前方交会法测定建筑物主体倾斜

通过建筑物倾斜观测实例,介绍了应用前方交会法进行倾斜观测的方法、精度要求及注意事项。     

正演技术在地震解释中的应用

地震解释中,标定、地震解释属性提取时时窗的选取、断裂解释都存在一些主观的不确定性。针对这些问题,模拟实际地震资料的视主频和频宽,采用雷克正子波,进行了正演研究。研究表明：剖面上厚层泥岩／厚层砂岩组合方式、砂层的顶界正对着波峰,这时要获得更多砂岩的信息,提取属性选择时窗应该在波峰下取时窗;大套泥岩中的5m砂和10na砂提取属性选择时窗应该在波峰以下取时窗;大套泥中的15m砂岩、20m砂岩和25m砂岩应以波峰对称来开时窗;剖面上厚层砂岩／厚层泥岩组合方式,泥层的顶界将会正对波谷,此可作为标定时的第二标志层;大断面下往往会出现近断面相位上提、远断面下拉,从而造成断裂假象;煤层（低速）横向相变或突变,将会在相变处或突变处造成断裂解释误区。这些认识应用效果良好。     

层状介质任意形状回线源瞬变电磁场正反演

任意形状回线的电磁场可以看成是多个水平电偶极子的电磁场累加而成,因此,不论回线是何形状,只要将回线剖分为水平电偶极子,就可利用水平电偶极子的电磁场求取任意形状回线的电磁场。为了将回线剖分为电偶极子,根据测点到回线各边的距离将回线各边剖分为多个小段,使每小段满足水平电偶极子的条件;再将水平电偶极子进行数值积分,可得整个回线的电磁场。实验证明该方法在减小计算量的同时还能提高计算精度。     

隧道含水构造直流电阻率法超前探测研究

含导水构造和岩溶裂隙水的探查是亟需研究和解决的关键问题。直流电阻率法以其对低阻体反映敏感、分辨率高等优点被引入到隧道掌子面前方含水构造的预报工作中。首先,推导出了无限全空间中球体含水构造直流电法超前探测的解析解公式,并在利用有限元数值方法进行正演分析的基础上,借助“比较法”将含隧道腔体的三维空间中超前探测视电阻率数据转换为无限全空间中的数据,并探讨了由MN电极附近电阻率不均匀所造成的干扰以及识别和去除这种干扰的方法。然后,设计了基于全空间球体含水构造超前探测解析公式的阻尼最小二乘反演方法,对隧道中多组球体含水构造模型进行了较为成功的反演。另外,探讨了其他形状的有限体积的含水构造超前探测异常规律,提出了“等效球体”的概念,亦在全空间球体含水构造超前探测解析公式的基础上设计了快速反演方法。最后,利用物理模型试验验证了有限元数值正演方法和阻尼最小二乘反演技术的可行性和有效性,为实际工程中含水构造的直流电法超前预报奠定了基础。     

地震体波走时与重力快速联合反演方法研究

多种地球物理资料联合反演是克服反演多解性的有效手段. 本文发展了一种近震体波走时与重力快速联合成像方法. 该方法基于兼顾浅部和深部介质速度与密度的混合关系,将频率域拟三维重力正演与双差层析成像方法相结合,构建三维壳幔速度模型. 基于两个不同模型的理论测试表明,该联合反演算法不仅能很好的恢复模型特征,还提高了计算效率. 进一步将该方法应用于青藏高原东北缘地壳上地幔P波速度结构构建,反演结果与地表地质构造、深地震测深结果相吻合,验证了本文反演算法在实际数据应用中的可靠性和有效性.

     

基于非结构四面体网格的三维模型瞬变电磁大尺度正演模拟

大尺度瞬变电磁三维正演生成的系数矩阵阶数往往高达百万乃至千万级,使用传统数值方法几乎无法同时兼顾计算效率和内存消耗. 本文使用重启多项式Krylov子空间技术,结合预处理共轭梯度法,实现了高效的大尺度瞬变电磁三维正演模拟. 采用非结构四面体网格对空间离散,使用矢量有限元方法离散控制方程,将瞬变电磁法的阶跃响应表示为矩阵指数函数和一个列向量的乘积. 采用重启多项式Krylov子空间技术求解矩阵指数函数,对于给定的重启Krylov子空间维度,利用残差停止准则可以计算任意时刻指定精度的电磁响应. 本文方法不需要求解线性方程组,通过GPU(Graphic Processing Unit)并行技术与优化重启多项式Krylov子空间参数,可以显著提高计算效率. 通过与其他数值方法对比,验证了本文算法的优势和准确性. 最后通过数值算例,表明本文提出的方法完全可以实现超百万级的大尺度三维正演模拟.

