面向目标自适应有限元法的带地形三维大地电磁各向异性正演模拟

传统三维大地电磁各向异性模拟均是基于规则六面体网格,计算精度有限且较难拟合复杂地质条件.本文采用面向目标自适应非结构矢量有限元法,对三维大地电磁各向异性介质进行模拟.首先从电场双旋度方程出发,利用伽辽金方法建立变分方程;然后利用电流密度连续性条件构建适合大地电磁各向异性问题的加权后验误差估计方法,实现面向目标的网格自适应正演;最后通过典型算例分析各向异性对网格自适应和大地电磁响应的影响特征以及各向异性的识别方法.本文算法能够高精度地拟合起伏地表和任意各向异性介质,适用于分析复杂地电条件大地电磁响应特征,为提高大地电磁资料解释水平提供了理论基础.

     

莺歌海盆地东方区高温超压气藏盖层封盖机制

莺歌海盆地是一个典型的高温超压盆地,盖层能否及如何有效封闭该盆地内中深层高温超压气藏是一个值得探讨的重要问题.为此,以该盆地东方区为例,通过气田实际资料及理论分析盖层的宏观地质特征及微观封闭能力.研究表明:该区高温超压气藏盖层的封盖机制包括低构造倾角、厚层泥岩封闭、浅海泥岩盖层中泥质粉砂岩与粉砂质泥岩频繁互层、超压间接封闭、高温超压引起的高突破压力与排替压力比值;其中前3者是决定该区高温超压气藏盖层对天然气封闭能力的主导因素和先决条件,后两者则是中深层浅海相泥质碎屑岩盖层具备优质封盖条件的基础.进而对比剖析了DF-A、DF-B超压气田及DF-C含气构造等典型实例,认为:DF-B气田气体充满度高的原因在于上述五个要素的最优配置;而高构造倾角的岩性气藏储层能量相对较高,对盖层封闭能力的要求高,在其他盖层条件相似甚至更差的情况下,气藏遭到破坏的风险大,这也是DF-C含气构造尚未取得商业性突破的重要原因.     

单晶高温合金X射线衍射斑点自动识别算法研究

单晶高温合金展现出优越的抗疲劳性能和高温蠕变性能,广泛应用于航空发动机和燃气轮机的热端部件。但是,其制备过程中会产生晶体取向偏离、杂晶等缺陷。目前国际上已经普遍使用X射线劳埃衍射技术对单晶叶片的晶体缺陷进行无损检测,但是这种检测方法主要依赖人工识别,效率低,结果可重复性差,不适合批量化检测。本文结合工程需要,提出对劳埃衍射斑点进行自动识别的算法,主要包括衍射图样的预处理、轮廓检测、轮廓形态筛选及轮廓符合检测等。该算法能够自动检测出衍射图样上的衍射斑点,并最终给出斑点的位置坐标数据及其误差。根据衍射斑点的位置,通过衍射分析算法,计算出单晶叶片上的晶体取向,并最终对叶片的晶体缺陷给出综合评价。     

面向目标自适应三维大地电磁正演模拟

本文将面向目标的自适应算法应用于三维大地电磁数值模拟.使用基于非结构网格的矢量有限单元法对起伏地表大地电磁正演模拟问题进行求解.使用利用垂向电流密度在物性界面上的连续性对后验误差进行估算的算法指导网格优化.由于全局自适应算法针对观测点优化网格的能力较差,本文通过求解正演问题的对偶问题计算后验误差的加权系数,并对相关加权系数进行改进,从而实现了面向目标的自适应算法.与传统基于结构化网格的电磁正演算法相比,采用非结构网格能够更好地拟合起伏地表和地下不规则异常体.由于使用了面向目标的自适应算法,本文能够使用更少的网格达到较高的计算精度.通过对比本文模拟结果与半空间响应和全局自适应算法计算结果,并通过对比使用改进前和改进后加权系数得到的网格剖分结果验证了本文算法的有效性.

