Enhancement of backtracking search algorithm for identifying soil parameters

In this paper, an enhanced backtracking search algorithm (so-called MBSA-LS) for parameter identification is proposed with two modifications: (a) modifying the mutation of original backtracking search algorithm (BSA) considering the contribution of current best individual for accelerating convergence speed and (b) novelly incorporating an efficient differential evolution (DE) as local search for improving the quality of population. The proposed MBSA-LS is first validated with better performance than the original BSA and some other typical state-of-the-art optimization algorithms on a benchmark of soil parameter identification in terms of effectiveness, efficiency, and robustness. Then, the efficiency of the MBSA-LS is further illustrated by two representative cases: identifying soil parameters from both laboratory tests and field measurements. All comparisons demonstrate that the proposed MBSA-LS algorithm can give accurate results in a short time. Finally, to conveniently solve the problems of parameter identification, a practical tool ErosOpt for parameter identification is developed by integrating the proposed MBSA-LS and some other efficient algorithms for readers to conduct the parameter identification using optimisation algorithms.     

X射线衍射技术应用于宝石鉴定-合成及晶体结构研究进展

因宝石检测常附带无损要求、宝石评价具科学性和不确定性等特点,X射线衍射(XRD)在宝石学这门矿物学的分支学科中的应用具有特殊性,其应用领域主要集中在三个方面。①宝石鉴定领域:对单晶宝石和多晶宝石进行物相鉴定、宝石产地特征研究以及宝石矿物多型的种类划分等。例如根据XRD图谱,可将品种繁多的微晶石英隐晶质变种玉髓中不同的SiO₂质矿物相精确区分;通过黏土矿物成分及其含量可将鸡血石中"地"的种类进行划分。②宝石矿物的晶体结构研究:对成分复杂的单晶宝石进行晶体化学分析、获取矿物类质同象替代情况、利用结晶度划分宝石品质。例如晶格参数中的c/a比值可将绿柱石的Al八面体类质同象替代和Be四面体类质同象替代进行区分;软玉中通过XRD数据计算出的结晶度与软玉的品质关系密切。③宝石学研究技术的开发:对宝石的优化处理过程进行监测,在宝石合成过程中检验矿物晶形大小、结晶质量及内应力等,以有机宝石的晶体结构为基础的人工养殖技术研究。例如尖晶石在热处理过程中,Mg离子由四面体中的T位迁移至八面体中的M位,导致M-O和T-O键长随温度变化,并反映在尖晶石的色调中;在托帕石合成过程中,XRD数据显示770~800℃时形成含氟托帕石(与天然托帕石结构相同),而在950℃和1000℃出现含氟托帕石离解成刚玉和莫来石。目前,我国在宝石学的XRD应用方面起步较晚,国外在宝石鉴定、优化与合成方面的应用相对成熟。本文认为,该技术与扫描电镜、质子探针等分析技术的联用仍有很大发展空间。     

风暴分类识别技术在人工防雹中的应用

利用新一代多普勒天气雷达资料,在风暴跟踪识别算法的基础上,发展了风暴分类技术,以提高人工防雹作业指挥的效率。首先以SCIT算法为基础,结合风暴的结构特征,综合利用雷达、探空资料,自动提取风暴结构特征指数;其次采用基于决策树模型的风暴自动分类技术,将风暴按强度分为雷雨云、单体风暴、多单体风暴和强风暴;最后根据风暴强度、高度和位置等属性,对有可能产生冰雹的单体,结合GIS,自动对下游方向或附近作业点进行预警或输出作业参数。通过对2006—2014年期间重庆、辽宁大连和河南三门峡三地发生的较为典型的31次冰雹天气过程、182站次冰雹样本的检验来看:该方法通过对风暴按强度、垂直结构等综合属性进行分类,能有效提高冰雹识别的命中率、降低空报率,其中强风暴的命中率能达到100%,空报率仅为11.4%。能有效提高人工防雹作业的自动化程度,对防雹作业的科学决策有着重要参考作用。     

