基于点云空洞修复和TPS模型的数学形态学机载LIDAR滤波

在分析现有滤波算法的基础上,结合数据驱动和模型驱动式算子各自的优点,提出基于点云空洞修复和TPS变形模型的数学形态学机载LIDAR点云滤波,该方法首先提取和修复由水域造成的大面积点云空洞,采用多尺度形态学开算子作用于修复的数据,得到近似裸露地表面;然后利用2D空间的TPS变形模型,以近似地表面为基础,插值原始点云,根据插值与原始点云高程的差值大小去识别地面点和非地面点。通过定量分析,验证该方法不仅有较高的滤波精度,而且也能较好的保留裸露地表的细节特征,同时该方法有助于辅助人工处理,提高数据处理的质量。     

Laboratory Simulation of the Formation Process of Surface Geochemical Anomalies Applied to Hydrocarbon Exploration

The formation mechanisms and processes of geochemical anomalies used as proxies in surface geochemistry exploration (SGE) have not been well understood. Previous studies cannot realize 3D measurement of microseeping hydrocarbons from reservoirs to the surface, which made it difficult to understand the features and pathways of deep hydrocarbon microseepages. Understanding the processes of hydrocarbon microseepages will contribute to the acceptance and effectiveness of surface geochemistry. Based on a simplified geological model of hydrocarbon microseepages, including hydrocarbon reservoir, direct caprock, overlying strata and Quaternary sediments, this work established a 3D experimental system to simulate the mechanisms and processes of deep hydrocarbon microseepes extending to the surface. The dispersive halos of microseeping hydrocarbons in the subsurface were adequately described by using this 3D experimental system. Results indicate that different migration patterns of hydrocarbons above the point gas source within the simulated caprock and overlying strata can be reflected by the ratio of i-butane to n-butane (i-C4/n-C4), which follow diffusion and infiltration (buoyancy) mechanisms. This is not the case for vertical measurement lines far from the point gas source. A vertical gas flow in the form of a plume was found during hydrocarbon microseepage. For sampling methods, the high-density grid sampling is favorable for delineating prospecting targets. Hydrocarbon infiltration or buoyancy flow occurs in the zones of infiltration clusters, coupling with a diffusion mechanism at the top of the water table and forming surface geochemical anomalies. These results are significant in understanding hydrocarbon microseepage and interpreting SGE data.     

Development of Prebored Screw Pile Method and Evaluation of Its Bearing Characteristics

The pile-driving method produces considerable noise and vibrations. Hence, an auger-drilled pile method was developed as a low-noise and -vibration substitute. However, this method does not guarantee the bearing capacity of the pile unless some amount of pile-driving is performed. Therefore, the noise and vibration problems cannot be completely solved. In this study, a prebored screw pile method is proposed to solve these problems. In this method, piles are constructed by the rotary penetration of a screw pile into a prebored hole filled with some cement milk and whose diameter is smaller than that of the screw pile. To determine the shape of the screw pile, laboratory tests with model screw piles were conducted. Also, field load tests were conducted on an actual screw pile fabricated based on the laboratory test result and on a smooth-surfaced pile. In addition, the behavior of the screw pile was estimated by using three-dimensional finite element analysis. The results of the field load test and the numerical simulation showed that the ultimate bearing capacity and the unit skin friction of the screw pile are very superior to those of the smooth-surfaced pile and the cement milk is an important factor in the prebored screw pile method.     

