黑河山区草地蒸散发量估算方法研究

针对黑河山区草地蒸散发估算,提出了两种草地蒸散发量估算方法,即基于Penman Monteith方程的方法和基于Priestly-Taylor方程的方法,并将这两种方法和SHAW模型作了对比分析.两种方法与SHAW模型计算精度相近,但输入变量数量比SHAW模型要少,尤其是基于Priestly-Taylor方程的方法.     

结构方程模型在地球化学数据分析中的应用

为了实现通过确定地球化学组合元素来反映成矿异常, 本文在主成分分析模型的基础上, 引入了新的结构方程模型(SEM).与主成分所不同的是, 结构模型综合了经典统计方法中的因子分析和路径分析方法, 以与研究对象具有较好的拟合度为标准来确定最优解, 并通过模型最优解来确定新的成分组合, 因此结构模型所确定的成分变量不一定是具有最大变化性, 而是与研究对象最接近的因子变量, 该因子能够更好地反映研究对象.介绍了结构方程模型方法的原理, 并利用加拿大Nova Scotia省西南部湖泊沉积物地球化学数据建立了与热液型金矿有关的地球化学元素结构方程模型, 研究了结构方程模型所给出的组合变量空间分布规律以及与金矿床的关系.与主成分分析方法所给出的计算结果进行对比发现, 结构模型所计算的与金矿相关的组合变量与矿床的空间相关性较高, 并且对金矿床(矿点)也具有较好的预测性.      

砂土的流体动力学方程与本构模型的比较

目前砂土材料连续力学方程建模有两种途径,一种是源自于论证Navier-Stokes方程时所用的方法,称为流体动力学方法,主要针对普通固体、普通流体、超流、液晶、高聚物、颗粒物质等材料,它的基本做法是先给出守恒变量（如能量、动量、熵等）和对称破缺变量（如弹性应变、量子相位等）的一般运动方程,再用与具体材料有关的热力学函数和迁移系数来封闭它们;另一种方法是本构模型法,针对有塑性固体、非牛顿流体、砂土材料等材料,该做法特点是直接构建应力、应变、应力率、应变率、速度、密度、温度等变量之间的函数关系,并以此来封闭连续和牛顿方程。近年来采用这两种方法建立的砂土方程在文献上都有报道,因此,有必要对两者的特色、科学基础、适用范围,包括概念上的和具体方程等,进行比较,作为颗粒物理与土力学之间跨学科交流的一种尝试和沟通。通过比较得出,两种建模途径对表征砂土状态的完备变量集、屈服面、与塑性有关的耗散等使用了很不一样的思路和方程。     

地质变量的多级分解及其应用

地质变量是一种总体变化、多级局部变化和随机变化机相叠加的综合性变量.研究表明,多级变化的这种叠加在半变异函数模型上有明显的反映(漂移效应和套合结构),即多级变化的分解与各级变化所对应之变异特征的分离应具有同步性.据此笔者指出,趋势-剩余分析或滑动平均与结构分析相结合的方法能有效地筛分地质变量中的多级变化.一个筛分断层构造的应用案例为此提供了例证.     

成矿环境空间结构的模糊建模

为了提高矿产预测的精度和可靠性, 必须分析和利用与矿床有关的空间结构信息.提出了一种用模糊集建立成矿环境空间结构模型的方法.成矿环境空间结构是地质变量在矿床周围的分布, 可用变量与空间点之间的模糊关系来描述.同一地区的同类矿床, 其空间结构具有一定相似性, 通过这种相似性的极大化可对结构模型进行优化.优化的结构模型是一种包含了方向和距离关系的特殊的空间关联规则集, 也是模糊推理矿产预测的推理规则库.通过模糊推理进行结构相似性的比较, 可对任意点上的找矿有利性进行预测.以云南东川地区铜矿预测的实例说明了该方法具有良好的应用效果.      

