电阻率成像的混合正则化反演算法

利用混合正则化方法对二维分片常值电阻率进行反演研究,该方法结合了全变差正则化方法(total variation regularization)和经典吉洪诺夫正则化方法(classical Tikhonov regularization)的优点. 全变差正则化能够有效地重构分片常值电阻率和识别边界,而经典吉洪诺夫正则化方法则能有效地重构光滑的电阻率,从数值算例中可以看出,将这两种方法有效地结合到一起能够改进重构效果.     

复杂场源形态的海洋可控源电磁三维正演

在使用电偶极发射源的可控源电磁法(CSEM)勘探中,发射源的方位、长度、形状等对观测数据有重要的影响,然而现有的大部分三维数值模拟方法没有全面地将这些因素考虑进来,很多都只能应对非常简单的场源形态,例如单一方位的点电偶极子,这有可能显著降低模拟结果的准确性.本文实现了基于交错网格有限体积(FV)离散的海洋CSEM三维正演算法,能够模拟形态相对复杂的场源,包括任意方位的有限长直导线和弯曲导线发射源.该算法使用一次场/二次场方法,只需对二次场使用FV法求解,避免了场源的奇异性问题;一次场的计算为一维正演问题,使用准解析法求解,并且只要在计算一次场时考虑复杂的场源形态便可以实现同样场源的三维正演.通过与一维理论模型的解析解对比验证了三维程序的准确性,并针对三维理论模型进行了一系列正演测试,初步考察了场源形态对三维正演结果的影响.     

原状非饱和离石黄土向上渗流规律试验研究

地下水(潜水)位上升,在黄土(非饱和土)中会产生一种特殊的渗流现象——向上渗流。为了探索黄土中的向上渗流规律,自主研制了非饱和土向上渗流试验仪,对4组原状非饱和离石黄土试样(高20 cm,直径8 cm)均分别进行定压力水头为1 cm、5 cm、10 cm条件下的向上渗流试验,观察水在土中向上渗流的过程、渗流锋面形态及变化,从而获取渗流锋面位移-时间关系(渗流速度)、渗流压力-渗流速度关系等渗流特征参数,并分析不同条件下的向上渗流规律,得出如下主要结论:(1)渗流锋面位移与时间关系曲线呈似抛物线状;(2)依据渗流速率变化,可将渗流过程大致分为快速上渗期、缓慢上渗期、趋稳上渗期3个时段,对比分析得到定水头压力、干密度及天然含水率等因素对渗流速率的影响;(3)试验发现虫孔发育且贯通性良好在水分入渗过程中起到一定的促进作用,会加快向上渗流的速率,通过对所得试验数据进行回归分析,得到渗流锋面位移H与时间T的拟合公式。     

多尺度全变分法及其在时移地震中的应用

本文针对时间推移地震本身包含不同时期的两次或者两次以上的勘探反问题,构造了一种快速有效的反演方法--多尺度全变分法.通过引入全变分正则化来代替传统的Tikhonov正则化,针对待反演参数不连续的情况,提高了算法精度.为了提高计算效率,引入了多尺度方法,从而构造了多尺度全变分方法.在数值模拟中,针对一个时间推移地震反演问题对多尺度-Tikhonov正则化法、单一尺度全变分法、以及本文所构造的多尺度全变分法进行了比较.结果表明,本文所提出的多尺度全变分法是一种稳定、快速和精确的反演方法.     

