基于q-高斯分布和零阶最小熵正则化的三维重力聚焦反演

观测的重力数据通常含有误差,传统的三维重力反演方法假设数据残差服从高斯分布,数据误差的大小和可靠估计对于三维重力反演的精度和可靠性是非常重要的.在模型正则化方面,传统的三维重力反演主要是基于Tikhonov正则化理论来获得稳定解,但是当地下密度异常体存在尖锐边界时,基于L2范数正则化的三维重力反演得到的密度异常体边界比...     

基于正则化条件的地震数据局部信噪比估计方法

信噪比是衡量地震数据质量的重要指标之一,在地震数据处理和解释中有着重要的作用.目前已有的地震数据信噪比估计方法往往得到的是整个数据的全局信噪比,这种方法只能说明地震数据总体质量的好坏,无法直观细致地刻画地震信号的局部质量.本文提出一种基于正则化条件的局部信噪比估计方法.该方法的基本原理是使用正则化共轭梯度法求解局部信噪比最优解,正则化算子的参数将控制地震信号各点数据局部信噪比的平滑性.其中应用一种基于“过滤波”的级联信号估计方法来计算有效信号,该方法利用有效信号和噪声的相关性特征计算局部信噪比中的有效信号.局部信噪比估计方法利用了信号中每个数据点及其邻域各点的局部信息,避免了使用单个数据点而可能出现的信噪比不合理值,而且局部处理能够减少全局噪声对信噪比估算的影响,该方法可以更准确地表征地震资料信噪分布特征.另外,局部信噪比对去噪方法的评估也具有重要意义.理论模型测试和实际资料处理结果表明,局部信噪比估计方法能够准确反映任一给定地震信号剖面的局部信噪比特征,为非平稳地震数据质量评估提供了直观的评判标准.

     

中国新生界第一阶潜在的层型剖面

显生宇的年代地层单位只能通过该单位的下界的界线层型来定义.陆相为主的中国新生界第一阶只能通过这个阶的下界的界线层型、也即陆相白垩系/古近系界线层型来定义.广东南雄和黑龙江嘉荫至今都没有具连续的陆相白垩系/古近系界线时期的沉积和生物地层记录的剖面发现,没有建立陆相白垩系/古近系界线层型的条件.因此,无论是"上湖阶"还是"富饶阶"作为中国新生界第一阶都不可行.从轮藻角度出发,湖北当阳露头剖面拥有全球迄今所知最连续丰富多样的白垩系/古近系界线时期、特别是古新世早期的陆相生物地层记录.界线层段的介形类生物地层记录也非常连续丰富多样.其是迄今所知中国唯一可能成为陆相白垩系/古近系界线层型的候选代表的剖面.从而,它是迄今所知中国古新统、古近系以及新生界第一阶唯一可能的建阶剖面或层型剖面.     

带正则化校正的TTI介质qP波方程及其逆时偏移方法和应用

各向异性研究对地下介质精确成像有着重要的意义,在当前计算机硬件迅速发展及宽方位地震数据采集日益普遍的情况下,成像必须考虑介质的各向异性.逆时偏移是基于双程波动方程的较为精确的数值解的成像方法,所以相对于其他地震成像方法,它具有很大的优势,譬如不受反射界面的倾角限制、偏移速度结构合适时能够使回转波及多次波正确成像.在各向同性介质中,可使用标量波方程来模拟波场.而在各向异性介质中,P波和SV波是相互耦合的,即不存在单纯的标量波传播,通常利用能代表耦合波场中P波分量运动学特征的拟声波(qP波)进行偏移成像.本文中,我们推导出了TTI介质下qP波控制方程.该方程可采用显式有限差分格式进行求解.通过声学近似,若沿对称轴方向的剪切波速度为零,对于对称轴方向不变且ε≥δ的模型来说,可得到稳定的数值解.但对于TTI介质来说,由于沿对称轴方向各向异性参数是变化的,声学近似会引起波场传播及数值计算的不稳定.因此,我们提出了正则化有限横波的方法,很好地解决了这一问题.最后,给出了Foothill模型的测试结果及某探区实际资料试算结果,展示了采用这个方程进行复杂TTI模型正演和高质量逆时偏移成像结果,证实了该方法的正确性和实际资料应用中的有效性.     