     

华南前汛期一次锋前暖区暴雨成因及中尺度对流系统分析

2020年3月27日华南地区发生一次典型的锋前暖区暴雨过程,过程持续超过15 h,出现中尺度对流系统MCS-A、MCS-B与MCS-C并产生多次分裂与重组。利用地面自动站数据、多普勒天气雷达资料、ECMWF-ERA5地面和高空再分析场资料,结合中尺度CMA-GD模式对此次暖区暴雨过程环流形势与中尺度对流系统组织特征和触发条件等方面进行分析。结果表明：（1）高低空环流包括500 hPa高空槽、200 hPa西风急流与锋前低槽等系统的有利配置且稳定少动是暖区暴雨长时间维持的重要原因。持续维持的低空急流为对流发生发展提供了有利的条件性不稳定和对流有效位能。（2）伴随自由对流高度降低与CIN抑制能量减小,贺州至怀集一带的关键区域1处对流在地面得以触发,而距离1处南向约80 km的关键区域2中1 500 m高度处风速辐合与冷池作用使得对流发生。（3）MCS-A与MCS-B在关键区域1处触发,呈现前向与后向传播,MCS-C在关键区域2处触发后以后向传播为主。此外,MCS-B与MCS-C表现为多条平行排列的南北向短雨带并产生向东移动的“列车带效应”,而MCS-A与MCS-B则表现为多次分裂与重组后形成向东南移动的“列车带效应”。（4）中β尺度次级环流的上升支抬升西南暖湿气流,使其倾斜上升凝结潜热释放,造成后向传播对流系统的发生发展。同时由于强降水拖曳作用,850 hPa以下转下沉气流造成一定厚度的冷池后与暖湿入流叠加,触发新对流单体,也影响后向传播。（5）上游MCSs发生后在地面形成冷池出流,与暖湿气流辐合抬升,造成前端对流触发。     

乌干达K油田扇三角洲沉积正演模拟与应用

乌干达K油田位于Albert盆地,由于钻井数较少,地震资料品质差,沉积储层空间分布预测存在严峻挑战.根据岩心、测井、古生物、重矿物、粒度分析等资料综合分析后认为,乌干达K油田属滨浅湖环境,发育受边界断层控制的近源扇三角洲沉积,物源方向位于油田东南部,以低能长期的水下分流河道牵引流搬运为主.在沉积主控因素定量分析的基础上,将可容纳空间变化、物源供应及沉积物搬运等参数定量表征,并在年代地层框架约束下,通过正演模拟,再现地质历史时期地层沉积演化过程,建立了三维储层砂岩分布概率模型,进一步认识了研究区各层砂体的空间分布特征.将沉积演化模拟的砂岩分布结果转化为三维地质建模的定量控制条件,对沉积相模型进行约束,建立了更符合沉积认识的高精度相控地质模型,实现了扇三角洲储层砂体定量预测与表征.     

水泥混凝土路面脱空的探地雷达图像特征分析

脱空是水泥混凝土路面的常见病害,也是行车安全的主要隐患。探地雷达法通过观测分析高频电磁波反射信号特征来研究探测目标体的性质与规模,可以快速、有效地确定路面脱空的位置与充填情况。GprMax2D模拟结果、雷达实测资料和开挖验证情况的综合分析成果表明,充泥和充气空洞的雷达图像十分相似,特征明显,在空洞正上方都会出现一组非常明显的强反射信号,同相轴呈弧型,由于介电常数的明显差异,使得空洞充泥时反射波与直达波相位相反,而充气时反射波与直达波相位相同;不密实区域同相轴错断,显示出多条不规则弧形曲线。     

一次突发性暴雨的机理分析及短期预报思考

2015年9月4日白天,天津出现突发性暴雨过程,利用多种观测资料对此次过程进行分析,结果表明:偏南气流与高压底部东北风相遇,在蓟州山区以南形成辐合,触发雷暴发展;雷暴形成后,回波形成\"后向传播\"机制,配合中低空的南风脉动,在天津北部形成南北向的\"列车效应\",导致北部强降水的发生;上游的高空槽降水在近地面形成冷池,其向东辐散气流与偏东风相遇,在降水区下游触发新的雷暴,使得雨带快速东移,且当辐散气流与偏东风相遇后,出现小尺度辐合性气旋式环流,导致下游强降水增幅;当高空槽降水云团主体移过城区后,在γ中尺度辐合流场作用下,触发小尺度对流云团的生成和发展,影响天津城区再次出现强降水。在短期预报过程中,预报员在大尺度模式环境场分析的基础上,对于中尺度模式仅参考了其降水预报,而忽略了对中尺度环境场的分析,分析表明,虽然中尺度模式对此次过程的降水时段预报存在偏差,但其中尺度环境场预报,可以为此次暴雨过程在短期时效内(24h)的预报订正提供参考。