基于实测PM_(2.5)、能见度和相对湿度分辨雾霾的新方法

霾是由于气溶胶增多或相对湿度增大引起气溶胶吸湿增长而导致的能见度降低的现象,而雾是气溶胶经过活化变成雾滴而造成的低能见度事件,在气象观测中如何对两者进行准确区分一直是一个存在争议的问题.本文以雾和霾在物理性质上的客观区别为基础,介绍了一种全新的基于实测PM2.5、能见度和相对湿度来分辨雾和霾的新方法.通过对当地历史观测的气溶胶谱分布数据进行拟合和统计,并结合气溶胶吸湿增长特性计算得到判别参考值.通过将实际测量的PM2.5、能见度和相对湿度与判别参考值相比对,来估计当前状况是雾或霾的概率.本方法可操作性强,基于常规观测仪器即可实现.     

中国北部背景区域霾天气溶胶的水溶性无机离子组分及混合状态

2011年1月16~31日在华北平原山东半岛背景地区采集大气气溶胶样品,利用离子色谱技术及透射电子显微镜技术分别获得了霾天和清洁天PM2.5中水溶性无机离子的浓度特征和单颗粒的形貌、粒径和混合状态.研究期间PM2.5平均质量浓度为(54.0±29.9)μg m?3,污染天和清洁天的质量浓度分别为(62.5±26.8)和(19.9±11.5)μg m?3,前者是后者的3倍.研究表明,水溶性无机离子占PM2.5质量浓度的61.4%,SO42?,NO3?和NH4+三种离子的质量浓度和为(19.0±11.5)μg m?3,占PM2.5水溶性无机离子的69.8%~89.4%.霾天三者质量浓度表现出不同的粒径分布特征:SO42?与NH4+呈单峰分布,峰值在0.56~1.8μm处,而NO3?粒径呈双峰分布,主峰为0.56~1.8μm,次峰为5.6~10μm.背景区域大气颗粒物主要为二次颗粒(70.9%)和含碳颗粒(13.3%),且污染天的颗粒物老化现象明显,混合程度较为复杂.结合48 h气团来源分析结果,污染天气气团主要来自长距离输送和山东半岛局地低气流的传输,其中长距离输送的污染气团在到达采样点前经过了11~19 h的近地面污染物累积过程.因此,污染地区背景点大气气溶胶颗粒虽然质量浓度和数量浓度低于污染城市点,但是颗粒物老化程度明显增加,这可能极大改变颗粒物的吸湿及光学特性,该研究结果可作为进一步研究背景点大气气溶胶气候效应的依据.     

基于抛物线密度模型的频率域三维界面反演及其在川滇地区的应用

密度界面反演作为了解地球内部结构的一种重要方法,长期以来都是重力学研究的主要内容.本文结合抛物线密度模型及频率域算法的优点,将抛物线密度函数应用于Parker-Oldenburg算法,经过理论推导得到了抛物线密度模型的频率域公式,从而建立了基于抛物线密度模型的三维密度界面重力异常正反演的算法和流程.理论模型数据试验表明本方法快速、有效,适用于大多数浅部比深部增加更快的实际地壳密度.研究中还利用该方法对川滇地区重力异常进行了反演,获得了该区的莫霍面深度分布,并与接收函数研究结果进行对比分析,进一步验证了本文方法的正确性和有效性.     

地电阻率交流观测中的电感性耦合效应特征模拟和分析

地电阻率交流观测方法能够有效抑制测区杂散电流的干扰,包括地铁、轻轨等城市轨道交通的干扰,但是由供电线路与测量线路间磁场的相互作用所引起的电感性耦合效应会对观测结果产生一定的影响.为研究电感性耦合效应的特征,本文建立了地电阻率交流观测的电感性耦合模型,同时计算了供电线路与测量线路间的互感系数.在此基础上,通过正演模拟分析供电信号频率、地电阻率值、供电线和测量线间距离以及平行长度等参数对电感性耦合效应的影响,并将电感性耦合模型应用于台站实际观测数据的分析中,验证模型的合理性.结果表明,电感性耦合效应随供电信号频率、供电线与测量线平行长度的增大而增大,随供电线与测量线间距离的增大而减小,随地电阻率的变化存在峰值;且模型预测的地电阻率值与台站实际观测值有较好的一致性.本文的研究结果为消除地电阻率交流观测值中的电感性耦合效应提供了理论依据和基本模型,为地电阻率交流观测系统的设计和建设提供参考.     