地下隧洞结构区间分析的优化方法

工程中的不确定性问题可以用区间理论、随机理论或模糊理论进行求解。采用区间分析方法来处理地下隧洞结构开挖支护过程中的不确定性问题时。将结构系统中的不确定性参数用区间数来表示,用有限元方法建立系统的控制方程。该控制方程是一个包含不确定性几何参数的复杂的非线性区间方程组。讨论了两种优化计算模型,分别将方程组中的所有区间数作为设计变量,区间量的变化区间作为相应的设计变量的边界约束,运用遗传模拟退火算法求出位移和应力等响应量的最大值和最小值。通过工程算例验证了文中方法的合理性及可行性,并与端点组合方法的结果进行了比较分析。     

水位流速耦合演算模型研究

河道防洪,水位和流速是重要的预报特征量.目前对于缺乏流量观测资料和没有稳定水位流量关系线的河道,几乎还没有实用、有效和具有通用性的水位与流速双变量预报模型.以水流质量和力的平衡方程为基础,根据因次分析方法,提出摩阻的导数表达结构,并差分形成水位流速双变量耦合演算模型.通过钱塘江、赣江和桂江3个流域中4个河段的模拟检验,取得了较好的结果,率定期和检验期的确定性系数都大于0.7.初步证明了双变量耦合演算模型结构的合理性和模拟实际河道水流的有效性.     

凸块体的一种几何建构方法

块体的描述和建构是工程岩体稳定分析过程中不可或缺的重要环节。方程表示是描述和建构工程开挖面上所有可能出现的块体几何模型的有效途径。现有块体建构方法没有采用凸块体方程表示这种途径,其结果虽然可以建构任意复杂的块体,但由于缺少配套的参数化描述方法,所建构的块体难以得到精确的几何描述。为此,提出凸块体的一种几何建构方法。首先,建立了以边界平面的单位外法向量和原点距为输入变量的凸多面体的一种方程表示形式;其次,给出了凸多面体方程的基于单纯形方法的一种求解算法,以及输入变量的辨识方法;最后,引入控制变量,建立了凸块体的几何建构方法。通过算例,演示了工程开挖面上所有可能出现的类型、任意形状和大小的凸块体的参数化描述能力和几何建构能力。     

混凝土混合硬化黏塑性损伤统本构模型

传统的黏塑性统一本构模型只能用于金属类材料的本构分析,而不适用于混凝土的本构分析.基于此,以不可逆热力学理论为基础,选定了涉及混合硬化参量的Helmholtz自由能函数,推导出混凝土的黏塑性损伤耦合本构模型.通过对混凝土硬化模型的分析,构造了含运动硬化和等向硬化内变量的非相关流动势函数,又推导出流动方程以及内变量演化方程.所建模型对混凝土试验曲线的数值模拟显示,其能够正确描述混凝土的率相关性、非弹性体积膨胀特性、加载过程的软硬化特性以及由断裂和损伤引起的应力软化现象.     

双标量损伤模型及其在Biot固结有限元中的应用

在前人工作的基础上,推广并发展了各向同性双标量损伤变量理论,推导出双标量损伤变量模型的损伤演化方程。然后,将其引入比奥固结有限元方程中,并据此编制相应的双标量损伤变量流-固耦合有限元程序。最后,对一个软土路基有限元简化模型进行分析计算,并以典型节点为例,绘制了模型沉降值、孔压值、损伤变量等的变化曲线。结果表明,利用双标量损伤变量模型描述土的本构关系比单标量损伤模型更加合理。     

地质三维可视化建模与其剖面自动制图应用研究

地质三维模型构建是当前国内外地学界研究的热点问题之一,它将地质成果抽象为地质模型,实现计算机的三维可视化分析与管理.从建模的方法、数据处理、可视化分析等基本原理出发,结合作者构建三维地质模型的工程经验,着重讨论了地质三维可视化中涉及的一些关键技术问题,如数据融合处理、网格剖分、虚拟现实等方面,并给出了一些具体应用实例....     

