关中盆地地下水动态监测网络设计与应用

本文在关中盆地现有监测网的基础上,基于GIS技术,采用建设监测剖面与编制地下水动态类型图相结合的方法,对关中盆地地下水动态监测网进行了优化调整,形成4横5纵共9条监测剖面、239个监测点的地下水动态监测网,其中潜水监测井120个,承压水监测井119个;利用原有监测井165个,新增监测井74个。新建监测网能够较全面地控制关中盆地区域地下水动态变化,在2011年＂严重缺水地区地下水监测项目＂中,以动态监测数据为依据,确定了主要干旱区位置,为政府应急抗旱找水打井提供了技术支撑。     

直流电法电场分布的边界效应研究

采用直流电法进行室内试验和现场的数值模拟时,由于边界条件和现场不同,会造成电场分布与现场存在一定的偏差.本文为了减小边界影响,在一定的电位相对偏差(实验值或数值解与半无限理论解)水平下,优化室内试验和现场数值模拟的模型尺寸,对两个异性点电流源均匀介质电场进行数值模拟,得出以下主要结论:在模型顶面供电电极之间电位的最大相对偏差小于1%的前提下,直流电法现场的数值模拟(零电位边界)采用长方体模型(长和宽相等),模型的高取为供电电极极距的1.75倍,模型的宽取为4.35倍时,在一定精度上模型的体积较小;直流电法室内试验(绝缘边界)采用长方体模型(长和宽相等),模型的高取为供电电极极距的3倍,模型的宽取为4.35倍时,在一定精度上模型的体积较小.当模型边界取为零电位边界时,在相同的供电电极极距下,模型顶面供电电极之间电位达到相同的相对偏差水平时,半球形模型的体积比长方体模型的体积更小.这些结论对数值模拟反演现场情况以及进行室内试验时模型的设计有一定的指导意义,使得相关规律能较好的应用于现场.     

基于Metropolis优化的叠前全局迭代地质统计学反演方法

叠前地质统计学反演将随机模拟与叠前反演相结合,不仅可以反演各种储层弹性参数,还提高了反演结果的分辨率.基于联合概率分布的直接序贯协模拟方法可以在原始数据域对数据进行模拟,不需要对数据进行高斯变换,拓展了地质统计学反演的应用范围;而联合概率分布的应用确保了反演参数之间相关性,提高了反演的精度.本文将基于联合概率分布的直接序贯协模拟方法与蒙特卡洛抽样算法相结合,参考全局随机反演策略,提出了基于蒙特卡洛优化算法的全局迭代地质统计学反演方法.为了提高反演的稳定性,我们修改了局部相关系数的计算公式,提出了一种新的基于目标函数的优化局部相关系数计算公式并应用到协模拟之中.模型测试及实际数据应用表明,该方法可以很好的应用于叠前反演之中.     

考虑抗震性约束的建筑空间结构优化

当前对建筑空间结构进行优化时,所采用的算法趋同性高,无法实现多目标种群优化,易陷入局部最优解,存在寻优质量低、优化成本高、抗震性能低的问题。针对上述问题,提出一种基于改进粒子群算法的建筑空间结构优化方法。该方法以空间结构的抗震性能、工程造价为优化目标,来优化建立建筑空间结构设计;引入多子群协同进化机制解决建筑空间结构抗震优化设计中多目标间的种群优化问题,同时引入外部档案和精英学习策略改进粒子群算法,筛选出满足目标函数的最优设计方案,完成抗震性约束的建筑空间结构优化。实验结果表明:所提方法对建筑空间结构优化时的特点为寻优质量高、优化成本低、抗震性能高。     

基于优化参数的地震P、S波震相到时自动拾取及质量评估

准确拾取P、S波震相到时是深入开展地震波研究工作的基础,本文改进了自动拾取参数优化函数算法和质量评估方案,引入了拾取到时优化方案,使用基于参数优化的频带-带宽拾取算法、AICD拾取算法和峰度拾取算法对腾冲地区7个宽频带地震台站记录的地震资料开展了地震P、S波到时自动拾取,对拾取结果进行了优化和质量判定.结果表明：经参数优化、拾取优化后,采用3种方法自动拾取的P、S波到时与人工拾取到时的时差在0.1 s内的记录占比分别达到74.66%、70.98%.这些参数值均优于算法改进前的同类参数,证明了优化方法的可靠性.     