北京和广州地区云闪初始击穿电场变化特征

对比分析了北京和广州地区各100例云闪初始阶段前30 ms快电场变化波形上初始击穿脉冲的特征。依据脉冲的结构特征,两地区的云闪初始击穿脉冲可分为单极性单峰型、单极性多峰型、双极性单峰型和双极性多峰型脉冲,两地区均以单极性和单峰型脉冲为主。对脉冲参量特征的统计发现,脉冲的10%-90%上升时间、半峰值宽度地区差异性小于脉冲类型差异性;双极性单峰型脉冲的半峰值宽是单极性单峰型的1.2倍。不同类型脉冲过零时间的中值、平均值在10μs左右量级,且广州地区较北京地区的大;云闪初始击穿脉冲宽度平均值显著小于相同地区正地闪的,而脉冲间隔显著大于正地闪的。初始击穿脉冲最为集中的出现在云闪最初的1~2 ms,其比例随时间以显著的负指数分布下降。研究发现,双极性脉冲的过零时间与脉冲宽度之间、起始半周期峰值幅度与过冲幅度之间均存在较好的线性关系。     

利用双线偏振雷达分析人工防雹作业效果

以北京市平谷区2011年6月11日防雹作业为例,利用双线偏振雷达资料,选取与作业区条件十分接近的云块为对比区,根据回波移动方向和速度,跟踪分析在不同高度上防雹作业前后云体宏观结构特征和粒子相态等微物理变化过程。作业后云体所呈现特征为:1作业区的云顶高度、强回波中心高度迅速下降,对比区变化不明显;2作业区水平反射率Zh减小,差分反射率Zdr、零相关系数ρhv增大,单位差分传播相移Kdp小范围内波动,对比区Zh、Zdr、Kdp变化不明显;ρhv增大;3作业区对流减弱,高层较大冰雹粒子、大雨滴下沉明显,最终以霰粒子为主;而对比区域则对流仍然旺盛,冰雹粒子有增多趋势。以上特征表明防雹作业可有效抑制冰雹胚胎成长为冰雹的过程,通过偏振雷达观测参量可对防雹作业效果进行较好的验证。     

海-塔盆地中部断陷带南屯组沉积体系配置及有利相带分析

本文充分利用岩芯、测井、地震及分析化验等资料,对海-塔盆地中部断陷带4个主力凹陷的南屯组砂体类型及分布特征进行了详细研究。结果表明,南屯组主要发育扇三角洲、近岸水下扇、辫状河三角洲和湖底扇等4种典型类型砂体,并从沉积背景、发育部位、沉积特征、搬运机制以及地震反射特征等5个方面,分不同角度、不同层次详细阐述了扇三角洲、近岸水下扇、辫状河三角洲和湖底扇的识别标志;其中扇三角洲主要分布在乌尔逊凹陷和贝尔凹陷的陡坡带,近岸水下扇主要分布在南贝尔凹陷和塔南凹陷的陡坡带,而辫状河三角洲主要分布乌尔逊凹陷、贝尔凹陷和南贝尔凹陷的缓坡带。从盆地边部向盆地中心方向,沉积相由扇三角洲、近岸水下扇和辫状河三角洲沉积逐渐过渡为半深湖-深湖相沉积,局部半深湖-深湖相中发育湖底扇沉积体系,整体具有“南北分块、东西分带”的沉积格局。综合研究表明,扇三角洲前缘、近岸水下扇中扇和辫状河三角洲前缘砂体是油气富集的有利沉积相带,而洼槽边缘的湖底扇砂体为岩性油气藏勘探的重点对象。     

