模拟退火粒子群与小波的地基沉降预测应用

针对粒子群优化算法易陷入局部极小值问题,改进学习因子使其自适应调整,并与具有良好全局搜索能力的模拟退火算法结合,充分利用两种算法各自的优点,同时结合小波分析去噪,优化神经网络参数,对地基累计沉降数据进行预测,并与标准粒子群优化算法做了对比,实验表明两种方法的结合具有良好的全局和局部搜索能力,预测精度高。     

Separation of PP- and PS-wave reflected seismic data using two-dimensional finite offset common-reflection-surface traveltime approximation

Recently, the interest in PS-converted waves has increased for several applications, such as sub-basalt layer imaging, impedance estimates and amplitude-versus-offset analysis. In this study, we consider the problem of separation of PP- and PS-waves from pre-stacked multicomponent seismic data in two-dimensional isotropic medium. We aim to demonstrate that the finite-offset common-reflection-surface traveltime approximation is a good alternative for separating PP- and PS-converted waves in common-offset and common shot configurations by considering a two-dimensional isotropic medium. The five parameters of the finite-offset common-reflection-surface are firstly estimated through the inversion methodology called very fast simulated annealing, which estimates all parameters simultaneously. Next, the emergence angle, one of the inverted parameters, is used to build an analytical separation function of PP and PS reflection separation based on the wave polarization equations. Once the PP- and PS-converted waves were separated, the sections are stacked to increase the signal-to-noise ratio using the special curves derived from finite-offset common-reflection-surface approximation. We applied this methodology to a synthetic dataset from simple-layered to complex-structured media. The numerical results showed that the inverted parameters of the finite offset common-reflection-surface and the separation function yield good results for separating PP- and PS-converted waves in noisy common-offset and common shot gathers.     

基于模拟退火算法的设计反应谱标定方法

反应谱的标定是抗震设计的基础工作之一,模拟退火算法是基于模拟固体退火过程而提出的多参数优化组合方法。本文提出将模拟退火算法应用于设计反应谱的标定,并概述了模拟退火算法的基本原理及特点,介绍了运用MATLAB基于模拟退火算法对反应谱进行标定的过程。检验了将模拟退火算法应用于场地相关谱标定的可行性和合理性,给出了将其应用于工程场地地震安全性评价中设计反应谱标定实例。通过检验和实例分析可以看出,基于模拟退火算法的反应谱标定方法所给出的设计反应谱谱形真实地反映了原地震反应谱的特征,较客观的反映了场地相关反应谱的峰值和周期特征。     

SOM拓扑保序机理的模拟弹性力分析

针对SOM内在原理和基本特性中一些未解决的重要问题,定义了输出阵列上神经元i承受的、正比于模式向量及权向量之间距离的2种模拟弹性力：输入模式向量对胜者i的拉力,以及阵列中胜者j对邻近i的牵动力;分析了弹性力的9个性质,对SOM学习过程中神经元权向量的演变过程及拓扑映射保序的机理给出了易于理解的、形象的解释。     

几种常见震积岩相标志在模拟实验中的识别

震积岩相标志是识别震积岩的最有效依据。在对震浊积岩形成过程的水槽模拟实验中,发现了同沉积断裂、微褶皱纹理、液化砂岩脉、液化均一层、同沉积变形构造、震浊积岩等典型的软沉积物震积岩相标志,他们形成于地震作用的不同阶段,有规律的分布在三角洲—震浊积岩体系之中。同时,模拟实验中也发现了一些与震积岩相标志易混淆的其他成因相标志,因此在分析过程中应该充分考虑各种相标志的组合特征、与沉积环境的配置关系以及区域的构造背景等。依据模拟实验得出的震积岩相标志分布模式,通过相标志类型和组合特征分析,可进行震浊积体发育区带预测,指导断陷盆地隐蔽油气藏勘探。     

冻融条件下土壤中水盐运移规律模拟研究

冻融作用是土壤盐碱化独特的形成机制,冻融条件下土壤中盐分迁移是水分对流、浓度梯度、温度梯度、不同溶质、土壤结构及质地等因素作用下的综合结果,温度是导致土壤中水分与盐分迁移的驱动力。在土壤冻融过程中,水分和盐分的两次迁移过程构成了特殊的水盐运动规律。在冻融过程中,土壤剖面结构发生变异,形成冻结层、似冻结层和非冻结层。冻结带土水势降低导致水分不断向冻层迁移,冻结缘以下的盐分同步向上运移,整个冻层的土壤含盐量明显增加;在融化过程中,随着地表蒸发逐渐强烈,使冻结过程中累积于冻结层中的盐分,转而向地表强烈聚集,使表层的盐分含量急剧上升。当冻结层未融通之前,尚未融化的冻层起到隔水的作用,不但阻止顶部融水向下层渗透,而且隔断了与下层水的联系。模拟实验结果充分证明了中国北方冻融区域土壤盐碱化的发生过程,为有效防治土壤盐碱化提供了理论依据。     

