分布式水文模型的GPU并行化及快速模拟技术

分布式水文模型对流域水文过程的应用深度及广度不断加深,常与数值天气及气候预报相结合,面临巨大的计算量。近年来GPU技术的进步使普通电脑能够实现高效而又廉价的并行计算。提出了资料插值、单元产流以及单元汇流采用GPU并行计算,马斯京根法河道汇流采用一种非并行的递归方法。基于笔记本电脑和NVIDIA GPU/CUDA结合C#语言,由分布式新安江模型在沂河流域的模拟应用表明,降水量空间插值及新安江产流的并行执行效率为普通CPU上C#的8~9倍。使用直接递归法实现马斯京根汇流演算比以往采用汇流次序表的执行效率提升0.5~0.9倍。     

淮河流域水文非线性多水源时变增益模型研究与应用

基于传统时变增益模型(TVGM),进一步考虑地下径流退水,在传统TVGM只考虑单一地表水源的基础上,添加地下水源模块,对地表地下径流分别进行产、汇流计算,改进并提出了多水源TVGM,并将其应用于淮河流域蚌埠闸以上13个水文站控制的代表性子流域。结果表明:多水源TVGM既继承了传统TVGM以简单结构描述复杂水文非线性系统关系的优点,同时通过增加地下水源模块,大大提高了洪水预报的精度。13个子流域参数率定期和模型验证期中,传统TVGM分别有9个和7个子流域达到乙级洪水预报标准,而多水源TVGM分别提高到12个和8个,其中以大型流域和大水年改进效果尤佳。传统TVGM水量平衡系数为0.88,多水源TVGM提高到0.95,平均提高了7%。洪峰模拟相对误差也由传统TVGM的50%达标率提高到多水源TVGM的92.3%,整体提高了42.3%。因此,多水源TVGM能更好的应用于淮河流域洪水预报工作。     

基于差异序列信息熵的降雨分区研究

充分挖掘降雨变量语法信息,利用基于差异序列信息熵测度理论的遗传算法聚类分析方法,对淮河流域蚌埠站以上区域99个雨量站进行了分区研究。根据各子区域内雨量站降雨序列差异测度得到最优分区,从而使得降雨信息在区域内具有较大的同质性。最后,以插值精度为标准,将不分区的情况为参照对象,对2、4、8三种分区结果进行校验,结果显示,相对于不分区,分区明显提升了降雨插值的精度。     

辽河盆地西部凹陷稠油分布区地层水化学特征

地层水特征是研究盆地演化及稠油分布的重要因素.稠油在辽河盆地已探明的石油储量中占有重要比例, 地层水化学场研究是预测稠油分布的基础,利用地层水地球化学特征和同位素资料研究地层水来源,分析水介质条件对原油降解稠化的影响.研究表明:西部凹陷地层水的矿化度和离子构成受深度控制,具有“垂向流”特征;其化学组成及变化规律的差异反映了不同地区地表水注入强度及局部地下水运动特征的变化,地表水注入强度及运动特征的差异是原油生物降解程度不同的主要原因,地下水的循环特征决定了其化学条件和原油生物降解程度,地表水淋滤作用是降解型稠油发育的必要条件.      

西藏厅宫斑岩铜矿床地质、蚀变及矿化特征研究

本文对西藏厅宫大型铜矿进行了详细研究,矿床详细的地质岩相学-蚀变以及典型剖面填图表明,矿区存在2个岩浆事件高峰,即始新世的钾长花岗岩(~50 Ma)和中新世的斑状二长花岗岩、英云闪长斑岩及闪长玢岩(约13~17 Ma)。野外和室内研究发现,厅宫矿区存在2期重要的矿化事件,即始新世(~50 Ma)铜矿化及中新世(~15Ma)的铜钼矿化。始新世含矿岩体为钾长花岗岩,其最主要的特点是其成矿岩体结构的特殊性,表现在该矿床的成矿岩体没有典型的斑状结构,而是独特的细晶-似伟晶结构,说明含矿岩浆发生过骤冷,可能是流体突然逃逸,矿物结晶的固相点发生漂移所致。同时,该岩体还发育大量显微文象结构、显微晶洞构造等,均说明岩浆曾经富水,并且曾经流体饱和;中新世含矿岩体为具有埃达克岩特征的斑状二长花岗岩,主要以脉状的铜、钼矿化为主。该矿床蚀变分带类似于冈底斯带其他斑岩矿床。时间上,分别为早期的钾硅酸盐化、转换阶段的青磐岩化、随后的绢英岩化及最晚期的泥化蚀变;空间上,以含矿岩体为中心向外依次为钾硅酸盐化、绢英岩化、青磐岩化,最晚期的泥化呈补丁状或条带状叠加早期各类蚀变。铜矿化主要发生在始新世的黑云母化阶段和中新世的绢英岩化阶段,而钼矿化主要发生在中新世的钾硅酸盐化和绢英岩化的转换阶段。     

