黄河老宅庄控导工程改建整治方案探讨

黄河老宅庄控导工程位于鄄城县彭楼与桑庄两弯道之间,工程平面布置呈前凸弯道型,在多年河势作用下,空裆处常年靠溜,存在抄工程后路的威胁。工程改建后,能够改善该河段的河势,强化老宅庄工程的送溜能力。为此,对老宅庄控导工程进行整治提出3种可行方案,并对各方案的优缺点进行分析比选,最终确定整治的最优方案为部分拆除后退方案。     

Lithological mapping from hyperspectral data by improved use of spectral angle mapper

The spectral angle mapper (SAM), as a spectral matching method, has been widely used in lithological type identification and mapping using hyperspectral data. The SAM quantifies the spectral similarity between an image pixel spectrum and a reference spectrum with known components. In most existing studies a mean reflectance spectrum has been used as the reference spectrum for a specific lithological class. However, this conventional use of SAM does not take into account the spectral variability, which is an inherent property of many rocks and is further magnified in remote sensing data acquisition process. In this study, two methods of determining reference spectra used in SAM are proposed for the improved lithological mapping. In first method the mean of spectral derivatives was combined with the mean of original spectra, i.e., the mean spectrum and the mean spectral derivative were jointly used in SAM classification, to improve the class separability. The second method is the use of multiple reference spectra in SAM to accommodate the spectral variability. The proposed methods were evaluated in lithological mapping using EO-1 Hyperion hyperspectral data of two arid areas. The spectral variability and separability of the rock types under investigation were also examined and compared using spectral data alone and using both spectral data and first derivatives. The experimental results indicated that spectral variability significantly affected the identification of lithological classes with the conventional SAM method using a mean reference spectrum. The proposed methods achieved significant improvement in the accuracy of lithological mapping, outperforming the conventional use of SAM with a mean spectrum as the reference spectrum, and the matching filtering, a widely used spectral mapping method.     

模板匹配滤波技术在地震数据处理中的应用

模板匹配滤波技术(Matched Filter Technique,MFT)是一种近几年发展迅速的可用于检测遗漏信号的算法,在图像识别、行星探测等众多领域均有广泛应用。在地震学中,该技术通过扫描连续波形找出模板事件附近发生的、与模板事件相关性较好的遗漏地震事件,可用于完善地震目录,实现对地震活动性以及区域应力状态的更好刻画。本文综述了模板匹配滤波技术在地震数据处理中的应用,首先概述基本原理,其次介绍该方法用于探测各类地震事件的实例,包括前震和余震、远程动态触发地震、诱发地震和非火山震颤等,最后展望了用于提高算法效率及探测精度的一些改进方法。     

北天山中段微震活动检测及其活动性和孕震构造分析

北天山地震带地处中国大陆强震高发区, 孕震构造复杂, 近年来陆续发生了2016年呼图壁M_S6.2地震和2017年精河M_S6.6地震。 由于测震台网相对比较稀疏, 该区域微震监测能力较弱。 本文主要采用波形模板扫描法对北天山中段(43.5°N~44.5°N; 85°E~87.5°E)进行微震事件检测, 并反演精细的一维速度结构, 重新定位地震; 深入分析该区域的地震活动性和孕震构造特征。 经过微震检测, 得到该地区2014年1月至2018年9月期间57902个地震事件, 是原地震目录的10倍, 完备震级从1.2降至0.5。 结果显示, 北天山中段地震十分活跃, 主要分布在北天山山前霍尔果斯—玛纳斯—吐谷鲁背斜带南翼的浅部和南玛纳斯—齐古背斜带深部, 呼图壁地震震后地震活动性有增强的趋势。 研究期间沿背斜构造带走向地震分布不均, 霍尔果斯—玛纳斯—吐谷鲁背斜带西段地震活动多于东段, 南玛纳斯—齐古背斜带东段地震活动显著强于西段。 经过重定位, 发现研究区的地震事件主要发生在褶皱内部的“盲断层”上, 这些隐伏断裂与区域活动断裂和背斜构造共同组成的断层系孕育了北天山山前活跃的地震活动, 并可能成为未来强震的发震构造。     

基于PML边界条件的二阶电磁波动方程GPR时域有限元模拟

完全匹配层(PML)作为一种稳定高效的吸收边界条件,广泛应用于基于一阶电磁波动方程的探地雷达(GPR)数值模拟中.为解决基于二阶电磁波动方程的GPR数值模拟的吸收边界问题,本文借鉴二阶弹性波动方程的PML边界条件构建思想,提出了一种适合二阶电磁波动方程GPR时域有限元模拟的PML边界条件.从二阶电磁波动方程出发,基于复拉伸坐标变换,推导了PML算法的频域表达式;通过合理构造辅助微分方程,得到了PML算法的时域表达式,并以变分形式(弱形式)加载到GPR时域有限元方程中,实现了PML边界条件在二阶电磁波动方程GPR时域有限元模拟中的应用.在此基础上,对比了无边界条件、Sarma边界条件和PML边界条件下均匀模型的波场快照、单道波形、时域反射误差和能量衰减曲线,结果表明:PML边界条件的吸收效果要远优于Sarma边界条件,具有近似零反射系数.一个复杂介质模型的正演模拟验证了PML边界条件在非均匀地电结构中电磁波传播模拟的良好吸收效果.     