颗粒阻尼器随机控制研究

颗粒阻尼器是一种减振性能良好的被动控制装置。由于其呈现较强的非线性特征,本文基于将多颗粒等效为单颗粒的原则,采用等效线性化的方法通过四阶龙格库塔迭代计算,获得颗粒阻尼结构体系在随机振动下的均方根响应,继而对其设计参数进行分析。研究结果表明对于给定的颗粒阻尼结构体系,存在最优的自由行程d使结构加速度均方根最小,同时质量比μ的最优取值与自由行程d紧密相关。     

离心机振动台试验中侧向流动地基位移分析方法研究

通过分析倾斜可液化地基的离心机振动台试验,对离心机振动台试验中地基土体位移分析方法进行了研究,得到了能够有效测量和计算可液化地基地震过程中和震后侧向流动的位移的方法。这种分析方法能够通过对加速度数据的处理和计算,有效地克服位移传感器在地震过程中反应不够灵敏导致的位移过程测量的误差,得到合理的地震过程中地基位移变化;同时利用位移传感器对低频位移测量准确的优势,通过量测的震后侧向位移值对计算位移值进行修正,可以得到地震结束后,地基的最终变形。本研究为土工离心机振动台试验中侧向流动地基的位移测量和分析提供可靠有效的方法,也能够为进一步的可液化地基离心模型试验的土体位移相关研究分析提供必要基础。     

稳健统计用于扩频激电数据预处理与脉冲噪声压制

在扩频激电数据预处理中,传统的均值叠加与基于叠加后数据的数字滤波方法并不能对脉冲噪声进行有效压制.脉冲噪声的影响会保留到复电阻率频谱中,对激电参数的计算产生不利影响.本文针对现有数据处理方法压制脉冲噪声的不足,提出将稳健统计方法应用于扩频激电数据预处理,主要包括将稳健最小二乘回归用于线性趋势项消除和将稳健M估计用于周期数据叠加.通过模拟数据测试为稳健统计方法选择合适的影响函数与迭代算法,然后将其应用于实测的扩频激电数据预处理.通过对处理结果与计算误差进行对比分析,发现稳健统计方法对脉冲噪声和高斯噪声都有较好的压制作用.相比于均值叠加,稳健统计可减小数据计算误差,提高数据预处理质量;同时提高计算结果随叠加次数的收敛速度,节省观测时间.     

Discuss on Plain Strain Model for Seismic Response of Underground Structure

采用平面应变模型对地下结构进行地震反应分析时,其核心问题是中柱的二维等效简化。常用的简化方法是将中柱的材料性质（如弹性模量和密度）进行折减。在此基础上,进一步引入空间约束影响系数和三维还原系数,提出新的中柱二维等效简化方法。针对不同简化方法,分别建立对应的地下结构地震反应分析平面应变模型,计算各模型的地震反应。通过与三维模型计算结果进行对比分析,研究不同简化方法的合理性。计算结果表明,本研究建议的方法可有效提高地下结构平面应变模型的计算精度。     

铀矿找矿中α径迹测量方法的影响因素研究

我国于1974年开始将核径迹探测技术应用于铀矿勘探,其中α径迹测量是寻找深部隐伏铀矿的有效方法之一.本文对氡浓度大小、探杯尺寸、杯内表面放射性沉积物以及杯内底面固体放射性元素等对α径迹测量结果的影响进行了理论研究,建立了α径迹测量中不同装置结构及不同放射性元素对α径迹密度影响的理论公式,为该方法应用于铀矿勘探以及环境氡浓度测量提供理论参考依据.同时结合实验对比测量,进一步对理论公式进行验证,α径迹测量结果与理论计算所得结果吻合较好.研究结果表明：探测器上α径迹主要来源于氡,探杯尺寸不应小于氡致α径迹的最大有效探测尺寸.此外,放射性沉积物放出的α射线对测量结果有重要积极贡献,在铀矿勘探中,从提高探测灵敏度和减小测量结果不确定度的角度来看,其影响越大越好.在大多数测量装置尺寸下,探杯内底面以下的固态α放射性元素对径迹密度影响较小或无影响,实际测量时可将其忽略.     

砂砾岩储层岩石粒径定量估算新方法

利用电成像测井图像的直观特征进行岩性识别是目前砂砾岩储层评价的一项主要内容,但是对于电成像的利用研究仅仅停留在定性阶段,缺乏定量的表征,主要成果为基于电成像的图像-岩性识别模式.特别是由于电成像测井资料有限,在缺乏定量数据的前提下,无法将电成像取得的成果推广到常规测井资料,这一难题一直制约着砂砾岩岩性识别的研究.以盐家油田沙四段砂砾岩为例,对其电成像测井图像进行灰度化、盲区充填、图像滤波、图像分割、砾石提取等操作后,电成像图像可转化为连续的岩心砾石信息,进而可以提取纵向的砾石含量、最大粒径、最小粒径、平均粒径等参数.以最大砾石粒径作为砂砾岩储层岩性指示的标志,通过粒径与常规曲线的敏感性分析,建立了砂砾岩岩石粒径与电阻率、自然伽马和密度等常规测井曲线的统计关系,并提出了该地区岩性识别的定量标准.     