棉花吐絮收获期连阴雨灾害风险区划

为了进一步提高棉花生产中吐絮收获期连阴雨灾害的应对处置能力和水平,采用陕西关中棉区42个气象站1970—2010年的8月下旬至10月中旬逐日降水资料,同期的棉花灾情资料,经济资料和地理信息资料,基于GIS技术,针对影响陕西棉花吐絮成熟收获期的主要灾害——连阴雨进行风险区划研究,以期充分利用气候资源,避开不利气候条件,提高应对连阴雨灾害能力。结果表明:陕西关中棉花吐絮成熟收获期连阴雨灾害的高风险区和中等风险区在宝鸡市和西安南部沿秦岭北麓的周至、户县、长安和蓝田,不利于大面积种植棉花。关中东部渭南市、咸阳大部分区县,西安的临潼、阎良、高陵县,处于棉花种植的低风险区,能够保证棉花正常吐絮成熟收获。     

西北区域气象计量实验室综合能力比对结果分析

分析评价西北区域参加实验室比对的试验结果,及时发现问题并进行纠正,总结实施实验间比对工作的经验,提高实验室检定/校准能力和质量管理水平。参加比对的计量检定实验室分别对气压、温度、湿度、风速比对样品进行比对试验,用归一化偏差(En)进行统计分析。2011年西北区域气象计量检定的温度、湿度、气压实验室比对结果为满意,风速实验室比对结果为较满意。该次比对的实验数据客观、真实、可信,是对各参加比对实验室检定/校准能力的综合评价,较为客观地反映了各技术机构检定装置的测量能力、检定人员的技术水平以及西北区域气象计量标准装置的现状。     

编织袋充填砂结构在围堰工程中的应用

结合青岛市四方区围海造地工程的实例,分析了在厚度较大的软弱地基层上水下铺设大型编织布袋作为围堰的主体结构的优点和结构特点,重点介绍了施工工艺以及在施工过程中需注意的问题。     

中国物理海洋学研究70年:发展历程、学术成就概览

本文概略评述新中国成立70年来物理海洋学各分支研究领域的发展历程和若干学术成就。中国物理海洋学研究起步于海浪、潮汐、近海环流与水团,以及以风暴潮为主的海洋气象灾害的研究。随着国力的增强,研究领域不断拓展,涌现了大量具有广泛影响力的研究成果,其中包括:提出了被国际广泛采用的“普遍风浪谱”和“涌浪谱”,发展了第三代海浪数值模式;提出了“准调和分析方法”和“潮汐潮流永久预报”等潮汐潮流的分析和预报方法;发现并命名了“棉兰老潜流”,揭示了东海黑潮的多核结构及其多尺度变异机理等,系统描述了太平洋西边界流系;提出了印度尼西亚贯穿流的南海分支(或称南海贯穿流);不断完善了中国近海陆架环流系统,在南海环流、黑潮及其分支、台湾暖流、闽浙沿岸流、黄海冷水团环流、黄海暖流、渤海环流,以及陆架波方面均取得了深刻的认识;从大气桥和海洋桥两个方面对太平洋–印度洋–大西洋洋际相互作用进行了系统的总结;发展了浅海水团的研究方法,基本摸清了中国近海水团的分布和消长特征与机制,在大洋和极地水团分布及运动研究方面也做出了重要贡献;阐明了南海中尺度涡的宏观特征和生成机制,揭示了中尺度涡的三维结构,定量评估了其全球物质与能量输运能力;基本摸清了中国近海海洋锋的空间分布和季节变化特征,提出了地形、正压不稳定和斜压不稳定等锋面动力学机制;构建了“南海内波潜标观测网”,实现了对内波生成–演变–消亡全过程机理的系统认识;发展了湍流的剪切不稳定理论,提出了海流“边缘不稳定”的概念,开发了海洋湍流模式,提出了湍流混合参数化的新方法等;在海洋内部混合机制和能量来源方面取得了新的认识,并阐述了混合对海洋深层环流、营养物质输运等过程的影响;研发了全球浪–潮–流耦合模式,推出一系列海洋与气候模式;发展了可同化主要海洋观测数据的海洋数据同化系统和用于ENSO预报的耦合同化系统;建立了达到国际水准的非地转(水槽/水池)和地转(旋转平台)物理模 型实验平台;发展了ENSO预报的误差分析方法,建立了海洋和气候系统年代际变化的理论体系,揭示了中深层海洋对全球气候变化的响应;初步建成了中国近海海洋观测网;持续开展南北极调查研究;建立了台风、风暴潮、巨浪和海啸的业务化预报系统,为中国气象减灾提供保障;突破了国外的海洋技术封锁,研发了万米水深的深水水听器和海洋光学特性系列测量仪器;建立了溢油、危险化学品漂移扩散等预测模型,为伴随海洋资源开发所带来的风险事故的应急处理和预警预报提供科学支撑。文中引用的大量学术成果文献(每位第一作者优选不超过3篇)显示,经过70年的发展,中国物理海洋学研究培养了一支实力雄厚的科研队伍,这是最宝贵的成果。这支队伍必将成为中国物理海洋学研究攀登新高峰的主力军。     

