单通道时变ICA算法及其在大坝变形分析中的应用

EEMD-ICA算法具有良好的单通道分离性能,但其使用的Fast ICA是一类离线批处理算法,没有时变处理能力。因此,本文研究了在线盲源分离的单通道独立分量分析(ICA)算法——EASI算法,该算法可用于识别混合矩阵缓慢变化,提出了一种基于EEMD的单通道时变ICA算法,即基于EEMD的单通道EASI算法(EEMD-EASI),并将其应用于五强溪大坝位移监测数据的单通道时变ICA分离中。模拟试验表明,EEMD-EASI算法在单通道时不变和时变混合情况下都具有良好分离效果;而大坝变形分析实例进一步表明EEMD-ICA算法能够分离出温度效应位移分量及时效分量,从时变混合矩阵可以看出大坝蓄水几年后趋于稳定。     

时变大气模型应用于低轨卫星自主定轨

本文提出对太阳辐射与地磁活动长期预报参数进行修正,以确保参数的时变特性。修正后的参数作为高精度时变大气密度模型的输入,应用于低轨卫星自主定轨,保证大气阻力长时间内的实时自主计算。以CHAMP卫星为对象进行试验分析,结果表明:该方案的自主定轨精度整体优于传统的静态模型;且不会对星上计算效率产生太大影响;时变大气模型应用于低轨卫星自主定轨是可行的。     

沙牌坝址基岩场地地震动输入参数研究

重大水利水电工程地震动输入参数必须根据专门的地震危险性分析结果来确定。目前由地震危险性分析得到的一致概率反应谱具有包络的意义,不能反映实际地震的频谱特性,输入“一致概率反应谱”可能导致地震作用偏大;拟合设计反应谱人工生成地震动加速度时程的频率非平稳性也没有得到很好解决。为了解决这些问题,得到与坝址地震危险性一致、具体地震的输入参数,结合沙牌大坝提出了一套适用于重大水利水电工程基岩场地地震动输入参数确定方法：通过以有效峰值加速度为参数的概率地震危险性计算分析,确定坝址不同超越概率下的有效峰值加速度及对坝址贡献最大的潜在震源区;在最大贡献潜在震源内利用震级空间联合分布概率最大法确定坝址设定地震,依据加速度反应谱衰减关系确定与坝址设定地震对应的设计反应谱;根据设定地震结果和时变功率谱模型参数衰减关系确定时变功率谱,将时变功率谱和最小相位谱按三角级数叠加法进行强度和频率非平稳地震加速度时程合成。在对沙牌坝址区域的地震活动性及地震构造环境分析评价的基础上,采用上述方法,得到了坝址基岩场地不同超越概率下的有效峰值加速度、设计反应谱、强度和频率非平稳地震加速度时程等地震动输入参数。     

盐岩储气库运营期时变可靠度计算及风险分析

盐岩是一种典型的流变性材料,其蠕变特性对建于其中的储库稳定性具有重要影响,储库可靠性具有明显时变特性。虽然在盐岩的蠕变力学特性及其变形特性方面,前人已做了大量的研究工作,但国内外在基于随机力学理论的盐岩储备库时变可靠度风险分析方面的研究尚不多见。以国内某盐岩地下储气库为例,建立了相应的可靠度计算功能函数,开展储气库运营期时变可靠度计算及储库风险分析研究。以储库的蠕变体积收缩率为风险控制指标,采用响应面法结合Monte-Carlo抽样,对储气库进行设计运营期内不同内压条件下蠕变随机力学计算,得出了储库可靠指标随时间的变化规律及风险发生水平,拟合出满足工程可靠度要求的体积收敛率限值与储气内压的关系式,并探讨了储气库可靠性对主要随机因素的敏感性,结论可为盐岩地下储气库的安全运行和后期维护提供理论依据     

含裂纹故障多自由度齿轮系统的动力学分析

为探讨齿轮系统裂纹故障的非线性动力学机理,研究含裂纹故障的四自由度齿轮系统的动力学特性,考虑时变啮合刚度及非线性间隙的影响,建立含裂纹故障的齿轮四自由度啮合耦合动力学模型,分析裂纹故障对系统啮合刚度的影响;采用谐波平衡法给出系统的解析解,分析裂纹故障及齿轮系统参数对齿轮传动系统的动力学行为的影响.结果表明,裂纹故障能够...     

