地下巷道弹性位移反分析各种优化方法的探讨

探讨了６种最优化方法（鲍威尔法、单纯形加速法、阻尼最小二乘法、变尺度法、模式搜索法和变量轮换法）在巷道弹性位移反分析中的应用情况。从参数初始点的选择、收敛速度、收敛精度和可靠性方面评价了这６种无约束最优化方法的优劣。     

应用最优化模型分析活断层与地震的关系

文中应用基于“多态”前兆模式及效能评价的最优效能单项模型参数选择方法,分析了3个地震带活断层(Qp3—Qh)与地震(M≥6)空间分布之间的关系。结果表明,河套地震带地震较集中分布在距断层20km的范围内,用其对6级以上地震进行地点预测有较高的准确性,R值达0.5,而对祁连山地震带30km范围内地震的发生地点进行预测,R值却仅为0.14     

Comment on 'Estimation of resolution and covariance for large matrix inversions' by J. Zhang and G. A. McMechan

When inverting large matrices, iterative techniques are necessary because of their speed and low memory requirements, as opposed to singular value decomposition (SVD). Recently, there have been attempts to obtain information on the quality of the solutions calculated using conjugate gradient (CG) methods such as LSQR. The purpose of this note is to comment on the paper titled "Estimation of resolution and covariance for large matrix inversions' by Zhang & McMechan (1995), who extend Paige and Saunders' LSQR algorithm to obtain an orthonormal basis used to approximate resolution and covariance. We show that for larger problems, where the number of orthogonal vectors is several orders of magnitude smaller than the number of model parameters, the vectors obtained do not adequately span the range of the model space. We use a synthetic borehole experiment to illustrate the differences between the singular value spectrum obtained through the more complete method of SVD and the Ritz value spectrum that results from a simple extension of LSQR, We also present a trivial numerical example to illustrate the differences between Zhang & McMechan's approximate resolution matrix and the true resolution.     

基于水环境承载力的沁河流域系统优化调控

基于水环境承载力核算模型,提出流域系统优化调控方法,并应用于沁河流域。通过承载力核算模型计算出2015年和2020年流域水环境承载力,当系统动力学预测的2015年和2020年经济发展规模高于承载力时,通过约束条件中工业企业排放浓度、城镇生活污水收集率、水资源利用率、尾水回用率等4项调控指标进行敏感度分析,最终确定最优的经济发展。结果表明:沁河流域应该优先调控城镇生活污水收集率;2015年,执行工业污水排放二级标准,收集率须达到71.4%以上,优化后的经济规模阈值为475.6亿元;2020年,执行工业一级标准,城镇生活污水收集率须为78.4%以上,相应地经济规模阈值为816.0亿元。     

基于植被动态的黄土高原生态地理分区

生态地理区划作为自然区划的新分支,近年来受到国内外地理学者的广泛关注,其在认识地理分异规律及区域规划活动中发挥着重要作用。传统生态地理分区多依据自上而下的三级演绎途径,且对于多分区方案的对比与优选缺乏定量化准则。黄土高原作为中国典型的生态脆弱区,植被生长与恢复对缓解当地生态困境十分重要,因此以植被多年动态一致性特征作为分区合理性的评价指标,有助于准确揭示当地生境特点及分异规律。为此,选取热量类、水分类、地形类及地表覆被类共9个指标,采用自组织映射网络（SOFM）与GIS空间分析技术,基于黄土高原近30年来自然本底与覆被状况进行生态地理分区;并依循植被动态一致性准则,依据两步筛选法对多种方案进行优选,最终将黄土高原分为六大生态地理区。研究表明：黄土高原修正6分区方案在12个备选分区方案中效果最好;同时,修正6分区方案多年平均NPP离散系数最低,表明该分区内部离散程度最小。分区方案与既有分区方案相比具有较好的一致性,但由于区划尺度存在一定的差异,整体区域划分更为清晰。对生态地理分区方案优选定量方法的探索,有助于提升自下而上生态地理区划的客观性。     

基于公平最大化目标的2020年北京市养老设施布局优化

北京市正快速步入老龄化社会,机构养老作为一种重要的养老模式,对其布局公平性和合理性的研究具有重要的科学和现实意义。本文首先预测了自然增长状态下2020年北京市老龄人口的空间分布,然后建立设施布局优化模型,该模型以各需求点到养老设施的可达性差异最小化为目标;并采用粒子群优化算法求解,对北京市养老设施进行以公平最大化为目标的布局优化。研究结果表明,在公平最大化的目标下,首都功能核心区和城市功能拓展区(即中心城区)所提供的机构养老资源不能完全满足本地需求。城市发展新区在满足当地的机构养老需求之外,还将为中心城区提供大量机构养老服务,生态涵养发展区在满足本地需求的基础上还可为其他地区提供少量机构养老服务。该布局导向与《北京市养老设施专项规划》提出的布局建议相一致,且符合中心城区用地紧张、郊区自然环境较舒适的现实情况。研究结果能为养老政策的制定提供科学建议,所采用的方法也能为其他类型公共服务设施的布局优化提供借鉴。     

河道洪水反流向演算过程迭代方法

在流域防洪调度中需要考虑河槽的调蓄作用,河道洪水反流向演算可以简化河库联合调度模型的求解;马斯京根法是河道洪水演算的常用方法,但不能直接用于解决洪水反流向演算问题;提出了马斯京根法和迭代试算相结合的过程迭代算法;实例表明方法是实用有效的。     

基于流溪河模型的新丰江水库入库洪水预报模型研究

基于流溪河模型构建了不同空间分辨率的新丰江水库入库洪水预报模型,采用粒子群算法优选模型参数进行洪水模拟,对比实测资料验证了模型性能。结果表明,建立的新丰江水库入库洪水预报流溪河模型模拟效果优良,符合新丰江水库入库洪水预报的精度要求,可用于新丰江水库入库洪水预报：90 m空间分辨率的模型模拟效果最好,200 m空间分辨率的模型也具有良好的模拟性能,500 m空间分辨率的模型模拟性能有明显降低。模型计算工作量随分辨率的提高呈指数增加,90 m空间分辨率的参数优选时间是200 m空间分辨率参数优选时间的7.04倍,而200 m空间分辨率的参数优选时间是500 m空间分辨率参数优选时间的3.53倍。     

Periodic orbits of the planar collision restricted 3-body problem

Using the continuation method we prove that the circular and the elliptic symmetric periodic orbits of the planar rotating Kepler problem can be continued into periodic orbits of the planar collision restricted 3-body problem. Additionally, we also continue to this restricted problem the so called “comet orbits”. An erratum to this article can be found at     

基于探地雷达的混凝土无损检测反演成像方法

本文针对水利水电工程中的混凝土构件无损探测问题,提出了一种新的反演成像方法.传统方法主要依赖人工经验观察偏移探测数据,精度无法保证.这种方法以Maxwell方程的TM问题为数学模型,在混凝土的表面放置发射源与接收器,根据探地雷达的接收数据,采用同伦优化方法结合收敛速度较快的阻尼高斯牛顿方法作为反演算法,其成像结果更具定量化和可视性.该成像方法克服了传统雷达剖面图只能近似地反映混凝土中埋藏物及缺陷的深度、大小等缺点,不仅能够探测混凝土内部异物的位置,而且能够比较准确地确定异物的大小及属性.通过计算机模拟以及对实际资料的处理,验证了该反演成像结果直观、可靠、具有一定的应用价值.