纯转动拉曼谱反演大气温度和气溶胶后向散射系数的新方法

利用大气分子的纯转动信号反演大气温度,被证明是一种精度很高的方法,目前已得到广泛的应用并在世界各地建立起多台纯转动拉曼激光雷达.全部的纯转动拉曼谱线之和是不依赖于温度的,利用这个特性,可以不需要任何的假设,反演大气气溶胶的消光.本文介绍了一种新的探测大气气溶胶的方法,首次提出通过提取纯转动单支谱(J=4和14),加上Rayleigh & Mie通道的激光雷达方程,不需要附加任何假设,导出了气溶胶后向散射系数的数学表达式.     

准噶尔盆地玛湖凹陷砾岩油藏岩电实验方法研究

准噶尔盆地玛湖凹陷砾岩油藏具有粒级变化大、低孔渗、孔隙结构复杂、非均质性强的特点,对准确测量岩电参数是一个巨大挑战.本次研究使用2.54 cm、3.81 cm岩样,开展了离心法和半渗透隔板法的岩电实验,以期通过对比电测井计算饱和度评价和密闭取心饱和度得到优选的砾岩油藏岩电实验方法.研究发现：3.81 cm岩样测量的地层因素与孔隙度的关系更好,m值也略小;离心法做不到毛管压力与电性平衡,测量的饱和度指数n偏大,计算含水饱和度结果与密闭取心饱和度分析结果差异大,不能用于玛湖砾岩油藏;半渗透隔板法能够做到毛管与电性平衡,应用饱和度指数特别是3.81 cm岩样实验测量得到的饱和度指数计算的含油水饱和度相对密闭取心饱和度的偏差一般小于2%,能够满足砾岩油藏使用.     

底部旋转型颗粒阻尼器减振性能分析

颗粒阻尼器是土木工程领域一种相对新颖的被动控制技术,为提高颗粒阻尼器的减振性能,通过在颗粒容器与主体结构间设置旋转机构,提出了一种底部旋转型颗粒阻尼器。该阻尼器特点是通过容器的转动加速颗粒的运动,从而增加颗粒与容器壁的碰撞,因此增加阻尼器耗能。首先介绍了底部旋转型颗粒阻尼器的构造和工作原理;接着在底部固定型颗粒阻尼器计算模型的基础上,提出底部旋转型颗粒阻尼器的计算模型;基于二者的计算模型,研究并对比了质量比、激励幅值、旋转刚度及频率比等参数对2种阻尼器减振的影响规律;最后将2种颗粒阻尼器应用于多层框架结构的减震,为了考虑地震动的随机性,选取5条具有不同频谱特性的地震动输入。研究结果表明：在5条地震动作用下,底部旋转型颗粒阻尼器的位移和加速度减振率均优于底部固定型颗粒阻尼器,说明底部旋转型颗粒阻尼器具有较好的适用性。     

储层重力密度反演后验约束正则化方法

本文针对蒸汽辅助重力泄油(SAGD)生产中开发监测问题,发展了综合应用地震及重力数据反演储层密度的联合反演算法.通过测井数据建立纵波阻抗与密度的直接关系,并推导出这种关系下重力与纵波阻抗数据联合反演的计算方法,从而计算出蒸汽腔体密度分布规律.文中应用密度反演后验约束正则化方法,采用Tikhonov正则化模型,通过波阻抗数据作为约束进行联合反演,在算法上提高了稳定性,同时得到较高的反演精度.文中对SAGD生产中的理论模型进行了方法试算,并分析了算法的误差,最终应用于SAGD生产的实际数据中,通过最终反演结果分析,该方法取得了很好的应用效果.     

多星协同式卫星磁测技术发展综述

欧洲航天局发射的Swarm卫星是最新的地球磁场测量卫星,在轨运行三年多,获得了高质量的地球磁场数据,并利用得到的数据建立高精度的地磁场模型来进行科学研究.Swarm卫星首次利用多颗卫星代替单颗卫星进行磁场测量,用激光氦光泵磁力仪创新性的实现了标量矢量的同时测量.本文对高性能的氦光泵磁力仪、同时实现矢量标量测量的原理、多星协同磁测技术的优势及阶段性成果进行了重点描述.     