     

几种典型近地表有限导体瞬变电磁特征响应研究

近地表有限导体的瞬变电磁响应中包含其形状、结构特征,如何建立这些特征与其响应之间的关系是近地表有限导体探测与识别的核心问题.本文建立了几种典型有限导体响应的三维感应偶极子模型,通过有限导体早期幂函数衰减的幅度与速率、晚期指数衰减的幅度与时间常数共四个模型参数表征有限导体的形状和结构特征,利用最小二乘拟合算法提取这些模型参数,揭示有限导体的形状、结构特征与模型参数之间的内在联系.理论与实验研究结果表明：具有绕球心旋转对称性的球形目标体,其三维感应偶极子响应完全相同,早期响应呈幂函数衰减,晚期呈e指数衰减,信号幅度和时间常数均能很好反映球体半径与材料特性;具有绕轴旋转对称性目标体,其三维感应偶极子响应部分相同,早期幂函数衰减的幅度与速率主要体现目标体的长度特征,晚期e指数衰减的时间常数体现了目标体的外径与壁厚特征;非轴对称性目标体,其三维感应偶极子响应均不相同,各个感应偶极子参数差异较大.本文的研究对提高瞬变电磁系统区分轴对称目标体与金属碎片能力,降低系统探测虚警率具有重要意义.

     

基于遥感数据的夏玉米高温热害监测评估

玉米作为一种重要的粮食作物,其产量对于国家粮食安全的影响至关重要。该文结合遥感与地面实测气温数据,基于地表温度与气温具有显著的线性相关关系,构建我国夏玉米主产区高温热害评估模型,并对该模型进行精度检验。结果表明：平原区域日平均气温的模拟结果决定系数在0.8以上,达到0.001显著性水平,均方根误差在1.8℃左右的小范围内波动;平原区域精度略高,山区精度略低（均方根误差为2.4℃）。利用该模型对2008—2018年黄淮海夏玉米主产区高温热害进行评估,发现2017年和2018年夏玉米受高温热害影响最严重,高温热害区主要分布在河北省东南部、河南省大部以及山东省西部,该结果与实际情况相符。     

晋陕峡谷基座阶地沉积物释光测年方法的比较研究

黄河的系列阶地是其发育过程中最直接的遗迹记录,确定阶地的精确形成年代是研究其地貌演化最重要的关键问题之一。尽管以往对黄河阶地进行了大量的测年研究,尤其是光释光测年,但对各测年方法结果可靠性的比较相对较少。本研究选择黄河晋陕峡谷黑峪口地区的一个典型基座阶地,对其沉积物进行多方法的光释光测年研究,包括应用于细粒（FG）石英与粗粒（CG）石英的单片剂量再生法（OSL-SAR）和应用于粗粒钾长石的红外后多步高温红外法（MET-pIRIR）;同时,测定了现代黄河河流样品不同释光信号的残余剂量。结果表明,粗粒和细粒石英具有不同的光释光性质,细粒石英的光释光性质具有更多的快组分、更高的饱和剂量和热稳定性等使其更适合光释光OSL-SAR方法测年。尽管现代样品的细颗粒比粗颗粒有更大的光释光（SAR-OSL）残余剂量,但阶地样品的细颗粒SAR-OSL年龄与地层层序的一致性表明细颗粒的光释光年代是可靠的。现代样品粗颗粒石英的光释光信号晒退较彻底,但阶地样品的粗颗粒石英SAR-OSL年龄与地层的不一致性和其较大的离散性,表明其SAR-OSL年龄的可靠性不如细颗粒石英。根据细粒石英的SAR-OSL年龄,研究阶地的形成年龄为64.7±2.5 ka。现代样品中的MET-pIRIR和回授光释光信号（TT-OSL）晒退不彻底,阶地沉积物样品钾长石的MET-pIRIR年龄远高于其对应的石英SAR-OSL年龄,并大于其上覆马兰黄土的年代上限。本研究说明在进行其他黄河阶地释光测年时,应同时应用粗粒和细粒石英,通过分析其光释光性质和样品的地貌沉积过程来确定其可靠性。在对阶地沉积物应用石英的TT-OSL和钾长石MET-pIRIR方法测年时需要特别谨慎。