中国东部海区磁异常特征及其地质解释

通过对中国东部海区最新磁力资料的分析和整理,结合前人的研究成果,利用先进的计算机手段,编制了中国东部海区及邻域磁力异常图。磁异常强度一般为±200nT,局部达到±500nT以上,呈NE、NNE向带状分布,局部异常走向不一,类型多变,磁异常特征刻画出东西分带南北分块的构造模式。根据磁力异常的幅值高低、形态展布和区域变化等特点,将磁力异常划分为华北-渤海异常区、山东半岛-北黄海异常区等9个异常区和34个异常亚区,并对引起磁异常地质问题进行了探讨和解释。     

泥石流防治工程效果后评价初探

防治工程效果后评价是泥石流灾害防治工作中的重要环节,一方面可用以检验防治工程质量、机理认识及方案选取合理性等,另一方面可以为后续泥石流灾害治理提供借鉴。依据大量西北地区典型泥石流防治工程实例,引入建设项目后评价理论,筛选出3项一级指标、10项二级指标,建立泥石流防治工程效果后评价指标体系如下:防治目标有效性,包括地形地貌变化度、固源物质固化度、疏导排水畅通度; 工程效果效益性,包括经济效益产出度、环境效益发挥度、社会效益明显度; 防治方案合理性,包括灾害机理认知度、参数取值安全度、防治工程协调度、工程实施难易度。采用层次分析法确定权值的模糊综合评判理论,建立泥石流防治工程效果后评价模型,以西安临潼大水沟泥石流防治工程为例,检验模型效果良好,具有一定的推广应用价值。     

东海磁场特征及居里面分析

利用东海及邻域最新的磁力异常数据,分析东海的磁场特征,并利用该磁力数据计算东海的居里面,分析解释居里面特征及地质特征.研究表明,从陆区、陆架盆地到冲绳海槽中部,磁力异常呈正负相间变化,最大值出现在福建沿海地区,居里面深度在15～27 km之间变化;从冲绳海槽中部到琉球群岛,磁异常从正磁异常变为负磁异常,居里面深度在15...     

中国海陆地质一地球物理系列图的投影设计

1∶500万中国海陆地质-地球物理系列图编图范围广,包括中国陆地及所辖海域以及周边陆地和海域,共涉及8种地质、地球物理专业图.本文介绍了建立本次编图的数学基础即地图投影的过程,讨论了确定系列图投影方式及参数的原则和方法,选择墨卡托和兰伯特等角割圆锥两种常用的保角投影方式做试验,比较了在这两种投影之下系列图范围内编图重点...     

地震波形反演的稀疏约束正则化方法

本文考虑地震波形反演问题.为了克服传统的Tikhonov正则化方法过度光滑的弊端,引入了非线性稀疏约束正则化方法,并采用对偶方法求解稀疏约束泛函的极小点.基于二维声波方程波形反演问题进行了数值模拟,针对不同模型对稀疏约束正则化方法进行了测试.结果表明,稀疏约束正则化方法对不连续介质模型的介质边缘具有良好的识别能力.     

基于电场Helmholtz方程的回线源瞬变电磁法三维正演

正演是电磁法勘探野外工作参数选取、室内资料处理与解释的基础,精确、稳定、高效的三维正演算法尤为重要.本文采取先求解拉普拉斯域电场、再由Gaver-Stehfest算法获得时间域磁场的思路,基于电场异常场Helmholtz方程实现了交错网格有限差分法和有限体积法对回线源瞬变电磁法的三维正演.通过对比低阻块状体的积分方程法、时域有限差分法、矢量有限单元法和SLDM法的数值解,验证了交错网格有限差分法和有限体积法的正确性.由于交错网格有限差分法、有限体积法和基于矩形块单元的矢量有限单元法将待求电场均定义在矩形块单元棱边上,因此三种数值算法可采用相同方法进行电场待求量编码、计算背景场和后处理.然而,与矢量有限单元法相比,交错网格有限差分法和有限体积法的系数矩阵更加稀疏,求解效率更高.通过对水平低阻板状体三维模型的数值模拟,我们发现本研究中交错网格有限差分法比有限体积法精度更高;再利用一维解析法求解相应三层层状地电模型的感应电动势,我们还发现两种数值算法和一维解析法计算的感应电动势等值线形状吻合程度高,只是数值范围略有差异.