基于长时间序列水位数据的长江下游菜子湖候鸟越冬期水位特征

湖泊生态水位过程对维持湖泊生态系统结构、过程和功能的完整性具有重要意义,也是当今湖泊科学领域面临的重要科学问题.基于菜子湖湖区水位站(车富岭水位站) 1956-2018年日水位资料,采用pettitt突变检验法分析水位的突变性特征.结合年保证率法得到菜子湖车富岭水位站低水位值,并在此基础上分析了低水位发生时间及历时、候鸟越冬期水位变化速率及其生态水位的区间阈值.主要结论有:菜子湖车富岭水位站1956-2018年年均水位无显著突变.菜子湖车富岭水位站低水位发生时间均值为年内的344 d,年际标准差为27 d,低水位的年均历时为69 d,标准差为49 d,有6年(1978、1997、2015-2018年)未发生低水位事件.菜子湖候鸟越冬期水位变化速率的均值为-0.009 m/d,年均值为-0.034～0.009 m/d,日均值为-0.051～0.016 m/d.菜子湖低水位发生时间的区间阈值为332～351 d,历时的区间阈值为33～98 d,变化速率的区间阈值为-0.070～0.020 m/d.加强菜子湖候鸟越冬期湿地生境保护适应性调度试验研究及生态环境监测,为菜子湖输水水位优化控制和菜子湖湿地生态保护提供科学依据.     

基于模拟优化与正交试验的库塘联合灌溉系统水资源调控

依托灌溉试验站田间降水-作物耗水-土壤水相互转化的长序列试验成果,构建灌区田间尺度水量蓄-耗-灌-排全过程的水资源模拟模块,结合系统仿真方法,建立库塘联合灌溉系统水量分配仿真模拟模型,以保障灌区基本需水(包括农村生活需水与生态环境需水)供水安全前提下的经济效益最大化为目标,运用正交试验选优原理,构建了库塘联合灌溉系统水资源优化调控模型,形成了基于仿真模拟与正交试验优化的库塘联合灌溉系统水资源优化调控技术体系,并应用于巢湖流域大官塘水库灌区,明确了灌区合理的工程布局规格与规模,确定了适宜的节水灌溉技术模式与灌溉制度,制定了塘坝和水库科学的调度规则,提出了具有可操作性的作物种植结构调整规则,提高了灌区径流拦蓄利用率,提升了塘坝和水库年际调蓄供水能力,增强了抗旱减灾能力,为巢湖流域水库灌区综合治理、库塘联合灌区水量分配方案、水库和塘坝调度规则及作物灌溉制度等地制定提供理论依据.     

活动断层探察数据的信息编码优化研究

从20世纪90年代起,研究人员就开始探索活动断层探察数据的制作、存储与管理。迄今为止,已经获得了大量的活动断层探察数据,建成了一套系统的数据组织体系,为减轻地震灾害的相关研究提供了数据和技术支撑。近年来,随着活动断层数据库信息的扩充,初期设计的部分属性信息编码已不适用。为了形成适应当前工作的属性信息编码体系,本文以活动断层数据库建设体系为基础,对数据库属性值代码进行信息分类和编码优化。文章将数据库属性值代码分为字符型单一含义值、数值型单一含义值及复合含义值,分别进行编码规则设计,最终优化了数据库属性信息编码体系,提高了从建库到数据应用的数据录入、检测、制图自动化、数据分析等环节的效率。     

基于两点磁梯度张量的磁性目标在线定位方法

利用磁梯度张量反演磁性目标参数的方法广泛应用于是磁性目标定位,本文提出了一种通过测量两点磁梯度张量对磁性目标进行在线定位的方法.首先利用磁矩指向相同的原则从张量方程的解中得到目标方向,其次利用参数之间的线性关系解算出目标距离,最后利用两点磁感应强度之差,结合Levenberg-Marquardt优化算法对距离做进一步修正.基于所设计的两点张量测量阵列的仿真实验表明:(1)在相同条件下,本文方法定位成功率为64.24%,而2015年吕俊伟改进的STAR方法为59.85%;(2)仪器测量噪声强度达到某一阈值时,一定区域内定位成功率随噪声强度的增加迅速下降;(3)优化算法迭代次数上限取10次即可;(4)其他条件不变时,随着基线长度的增加,定位成功率先升高后降低.     

常Q衰减介质分数阶波动方程优化有限差分模拟

本文基于Kjartansson常Q模型理论,推导了常Q衰减介质中黏声波和黏弹性波的速度-应力方程,并采用基于二项式窗函数的优化交错网格有限差分方法进行了数值模拟,同时引入不分裂的复频移卷积完全匹配层(CPML)吸收边界条件,以消除边界反射.使用基于自适应时间步长记忆方法的中心差分近似时间分数阶导数,与常用的短时记忆方法相比,提高了波动方程的离散化精度和计算效率.通过对比均匀模型下声波的数值解与解析解,验证了算法的精确性,并进一步分析了不同品质因子下地震波的频散及衰减特征.对BP盐丘模型的数值模拟结果可以较好地反映本文数值方法对复杂介质的适应性及频散压制效果.