迭代法中压缩对角存储的应用框架

在许多有限元、有限差分的应用中,待解方程组的系数矩阵是大型稀疏带状阵,方程组的求解一般使用迭代法.与其它存储方式相比,压缩对角存储由于不存矩阵元素的行列索引,对内存的使用最为节省.使用压缩对角存储,沿对角线操作可以完成高效的矩阵—向量乘.由于在以往的文献中,没有提及按行、列操作的算法,压缩对角存储的应用范围受到一定的限制.用行、列、对角版的矩阵—向量乘代表普通意义的行、列、对角方向操作模式,通过等价矩阵推导和伪代码,给出了一个包括按行、列操作算法在内的应用框架.这里运用C语言实现不完全Cholesky分解共轭梯度法解方程,阐述了如何在实际编程中使用这个算法框架.经理论与实验分析表明,对角压缩存储应用于框架中是高效的,因为与使用常用的一维行索引存储格式所编程序相比,同样迭代次数的耗时减少了约25％.     

多自由度块行压缩存储技术及大型稀疏方程组的求解

在地球物理电磁勘探领域有限元数值模拟中,最后都会得到一个大型稀疏的复系数线性方程组,受计算机内存空间的限制,必须根据有限元刚度矩阵的稀疏性对其进行压缩存储。由于电磁场有限元计算的自由度大都在三个以上,因而提出了适合多自由度的块按行压缩稀疏存储方案,并通过存储格式的转换,把块按行压缩方式转换成流行的,大型稀疏矩阵的行压缩存储格式,以便于求解。用求解大型稀疏方程组的Krylov子空间方法中的稳定双共轭梯度（Bicgstab）方法,收敛速度快,精度高,而且稳定性好,结合ilu预处理技术,可以大大提高求解大型稀疏方程组的效率。     

矩阵乘法的一个新快速算法

本文提出了计算矩阵乘法的一个新的快速算法     

基于压缩感知理论的缺失地震数据重构方法

压缩感知是一种新的理论,它打破常规尼奎斯特-香农采样定理的制约,利用信号的稀疏特性或可压缩特性,用较少的数据即可重构恢复完整的信号。建立了基于压缩感知理论的缺失地震数据重构模型。首先在与稀疏变换不相关的测量矩阵基础上引入一种约束矩阵,使地震数据的缺失满足或接近高斯随机分布;随机缺失的地震数据变换到稀疏域会产生很多与有效信号不相干的随机噪声,接着通过一种新的自适应阈值迭代算法可以很好地消除稀疏系数中的随机噪声干扰,经过逆稀疏变换即得到重构后的地震数据。Marmousi 2模型测试及实际地震资料处理均验证了该方法的可行性和有效性。重构缺失地震数据取得了较好的效果。     

稀疏矩阵快速回代的Cholesky分解法

采用一维压缩存储正演计算中的对称稀疏矩阵,进行Cholesky分解,利用分解后二个矩阵的对称性和稀疏性,对占用时间较多的回代过程采用先消去列的方法,实现快速回代.算例表明,采用该方法,对于点源场的求解与传统顺代回代求解法对比可以提高五倍的速度,对于大地电磁的正演问题,提高了二倍的速度.     

基于联合约束的压缩感知提高分辨率方法

针对复杂地区油气勘探地震数据分辨率低、成像精度差等问题,笔者提出一种基于联合约束的压缩感知提高分辨率方法。为兼顾纵向分辨率和横向连续性,引入L1范数实现压缩感知最优化求解,快速、稳定地获得地震子波和反射系数;引入全变差约束,解决地震数据传统单道反演存在的同相轴抖动、横向连续性差问题,通过联合约束,提高了地震数据分辨率。经理论模型和实际地震数据处理应用,结果表明该方法拓宽了地震数据频带,频带展宽10 Hz以上,有效提升了数据分辨率和成像精度。     

基于LDPC矩阵采样方法的三维地震数据重构

按照以往的测量矩阵进行实际勘察无法较好地实现地震数据的重构,大多数矩阵设计复杂且元素多样,不符合实际标准。笔者将LDPC矩阵应用到地震勘探采样中,用较少的地震数据来重构完整的地震记录。采用K-SVD字典对数据进行稀疏变换,FISTA算法进行重构。对比以往的随机采样、离散均匀采样和jitter采样,LDPC矩阵更适合三维环境且恢复重构效果更好。对比重构数据的信噪比,三维模拟数据和实际数据都证实了LDPC矩阵信噪比值最高,重构出的数据效果最好。     

基于快速字典学习的压缩感知地震数据重建

地震数据的稀疏性是压缩感知地震数据重建的重要前提,其直接影响地震数据的重建精度,因此研究高效的地震数据稀疏表示方法具有重要意义.针对经典K-SVD算法稀疏编码时无法得到全局最优解,不能保证收敛从而影响重建精度的问题,这里提出快速字典学习算法稀疏表示地震数据的方法.快速字典学习将稀疏表示目标优化问题转换为两个可直接求解最...     