基于协同克里金方法的重力梯度全张量三维约束反演

随着重力梯度全张量测量技术的日趋成熟,重力梯度全张量数据的三维反演技术日益受到重视与关注.全张量数据反演与重力数据反演一样仍然面临着严重的多解性问题.本文将基于地质统计学的协同克里金方法应用于重力梯度全张量数据三维反演,建立了密度约束下的多变量协同克里金联合反演方程,以降低反演的多解性.模型试验表明密度信息的加入能够有效降低反演的多解性,提高反演结果的分辨率,尤其是纵向分辨率能够得到显著提高.最后对美国德克萨斯州一个岩丘区所获得实际资料的应用表明了本文方法的实用性.     

CSAMT三维单分量有限元正演

CSAMT的工作装置和部分探测目标体的三维特性,决定了对CSAMT方法进行三维研究的必要性.在对三维三分量CSAMT方法有限元分析初探的基础上,应用了边界场值不为零的第一类边界条件,并将三维三分量的有限元分析退化为三维单分量来研究.研究结果表明:通过应用边界场值已知的第一类边界条件,缩小了研究范围,提高了计算精度;通过减少研究的分量,使计算速度大大提高;模型的模拟结果很好地说明了电磁场在地下传播中所具有的穿透性和体积效应.以上结果表明本文所用的边界条件有效,三维单分量的研究使计算时间大大减少,从而使本文发展的三维单分量电磁场有限元正演应用于电性介质接近于均匀的三维反演成为可能.     

远距离井间电磁成像测井快速反演算法

远距离井间电磁成像方法可以实现500 m以上地层剖面成像,在资料反演中反演地层的精度以及速度是研究的重点和难点.本文提出利用格林函数方法取代差分近似方法计算雅克比矩阵的快速算法,通过与全空间差分近似法对比,验证了快速雅克比矩阵算法的正确性,格林函数方法极大地提高了反演成像效率;通过建立地质模型进行仿真,验证了格林函数方法求取雅克比矩阵的高斯牛顿反演算法完全可应用于远距离井间电磁成像,实现了对二维地层电参数以及边界位置的确定.反演速度是差分近似法的数十倍.     

磷灰石单颗粒(U-Th)/He测年实验流程的建立及验证

(U-Th)/He同位素定年是近几十年快速发展起来的1种能够对岩石低温冷却历史进行有效研究的新型放射性同位素定年方法。由于磷灰石的He封闭温度较低,所以它能反映低温阶段(40~80℃)的热历史信息,在低温热年代学领域具有很好的应用前景。但是,由于磷灰石(UTh)/He测年的影响因素多且测试流程复杂,目前国内对于(U-Th)/He同位素定年方法和流程的研究还处于起步阶段。依托中国地震局地质研究所新建立的(U-Th)/He同位素年代学实验室,利用配备的Alphachron He同位素质谱仪对4批共75个国际标样Durango磷灰石单颗粒进行激光熔融和4He的含量测量,随后应用自动进样安捷伦7900 ICP-MS和同位素稀释剂法测定母体同位素U、Th的含量,最后计算得到Durango磷灰石的Th/U同位素比值在17.23~23.60之间,全部年龄分布在28.61~34.51Ma,平均年龄为(31.71±1.55)Ma(1σ),与国际标定年龄在误差范围内一致。     

珠江三角洲大气气溶胶对地面臭氧变化的影响

研究表明在珠三角目前的污染状况下,至少一半以上的紫外辐射被大气气溶胶衰减,如此大幅度的紫外辐射衰减对城市生态系统和物种化学循环,尤其是臭氧光化学反应过程有重大的影响.利用地面观测的臭氧、紫外辐射、气溶胶辐射特性参数以及辐射和化学模式定量评估了大气气溶胶对地面臭氧影响的显著性.实例分析表明,珠三角大气气溶胶和紫外辐射与臭氧之间的相关性显著,气溶胶光学厚度（AOD）与地面PM10的浓度相关性高达0.98,AOD与相应时次的紫外辐射和臭氧的反相关性明显,相关系数可达-0.9.分析表明气溶胶污染通过衰减紫外辐射可显著降低臭氧的产率,AOD为0.6时臭氧的午间峰值区消失,AOD至1.2时午间峰值区呈下降趋势,造成午间臭氧的生成产率明显降低.目前干季（10,11,12和1月）广州的气溶胶光学厚度AOD550 nm≥0.6（AOD340 nm≥1.0）的出现概率为47%（55%）,珠三角在干季出现臭氧极大值的机会少与严重的气溶胶污染抑制臭氧峰值的出现应有密切的关系.分析表明应用辐射化学模式计算气溶胶的辐射效应时对单散射因子（SSA）十分敏感,表明应用辐射化学模式计算臭氧的产率时应慎重选取合理的单散射因子值.