三维地质建模及可视化系统的设计与开发

三维地学模拟是三维地质信息GIS可视化的核心内容。基于基础GIS软件平台MAPGIS,利用功能强大的三维可视化开发平台MAPGIS-TDE,设计、开发具有自主版权的三维地质建模及可视化系统。MAPGIS-TDE包括MAPGIS内核模块、MAPGIS-TDE基础平台、MAPGIS-TDE构建平台和基于MAPGIS-TDE的应用系统等4个层次。基于MAPGIS-TDE的三维地质建模及可视化系统分为地质数据管理、二维地质分析、地质断面处理、地质结构建模和地质属性建模等5大功能模块。系统实现时,将空间数据库划分为基础地理图形库、区域地质数据库、工程地质数据库、水文地质数据库、地球物理数据库、地球化学数据库等6类。该系统不仅提供了强大的地质数据管理、三维地质建模以及模型的可视化功能,还为专业技术人员提供了一个可视化的分析、设计平台。     

矿山三维地质建模与可视化研究

矿山三维地质建模与可视化技术研究, 是“数字地球”、“数字矿山”的核心组成部分, 是现代矿山信息化研究的热点和重点。本文介绍和分析了几种常见的空间插值方法和目前比较流行的三维地质构模和可视化技术; 并针对我国矿山开采和工程建设的特点, 提出了矿山三维地质建模和可视化研究的方法和思路, 为我国矿山信息化建设提供一定的理论依据。      

地质特征三维分析及三维地质模拟现状研究

自然地质现象极其复杂，三维实体普遍存在，随着地学研究不断深入，三维地质模拟已引起了地球科学界的高度重视，目前已经研制出了多种三维地质模拟软件，并被广泛应用到地质、矿产、水文、物探、地震、环境等各个领域。从地质体结构、构造、类型、分布等方面，系统地分析了地质体三维特征，总结了国内外三维地质模拟软件在地质构造、地质工程、矿山测量、地球物理等方面的开发现状，指出三维地质模拟在软件开发方面存在的问题及在地质数据采集、处理、解释、利用方面所面临的困难，并从三维空间数据结构、技术方法、应用研究等方面阐述了三维地质模拟新进展，最后论述了开展三维地质模拟的意义。     

三维地质建模及其工程应用

本文从三维地质建模的概念出发，探讨了其一般过程，包括地质变量预测、地质特征解译、空间分析等，并介绍了三维地质建模的体视化方法，最后以润扬长江公路大桥工程为例，运用切征级重建方法，建立地质模型，并进行了三维地质的分析。实践表明，三维地质建模技术是认识复杂地质体的空间关系和特征的强有力的工具，具有广阔的应用前景。     

地学模拟相关技术的研究与进展

地学模拟技术的一个发展方向是与地学过程分析密切结合,另一个发展方向是与数据可视化技术相结合。前者试图通过使用各种数学方法模拟地学随机现象,并对这些不良结构化或半结构化的地学问题进行定量化描述;后者运用计算机的三维可视化功能,在三维环境下将空间信息管理、地学解译、空间分析、地学统计与预测、三维图形可视化等技术相结合,实现计算可视化、分析可视化、过程可视化、结果可视化和决策可视化,并用于地学分析。回顾了地学中计算机三维地学建模技术、地质统计学和地学非线性现象模拟方法,并对该领域的发展进行了展望,认为加强地学模拟的理论体系、方法体系、技术体系的研究和实践既有着重要的理论意义,又有着重要的现实意义。     

一种基于钻孔地质数据的快速递进三维地质建模方法

三维地质建模是地质数据可视化和空间分析的关键技术之一。针对传统建模方法建模速度慢、建模效率和精度较低的问题,提出了一种直接基于钻孔的点→线→面→体快速递进三维地质建模方法。该方法先对钻孔地层信息进行人机交互对比构成地质剖面,再按钻孔实际坐标在三维空间中还原地质剖面的实际位置,接着通过对剖面间的地层连线进行Kriging插值,形成一系列地层面模型,然后以此为基础构建三维地质框架模型,最后利用BSP矢量剪切技术来裁剪模型边界,形成研究区三维地质模型。该方法在福州市上街镇三维城市地质模型构建的实际应用中得到了验证。实践结果表明,该方法不仅可以实现三维地质模型的快速构建,还可以显著提高三维地质模型的精度。     

