空间尺度转换与跨尺度信息链接:区域生态水文模拟研究空间尺度转换方法综述

空间尺度转换是近年来区域生态水文研究领域的一个基本研究问题。其需要主要是源于模型的输入数据与所能提供的数据空间尺度不一致以及模型所代表的地表过程空间尺度与所观测的地表过程空间尺度不吻合。综述了目前区域生态水文模拟研究中常用的空间尺度转换研究方法,包括向上尺度转换和向下尺度转换。详细论述了2种向下尺度转换方法: 统计学经验模型和动态模型。前者是通过将GCM大尺度数据与长期的历史观测数据比较从而建立统计学相关模型, 然后利用这个统计学经验模型进行向下的空间尺度转换. 然而动态模型并不直接对GCM数据进行向下尺度的转换,而是对与GCM进行动态耦合的区域气候模型(RCM) 的输出数据进行空间尺度转换. 通常后者所获得的数据精度要比前者高,但是一个主要缺点就是并不是全球所有的研究区域都有对应的RCM。还详细论述了2种向上尺度转换方法: 统计学经验模型和斑块模型。前者是建立一个能代表小尺度信息在大尺度上分布的密度分布概率函数, 然后利用这个函数在所需的大尺度上进行积分而求得大尺度所需的信息。而后者是根据相似性最大化原则将大尺度划分为若干个可操作的小尺度斑块,然后将计算的每个小尺度斑块的信息平均化得到大尺度所需的信息。通常在计算这种斑块化的小尺度信息的时候,对每个小尺度也会采用统计学经验模型来计算代表整个斑块小尺度的信息。建议用斑块模型与统计学经验模型相集合的方法来实现向上的空间尺度转换     

黑河流域水环境演变及其驱动机制研究进展

基于近几十年来诸多学者对西北干旱区典型内陆河流域——黑河流域水环境演变诸方面研究成果,综述了上游山区成水环境、中游绿洲用水环境和下游荒漠天然绿洲水成环境在不同时间尺度上的演变过程及其驱动机制。通过对各种古环境代用指标的对比研究表明：在大尺度上,流域上下游表现出阶段性的一致性水环境演变趋势;在小尺度上,则表现水环境演变的时空异质性。驱动机制方面,在空间上,流域上、中、下游水环境演变的气候变化和人类活动影响驱动作用各有侧重;在时间上,表现为不同尺度上气候变化与流域人类活动耦合作用的驱动机制。     

面向对象的高分辨率影像城市建筑物提取

依据高分辨率遥感影像的特点,采用面向对象方法提出"自下而上"的多尺度分割方法,即按照由小尺度分割至大尺度分割的顺序,并结合掩膜操作对山东师范大学IKONOS影像进行了建筑物提取试验。结果表明,该方法较传统的"自上而下"的尺度分割方法精度有显著改善,其分类结果形状较为规整,更接近实际地物。     

一种新型混沌遗传优化算法的研究

在对遗传算法交叉、变异后结果的处理方法进行改进并在将进化过程分段的基础上,提出1种新的混沌遗传算法。该算法利用混沌运动的遍历性择优产生初始群体,对每一轮遗传操作所得到的部分当前最优个体进行变尺度混沌搜索。仿真结果表明,该算法具有较高的优化效率,并能求得全局最优解。     

基于尺度因素的地下水随机分析

针对小尺度的各态历经假设的失效,研究了小尺度上多孔介质特性参数统计特征。利用基于K-L(Karhunen-Loeve)展开和混沌展开的谱模型,分析了尺度大小对地下水流动的影响。结果表明,尺度大小导致了特征值系列和特征函数系列的变化,尺度的变化对水头、含水量、流速影响程度不同;水头和流速方差与尺度相关,尺度越大,水头和流速方差越大;研究尺度的变化对水头、含水量、流速均值产生的影响较小。     

高速非均质体多尺度散射的实验研究（英文）

地下介质内部存在着复杂的非均质体,其非均质尺度对地震波传播具有显著影响。本文设计了一组11种直径的玻璃珠高速非均质模型,研究了这种三维非均质体对纵波传播的影响。每个模型中玻璃珠的体积分数（10%）相同,玻璃珠直径在0.18-11mm范围内变化。通过三种基质频率（0.83、0.61和0.34MHz）的超声脉冲测试,分析了纵波随非均质体尺度变化的波场特征及基质波数与非均质尺度乘积（ka）对纵波速度的影响。实验发现,非均质尺度影响波的传播,其波场变化较为复杂,记录的波形、振幅、速度等的变化与非均质尺度有明显的相关性;对于非均质体尺度较大的前向散射,在实验室中观察到明显的直达波与衍射波,这表明对于大尺度非均匀体,不能忽略直达波与衍射波的影响;速度与ka的关系表现出频率依赖性,这主要是由波数k、非均质尺度a引起的速度变化率不同引起的;不论是依据波形、振幅变化规律,还是不同频率速度与非均质尺度a之间的关系,确定的射线近似转换点在ka=10附近;当ka小于1时,速度缓慢变化并逐渐接近有效介质速度;对于速度扰动较大的非均匀介质,实验室测量的射线速度要明显小于微扰理论预测的速度。     

