地震层析成像LSQR算法的并行化

讨论了地震层析成像的LSQR算法(最小二乘QR分解). 在建立偏导数矩阵方程组时,对区内地震在方程中保留震源项,引入正交投影算子进行参数分离,对区外远震采用传统的平滑处理方式,用LSQR法求解联立的方程组. 由于区内地震的正交分解处理和区外远震的平滑处理,使得偏导数矩阵中的非零元素成倍增加,对于大型反演问题,这些非零元素常常达到几十GB到几百GB的数量级,巨量的内存占用成为LSQR算法的瓶颈. 针对这一问题,本文研究了偏导数矩阵中非零元素的分布规律,设计出合理的存储结构,采用分布式存储进行矩阵计算,提出了LSQR算法的并行化方案,并在联想深腾6800超级计算机上实现. 导出了LSQR算法的并行效率估算公式. 对两个地区的实际地震层析成像数据进行了效率测试.     

钻孔多参量指标预测冲击地压危险性的试验研究

为准确预测预报冲击地压危险性,提出一种通过监测钻孔过程中钻杆推力、钻杆扭矩与钻屑量等钻孔多参量指标变化规律来预测冲击危险性的方法。利用自主研制的钻孔多参量一体化测试装置,在实验环境下对不同煤体应力状态下的多参量指标进行测试分析,发现钻杆扭矩与钻屑量均随着煤体应力的增大而增大,钻杆推力随着钻进时间的增加呈现先增大再减小,并出现波谷随后增大最后减小的规律。在相同钻机及钻具条件下,进行井下原位钻孔试验,结果表明：随着钻进深度增大,钻杆扭矩与钻屑量变化规律呈现较好一致性,在5 m深度前均先增大随后减小;钻杆推力在1~4 m内呈上升趋势,在5 m处下降至波谷位置,随后推力值再次上升,最后呈稳定趋势。对此区域应力分布带情况进行划分,可确定应力峰值点大致在孔深5 m处,并利用SPSS数据分析软件初步确定此试验点钻杆推力临界指标为7.5 kN,钻杆扭矩临界指标为50.0 N·m。研究结果可为冲击地压等煤矿动力灾害危险性的预测预报提供理论基础与工程指导。     

地质资料目录查询系统的设计与实现

地质资料目录查询系统主要针对地勘单位地质资料管理现状进行研究,采用VS2010开发环境,SQL Server2008、.NET4.0框架、B/S架构等关键技术.设计提供报告查询、报告录入、报告维护、服务器连接、用户管理五大功能模块,提高了地质资料整理与查询的效率,实现对地质资料进行科学化、信息化管理.     

基于AVO反演的频变流体识别方法

研究表明流体引起衰减与频散往往表现为频变AVO现象.一些频散地震属性,例如纵波频散,已经证实为可靠的碳氢指示因子.为了更有效地识别流体,基于f-μ-ρ近似构建了新的流体因子Df,即频变流体项.该属性的反演首先需要连续小波变换(CWT)谱分解得到不同频带地震数据,通过去相关与先验约束来保证反演结果可靠性.模型试算证实了频变反射系数近似公式的精度可靠性,Df可以识别出强衰减介质所引起的频散现象.实际数据试算中,Df可以较好地识别储层孔隙流体,尤其对于气层,具有较好的指示效果.该流体因子将Gassmann流体项的高孔隙流体敏感性与叠前数据丰富的振幅频率信息相结合,反演效果与岩石物理认识相符.此研究有助于利用衰减频散现象借助AVO反演实现流体识别.     

干旱区内陆河流域的生态安全与生态需水量研究——兼谈塔里木河生态需水量问题

结合对干旱区生态安全和生态需水量关键科学问题的探讨,提出干旱内陆河流域生态脆弱区的生态安全分析是以水过程研究为核心的,水文过程控制着生态过程,对流域生态系统的稳定性有着直接影响,而水资源开发利用和水循环对生态系统功能有重要影响,天然植物恢复和生长的合理地下水位的研究是确立生态需水量的基础.并实证分析和计算了维系塔里木河生态安全的生态需水量,塔里木河干流现状生态需水量为31.74×108 m3,其中,上、中、下游分别为9.95×108 m3、18.47×108 m3和3.32×108 m3.     