Random vectors and spatial analysis by geostatistics for geotechnical applications

Geostatistics is extended to the spatial analysis of vector variables by defining the estimation variance and vector variogram in terms of the magnitude of difference vectors. Many random variables in geotechnology are in vectorial terms rather than scalars, and its structural analysis requires those sample variable interpolations to construct and characterize structural models. A better local estimator will result in greater quality of input models; geostatistics can provide such estimators: kriging estimators. The efficiency of geostatistics for vector variables is demonstrated in a case study of rock joint orientations in geological formations. The positive cross-validation encourages application of geostatistics to spatial analysis of random vectors in geoscience as well as various geotechnical fields including optimum site characterization, rock mechanics for mining and civil structures, cavability analysis of block cavings, petroleum engineering, and hydrologic and hydraulic modelings.     

基于多源数据和先验知识约束的复杂地质体三维建模研究

三维地质模型可以直观的展现地下地质情况,对传统地矿行业的转型升级和城市规划建设都具有重要意义。针对复杂地质条件下三维模型的构建,笔者等提出了一种基于多源数据和地质先验知识约束的三维地质建模方法。以成都市为例,基于MapGIS10.0 软件三维地学建模模块,在DEM数据、数字地质图、综合地质剖面图、钻孔数据、物探解译数据、构造纲要图等多源数据,以及地质体展布形态、产状和厚度变化,断层性质、延伸方向、产状变化、对地质体的错切,褶皱类型、形态特征、两翼产状变化等地质先验知识的共同约束下,开展复杂地质条件下三维地质模型构建研究。笔者等详细介绍了复杂地质体三维建模数据源的准备、建模流程与方法、模型的构建与可靠性分析。认为采用分块建模技术可有效降低复杂地质体三维模型构建的难度,提高建模效率,实现模型的无痕拼接,且易于后期模型的修改完善。本次基于多源数据和地质先验知识约束,采用分块建模技术首次构建了成都市三维地质模型。笔者等通过地质先验知识（地质规律）和静态数据（可视化和抽稀钻孔数据）对模型的可靠性进行了分析,其中抽稀钻孔数据分析采用未参与建模的真实钻孔对三维地质模型中地质体埋深和分层厚度进行误差计算,获得地质体埋深误差均值为33.15 m,分层厚度误差均值21.37 m,认为模型的可靠性较高,可为成都市城市规划和重大工程选址提供重要的基础地质数据支撑。     

基于多源数据和先验知识约束的复杂地质体三维建模研究

三维地质模型可以直观的展现地下地质情况,对传统地矿行业的转型升级和城市规划建设都具有重要意义。针对复杂地质条件下三维模型的构建,笔者等提出了一种基于多源数据和地质先验知识约束的三维地质建模方法。以成都市为例,基于MapGIS10.0 软件三维地学建模模块,在DEM数据、数字地质图、综合地质剖面图、钻孔数据、物探解译数据、构造纲要图等多源数据,以及地质体展布形态、产状和厚度变化,断层性质、延伸方向、产状变化、对地质体的错切,褶皱类型、形态特征、两翼产状变化等地质先验知识的共同约束下,开展复杂地质条件下三维地质模型构建研究。笔者等详细介绍了复杂地质体三维建模数据源的准备、建模流程与方法、模型的构建与可靠性分析。认为采用分块建模技术可有效降低复杂地质体三维模型构建的难度,提高建模效率,实现模型的无痕拼接,且易于后期模型的修改完善。本次基于多源数据和地质先验知识约束,采用分块建模技术首次构建了成都市三维地质模型。笔者等通过地质先验知识（地质规律）和静态数据（可视化和抽稀钻孔数据）对模型的可靠性进行了分析,其中抽稀钻孔数据分析采用未参与建模的真实钻孔对三维地质模型中地质体埋深和分层厚度进行误差计算,获得地质体埋深误差均值为33.15 m,分层厚度误差均值21.37 m,认为模型的可靠性较高,可为成都市城市规划和重大工程选址提供重要的基础地质数据支撑。