Solution of random structural system subject to nonstationary excitation: transforming the equation with random coefficients to one with deterministic coefficients and random initial conditions     

H. U. Kylüo luS. R. K. NielsenA. . akmak 《Soil Dynamics and Earthquake Engineering》1995,14(4)

This paper deals with the lower order (first four) nonstationary statistical moments of the response of linear systems with random stiffness and random damping properties subject to random nonstationary excitation modeled as white noise multiplied by an envelope function. The method of analysis is based on a Markov approach using stochastic differential equations (SDE). The linear SDE with random coefficients subject to random excitation with deterministic initial conditions are transformed to an equivalent nonlinear SDE with deterministic coefficients and random initial conditions subject to random excitation. In this procedure, new SDE with random initial conditions, deterministic coefficients and zero forcing functions are introduced to represent the random variables. The joint statistical moments of the response are determined by considering an augmented dynamic system with state variables made up of the displacement and velocity vectors and the random variables of the structural system. The zero time-lag joint statistical moment equations for the augmented state vector are derived from the Itô differential formula. The statistical moment equations are ordinary nonlinear differential equations where hierarchy of moments appear. The hierarchy is closed by the cumulant neglect closure method applied at the fourth order statistical moment level. General formulation is given for multi-degree-of-freedom (MDOF) systems and the performance of the method in problems with nonstationary excitations and large variabilities is illustrated for a single-degree-of-freedom (SDOF) oscillator.  相似文献   

Kriging of water levels in the Souss aquifer,Morocco   总被引：2，自引：0，他引：2  

Mohamed Aboufirassi  Miguel A. Mariño 《Mathematical Geosciences》1983,15(4):537-551

Universal kriging is applied to water table data from the Souss aquifer in central Morocco. The procedure accounts for the spatial variability of the phenomenon to be mapped. With the use of measured elevations of the water table, an experimental variogram is constructed that characterizes the spatial variability of the measured water levels. Spherical and Gaussian variogram models are alternatively used to fit the experimental variogram. The models are used to develop contour maps of water table elevations and corresponding estimation variances. The estimation variances express the reliability of the kriged water table elevation maps. Universal kriging also provides a contour map of the expected elevation of the water table (drift). The differences between the expected and measured water table elevations are called residuals from the drift. Residuals from the drift are compared with residuals obtained by more traditional least-squares analysis.  相似文献   

Urban Seismic Risk Evaluation: A Holistic Approach   总被引：3，自引：4，他引：3  

Martha-Liliana Carreño  Omar D. Cardona  Alex H. Barbat 《Natural Hazards》2007,40(1):137-172

Risk has been defined, for management purposes, as the potential economic, social and environmental consequences of hazardous events that may occur in a specified period of time. However, in the past, the concept of risk has been defined in a fragmentary way in many cases, according to each scientific discipline involved in its appraisal. From the perspective of this article, risk requires a multidisciplinary evaluation that takes into account not only the expected physical damage, the number and type of casualties or economic losses, but also the conditions related to social fragility and lack of resilience conditions, which favour the second order effects (indirect effects) when a hazard event strikes an urban centre. The proposed general method of urban risk evaluation is multi hazard and holistic, that is, an integrated and comprehensive approach to guide decision-making. The evaluation of the potential physical damage (hard approach) as the result of the convolution of hazard and physical vulnerability of buildings and infrastructure is the first step of this method. Subsequently, a set of social context conditions that aggravate the physical effects are also considered (soft approach). In the method here proposed, the holistic risk evaluation is based on urban risk indicators. According to this procedure, a physical risk index is obtained, for each unit of analysis, from existing loss scenarios, whereas the total risk index is obtained by factoring the former index by an impact factor or aggravating coefficient, based on variables associated with the socio-economic conditions of each unit of analysis. Finally, the proposed method is applied in its single hazard form to the holistic seismic risk evaluation for the cities of Bogota (Colombia) and Barcelona (Spain).  相似文献   

Aquifer development planning to supply a seaside resort: a case study in Goa,India     

J. P. Cárcomo Lobo Ferreira  Maria da Conceição Cunha  A. G. Chachadi  Kai Nagel  Catarina Diamantino  Manuel Mendes Oliveira 《Hydrogeology Journal》2007,15(6):1147-1155