基于田间试验的水稻模型ORYZA2000区域参数比较

利用江苏南京、安徽宣城两地的水稻田间试验数据和气象资料,对ORYZA2000模型基本作物参数进行调整,包括不同发育阶段的发育速率、干物质分配系数、比叶面积等。两试验点的作物营养生长参数(DVRJ)和生殖生长参数(DVRR)差异很大,反应了模型的区域差异性。模拟效果均能准确反应叶面积指数、生物量的动态变化过程,在地上部生物量的模拟准确度最高。两试验点的叶面积指数、地上部生物量、绿叶生物量、茎生物量和穗生物量的归一化均方根NSMSE值分别为9%、19%、18%、13%、25%和16%、25%、17%、19%、24%,因而南京试验点的模拟效果比宣城好,参数更具区域适应性。     

Hg对锦州湾表层沉积物异养细菌代谢酶活性的影响研究

为了解重金属Hg对锦州湾海域表层沉积物中异养细菌的主要代谢酶的影响,采用Hakanson潜在生态危害指数法对锦州湾表层沉积物中重金属Hg开展潜在生态风险评价,利用平板扩散法测定了9个站位沉积物中异养细菌四种水解酶活性。结果显示:锦州湾海域表层沉积物中重金属污染严重,Hg的含量和潜在生态危害河口最为严重,向外逐步递减,表明本海域表层沉积物中的Hg主要由陆源输入;表层沉积物中异养细菌水解酶活性与抗性异养菌比例均表现为西南部河口区高于东北部外海海域,与重金属Hg的含量分布及Hakanson潜在生态危害指数基本相似,这表明长期高浓度的重金属污染,改变了锦州湾海域表层沉积物中的异养菌的生理代谢过程,在生理或遗传物质上对重金属产生了一定的抗性;磷酸酶、蛋白酶、脂肪酶与沉积物中Hg的含量具有显著正相关性,说明其对重金属Hg较为敏感,在一定程度上可作为反映锦州湾海域沉积物中重金属Hg污染状况的生物学指标。     

基于FastICA算法和MODIS数据的水稻面积提取

以苏、皖、赣三省为研究区域,采用FastICA算法从MODIS数据中提取2010年水稻种植面积,并验证该算法在混合像元分解中的有效性。在对2010年46景8 d合成地表反射率产品数据进行预处理的基础上,结合MODIS土地利用产品和平滑滤波算法,构建耕地类型像元的I_LSW和I_NDV时相变化曲线。依据I_LSW和I_NDV曲线在水稻移栽期前后的变化规律,并根据由各地区水稻I_NDV时相曲线计算得到水稻相似性指数,从MODIS影像中提取水稻像元。采用FastICA算法对潜在水稻像元水稻生长期内的I_NDV时相曲线进行分解,计算每个像元的水稻丰度,绘制水稻丰度图,获取研究区各省水稻分布和种植面积。利用统计年鉴数据和样方资料对FastICA算法提取的水稻面积进行了验证。结果显示:采用水稻相似性曲线有利于提高稻田识别效率,所获取的水稻分布与实际情况吻合;FastICA算法能够分解不同地区水稻I_NDV时相曲线;与统计资料比较,江苏、安徽、江西三省水稻面积的提取精度分别为86.4%、87.9%、51.5%。江西水稻面积提取误差主要出现在地形起伏较大的山区。     

根据地性线绘制等高线的研究

根据地形特征点和地性线绘制等高线是测绘大比例尺地形图等高线的主要方法,本文在分析现有自动绘制等高线方法的基础上,提出了一种根据地性线及其拓扑关系直接求取和跟踪等高线的方法。针对利用各种传统曲线光滑算法所绘相邻等高线间常常出现不协调现象的缺点,首次提出并详细讨论了相邻等高线通过点间的抛物线双向加权平均光滑算法。大量实践表明,利用本文所提出的跟踪和光滑方法所绘等高线的光滑性和协调性是令人满意的。     

气候变化对地表水环境的影响研究与展望

全球气候变暖引起水资源量和时空上的分布变化,进一步将影响着地表水环境,改变着河流湖泊的水质和环境情势.大多数关于气候变化对水的影响研究主要集中在气候变化对水量的影响方面,对水环境影响方面的定量研究相对较少.基于目前关于气候变化和水环境国内外现有的研究成果,本文主要讨论了气候变化(温度和极端水文事件)对河道、湖泊等水体水质的带来的可能影响,总结了目前的一些研究和采用的方法主要包括经验统计和模型模拟.在此基础上,提出了气候变化和水环境影响研究方面的展望.