不同开口比人工鱼礁体水动力特性及礁体稳定性研究

为研究方型人工鱼礁体开口比的变化对其水动力特性的影响,利用Fluent软件模拟了边长为3m、开口比为0～0.6之间7种不同方型鱼礁体周围水流场,通过分析水流场变化规律得到了礁体流场效应、阻力系数随开口比的变化情况;基于Morison方程计算了礁体在波流作用下的受力及其抗滑移、抗倾覆安全系数。研究结果表明:当礁体开口比小于0.2时,背涡区范围较大,流场效应明显;随着开口比的增大,礁体产生的上升流范围及竖直向最大速度分量逐渐减小;对于方形开口礁体,阻力系数与开口比的关系式为Cd=0.875φ+1.088(R2=0.963,P<0.01);随着开口比的增大,礁体所受最大波流作用力、抗滑移及抗倾覆安全系数逐渐减小,但礁体不会发生滑移和倾覆,可为实际礁体结构的设计提供参考。     

波形差异反演方法及其在气藏描述中的应用

在油气藏开发中后期,如何利用的已有的勘探成果和丰富的油气藏知识,加深对勘探区域油气开发潜力的认识,为油气田的稳产高产服务,是摆在油气田中后期开发人员面前的难题.油气田开发的研究人员,利用现有的资料,开发出了很多方法,结合地震测井等资料为油气田的稳产高产做出了巨大的贡献.本文在分析了地震波在地质体中传播过程中能量变化,相应的产生了振幅变化的理论,利用三维地震数据,通过对三维地震数据解释层位对应的波形差异的分析,结合工区内的生产井和开发井的对应地层中的油气信息,进行反演得到地层的波形差异数据体,利用相应的绘图软件绘制二维平面图形,结合工区内的沉积相等地质信息对其数据体进行油藏解释,最终得到波形差异反演数据体,利用波形差异反演数据体进行油气藏的识别、描述和预测,为油气田的中后期开发服务.     

开孔率对明基床上开孔沉箱波浪反射系数影响的数值研究

开孔率是开孔沉箱波浪反射系数的重要影响因素,迄今为止关于开孔沉箱的物模试验研究成果(包括《防波堤设计与施工规范》)中,开孔率μ通常以线性关系反映在开孔沉箱波浪反射系数的计算关系式中,适用范围为0.2~0.4。但当μ0.2或μ0.4时,开孔率μ对波浪反射系数Kr的影响规律尚需进一步的研究探讨。现借助二维数值波浪水槽,在扩大了的开孔率取值范围内,模拟不规则波与可渗明基床上开孔沉箱的相互作用。结果表明:在0.2≤μ≤0.4的范围内,用线性关系描述开孔率μ对波浪反射系数Kr的影响是合适的;在μ0.4时,数模值和物模试验拟合的经验关系式的趋势是一致的;在μ0.2时,开孔沉箱反射系数K_r随开孔率μ的减小而增大,用物模试验拟合的经验关系式及《防波堤设计与施工规范》中计算公式的线性关系来描述开孔率μ对反射系数K_r的影响是不恰当的。研究成果对开孔沉箱消浪机理的深入认识和开孔沉箱结构的优化设计具有重要意义。