     

旧石器遗址强烈化学风化沉积物细粒混合矿物的光释光信号特征及其测年应用

中国南方地区一些旧石器考古遗址的沉积物因遭受强烈化学风化而粒径较细、长石含量低,难以单独提取长石颗粒进行测年。本研究利用从湖南省北部赤山岛枫树嘴旧石器遗址剖面第2、第3和第4考古层位采集的3个沉积物样品中提取的细粒混合矿物,尝试对其红外释光（IRSL）信号进行研究。实验表明,虽然长石IRSL信号很弱,但仍可以测得信噪比足够高的红外激发后高温红外激发释光（post-IR IRSL）信号。与此同时,样品存在明显的红外激发后蓝光释光（post-IR OSL）信号,并且样品的IRSL与post-IR OSL信号均以快组分为主,这为该地区沉积物利用长石光释光信号定年提供了新的可能。鉴于长石IRSL信号较弱,根据剂量恢复实验结果,本研究采用post-IR IRSL SAR法（50℃红外激发后270℃高温红外激发,pIRIR270℃）进行等效剂量测量,同时也应用post-IR OSL SAR法定年进行比较。实验结果表明,细粒混合矿物的pIRIR270℃等效剂量分别为418.8±13.2 Gy、562.3±18.2 Gy和694.8±17.9 Gy,相对应的post-IR OSL SAR等效剂量结果为345.0±29.4 Gy、409.6±33.7 Gy和424.7±32.2 Gy。假设强烈化学风化未对沉积物的剂量率造成很大影响,基于长石pIRIR270℃信号的释光年龄为89±6 ka、118±8 ka和152±9 ka,比前人所得的石英OSL SAR法年龄老30%~55%（约20~55 ka）。通过对比不同测量条件下获得的等效剂量值来评估长石IRSL信号是否存在晒退问题,没有发现长石post-IR IRSL信号存在晒退不完全的证据。根据本研究post-IR IRSL SAR法测年结果,赤山岛枫树嘴旧石器遗址似阿舍利技术类型的石器出现在倒数第二次冰期（MIS 6）后期至末次间冰期（MIS 5）前期,比湖南道县福岩洞现代人类牙齿化石年龄（80~120 ka）稍老。作为似阿舍利技术石器制造者的赤山岛古人与福岩洞现代人的关系将是我国旧石器时代考古学和古人类学研究的一个重要课题。

     

灾区恢复重建后效评估研究进展

随着全球变化加剧,世界各地自然灾害的频发,国际社会为应对自然灾害进行了不懈努力,历届世界减灾大会不断强调对应急管理全流程的研究,恢复重建作为应急管理的重要环节而得到广泛重视。积极开展灾区恢复重建后效评估有利于保障灾区恢复重建实施与区域可持续发展。灾区恢复重建后效评估研究时间较短,首先比较分析了国内外恢复重建的内涵,明确了恢复重建后效评估的基本概念,并梳理了灾区恢复重建后效评估的在中国的发展演变。由于灾区恢复重建内容复杂多样,本文结合灾区恢复重建后效评估的发展历程、研究范围与关注时段,分别从项目、要素与可持续性三个关键视角对后效评估的理论方法等展开评述,结果表明:(1)项目后效评估在灾区恢复重建后效评估中起步较早,现有评估多集中于居民住房、基础设施、公共设施等工程质量的评估,但缺乏对项目设计过程中社会居民参与度、公众满意度以及社会经济效益等的评估。(2)要素后效评估在灾区恢复重建后效评估中涉及范围最广,具体包括社会、经济与环境等要素,这些要素的评估受政策绩效影响较大,后期需要构建综合的评估体系以开展科学评估。(3)可持续性后效评估以联合国可持续发展目标与地方国民经济与社会发展计划为基础构...