基于二阶矩闭合模式平衡解的海浪生湍流混合系数解析估计

从次小尺度海洋运动方程和运动近各向同性假定出发,本文给出高确定性的海洋湍流二阶矩闭合方程和特征量变化方程.这组方程描述波动、涡旋和环流等较大尺度运动对海洋湍流的剪切不稳定性生成机制.同时,基于海浪破碎是湍流海面生成主要机制的认识,本文按破碎海浪统计理论给出湍流特征量变化方程的海面边界条件,包括由破碎能量损耗和卷入深度分别确定的海面动能通量和动能耗散率.根据上层海洋湍流特征量方程的平衡解和关于动能耗散率的观测资料,本文得到海浪生湍流混合系数的解析估计.所得到的海浪生湍流动能耗散率与观测资料进行了定性与定量对比,混合系数与先前Prandtl混合长度理论估计的一致性检验.     

Asymptotic formulae for correcting finite element predicted natural frequencies of gravity and embankment dams

Extraction of natural frequencies of a gravity dam or an embankment dam plays an important role in the seismic design of the dam because the seismic response of a dam is dependent largely on the dynamic characteristics of the dam. Owing to the lack of exact solutions and the geometry of a dam, numerical methods such as finite element methods have been often used to extract the natural frequencies of the dam. Since the finite element method is an approximate one, the resulting finite element solution to the natural frequency of a dam cannot be safely used unless its accuracy is evaluated within the acceptable range for the seismic design of the dam. To solve this problem, some asymptotic formulae for correcting the finite element predicted natural frequencies of a gravity dam and an embankment dam have been developed in this paper. Since the present asymptotic formulae are derived from the fact that the finite element solution tends to the exact one if the finite element size used approaches zero, they provide a corrected solution of higher accuracy for the natural frequency of a dam so that the accuracy of a finite element solution can be evaluated against this corrected solution. After the correctness and usefulness of the present formulae are assessed, two practical examples have been given to show how the asymptotic formulae can be used to correct and evaluate the discretization error for the finite element predicted natural frequencies of gravity dams and embankment dams.     

广义Stein无偏风险估计与地球物理反问题正则化参数求取

地球物理反演是获取地球信息的重要手段,其求解具有严重的不适定性.为获得稳定的反问题结果,通常需要在目标泛函中加入正则化约束项.正确地估计正则化参数一直是地球物理反问题中的难点.目前存在的选取方法需要根据大量的试验来确定正则化参数,工作量十分巨大,并且存在很大的经验性,很难得到最优的正则化参数.针对这个问题,本文提出了一种基于广义Stein无偏风险估计的正则化参数求取方法.该方法的具体思路是通过求解模型参数均方误差的广义Stein无偏风险估计函数,在反问题求解过程中自动求取正则化参数.本文模型测试结果表明,相比于目前常用的方法,通过该方法得到的正则化参数是最优的.

     

二维波动方程速度的正则化－同伦－测井约束反演

针对二维波动方程反问题,将大范围收敛的同伦方法引入速度参数的反演过程中,并将其与求解不适定问题的Tikhonov正则化有机结合,提出了一种新的、特别适用于非线性的、不适定的、多极值的地震勘探反演问题的反演策略：正则化－同伦方法. 为了充分利用测井资料和地震资料的互补特征,进一步提高反演分辨率并压制噪声,设计了正则化-同伦－测井约束联合反演方法. 大量数值试验结果表明了这两种方法的有效性.     

利用P波、S波初动和振幅比计算2000年姚安M_S6.5地震序列震源机制解

利用P波、SV波和SH波的初动和振幅比计算了2000年姚安6.5级地震序列中14次M≥3.0地震的震源机制解.结果表明,姚安6.5级地震的主要发震断裂走向为北西,高倾角,在北北西向近水平主压应力作用下,呈现出以右旋走滑为主的断层错动性质;姚安地震序列以走滑型为主,个别地震为斜滑型,是在北北西向水平或近水平的主压应力作用下的构造运动方式;主震发生后1～3天断层错动以走滑型为主,个别为斜滑型,主震发生后3～30天断层错动为走滑型;P轴和T轴的方位总在按与构造应力场走向由一致到不一致再到一致的规律反复变化;在强余震明显活动期间,地震以水平或近水平向主压应力作用下的断层错动方式为主,有一定的斜向作用,然后为水平或近水平的主压应力作用方式,主震后应力场有明显的调整变化过程.     

