一种适于电阻率成像的正演新方法

利用格林函数导出了2．5维问题中研究区域网格化条件下空间任意一点电位所满足的边界积分方程,基于该方程可以灵活地建立电阻率层析成像方法．用边界单元法求解该方程可得到地表和地下的电位分布,从而可以进行视电阻率模拟．所得计算结果与前人的实验结果及用其它方法获得的数值模拟结果的对比说明这一方法的正确性     

时间域航空电磁2.5维非线性共轭梯度反演

对于时间域航空电磁法二维和三维反演来说,最大的困难在于有效的算法和大的计算量需求.本文利用非线性共轭梯度法实现了时间域航空电磁法2.5维反演方法,着重解决了迭代反演过程中灵敏度矩阵计算、最佳迭代步长计算、初始模型选取等问题.在正演计算中,我们采用有限元法求解拉式傅氏域中的电磁场偏微分方程,再通过逆拉氏和逆傅氏变换高精度数值算法得到时间域电磁响应.在灵敏度矩阵计算中,采用了基于拉式傅氏双变换的伴随方程法,时间消耗只需计算两次正演,从而节约了大量计算时间.对于最佳步长计算,二次插值向后追踪法能够保证反演迭代的稳定性.设计两个理论模型,检验反演算法的有效性,并讨论了选择不同初始模型对反演结果的影响.模型算例表明：非线性共轭梯度方法应用于时间域航空电磁2.5维反演中稳定可靠,反演结果能够有效地反映地下真实电性结构.当选择的初始模型电阻率值与真实背景电阻率值接近时,能得到较好的反演结果,当初始模型电阻率远大于或远小于真实背景电阻率值时反演效果就会变差.     

卫星轨道参数对LEO－LEO掩星事件数量及分布影响的模拟研究

文章对LEO－LEO卫星掩星事件的特性进行了深入讨论,通过仿真计算定量讨论了轨道参数对掩星事件次数及分布的影响.结果指出：1)对一年掩星事件数量及其纬度分布影响大的轨道参数依次是轨道倾角、轨道高度、升交点赤经和近地点角距;而这些参数对一年掩星事件的经度分布影响都不大;2)发射卫星和接收卫星倾角之间的相互关系对掩星事件数量和纬度分布影响最大,两卫星倾角接近互补时掩星事件最多, 两颗LEO卫星中与90°相差较大的倾角决定了LEO－LEO掩星事件的纬度分布范围;3)发射卫星和接收卫星处于同一轨道高度时,LEO－LEO掩星事件数取得极大值,发射卫星和接收卫星都采用600 km的轨道高度,一年LEO－LEO掩星事件数最多;4) 发射卫星和接收卫星升交点赤经(RAAN)的相互关系对LEO－LEO掩星事件数量影响很大,发射卫星和接收卫星升交点赤经之差为120°或240°时掩星事件数量最多,RAAN对掩星事件纬度和经度分布影响不大;5)近地点角距对掩星事件数量和分布影响都不大.该研究结果对LEO－LEO掩星探测卫星的轨道设计有一定的参考作用.     

用扩散电场法估算CHTEM-I系统的探测深度

时间域航空电磁系统的探测深度是一项关键技术参数,在系统研制设计和资料解释中都有重要作用.当目标层与围岩电性差异不大或目标层引起的异常响应不明显时,常规的估算探测深度方法不再适用,为克服这种缺陷,本文提出了一种系统探测深度的估算方法,该方法通过模拟电场在均匀半空间模型和层状模型中的扩散过程,记录电场最大幅值在地下的瞬时位置,将系统的探测深度定义为观测到的响应值等于给定的噪声水平时,对应时刻的地下介质中感应电场幅度的最大值对应的深度.论文以我国自主研制的直升机时间域航空电磁系统CHTEM-I为例,根据对不同条件下的计算结果的分析,给出了探测深度与模型电导率、飞行高度和噪声水平之间的关系曲线,并总结出一些能够提高系统探测深度的建议.结果表明半空间模型电导率在0.000295~0.0422 S/m范围内,CHTEM-I系统可以在噪声水平与t－0.5成正比条件下达到300 m的探测深度.本文方法的估算结果不受模型层厚薄,或目标层与围岩电性差异小等因素影响,因而具有较高的实用性.文中的结论对时间域航空电磁系统设计有理论指导意义,也可用于其它时间域电磁勘探系统探测深度的估算.     

基于MPA方法的结构滞回耗能计算

在能量反应分析中,滞回耗能是最具明确工程意义的而又便于工程应用的能量指标,可用以衡量结构的塑性累积损伤。然而,以往研究中,在计算多自由度体系的滞回耗能时,通常采用时程分析法,计算比较烦杂,不利于工程实际的应用。因此,本文提出了一种采用模态pushover分析（MPA）计算多层结构滞回耗能的简便方法,并通过两个高层结构算例,验证了该方法的精度。结果表明：基于模态pushover分析的结构滞回耗能计算方法精度良好,结果可靠;对于框架结构,可以直接采用第一阶模态（倒三角）加载模式对结构进行pushover分析计算,对于高层框架剪力墙结构,必须组合高阶模态的滞回耗能计算结果。     

