多孔介质非饱和导水率预测的分形模型

多孔介质非饱和导水率是地下水污染预测与评价的重要参数。根据分形几何的基本原理和方法,推导出了与Campbell经验公式在形式上完全一致的多孔介质非饱和导水率的预测公式。公式中的幂指数为介质孔隙分维和随机行走分维的函数,分别体现了多孔介质的静态性质与动态性质对其中水分运动的影响,但静态性质的影响是主要的,即导水率主要受多孔介质的结构控制。根据文献中报道的大量数据,利用笔者推导的预测公式计算得到的幂指数的统计值与试验测定的幂指数的统计值基本一致,说明推导的理论公式预测多孔介质非饱和导水率是较为可靠的。     

基于审查回归模型的公众气象服务支付意愿影响因素分析——以无锡、武汉和西安为例

采用审查回归模型,分别选取了中国东、中、西部的三个典型城市无锡、武汉和西安,计算了三城市受访者的支付意愿值,并对其影响因素进行了分析。结果表明：（1）支付意愿值与地区经济发展水平直接相关。无锡、武汉和西安受访者的支付意愿分别为21.68,17.15和10.07元/年;（2）年龄越长者,由于其天气知识更丰富、日常消费较节俭,对气象服务的支付意愿越低;（3）文化程度越高者,更能理解和支持气象服务事业,对气象服务的支付意愿越高;（4）月收入变量对气象服务的支付意愿有显著影响,但就不同城市的受访者而言,影响的方向并不一致。     

基于循环孔洞扩张模型的X型圆管节点超低周疲劳寿命预测

海洋工程钢结构在服役过程中,受风、浪、流或地震等极端循环载荷的影响,易发生超低周疲劳断裂破坏,造成人员伤亡及财产损失,因此超低周疲劳断裂分析及寿命预测对于海工结构安全性评估至关重要。然而,现阶段基于累积损伤理论提出的多种超低周疲劳寿命预测模型无法对多尺度节点实现统一预测,造成了实际工程应用的不便。因此文中基于循环孔洞扩张模型开展X型圆管节点超低周疲劳寿命预测。首先,开发了基于循环孔洞扩张模型的VUSDFLD程序,实现ABAQUS与FORTRAN子程序联合应用,利用有限元分析验证循环孔洞扩张模型在X型圆管节点超低周疲劳断裂分析中的有效性;其次,根据多组X型圆管节点超低周疲劳断裂有限元分析结果,在宏观层面提出了一种基于Manson-Coffin公式的超低周疲劳寿命预测公式;最后,依据Miner理论,将适用于等幅加载的超低周疲劳寿命公式扩展至变幅加载情况,验证了多种节点尺寸下超低周疲劳公式的适用性,为工程应用提供了理论依据。     

青藏高原东部表层土壤色度的空间变化特征及其环境意义

认识青藏高原东部现代表土的色度特征及其空间分布,理解其与现代气候因子之间的联系,对于高原地区黄土-古环境重建和揭示第四纪环境变化历史具有重要意义。通过对研究区表层土壤色度的详细分析,对比现代气候资料,探讨了青藏高原东部表层土壤色度的空间变化特征及其环境意义。结果表明：① 高原东部表土色度参数空间变化特征差异显著,表现为随纬度升高,土壤亮度呈先减小后增大的趋势,而红度和黄度则逐步减小;随经度的升高,黄度先增大后减小,而红度值逐步减小;红度和黄度整体随着海拔上升而呈先减小后升高的特征。这些变化特征和差异是表土色度对高原东部复杂地理环境和水热条件变化响应的结果。② 在高原的干旱-半湿润区,土壤亮度对降水的响应敏感;红度和黄度对大尺度的温度变化响应较敏感,而较冷的环境下,红度对温度响应复杂,但与降水存在一定的联系。红度/黄度比值主要指示了气候控制下的赤铁矿和针铁矿的变化和竞争,对干旱-半湿润区域的降水变化响应较为敏感。青藏高原东部现代表土色度与气候密切相关,其空间变化特征一定程度上反映了该地区现代气候因子的空间变化;另一方面由于该区地形和气候复杂多变,部分色度指标与气候关系复杂,在重建青藏高原东部黄土古环境变化历史时需要谨慎。     

