Implementation of the semi-Lagrangian advection scheme on a quasi-uniform overset grid on a sphere

The semi-Lagrangian advection scheme is implemented on a new quasi-uniform overset （Yin-Yang） grid on the sphere. The Yin-Yang grid is a newly developed grid system in spherical geometry with two perpendicularly-oriented latitude-longitude grid components （called Yin and Yang respectively） that overlapp each other, and this effectively avoids the coordinate singularity and the grid convergence near the poles. In this overset grid, the way of transferring data between the Yin and Yang components is the key to maintaining the accuracy and robustness in numerical solutions. A numerical interpolation for boundary data exchange, which maintains the accuracy of the original advection scheme and is computationally efficient, is given in this paper. A standard test of the solid-body advection proposed by Williamson is carried out on the Yin-Yang grid. Numerical results show that the quasi-uniform Yin-Yang grid can get around the problems near the poles, and the numerical accuracy in the original semi-Lagrangian scheme is effectively maintained in the Yin-Yang grid.     

海底天然气水合物层界面反射AVO数值模拟

本文采用AVO数值模拟方法,共选取水合物系统分层结构6个模型,对水合物、游离气和饱水沉积物接触界面的反射特征进行了数值模拟,研究了BSR及双BSR的存在条件与水合物体系垂向分布的关系,对一些现象从理论上进行了阐明.主要结论是：（1）强的似海底反射界面BSR与游离气体的存在密不可分,实际地震剖面中的“BSR”可能不对应水合物而只对应气体,无明显BSR的地方可能有水合物.（2）水合物顶部有可能存在游离气体,它可以在正常BSR（BSR1）之上形成另一个具有正极性的似海底反射界面BSR2.（3）正常BSR之下的双BSR（BSR0）其弹性机理有两种可能,一是水合物之下游离气上升迁移遇到某种阻隔层或不同气体组分的自然分层所造成的气体垂向分布的梯度性差异;二是当水合物之下的游离气体中存在残存的水合物时,同样会形成一定强度的似海底反射,在这种情形下BSR0的极性比较难以判断,取决于残存水合物上下游离气的饱和度和残存水合物的厚度.     

相控震源对地震信号信噪比的改善研究

当测区噪声很强,采用组合震源工作仍然不能满足信噪比要求时,为进一步提高地震勘探信噪比,引入能形成定向地震波的相控震源.针对水平层状介质模型,对组合震源、相控震源地震进行了数值模拟,并定量计算了采用4,8,15,20单元的组合与相控震源地震数据的信噪比,同组合地震相比,相控地震使来自不同反射层的反射波信号的信噪比平均提高了154～990 dB.结果表明,相控震源地震得到的反射波信号信噪比高于组合地震,并且随着激震器数目增加,相控震源合成地震记录中的反射波地震数据信噪比明显提高.     

方位各向异性粘弹性介质波场数值模拟

当地震信号通过复杂地球介质时,地层除了表现为各向异性,还表现为内在的粘弹性特征.因此,为准确描述地震波在地球介质中的传播特征,理想的地球介质模型应该能够模拟岩石的各向异性特征和衰减特征.本文给出了各向异性粘弹性介质模型的波动方程及其差分格式,并利用有限差分法实现了地震波波场数值模拟.结果表明了该介质模型中地震波场特征与各向异性主轴方位和介质的粘滞性参数之间的关系.     

空间数据计算模式分析与应用

随着传感器和其他数据采集技术的不断进步以及对地观测网络的建设和启动,空间数据的高性能处理和分析成为摆在地学工作者面前的瓶颈。本文以此为出发点,按照不同地学领域(陆地、大气、海洋)的空间数据载体的形态的不同,将空间数据划分为反映固态基质信息的陆地空间数据,反映液态基质信息的陆地水文空间数据,反映液态基质信息的海洋流体空间数据和反映气态基质信息的大气流体空间数据四类,并对每类数据的最小单元问题进行了初步的分析。本文详细阐述了地学空间计算的涵义,并根据计算行为模式及计算的侧重点的不同,将地学计算过程分为深度计算过程与主动计算过程(即“数据→特征→知识”的一般计算过程),并就此进行了阐释。以基于特征的遥感信息提取和目标识别工作为例,对上述理论进行了说明和验证。最后对空间数据计算模式相关问题进行了总结,并对以后的研究做了展望。     