2007年宁洱6.4级地震研究

根据云南宁洱地区地质构造、 历史强震资料、 云南监测中心区域台及现场流动台数字化观测台网测定的2007年宁洱6.4级地震序列资料及1970年以来宁洱地区6级地震序列等, 深入分析研究了宁洱地区中强地震活动规律、 宁洱6.4级地震的余震时空展布以及参数变化等特征, 并利用2007年宁洱6.4级地震地震现场数字化观测流动台测定的余震波资料研究了该序列地震波动力学特征。 研究结果认为, 宁洱6级地震活动在空间上具有较高的原地重复性, 在时间上具有强弱交替活动的韵律; 2007年6月3日宁洱6.4级地震的余震展布方向与穿过震区NW向宁洱断裂的走向大致一致, 宁洱6.4级地震可能是由无量山断裂活动构造加剧所引起;根据2007年6月3日宁洱6.4级地震序列及历次宁洱6级地震序列时序发展特征分析研究得出, 宁洱6.4级地震序列能量主要集中在震后3天内释放, 4.9级以上余震发生在主震当天, 地震序列早期参数和3.0级以上余震的垂直方向P波最大振幅与S波最大振幅非线性关系等显示, 宁洱6.4级地震序列具有较明显的主-余震型特征。     

墨西哥及邻近地区地壳磁异常场研究

基于墨西哥国内49个地磁测点的3分量数据,利用全球模型CM4,区域模型Taylor多项式及曲面Spline 模型计算并分析了地壳磁异常场,并在境外均匀选取了16个CM4模型的地壳场值作为补充点以控制边界效应.为了进一步比较验证,还选用了最新的EMM2010模型.结果显示将实测值减去CM4地核场的差值所得到的磁异常分布与直接基于测点的CM4磁异常分布在分布形态和强度都有较大的差别,而与基于实测值的Spline网格值减去CM4地核场网格值后非常类似.总强度F在境内以负值居多,强度随纬度的升高其强度由大变小再变大;水平分量H在境内以正值居多,强度随纬度的升高而强度变大;磁偏角D分量除了西北部分区域外,其它区域都为正值,强度随经度的升高而变大.基于现代高精度的CM4及EMM2010模型绘制了墨西哥地区的磁异常网格值进行比较,两者间存在的差异主要由截断阶数与所使用卫星数据的不同所致.通过实测值结合Taylor多项式和曲面Spline两种区域模型研究磁异常,认为若进行地磁场异常的理论研究,可采用现有的高精度全球模型绘制的磁异常图,若进行实际的工程应用,可从实际的测点出发,结合常用的区域模型进行应用,曲面Spline模型较适于模拟区域地区的地壳磁异常.     

软土单轴固结CT实验研究

以天津港北港池码头地区海相沉积软土为研究对象,自行研制了与CT配套的单轴固结装置,取不同深度的土样分别进行单轴固结实验。逐级加载土样固结后,对土样进行CT扫描,结合CT图像分析软土固结过程中特性变化。研究表明:随着压力的增加,CT图像灰度平均值逐渐增大,说明土样被压实,密度增大;固结过程中,不同种类土样的CT图像标准差变化存在差异性,这与孔隙水压力消散引起土样内部结构的变化有关;引入CT图像灰度压缩系数来反映土样的压缩性能,研究结果表明天津港北港池码头软土具有较高的压缩性。     

云南部分水位观测点模拟与数字化并行观测资料对比分析

通过对云南4个水位观测点模拟与数字化并行观测资料的对比分析,认为同一个观测点的模拟与数字化观测数据内在质量接近、数据相关性好、数据的变化形态及地震同震响应特征相似,在这些并行观测的观测点上数字化观测可以取代模拟观测.     

基于流体动力学的探空仪GTS1湿度测量误差修正研究

准确的湿度垂直廓线对短期数值天气预报和中长期气候研究分析均具有重要参考价值,但太阳辐射与高空云雨等因素导致探空湿度测量精度较低.针对探空仪GTS1白天进行湿度测量时存在明显偏干误差的现象,本文建立了GTS1湿度测量结构模型,采用计算流体动力学方法重点研究了太阳辐射对GTS1湿度测量的影响,同时探讨了其防雨/防辐射罩的防雨效果.结合改进的太阳辐射计算模型,利用Fluent模拟分析了防雨/防辐射罩云雨滴轨迹和内部温度场分布,数值仿真结果表明：在垂直气流下防雨/防辐射罩基本保护湿度传感器免受高空云雨的影响,对太阳辐射也起到一定防护作用.但太阳辐射对GTS1湿度测量的偏干影响仍较显著,海拔30 km左右相对误差甚至高达70%.通过与RS92及GTS1探空湿度测量中的太阳辐射偏干误差相对比,发现基于流体动力学数值计算的湿度相对误差随海拔高度的变化趋势与之基本吻合.本文也给出了理论计算与实验测量存在一定差异的原因,进而以南京探空站2014年不同季节的温度、气压、气球的上升速度等探空数据为计算参数,获取了太阳辐射误差与海拔及环境温度的关系,并对四组探空湿度廓线进行太阳辐射误差修正,提升了GTS1探空仪高空湿度测量的精度.本文研究结果为探空湿度测量太阳辐射偏干误差的有效修正提供了一定的参考.