锦屏大理岩动态劈裂拉伸破坏及能量演化特征分析

劈裂拉伸破坏是隧洞围岩失稳破坏的主要形式之一。现阶段,在动态劈裂条件下岩石裂纹扩展及对应阶段的能量演化机制鲜有涉及。基于此,采用分离式霍普金森压杆对锦屏大理岩试样进行了不同弹速下的劈裂试验,并借助ANSYS/LS-DYNA有限元软件,模拟试样动态劈裂破坏过程。从试验测试和数值计算角度,重点分析大理岩劈裂过程中的裂纹扩展机制以及能量演化特征。结果表明：在应变率为5～35 s−1时,大理岩的动态拉伸强度与应变率呈线性正相关,同其他地区大理岩相比较,锦屏大理岩的应变率敏感性相对较低;随着弹速的增加,系统内能和动能均增大,在试样破坏的瞬间系统内能降至最低;采用标定的Cowper-Symonds本构模型参数进行数值模拟,所得的试样最终破坏形态与试验观察到的现象基本一致。研究结果可为具体工程应用提供指导和参考。     

基于灰色马尔科夫链预测系统的设计与实现

通过对灰色GM[1,1]模型的算法改进,将改进后的灰色模型与马尔科夫链结合,既可以发挥灰色系统预测精确的特点,又可以利用马尔科夫链对准确预测波动性数据的优势。在灰色马尔科夫链模型的算法基础上,采用Visual Studio 2005开发环境,进行灰色马尔科夫链预测系统的设计。最后利用南方某地区十年来土地利用数据进行系统验证,结果表明,灰色马尔科夫链模型能很大地提高预测的精度和效果,符合实际要求。     

Spatio-temporal suspended sediment fingerprinting under different land management practices

Understanding spatio-temporal suspended sediment dynamics is more important in large watersheds due to the decisive role of local source apportionment in sediment transport and yield. The Talar River with a large mountainous watershed in northern Iran, which plays a vital role in water supply for agriculture and drinking, recently has faced quality degradation. The current study explores the relative contribution of suspended sediment sources using geochemical tracers and fingerprinting techniqu...     

Risk Management for Petroleum Reservoir Production: A Simulation-Based Study of Prediction

We consider numerical solutions of the Darcy and Buckley–Leverett equations for flow in porous media. These solutions depend on a realization of a random field that describes the reservoir permeability. The main content of this paper is to formulate and analyze a probability model for the numerical coarse grid solution error. We explore the extent to which the coarse grid oil production rate is sufficient to predict future oil production rates. We find that very early oil production data is sufficient to reduce the prediction error in oil production by about 30%, relative to the prior probability prediction.     

下地壳流变与造山带同挤压期地壳伸展的动力学关系

应用不可压缩非牛顿粘性流体的本构关系,对造山带同挤压期下地壳流变及其与上地壳构造伸展的动力学关系进行了二维有限元数值模拟. 结果表明,在板块侧向挤压下,当造山带山根下陷和地表隆起达一定程度后,地壳不同层圈岩石将发生复杂的粘性流变. 流变的运动学方式和分布范围不仅与时间有关、同时还受地壳厚度转变带形态的制约. 在构造挤压和山体荷载达到弹性平衡状态后,地壳流变首先发生在造山带下地壳山根,但经一定的Maxwell时间后,流变将不断局限于造山带前缘的厚度转变带. 这一流变方式的变化是导致造山带浅部地壳动力学转变的主要原因. 它造成造山带内上地壳最小主应力从近水平挤压不断转化为近水平拉张,由此使造山带前陆发生挤压冲断的同时,山体的核部发生上地壳的拉张伸展. 最后,应用这一结果讨论了青藏高原南缘南北向地壳伸展的动力学性质.     

Multicollinearity and correlation among local regression coefficients in geographically weighted regression

Present methodological research on geographically weighted regression (GWR) focuses primarily on extensions of the basic GWR model, while ignoring well-established diagnostics tests commonly used in standard global regression analysis. This paper investigates multicollinearity issues surrounding the local GWR coefficients at a single location and the overall correlation between GWR coefficients associated with two different exogenous variables. Results indicate that the local regression coefficients are potentially collinear even if the underlying exogenous variables in the data generating process are uncorrelated. Based on these findings, applied GWR research should practice caution in substantively interpreting the spatial patterns of local GWR coefficients. An empirical disease-mapping example is used to motivate the GWR multicollinearity problem. Controlled experiments are performed to systematically explore coefficient dependency issues in GWR. These experiments specify global models that use eigenvectors from a spatial link matrix as exogenous variables.This study was supported by grant number 1 R1 CA95982-01, Geographic-Based Research in Cancer Control and Epidermiology, from the National Cancer Institute. The author thank the anonymous reviewers and the editor for their helpful comments.