中国东北的深源地震波形匹配检测及定位

中国东北珲春周边地区位于环太平洋地震带上,也是中国唯一存在的深源地震带.较大地震发生后常会有若干震级较小的余震发生,但在相同的地震震级情况下深源地震的余震一般比浅源地震的余震数量要少1~3个数量级,且在全球不同深震区的深震余震数量也存在显著差异.针对国际地震中心（ISC）2010年7月至2014年12月目录中给出的中国东北附近27次震源深度超过300 km的深源地震,我们首先利用区域固定地震台及NECsaids流动地震台阵的连续波形数据,选取已知地震事件作为模板,采用Match&Locate及Matched Filter方法进行波形互相关叠加分析来检测微小深震事件;然后对1966至2017年ISC目录中的东北地区深源地震进行双差重定位以提高震源位置的准确性,进一步分析深震活动与俯冲板片的关系.研究结果显示除ISC目录中给出的深震事件,我们未能检测出作为模板的深源地震的前震或余震活动,证明东北深源地震余震活动较少并不是由于台站分布有限而造成的漏检结果;重定位后震源延伸的角度与西太平洋板片在410~660 km地幔转换带内的俯冲角度较为一致,并且大部分深震震源位置位于俯冲板片中的亚稳态橄榄岩楔形区内部.结合双差定位结果、b值分析及前人研究成果,我们认为东北深源地震应不属于与俯冲非直接相关的"孤立地震",而是与西太平洋板块俯冲直接相关.     

弱形式时域完美匹配层——滞弹性近场波动数值模拟

本文旨在构建适用于滞弹性近场时域波动有限元模拟的高精度人工边界条件：完美匹配层（Perfectly Matched Layer：PML）,其中阻尼介质时域本构基于广义标准线性体建立.与以往研究不同,本文采用复坐标延拓技术变换弱形式波动方程构建了可直接用有限元离散的弱形式时域PML,规避以往独立对无限域内波动方程及界面条件进行延拓可导致的PML场方程和界面条件匹配不合理引发数值失稳、计算精度低下等问题.其次,针对PML中多极点有理分式与频域函数乘积的傅里叶反变换难以计算的问题,利用PML精度对复坐标延拓函数中延拓参数微调不敏感这一特点,明确给出了参数微调准则以规避多重极点,进而利用有理分式分解给出了一种普适、简便的计算方法,极大地简化了PML计算.基于该方法可实现任意高阶PML.最后,将本文构建滞弹性PML与高阶勒让德谱元（高精度集中质量有限元）结合得到滞弹性近场波动谱元离散方案.基于算例验证了滞弹性PML的计算效率、精度及新离散方案的长持时稳定特性.新离散方案可应用于计入实际介质阻尼的地震波动正、反问题数值模拟,提高波形模拟的精度以及地下波速结构反演的精度和可靠性.     

三维错格时域伪谱法在频散介质井中雷达模拟中的应用

数值模拟对井中雷达数据的解释有重要意义.通常采用的时域有限差分法(FDTD)在网格足够细的情况下能够精确地模拟井中雷达,但对于相对较大的模型,要得到较好的精度其所需要的时间和计算机内存都非常大.我们尝试用伪谱法来模拟三维井中雷达,其在平缓介质中达到与FDTD相同精度每个波长所需的网格要少数倍,因此在保证精度的情况下使模拟范围大大增加.常规网格伪谱法常伴有Gibbs现象,本研究通过在一个方向以两点为源和采用交错网格的方法有效解决了上述问题.对于Debye频散介质,我们应用二阶显式Runge-Kutta方法求解时间步,该法较中心差分方法更直观、更简便,且在我们考虑的介质范围内是稳定的.     

黏性声波方程数值正演中的匹配Z变换完全匹配层吸收边界

本文将非分裂场形式的匹配Z变换PML引入黏声波方程数值正演中,用时域有限差分模拟检验了其在黏声波方程模拟中的效果.数值正演结果表明,在大角度入射时匹配Z变换完全匹配层比传统PML表现更佳,消除了大角度入射产生的低频虚假反射.长时间能量衰减计算证明匹配Z变换完全匹配层在黏声波方程模拟中具有10⁵时间步的稳定性.