基于GAMLSS 模型的宜昌站年径流序列趋势分析

在变化环境下, 研究非一致性水文序列的变化趋势具有重要意义。常规的趋势分析方法一般只能分析水文序列均值的线性趋势。本文引入GAMLSS模型对宜昌站1882-2009 年间的年平均流量序列和年最小月流量序列分别进行趋势分析, 将序列的趋势分析从均值扩展至均方差(或变差系数)、偏态系数等其他统计参数。研究发现宜昌站年平均流量序列的均值有明显线性减少的趋势, 而宜昌站年最小月流量序列线性趋势不明显。在此基础上, 建立基于多项式回归的GAMLSS模型, 结果表明宜昌站年最小月流量序列并非平稳序列, 其均值表现为非线性的趋势变化, 偏态系数呈现线性的趋势变化。     

利用动力学方法解算GRACE时变重力场研究

本文利用动力学方法建立GRACE(Gravity Recovery And Climate Experiment)K波段距离变率(KBRR)观测、轨道观测与重力场系数的观测方程,通过GRACE Level 1B观测数据,成功解算出全球月时变重力场模型——IGG时变重力场模型,并将2008—2009年的解算结果与GRACE三大数据处理机构美国德克萨斯大学空间中心CSR(Center for Space Research)、美国宇航局喷气推进实验室JPL(Jet Propulsion Laboratory)和德国地学研究中心GFZ(GeoForschungs Zentrum)发布的最新全球时变重力场模型进行详细对比分析.结果表明:IGG结果在全球质量异常、中国及周边地区质量异常的趋势变化、全球质量异常均方差、2~60每阶位系数差值以及亚马逊流域和撒哈拉沙漠等典型区域平均质量异常等方面与CSR、JPL和GFZ解算的RL05结果较为一致.其中,IGG解算结果在2~20阶与CSR、GFZ和JPL最新解算结果基本一致,20~40阶IGG解算结果与GFZ、JPL单位最新解算结果较为接近,大于40阶IGG结果介于CSR与GFZ、JPL之间;亚马逊流域平均质量异常周年振幅IGG、CSR、GFZ和JPL获取到的结果分别为17.6±1.1cm、18.9±1.2cm、17.8±0.9cm和18.9±1.0cm等效水柱高.利用撒哈拉沙漠地区的平均质量异常做反演精度评定,IGG、CSR、GFZ和JPL的时变重力场获取到的平均质量异常均方差分别为1.1cm、0.9cm、0.8cm和1.2cm,表明IGG解算结果与CSR、GFZ和JPL最新发布的RL05结果在同一精度水平.     

利用GRACE时变重力场反演黑河流域水储量变化

黑河流域水储量变化对该区域的生态环境和经济建设等具有重要影响。本文利用2002年8月至2011年6月GRACE（Gravity Recovery and Climate Experiment）时变重力场模型GRGS-EIGEN-GL04,采用去相关滤波P3M6与300km高斯滤波相结合的滤波方法反演了黑河流域陆地水储量变化,扣除GLDAS（Global Land Data Assimilation System）水文模型计算的土壤水和冰雪变化,给出了黑河流域地下水储量的时空变化,并利用张掖地区23口地下水测井数据对地下水反演结果进行了初步验证。研究结果表明：（1）黑河流域陆地水储量整体上呈现减少趋势,与该流域气候变化和CPC水文模型的计算结果具有较好的一致性,其减少速率为2.3cm/a等效水高;（2）黑河流域地下水储量呈现长期减少趋势,其减少速率为2.5cm/a等效水高,上、中游区域地下水储量减少速率相当,下游区域地下水储量减少速率明显小于中上游区域。     

顾及时变的参考框架转换研究

在传统的大地坐标参考框架转换中,参考点都被固定在同一个历元。由于各种地球动力学现象的存在,以大地测量为目的的静态参考系统已不存在,同时随着高精度参考框架的连续观测和测定,参考框架的转化必须顾及时变性。本文讨论了时变参考框架转换中2个互逆的过程,采纳了相似转换中参考点之间的内在约束来克服转换中人为的公式简化和秩亏问题。通过数值计算分析,该方法成功实现了坐标框架之间的转换,并保持了尺度、旋转和平移参数及其变化率精度的独立性。     

GRACE时变地球重力场模型反演全球质量变化

根据GRACE卫星所得到的2008年1～12月份的重力场模型数据反演各种质量变化的分析结果,求出等效水高。对全球和局部地区的等效水高进行分析,得出关于时变重力场模型能够在较大的时间尺度范围和地理范围内很好地反演全球质量变化的结论。