Using the hydrogeological and socio-economic data derived from a European Commission research project on the measurement, monitoring and sustainability of the coastal environment, two optimization models have been applied to satisfy the future water resources needs of the coastal zone of Bardez in Goa, India. The number of tourists visiting Goa since the 1970s has risen considerably, and roughly a third of them go to Bardez taluka, prompting growth in the tourist-related infrastructure in the region. The optimization models are non-linear mixed integer models that have been solved using GAMS/DICOPT++ commercial software. Optimization models were used, firstly, to indicate the most suitable zones for building seaside resorts and wells to supply the tourist industry with an adequate amount of water, and secondly, to indicate the best location for wells to adequately supply pre-existing hotels. The models presented will help to define the optimal locations for the wells and the hydraulic infrastructures needed to satisfy demand at minimum cost, taking into account environmental constraints such as the risk of saline intrusion.

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Résumé A l’aide de données hydrogéologiques et socio-économiques, dérivées d’un projet de recherche de la Commission Européenne sur l’étude, la surveillance et la durabilité de l’environnement c?tier, deux modèles d’optimisation ont été appliqués en vue de satisfaire les besoins futurs en ressources en eau de la zone c?tière de Bardez au Goa en Inde. Le nombre de touristes qui visitent le Goa depuis les années 70 a considérablement augmenté et environ un tiers d’entre eux se rend à Bardez taluka, ce qui encourage la croissance des infrastructures liées au tourisme dans la région. Les modèles d’optimisation sont des modèles non linéaires mixtes en nombres entiers qui ont été résolus en utilisant le logiciel commercial GAMS/DICOPT++. Les modèles d’optimisation ont été utilisés pour indiquer premièrement les zones les plus appropriées pour construire des stations balnéaires et des puits pour approvisionner en quantité d’eau suffisante l’industrie touristique, et deuxièmement pour indiquer la meilleure localisation de puits pour l’alimentation des h?tels préexistants. Les modèles présentés aideront à définir les localisations optimales des puits et des infrastructures hydrauliques nécessaires à la satisfaction de la demande à un co?t minimum, tout en prenant en compte les contraintes environnementales, tel que le risque d’intrusion saline.

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Resumen Se han aplicado dos modelos de optimización en base a datos socio-económicos e hidrogeológicos derivados de un proyecto de investigación de la Comisión Europea sobre medición, monitoreo y sostenibilidad del ambiente costero para satisfacer las necesidades futuras de recursos hídricos de la zona costera de Bardez en Goa, India. El número de turistas que visita Goa desde la década de 1970′s ha subido considerablemente y cerca de un tercio de ellos van a Bardez taluka impulsando el crecimiento en la infraestructura turística de la región. Los modelos de optimización son modelos de números enteros mixtos no-lineales que se han resuelto usando el programa comercial GAMS/DICOPT++. Los modelos de optimización se usaron, primero para indicar las zonas más adecuadas para la construcción de centros de diversión en las márgenes del océano y pozos para abastecer la industria turística con una adecuada cantidad de agua, y segundo, para indicar la mejor localización de pozos para el abastecimiento de hoteles pre-existentes. Los modelos que se presentan ayudarán a definir las localizaciones óptimas para los pozos y las infraestructuras hidráulicas necesarias para satisfacer la demanda al mínimo costo, tomando en consideración restricciones ambientales tal como el riesgo de intrusión salina.

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Study of the erosion rates in the upper Maracujá Basin (Quadrilátero Ferrífero/MG,Brazil) by the in situ produced cosmogenic 10Be method     

André Salgado  César Varajão  Fabrice Colin  Régis Braucher  Angélica Varajão  Herminio Nalini Jr 《地球表面变化过程与地形》2007,32(6):905-911

The present work quantifies the erosive processes in the two main substrates (schists–phyllites and granites–gneisses) of the upper Maracujá Basin in the Quadrilátero Ferrífero/MG, Brazil, a region of semi‐humid tropical climate. Two measuring methods of concentration were used: (i) in situ produced ¹⁰Be in quartz veins (surface erosion rates) and (ii) ¹⁰Be in fluvial sediments (basin erosion rates). The results confirm that (i) erosion tends to be more aggressive close to the headwaters than in the lower parts of the basin and (ii) the region is now affected by dissection. Copyright © 2006 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