三峡工程对宜昌-监利河段水温情势的影响分析

三峡工程蓄水使得下游长江河道水温情势发生显著变化,并对下游生态环境产生重要影响。基于宜昌水文站14年的实测资料,采用纵向一维水温模型模拟分析了宜昌至监利300 km河道水温变化过程,探讨了不同蓄水期三峡工程下泄水温变化对坝下鱼类产卵场的影响程度。结果表明:①三峡工程蓄水后宜昌断面水温出现了平坦化及延迟现象,低温水和高温水效应明显;175 m蓄水期宜昌断面4月、12月,水温分别较蓄水前改变-4.3℃、3.7℃。②三峡工程的运行使得下游河道水气热交换量发生变化,但干流流量较大使得水温沿程恢复效果较弱;工程调蓄对坝下河段的影响占主导作用,三峡工程调蓄对监利断面4月、12月存在-3.2℃、3.0℃的温度影响。③三峡工程蓄水后,宜昌中华鲟产卵场冬季20.0℃的水温出现时间推迟1~4旬,监利四大家鱼产卵场春季18.0℃的水温出现时间推迟1~3旬,并随着蓄水位的抬升,推迟幅度逐渐加大。     

黑龙江省嫩江县三矿沟铁铜矿床矿石特征及意义

三矿沟矿床位于黑龙江省嫩江县多宝山矿集区西北部,为小型矽卡岩型铁铜矿床。在野外地质调查与ICP_MS测试的基础上,通过显微观察、扫描电镜与电镜能谱分析,对三矿沟矿床的矿石特征进行了研究。在矿石中新识别出钨铁矿、白钨矿、锡石、自然铋、碲铋矿、辉铋矿、硫铜铋矿、硫铋铜矿、碲银矿、银金矿、金银矿、自然金,钴黄铁矿、辉砷钴矿、含锌硫砷铜矿等金属矿物。矿石有用金属元素为Cu、Fe、Zn、W、Co、In、Bi,建议对这些元素展开进一步的研究,并在开采时进行综合评价。详细的矿石镜下研究结果显示,矿床形成过程分为内生成矿期与表生期,其中内生成矿期分为干矽卡岩阶段、湿矽卡岩阶段、氧化物阶段(主要的铁矿化阶段)和低热液-硫化物阶段这4个阶段(主要的铜矿化阶段),表生期只包含表生阶段。其中铁矿化形成于高温阶段,铜矿化系中温热液交代形成。     

延庆千家店地区硅化木赋存层位及形成时代分析

北京延庆千家店土城子组中的硅化木自发现以来,得到了众多学者的关注,但关于硅化木的赋存层位和形成时代一直未有定论,目前主流观点认为硅化木广泛发育于土城子组一段和二段的下部,关于其形成时代则自侏罗纪早期至白垩纪早期的论述均有,这种争论显然不利于木化石的保护、科普和进一步深化认识。在千家店土城子组进行的考察结果展现出与前人观点不同的线索。实地考察、剖面测量和年龄测试结果显示:原位埋藏硅化木形成时代应为晚侏罗世早期,赋存层位为土城子组一段下部,而土城子组二段下部的沉积特征反应出当时水位频繁升降,水体能量剧烈变化,火山活动暂时陷入沉寂的沉积环境,较难满足形成木化石的基本要求。     

新疆春风油田石炭系火山岩岩性特征及测井识别方法

不同岩性的火山岩其储集性能差异甚远,准确识别火山岩岩性对于火山岩储层的研究具有重要意义。研究区春风油田石炭系储层以火山岩为主,过渡类型较多,岩性较为复杂。利用岩心观察、薄片鉴定、地化分析等方法确定研究区发育火山熔岩类和火山碎屑岩类两类火山岩,其中,火山熔岩包括玄武岩、安山玄武岩、玄武安山岩以及安山岩,火山碎屑岩有凝灰岩和火山角砾岩等。通过识别出的岩性标定测井,分析每种岩性的测井响应特征,利用交会图法和星形图法,建立了不同岩性的识别标准。