2021年云南漾濞Mw6.4级地震的InSAR监测与反演

2021年5月21日,云南漾濞地区发生M_w 6.4级地震,然而发震区的活动构造前期研究薄弱。针对此次地震开展监测与震源参数反演研究,对深入掌握漾濞地区及其邻近区域的孕震及发震机理和构造活动特征具有十分重要的科学意义。利用欧洲航天局两个轨道的Sentinel-1A SAR卫星影像获取了升、降轨的同震形变场,并利用Okada矩形弹性位错模型反演了震源参数以及同震的滑动分布。监测结果显示,同震破裂引发的最大隆升和最大下沉形变均超过10 cm。同震位错模型反演结果表明：漾濞M_w 6.4级地震是由长度12.2 km、宽度5.0 km、走向132°、倾角83°的断层引发的;此次地震是一次显著的右旋走滑运动的破裂事件,其平均滑动量为0.19 m,平均滑动角为-153.6°,矩震级为M_w 6.1,与美国地质调查局(USGS)、全球矩心矩张量(GCMT)计划等公布的震源机制解结果一致。同时,同震库伦应力变化计算结果显示,同震引发的库伦应力变化为4.21×10²⁵ dyne·cm^-1,相当于矩震级...     

新疆乌鲁木齐地区震源深度分布与断层关系研究

采用新疆维吾尔自治区地震局精度较高的常规地震目录和双差定位目录,对乌鲁木齐地区震源深度的分布特征及与断层的关系进行了研究。结果表明,乌鲁木齐地区的平均震源深度随震级的增加而加深,并形成3个分布层。震源绝大多数分布在上地壳1～35km深度范围内,优势集中在上地壳16～25km深度范围内。平均震源深度的空间分布特征与断层的展布密切相关,乌鲁木齐市附近的3组断裂所夹持的地块震源深度最浅,深度处于17～21km之间,而在周边一些深大断裂上震源深度较深。不同构造部位的震源深度剖面显示,清水河子断裂、齐古断裂、依连哈比尔尕等断裂的断裂面处于无震蠕滑或闭锁状态,地震主要发生在其下的滑脱层中;而在霍尔果斯、西山、二道沟等断裂上,震源深度从滑脱层延伸到断裂面上,反映出断裂未完全闭锁时的弱运动状态,显示这些断裂为新的活动断裂。震源深度的分布还与乌鲁木齐地区复杂的地壳结构有关,地震多分布在低速体之上或低速体和高速体之间的夹层中     

Effect of abutment modeling on the seismic response of bridge structures

Abutment behavior significantly influences the seismic response of certain bridge structures. Specifically in the case of short bridges with relatively stiff superstructures typical of highway overpasses, embankment mobilization and inelastic behavior of the soil material under high shear deformation levels dominate the response of the bridge and its column bents. This paper investigates the sensitivity of bridge seismic response with respect to three different abutment modeling approaches. The abutment modeling approaches are based on three increasing levels of complexity that attempt to capture the critical components and modes of abutment response without the need to generate continuum models of the embankment, approach, and abutment foundations. Six existing reinforced concrete bridge structures, typical of Ordinary Bridges in California, are selected for the analysis. Nonlinear models of the bridges are developed in OpenSees. Three abutment model types of increasing complexity are developed for each bridge, denoted as roller, simplified, and spring abutments. The roller model contains only single-point constraints. The spring model contains discrete representations of backfill, bearing pad, shear key, and back wall behavior. The simplified model is a compromise between the efficient roller model and the comprehensive spring model. Modal, pushover, and nonlinear dynamic time history analyses are conducted for the six bridges using the three abutment models for each bridge. Comparisons of the analysis results show major differences in mode shapes and periods, ultimate base shear strength, as well as peak displacements of the column top obtained due to dynamic excitation. The adequacy of the three abutment models used in the study to realistically represent all major resistance mechanisms and components of the abutments, including an accurate estimation of their mass, stiffness, and nonlinear hysteretic behavior, is evaluated. Recommendations for abutment modeling are made.     

煤层气压裂微震监测数据高级属性解释技术研究

为了提高煤层气压裂微震监测的精度,对压裂诱发裂缝进行精细刻画,利用淮南潘谢区块PX2-1井煤层气压裂地面微震监测数据,在微震事件定位等基础研究的基础上,研究了震源机制反演、地应力反演、水力裂缝渗透率等高级属性解释技术,结合数据特点,深入研究了基于震源机制的连续水力裂缝网络建模技术、水力裂缝渗透率反演技术,充分挖掘了煤层气压裂地面微震监测数据的丰富信息,精确描述了地下压裂裂缝的三维空间展布,为准确评价压裂效果提供了技术支撑。研究结果表明：微震高级属性解释技术在煤层气压裂监测领域有广泛的应用前景。