Modelling elastic media with the wavelet transform     

João Willy Corrêa Rosa  Fabbryccio Akkazzha C. M. Cardoso  Keiiti Aki  Henrique S. Malvar  Fredy A. Villaorduña Artola  José Wilson Corrêa Rosa 《Geophysical Journal International》2001,146(2):454-488

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Ondes de surface     

Prof. Antonio Gião 《Pure and Applied Geophysics》1957,37(1):237-267

Résumé Le but de ce mémoire est de démontrer quelques nouvelles propriétés générales d'une classe de fonctions (les ondes de surface) très importante par son rôle en physique et en géophysique.On commence par la démontration d'un théoréme fondamental qui établit l'identité de l'ensemble des ondes de surface et de l'ensemble des fonctions pour lesquelles, à tout instantt ₀ et en tout pointA ₀ de leur domaine d'existence, on peut écrire une proportionnalité entre intervalles de temps (situés, en général asymétriquement, de part et d'autre det ₀) et rayons des domaines circulaires centrés enA ₀, telle que les moyennes temporelles et spatiales correspondantes soient égales. Ce théorème permet d'écrire, en termes finis, la solution des équations aux dérivées partielles de toute onde de surface.On applique ensuite les résultats généraux: 1° à la variation diurne de la pression lce qui permet de voir que ce phénomène peut être considéré comme une onde de surface et donne la loi fondamentale en cos³ ( latitude) pour l'amplitude de l'onde semidiurne progressive]; 2° aux ondes de variation de la pression synoptique. Pour ces ondes de variation on établit les relations qui existent entre leurs paramètres caractéristiques et on détermine finalement leur configuration théorique.

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Summary The aim of this paper is to give the proof of some new general properties of a class of functions (the surface waves) which is very important in physics and geophysics.We first give the proof of a fundamental theorem establishing the identity of the set of all surface waves and the set of functions for which, at any momentt ₀ and at any pointA ₀ of their domain, there exists a proportionality between time intervals comprisingt ₀ (asymmetrically, in the general case) and the radius of the circular domains centered onA ₀, such that the corresponding temporal and spatial means are equal. This theorem allows to write in finite terms the solution of the partial differential equations of any surface wave.The general results are then applied: 1° to the diurnal pressure variation, showing that this phenomenon can be considered as a surface wave and giving the fundamental law cos³ ( latitude) for the amplitude of the progressive or travelling 12-hourly wave; 2° to the waves of the synoptic pressure variations. For these waves the relations between their characteristic parameters is first established and finally their theoretical spatial configuration or pattern is deduced.

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Communication faite le 23 Avril 1957 à la Cinquième Assemblée de la «Società Italiana di Geofisica e Meteorologia» (Genova, 23–25 Avril 1957).  相似文献   

Relations entre le creusement et le comblement des perturbations et leur déplacement     

