海量卫星重力梯度观测数据确定地球重力位模型的数值方法

基于空域最小二乘法,对卫星重力梯度数据确定地球重力场中的Cholesky分解法、预条件共轭梯度法以及OpenMP并行算法3种数值方法进行比较与分析。研究表明,在计算机硬件资源有限的情况下,传统的Cholesky分解法已经无法满足求解要求;预条件共轭梯度法的求解效率较之Cholesky分解法有改进,但其以损失小量精度为代价;OpenMP并行算法在不损失求解精度的条件下,可提高求解的效率。     

OpenMP并行算法在卫星重力场模型反演中的应用

利用卫星重力数据反演地球重力场需要解决重力场模型的高效计算问题。分析了最小二乘直接法求解重力场模型涉及的密集型计算任务,基于OpenMP实现了卫星重力场模型直接求解的并行算法。利用30天、5秒采样间隔的沿轨扰动位T和径向扰动重力梯度Tr数据,分别反演了60阶次的卫星重力场模型,计算结果表明,OpenMP并行算法能够有效提高直接法求解卫星重力场模型的计算效率,并具有很好的稳定性。     

声反射成像测井在地层中的三维波场模拟方法研究

声反射成像测井方法和仪器近来成为勘探地球物理界的新研究热点.但有利于成像的反射波信号与井中的模式波叠加而难以分离出来.为了改进仪器设计,研究更有效的数据处理和解释方法,必须用以波动方程为基础的数值模拟方法来精确描述声反射成像测井的波场.为此建立了非均匀交错网格、加PML吸收边界的、能够用于正交各向异性介质的3维有限差分数值模拟方法和并行算法程序.将其应用于典型各向同性和各向异性地层中反射声波成像测井的三维波场模拟,并与已公开发表的应用离散波数方法的相应结果对比,证明了此方法正确、算法高效.模拟的波场动态范围能够大于60dB,计算速度比常规算法提高了3.5倍.这些技术能够正确、有效地模拟大尺度(在10m左右)、较高频率(10kHz左右)的反射声波成像测井波场.为我们研究声反射成像测井仪器和资料处理解释方法提供了有力的定量分析工具.     

基于边界约束有限内存的拟牛顿CSAMT一维反演及应用

可控源音频大地电磁法（CSAMT）正演具有计算耗时、精度低的特点;常规的反演方法边界处理简单,占用内存大,搜索方向也难以精准,严重影响反演效果。为了实现CSAMT快速高精度正演,改善边界处理方法以减少内存占用,优化搜索方向以减少迭代反演次数,提出基于边界约束有限内存的拟牛顿CSAMT一维反演方法。首先,在CSAMT正演中基于高斯积分与并行算法实现了一维介质模型条件下有限长导线源激发的水平电场快速高精度计算。其次,在反演方法中,分别构建了基于相对误差和绝对误差的两种目标函数,并引入光滑模型约束,采取自适应正则化策略更新正则化因子,并采用基于边界约束的有限内存拟牛顿算法（LBFGS_B算法）,实现了CSAMT一维准确快速反演。以含低、高阻薄层的多层地电模型的水平电场E_x振幅为反演数据进行直接反演和模型检验。结果表明,该方法能够反映出地层电阻率随深度变化的趋势,并对高、低阻薄层有较好的分辨能力,低阻薄层分辨效果更佳。实际CSAMT资料的反演剖面的分辨率优于常规的连续介质反演方法,地质效果明显,表明该方法具有良好的应用前景。      

水深对跨库区桥梁地震响应的影响分析

随着我国西南地区梯级水电站的建设，跨库区桥梁抗震设计和地震安全性评价是桥梁抗震领域面临的重要问题。研究了一套考虑峡谷场地-库水-桥梁相互作用的跨库区桥梁地震响应分析方法，采用分区并行方法分析环境介质(含场地、库水)与桥梁的相互作用，库水、场地和水下结构采用广义饱和介质理论统一框架描述，通过集中质量显式有限元进行分析；水面以上结构采用隐式有限元进行分析；显式和隐式计算区之间通过设置一层显-隐式重叠单元实现分区耦合；无限域通过透射人工边界来模拟。以一跨峡谷连续刚构桥为例，在不同水深情况下，输入2条地震波，研究峡谷地形下水深对桥梁地震响应的影响。研究结果表明，库水总体上对桥梁有减震作用，随水深增加，桥梁整体反应减小，但局部反应有增大现象；随着水深增加，水体对桥墩的约束增加，使得其有效刚度增加，改变桥梁的刚度分布，引起桥梁内力的重分布；水体具有弱化地形效应的作用，随着水深增加，由峡谷地形和墩高差异引起的桥梁反应差异逐渐减小。