川南先锋地区二叠系-三叠系界线附近碳酸盐微相及沉积演化

根据川南先锋地区二叠系-三叠系界线地层的沉积特征,结合钻孔岩相及其组合特征,识别出等斜碳酸盐缓坡和局限台地2种沉积相,包括高能生屑浅滩、内缓坡、潮间带等7种亚相。同时采用微相分析的方法,对碳酸盐岩的生物组合、颗粒成分以及支撑类型等微相特征进行了研究,将界线地层沉积归纳为14种微相类型,并由此建立了该时期的沉积相序及其演化。研究区产出一层微生物岩,显微镜观察显示:微生物岩主要是叠层石;在它们内部发现了大量的蓝藻球粒、钙化鞘和微亮晶包覆层等微生物成因的显微组构。对ZK1501孔所采集的0.58 m K9灰岩岩芯连续磨片后进行生物组合分析,在距底6 cm地层中发现了丰富的三叶虫、腹足类和叶枝藻化石,其上出现小型化的介形虫(小于200 μm),表明二叠纪末期生物主灭绝界线应位于飞仙关组底面之上6 cm处,而二叠系-三叠系界线应位于小型化介形虫层的中下部。     

论感潮河段航运工程水文标准分界与衔接

针对中国河流与海岸交界处感潮河段航运工程水文标准存在的问题,特别是设计水位的确定及其衔接和水流、泥沙分析方法的差异,进行区段划分和标准衔接关系的研究.通过阐述感潮河段区段及基本特征,分析了各类航运工程的水文指标,提出以"月平均潮位年变幅多年平均值" 和"多年平均潮差"两特征值的比值作为感潮河段不同区段划分的依据指标,并通过实例计算,论证了航运工程水文标准分界及其衔接关系.结果表明,该指标反映了感潮河段不同区段水文条件受径流和潮汐的影响程度,依据其不同取值,可对航运工程水文标准予以分界,形成较好的衔接.     

IGS跟踪站的大地高时间序列特征分析

应用国内几个IGS跟踪站在U方向的观测数据,分析研究跟踪站大地高的变化趋势。通过对时间序列进行奇异谱分析和傅立叶变换分析,表明大地高时间序列具有一定的周期性,且周期特性明显,时间序列的时频特性表现出明显的区域性。     

基于时间序列统计特性的森林变化监测

森林动态变化分析对揭示生态系统环境变化及植被恢复和布局重建等具有重要意义,时间序列的遥感数据为森林监测提供了基础数据。本文根据森林植被的统计学特性,在暗目标法的基础上,利用归一化植被指数NDVI实现森林样本自动选择;并融合NDVI构建了新的综合森林特征指数(Integrated Forest Z-Score,IFZ);以时间序列的IFZ分析森林动态信息,实现森林变化动态监测。以三峡大坝及周边区域森林为研究区,利用2001年至2012年每年生长季节(5月—10月)的Landsat TM影像检验本文算法。基于2002年、2006年和2010年三期7月—9月的Quick Bird影像的精度分析结果发现:研究区森林变化检测的总体精度可达96.53%,Kappa系数为0.9512。在添加NDVI指数后构建的IFZ提高了总体监测精度。其中,毁林类别的检测精度提高显著,漏检率和误检率分别为2.74%和3.64%;干扰后重建的森林类别的检测精度有一定提高,其漏检率和误检率分别为10.79%和10.51%。研究结果表明,改进暗目标法能提高森林样本的选样效率,添加NDVI的IFZ能提高森林动态变化的识别度。此外,本算法不仅能定性识别森林变化,而且能定量提供森林干扰发生时间和干扰强度。     

一种基于横向或纵向扫描线处理的填洼算法

针对传统PlanchouDarbous算法采用递归执行方式导致处理效率低下等问题,该文提出了一种适合基于CUDA的GPU并行执行的DEM洼地填充算法。此算法采用淹没-排水思路,多次推进式扫描完成排水;在串行执行和并行执行两种方式下,算法处理有所差异,其中串行算法代码更短;串行算法的时间复杂度为O(n),测试结果表明串行执行时快于PlanchonDarboux算法,且在CUDA环境下的并行执行用时不到串行执行用时的一半。算法思路简单,易于编程实现。