两种北极微型浮游植物的荧光差异性分析

为了利用荧光技术对北极浮游植物的生理生态信息进行系统研究, 本文以实验室培养条件下的两种北冰洋微型浮游植物——柔弱伪菱形藻(Pseudo-nitzschia delicatissima)和海链藻(Thalassiosira sp.)为研究对象, 先采用流式细胞术(Flow Cytometry, FCM)和全荧光光谱法对其活体中色素的静态荧光进行测量, 后利用脉冲调制方法(Pulsed Amplitude Modulation, PAM)对其叶绿素动态荧光信息进行测定, 对两种浮游植物的三类荧光信息进行综合比较分析, 结果表明: 柔弱伪菱形藻的丰度、基础荧光(F0)、光合系统Ⅱ(PSⅡ)光化学的有效量子产量(ΦPSⅡ)及光合电子传递效率(ETR)分别为22×105cell/mL、844、0.247和42.8, 皆高于海链藻的相应值(8×105cell/mL、464、0.185及33.0); 静态荧光和基础荧光分析表明柔弱伪菱形藻细胞内叶绿素a (chl a)含量较高; 海链藻细胞内则具有较高含量的类胡萝卜素, 其对光保护机制依赖性较强。本文初步展示了三类荧光分析法在极地微型浮游植物生理生态研究方面的联合应用。     

基于Voronoi邻近的物流车辆路径快速优化算法

 现代物流业需要快速高效并智能化制定物流运输方案。传统路径优化方法适合处理中小规模的车辆路径问题,计算时间较长,方案质量较低,故需发展短时间内能提供高质量路径方案的启发式算法。针对大规模物流车辆路径优化,本文提出了一种Voronoi邻近的快速优化方法。该方法先创建初始解,而后进行迭代优化。初始解创建利用Voronoi邻近关系,顾及车辆容量约束,自底向上进行客户点空间聚类,将问题降维;采用最廉价插入算法安排聚类内部路径,生成性质良好的初始解。迭代优化在客户点Voronoi邻近内进行有效的局部搜索,利用模拟退火机制接受较差解,从而跳出局部最优,不断提高解的质量。本文利用模拟生成的北京市大规模车辆路径问题进行实验,结果表明:本文算法能够在4500s内优化客户点高达12 000个物流车辆路径问题,计算时间较短,解的质量优良,算法性能稳定。本文与其他算法比较,能在较短时间内提供高质量车辆路径方案,适用于大规模物流车辆路径的优化。     

非均质包气带三氮累积转化模拟砂箱试验

为研究包气带非均质结构对氮素迁移转化的影响,采用室内砂箱实验模拟了1.72 mm/h降雨强度下NH₄-N污染非均质包气带的过程。通过观测出水及土壤溶液中NH₄-N、NO₂-N和NO₃-N质量浓度变化,分析探讨了NH₄-N在含有两个亚粘土透镜体的非均质包气带介质中的迁移转化和累积时空分布特征。结果表明：经过89 d物理吸附和微生物作用,出水NH₄-N首先迅速增加然后逐渐减小,而出水NO₃-N含量持续增加,其间NO₂-N出现累积峰,系统最终达到平衡稳定状态;土壤溶液中NH₄-N在两亚粘土透镜体上表面累积较多,NO₃-N和NO₂-N在上透镜体中的累积含量大于下透镜体;而砂槽上部土壤中出现明显的NO₃-N累积,NH₄-N和NO₂-N则在下部土壤和亚粘土透镜体中累积较多。包气带介质质地、粗 细交互结构及降雨淋溶、水分运移对“三氮”的迁移转化和富集有重要影响。     

人工掏挖坡面侵蚀微地貌演化及其水力学特性分析

人工掏挖是黄土高原地区夏闲地翻耕时广为应用的耕作方式,为探明其坡面侵蚀过程,利用三维激光扫描仪及ArcGIS软件,阐明其在人工模拟间歇降雨下坡面微地貌、侵蚀产沙及水力学参数演变规律。结果表明:①坡面侵蚀历经溅蚀-片蚀、断续细沟、连续细沟3个阶段;降雨截止时细沟平面密度、平均沟深、最大沟长和最大沟深分别增至初始的1.42倍、2.24倍、15.5倍和2.43倍。②地表糙度随降雨历时推移从1.706呈近似线性趋势减小至1.488;累积降雨量达80 mm之前,径流量、含沙量随地表糙度的减小增加缓慢,但之后随地表糙度减小增加剧烈。③降雨过程中流速呈现波动增加趋势,水流由层流快速过渡至紊流,但始终保持为缓流,水流阻力呈波动下降,且形态阻力一直居于主导地位。人工掏挖耕作坡面在雨强1.5 mm/min、降雨量80 mm以内可起到蓄水保土作用,但在连续强降雨下也更易引起细沟侵蚀。