用特征值的差商表示矩阵函数

设A是一个n×n矩阵,λ1,λ2,……λn是它的特征值,用f(x)在这些特征值上的差商可以得到f(A)。只要f(x)充分光滑,即使有重特征值也可以得到f(A),并且这些重节点差商的计算跟非重节点的一样简单。     

SIMS analyses of oxygen isotopes: Matrix effects in Fe-Mg-Ca garnets

Large instrumental mass fractionation (IMF) may occur during measurements of oxygen isotope ratios by SIMS. Part of this fractionation depends on crystal structure and mineral composition. In order to improve the accuracy of SIMS measurements, we gathered 6 commonly used garnet standards and prepared 6 others to adequately cover the composition range Alm_0-73, Prp_0-99, Grs_0-20. Electron microprobe analyses were performed at UBP-Clermont to check the chemical homogeneity of these standards. Oxygen isotope compositions were determined by laser fluorination and mass spectrometry at UW-Madison. Ten SIMS sessions and 336 δ¹⁸O measurements at CRPG-Nancy, on a Cameca IMS1270 instrument, demonstrate that the standards are homogeneous with external reproducibility of 0.3‰ (1σ). In terms of δ¹⁸O, SIMS measurements indicate that, during a single session, IMF can vary up to 6.3‰ from one garnet standard to another. In most of the sessions, IMF can be correlated with the grossular content. However, for a satisfactory correction scheme, we suggest the combination of the 3 main components (Ca, Fe, Mg). This is done using a simple least square calculation routine. The correction coefficients determined for each session can be used to calculate the IMF and correct the measured isotopic ratio of a garnet of known chemical composition. This way, we were able to reproduce the δ¹⁸O values of most of the Fe-Mg-Ca garnet standards within ± 0.6‰. Interestingly, the use of only 3 end-member standards (AlmCMG, PrpMM, GrsSE) plus a standard of intermediate composition (e.g. UWG-2) is sufficient to reproduce δ¹⁸O within the same precision. Thus, linear interpolation among end-member standards is satisfactory in the case of the garnet solid-solutions. Two studies carried out on zoned garnets from the Alps and the Pyrenees indicate that matrix effects become significant when variations in grossular contents are important (> 10%). In order to obtain reliable isotope ratio measurements on Fe-Mg-Ca garnets using a SIMS, we suggest a correction scheme using at least 3 reliable end-member standards plus a standard of intermediate composition (a garnet standard closest to the average composition of the analysed garnet). This allows cross-checking and incorporates a correction based on the variations in composition of zoned crystals.     

热压高磷铁基胎体性能及其金刚石钻头研究

针对在硬而致密岩石中钻进时效低和钻头使用寿命短以及传统金刚石钻头胎体材料价格高等众多难题,采用混料回归试验设计方法,进行了替代碳化钨基金刚石钻头胎体材料的新型铁基胎体配方的试验研究;分析了热压钻头的金刚石出刃与岩石研磨性等岩性之间的内在联系,认为钻头的胎体成分及其性能是关键。因此,从热压金刚石钻头的胎体成分与性能研究入手,经过反复的试验研究与优化组合,研究出热压高磷铁基孕镶金刚石钻头的胎体材料,并试制出金刚石钻头。在室内对可钻性Ⅸ级岩石进行钻进的试验表明：钻进时效平均达到1．91m,钻头平均工作寿命达到60．26m。试验结果表明,高磷铁基眙体是一种性能良好的金刚石钻头胎体材料,且该类型胎体的热压金刚石钻头是一种成本明显降低、具有广谱性能的金刚石钻头。     

中国石化枯竭气藏型储气库注采技术及发展建议

经长输管线输送的天然气注入到地下空间而形成的人工气藏称为地下储气库。国内外现有储气库大多数是枯竭气藏型地下储气库。中国石化储气库建设起步较晚,基础较为薄弱,同时与国内外已建成储气库相比,中石化储气库建设面临的地质条件和注采工况也较为复杂。以中国在建最大储气库项目中原文23储气库为例,其复杂地质条件以及面临的"快瞬变非稳态增压"注采难题需要进行专门研究。分析了目前中石化枯竭型气藏储气库建库现状,提出了建库技术挑战,总结了现阶段取得的注采关键技术研究成果,通过分析中国石化枯竭气藏型储气库注采技术研究现状和最新进展,提出了国产化技术完善、智能化注采营运、一体化模拟实验室的建设等方面的发展建议和要求,为持续加强规模化储气库群建设的支持提供参考。     