Evaluation of Sludge Digester Effluent as Feeding Solution for the Enrichment of Anammox Bacteria

The aim of this study is to evaluate the feasibility of sludge digester effluent as feeding solution to enrich anaerobic ammonium oxidation (anammox) bacteria. The performance of the two parallel pilot scale‐upflow packed bed anammox reactors (UPBAn1 and UPBAn2) are examined in terms of the enrichment of anammox bacteria. The control experiment is set up conducting synthetic wastewater as feeding solution in the UPBAn1 reactor whereas, the sludge digester effluent is fed to the nitritation reactor and then the partially nitrated digester effluent to the UPBAn2 reactor. Anammox activities are evaluated by mass balances based on ammonium (NH₄⁺), nitrite (NO₂^?), and nitrate (NO₃^?) analysis and NRR. Microbial community of anammox bacteria is analyzed using real‐time polymerase chain reaction (PCR). The results demonstrate that UPBAn 1 and UPBAn2 reactors are successfully enriched on days 64 and 40 with NRRs of 19.54 and 19.43 g N m^?3 per day, respectively. This study reveals that both synthetic wastewater and digester effluent are suitable for the enrichment of anammox bacteria; however, digester effluent as feeding solution for enrichment of anammox bacteria based on the ease of process control and process stability is more advisable.     

使用SV/P,SH/P和SV/SH振幅比确定震源机制解

为了准确确定地震的震源机制解，引入了用SV／P，SH／P和SV／SH振幅比修正使用P波、SV波和SH波极性所得到的震源机制解的方法，采用解析法在震源空间内寻找符合地震波观测极性和振幅比的解。该方法能够降低单纯使用初动极性确定震源机制解的不确定性，提高震源机制解的求解精度。     

基于脉冲频响函数的MATLAB动力方程求解方法

提出一种基于脉冲频响函数并利用MATLAB求解的方法，由于脉冲频响函数利用卷积公式进行动力微分方法计算，因此，从理论上讲，它适合于任意外力下的动力方程求解，同时，MATAL又提供了卷积函数conv，所以，在MATLAB下求解动力方程将变得十分容易。     

2018年9月4日伽师5.5级地震序列震源机制解及震源处应力场特征

本文采用新疆测震台网数字波形记录，利用CAP和P、S波初动和振幅比方法计算2018年9月4日伽师5.5级地震序列中M_S≥2.5地震的震源机制解，结合地震烈度等震线和双差重定位后的地震序列空间展布等特征分析了此次地震的发震构造，反演了震源处应力场。结果表明，伽师5.5级地震呈NE向的节面I为发震断层面，属于左旋走滑断层，震源深度为9km，发震构造可能为浅部超基底断裂；地震序列中有21次为走滑型，4次为正断型，说明绝大多数序列的破裂方式与主震相近，表明余震应力场主要受主震震源应力场控制；P轴方位在NNE向有明显的优势分布且倾伏角较小，T轴方位在NWW向有明显的优势分布且倾伏角较小，说明震源处主要以NNE向水平挤压和NWW向水平拉张作用为主；此次伽师5.5级地震序列表现的浅部应力场与已有研究得出的震源区深部应力场基本一致，应力形因子R的最优解为0.17，说明震源处近NE向中间主应力σ₂有一定挤压成分。     

饱和土半空间中地下圆形衬砌洞室对平面SV波的散射

在Biot饱和多孔介质动力学理论的基础上,利用Fourier-Bessel级数展开法,通过对舍有衬砌洞室的局部场地进行波场分析,得到饱和土半空间中圆柱形衬砌洞室对平面SV波的散射问题的解析解。经验证,本文得到的解可以退化为半空间单相介质的情况。通过与已有的单相弹性介质半空间中圆柱形衬砌洞室对平面SV波散射问题的解析解的对比,验证了此解的正确性。在解析解的基础上,数值计算给出洞口动应力集中放大系数,分析了入射频率和孔洞埋深对柱面上的应力集中因子的影响。     

近期新疆震源机制解与地震活动特征研究

分析了2003-2009年新疆及其周边88次中强震震源机制解及其分布特征,并结合同期地震活动特点与区域应力场进行了讨论.认为:这一期间新疆主要受NNW向水平挤压应力制约,与1990-2002年新疆主压应力P轴NNE向分布有一定差异;中强震震源断层具有多样性,显示出新疆构造运动的复杂性;主压应力P轴仰角的变化与新疆地震活动的强弱交替相关;研究时段内不同强度的地震空间分布具有较明显的层次性特征.