栽力的界定,提出了对这些问题的新认识.     

多同性源阵列电阻率法隧道超前探测方法与物理模拟试验研究

直流电阻率法以其对含水构造响应敏感且适应性强的特点,是隧道施工期超前地质预报的常用方法.针对目前定点源三极观测方式易受到测线附近旁侧异常干扰与聚焦观测方式探测距离过短无法三维成像的问题,提出了一种基于多同性源阵列电阻率的隧道超前探测新方法,利用环形布置的多同性源供电压制隧道掌子面后方的异常体的干扰,同时增强掌子面前方远处异常体的敏感度,阵列电极测量可为含水构造的三维反演成像提供三维数据.首先,开展了含水构造超前探测的数值正演模拟,发现多同性源方法的视电阻率纵向微分曲线极小值以及与横轴的交点位置可对异常体位置进行定性判断,探讨了多同性源方法对后方及侧向异常干扰的响应特征及识别方法.其次,将电阻率光滑约束与轨迹光滑策略引入蚁群反演算法,提出了一种最小二乘方法与改进蚁群算法相结合的混合反演算法,反演数值算例表明混合反演算法能够实现含水构造的三维成像,较好地反演出不同距离的含水构造位置,并使其边界较为清晰.为了验证多同性源探测方法的探测效果开展了物理模型试验,多同性源阵列电阻率法能较好的反映含水构造的存在,与实际含水构造的位置较为相符.     

基于GPU混合反演的隧道电阻率超前探测成像研究

隧道施工期超前探测对于避免突涌水灾害的发生具有重要作用,为满足隧道三维电阻率超前探测快速化解译与成像的要求,本文提出了一种基于GPU并行的蚁群算法与最小二乘方法相结合的混合反演算法.该方法结合线性反演与非线性反演的优点,利用蚁群算法全局搜索能力强的优点为最小二乘反演提供较优的初始模型,以克服最小二乘算法容易陷入局部最优的缺点,提高了隧道三维电阻率反演成像的精度.同时,基于蚁群算法的天然并行性,提出了CUDA环境下的GPU并行策略,实现了三维电阻率反演的快速化成像.其次,开展了基于GPU混合反演的数值算例,与传统最小二乘线性反演进行了对比,基于GPU并行计算的混合反演计算效率得到了显著提高,对含水构造的位置、形态有较好的反映,压制了三维反演的多解性.最后开展了物理模型试验,结果表明基于GPU混合反演探测的低阻异常体与实际含水构造的位置较为相符,发现基于GPU加速的混合反演方法在提高探测精度与加快反演速度方面具有显著优势,为三维电阻率混合反演方法在隧道超前探测实际工程中的应用奠定了基础.     

济宁市相对资源承载力与可持续发展

自然资源、经济资源对一个国家或地区的人口起重要的支撑作用,是可持续发展的基础。本文在界定相对资源承载力概念的基础上,采用相对资源承载力的研究方法,以济宁市为研究区,以山东省为参照区,计算分析了1996-2008年济宁市相对自然资源承载力、相对经济资源承载力和综合承载力。结果表明:①济宁市各项资源承载力都处于超载状态;②济宁市自然资源对综合承载力的贡献率占较高比例,是人口的主要承载资源。在此基础上,指出济宁市实现可持续发展存在的相对综合承载力下降、耕地面积减少、煤炭依赖症、三大产业结构不合理等问题,分析了济宁市实现可持续发展具有的平原面积大、矿产资源丰富和旅游资源得天独厚的竞争优势。     

柴达木盆地南翼山构造样式及其与油气成藏关系:三维地震解释新证据

三维地震资料解释和构造分析表明,南翼山背斜两翼发育两组与背斜轴向近平行的左行压扭性断裂带(走向约310°),断裂带剖面形态为正花状构造,背斜发育三组次级断裂,可分别与走滑里德尔剪切模型中的R、R'、X面很好地匹配,特征次级断裂性质与南翼山边界左旋走滑断裂带属性相符。晚新生代以来,柴西南地区受控于阿尔金断裂和昆北断裂系,整体处于压扭性环境之中,形成了一系列以南翼山为代表的压扭性背斜构造,不存在大规模逆冲构造。南翼山左行花状压扭性断裂带活动导致的背斜隆起及其派生的张性次级断裂是控制南翼山油气藏形成的重要因素,花状压扭性断裂带和背斜隆起形成了构造圈闭,而次级断裂沟通了烃源岩与储层,形成了油气向上运移的通道和储集空间。     

致密油储层甜点地震预测

致密油储层物性差,非均质性强,甜点储层与围岩波阻抗差异较小,常规储层反演方法预测难度较大。笔者从致密油储层成因的角度出发,以柴西红柳泉地区为例,针对薄层致密泥灰岩储层,形成了一套有效的甜点储层地震预测系列技术。通过岩石物理分析,建立致密储层岩性识别图版;在此基础上,结合实钻井的正演模拟分析,明确致密储层甜点在目的层段呈现中振幅、中频率的地震响应特征;进而采用分频成像、90°相位旋转、分频属性优化等技术,对该区致密油甜点储层分布进行了有效预测,认为红34井区为主要的致密油产油区,红22井区西北部及红38井区南部可以作为下步勘探的有利目标区。预测结果与实钻井吻合度高,证实了该方法的可行性。