雄安至北京大兴国际机场快线起步区地下段结构抗浮设防水位取值研究

抗浮设防水位直接影响到地下结构的安全与建设费用,在地下结构建设中至关重要,因此,科学合理地确定地下结构的抗浮设防水位具有巨大的社会意义和经济价值。本文以“雄安新区至北京大大兴国际机场快线地下工程段”为研究对象,系统分析了研究区水文地质条件以及地下水位年内年际动态变化规律,利用数值模拟法和类比预测法确定了地下结构抗浮设防水位标高建议值。结果表明,该场地区域浅层地下水水位埋深一般为5.0～20.0m,地下水水位标高一般为–10.0～1.0m。近五年场地浅层地下水水位标高一般为–5～–10 m,埋深一般为3.0～15.0 m,地下水位逐年升高,回升速率约1.0 m/a。地下结构抗浮设防水位标高取值建议取使用期抗浮设防水位采用数值模拟法预测结果。该成果服务了“雄安新区至北京大兴国际机场快线(R1线)”项目场地抗浮设计,为雄安新区重大工程建设项目的抗浮安全设计提供了示范。     

地缘城市跨国整合发展研究

结合21世纪经济发展全球化、区域经济一体化和城市整合发展的趋势,文章在有关“地缘关系”理论的基础上,提出“地缘城市”的概念,通过边界、次区域合作和城市整合的界定与分析来探讨地缘城市跨国整合的理论内涵,并对地缘城市跨国整合发展的一般特征、动力机制和基本模式进行理论总结。指出,地缘城市是指地缘区域内在地缘关系中承担一定任务的城市;地缘城市跨国整合是城市整合类型中的一种,主要是指地缘城市跨越国界与对面地缘城市的相互作用和整合发展的过程。     

我国山地旅游资源特征及可持续开发利用对策探讨

山地旅游资源分为自然旅游资源和人文旅游资源。我国山地旅游资源的特色鲜明,不仅旅游资源丰富多样,开发利用潜力巨大,而且大部分山地既是风景区,叉是自然保护区,是开展各种旅游与科考活动的极佳场所。长期困扰我国山地旅游资源开发的主要问题是资金投入不足、交通不便、基础设施落后、管理混乱。近年来,国家和地方有关部门已加大对山地旅游资源开发规划和管理整顿的力度,促使山地旅游资源开发逐步迈上科学、和谐发展的轨道,其特有的价值和经济效益得到初步体现。文章在分析我国山地旅游资源特征、开发优势的基础上,提出了我国山地旅游资源可持续发展的具体对策。     

应用最优化模型分析活断层与地震的关系

文中应用基于“多态”前兆模式及效能评价的最优效能单项模型参数选择方法,分析了3个地震带活断层(Qp3—Qh)与地震(M≥6)空间分布之间的关系。结果表明,河套地震带地震较集中分布在距断层20km的范围内,用其对6级以上地震进行地点预测有较高的准确性,R值达0.5,而对祁连山地震带30km范围内地震的发生地点进行预测,R值却仅为0.14     

跨越断层埋地管线地震反应数值分析

跨越断层埋地管线在地震中的破坏是非常严重的,地震本身和管土相互作用体系中都存在很多不确定性因素,所以管线在断层运动过程中反应比较复杂。本文利用有限元理论和数值模拟手段,建立了管土作用模型,采用非线性接触问题研究方法详细地分析了管线由断层运动而产生的反应,对影响管线的各种因素进行了分析,包括位错量、跨越角度、断层运动形式、埋设深度、初始轴向力、断层裂缝宽度、填覆土质和管径。通过研究,得到一些初步结论。