关于金刚石钻头胎体硬度分布的试验研究

钻头胎体硬度是一项重要技术指标,应与所钻岩石的硬度（可钻性）和研磨性相适应。胎体硬度直接影响钻探技术经济指标的提高和钻进工艺参数的选择。试验研究表明,钻头胎体硬度分布很不均匀,差别很大。首先应从胎体烧结工艺上找原因,烧结压力偏小（5 MPa）可能是首要原因。钻头、工艺参数、操作技术等都很重要,缺一不可。钻进技术经济指标低,不一定都是钻头质量问题,要从多方面进行研究。提倡把经验打钻提高到科学打钻上来。     

张掖盆地地下水资源时空分异特征及影响因素

探索地下水系统演化的过程与机制对流域水资源的可持续管理至关重要。基于地下水多年动态观测资料和地统计学方法,按不同灌溉方式分区估算了张掖盆地1985~2013年地下水资源变化情况。结果表明:整个张掖盆地地下水水位降深和储量在时空上表现出很大差异性,基本经历了三个阶段:1985~1997年匀速下降阶段,1998~2004年加速下降阶段和2005~2013年减速下降阶段。整个盆地累积储量减少了47.52×108m~3,年均亏缺1.64×108m~3,其中河水井水灌区累积地下水位降深达5.72m,储量减少了37.48×108m~3,占地下水消耗量的78.87%。各分区累积水位降深变化从高到低依次为:河水﹥河水井水﹥泉水﹥河水泉水≥井水灌区,相应的累积储量变化依次为:河水井水﹥河水﹥井水﹥河水泉水﹥泉水灌区。从长时间尺度看,各分区及张掖盆地多年累积储量仍为负变化,即地下水资源仍处于较严重亏缺状态,对含水层造成很大威胁。这是气候变化与人类活动共同作用的结果,而人类活动如分水政策、引水灌溉、地下水开采等影响越来越强烈。结果可以为黑河流域水量均衡合理估算、地下水数值模拟和水资源统一规划调度提供科学依据。     

基于优化-模拟技术的生态库容

为发挥水库在水资源开发利用与河流生态环境问题之间的协调作用,以丹江口水库为例,探讨了综合利用水库生态库容划分方法.以丹江口水库下游襄阳和仙桃为控制断面,采用Tennant法计算下游河道生态流量的参考值.在考虑丹江口水库的防洪、生态、供水、调水、发电、航运等综合任务和汉江中下游水量联系的基础上,建立了综合利用水库的生态库容优化模型,拟定了4组调度规则,应用自适应遗传算法和模拟调度方法进行求解.计算结果表明:设置生态库容后的调度图能较好地满足控制断面对生态流量的需求,获得较佳综合利用效益.     

基于InVEST模型的辽宁省海岸带碳储量时空变化研究

陆地生态系统碳储量与全球气候变化密切相关,研究海岸带地区土地利用变化对生态系统服务碳储量的影响,对于区域生态系统保护及社会经济可持续发展具有重要意义.以辽宁省海岸带地区为例,分析了1995—2018年海岸带地区的土地利用变化特征,运用InVEST模型碳储量模块估算了1995—2018年区域生态系统的碳储量,结果表明:(...     

太阳能储热桩取热过程中桩内温度变化的研究

首先介绍了太阳能地下混凝土储热桩热量利用率不足的现状,通过在已有太阳能混凝土储热桩传热模型的基础上,对不同取热工况中影响储热桩温度场变化的各种因素进行了传热过程的模拟分析,得出了持续取热及间断取热2种不同运行工况及热流密度、导热系数和比热容、埋管间距对桩内温度场变化的影响,然后合理的选择最优参数,分析桩内温度场的变化,提高取热效率,使混凝土桩内热量充分利用。     

基于优化-模拟技术的生态库容

为发挥水库在水资源开发利用与河流生态环境问题之间的协调作用,以丹江口水库为例,探讨了综合利用水库生态库容划分方法。以丹江口水库下游襄阳和仙桃为控制断面,采用Tennant法计算下游河道生态流量的参考值。在考虑丹江口水库的防洪、生态、供水、调水、发电、航运等综合任务和汉江中下游水量联系的基础上,建立了综合利用水库的生态库容优化模型,拟定了4组调度规则,应用自适应遗传算法和模拟调度方法进行求解。计算结果表明:设置生态库容后的调度图能较好地满足控制断面对生态流量的需求,获得较佳综合利用效益。