Gião  Antonio 《Pure and Applied Geophysics》1954,28(1):171-189

Résumé On commence par définir le creusement et le comblement d'une fonctionp(, t) du tempst et des points (, ) d'une surface régulière fermée en se donnant, sur cette surface, un vecteur vitesse d'advection ou de transfert tangent à . Le creusement (ou le comblement) est la variation dep sur les particules fictives se déplaçant constamment et partout à la vitesse , A chaque vecteur et pour un mêmep(, ,t) correspond naturellement une fonction creusementC (, ,t) admissible a priori; mais une condition analytique très générale (l'intégrale du creusement sur toute la surface fermée du champ est nulle à chaque instant), à laquelle satisfont les fonctions de perturbation sur les surfaces géopotentielles, permet de restreindre beaucoup la généralité des vecteurs d'advection admissibles a priori et conduit à des vecteurs de la forme: , oùT est un scalaire régulier, () une fonction régulière de la latitude , le vecteur unitaire des verticales ascendantes etR/2 une constante. Ces vecteurs sont donc une généralisation naturelle des vitesses géostrophiques attachées à tout scalaire régulier. Dans le cas oùp(, ,t) est la perturbation de la pression sur la surface du géoïde, le vecteur d'advection par rapport auquel on doit définir le creusement est précisément une vitesse géostrophique: on a alors ()=sin etT un certain champ bien défini de température moyenne.On déduit ensuite une formule générale de géométrie et de cinématique différentielles reliant la vitesse de déplacement d'un centre ou d'un col d'un champp(, ,t) à son champ de creusementC (, ,t) et au vecteur d'advection correspondant. Cette formule peut être transformée et prend la forme d'une relation générale entre le creusement (ou le comblement) d'un centre ou d'un col et la vitesse de son déplacement, sans que le vecteur d'advection intervienne explicitement. On analyse alors les conséquences de ces formules dans les cas suivants: 1^o) perturbations circulaires dans le voisinage du centre; 2^o) perturbations ayant, dans le voisinage du centre, un axe de symétrie normal ou tangent à la vitesse du centre; 3^o) évolution normale des cyclones tropicaux.Finalement, on examine les relations qui existent entre le creusement ou le comblement d'un champ, le vecteur d'advection et la configuration des iso-lignes du champ dans le voisinage d'un centre.Ces considérations permettent d'expliquer plusieurs propriétés bien connues du comportement des perturbations dans différentes régions.

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Summary The deepening and filling (development) of a functionp(, ,t) of the timet and the points (, ) of a regular closed surface is first of all defined, in respect to a given advection or transfer velocity field tangent to , as the variation ofp on any fictitious particle moving constantly and everywhere with the velocity . For a givenp(, ,t) and to any there corresponds a well defined development fieldC (, ,t). All theseC fields are a priori admissible, but a very general analytical condition of the perturbation fields in synoptic meteorology (the integral of the development fieldC (, ,t) on any geopotential surface vanishes at any moment), leads to an important restriction to advection vectors of the form: , whereT is any regular scalar, () any regular function of latitude, the unit vector of the ascending verticals andR/2 a constant. These vectors are a natural generalisation of the geostrophic velocities attached to any regular scalar. Whenp(, ,t) is the pressure perturbation at sea level, its development must be defined in respect to a geostrophic advection vector belonging to the above defined class of vectors with ()=sin andT a well defined mean temperature field.A general formula of the differential geometry and kinematics ofp(, ,t) is then derived, giving the velocity of any centre and col of ap(, ,t) as a function of the advection vector and the corresponding development fieldC (, ,t). This formula can be transformed and takes the form of a general relation between the deepening (and filling) of a centre (or a col) of ap(, ,t) and its displament velocity, the advection vector appearing no more explicitly. A detailed analysis of the consequences of these formulae is then given for the following cases: 1^o) circular perturbations in the vicinity of a centre; 2^o) perturbations having, in the vicinity of a centre, an axis of symmetry normal or tangent to the velocity of the centre; 3^o) normal evolution of the tropical cyclones.Finally, the relations between the developmentC (, ,t) of a fieldp(, ,t), the advection velocity vector and the configuration of the iso-lines in the vicinity of a centre are analysed.These theoretical results give a rational explanation of several well known properties of the behaviour of the perturbations in different geographical regions.

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Communication à la 2ème Assemblée de la «Società Italiana di Geofisica e Meteorologia» (Gênes, 23–25 Avril 1954).  相似文献   

Recherches complémentaires sur le bases du calculateur météorologique «Temp»     

Ing. Antonio Gião  Mr. F. -H. Raymond 《Pure and Applied Geophysics》1954,27(1):121-155

Résumé La formule de base, traduisant une propriété analytique d'une classe très générale de fonctions, est un corollaire du théorème fondamental démontré dans un mémoire précédent, d'après lequel, étant donnés une fonction continue,p(, ,t) des points (, ) d'une surface régulière fermée et du temps et le champ d'un vecteur vitesse de transfert ou d'advection tangent à et ayant des lignes de flux fermées et régulières, il existe un opérateur spatial, linéaire, non singulierA tel que la fonctionA(p+Const.) soit purement advective par rapport a (sans creusement ni comblement). Ce théorème peut être exprimé par l'équation , où est un opérateur spatial, linéaire et non singulier, fonction deA.La détermination de peut être faite, soit en comparant deux formes différentes de la solution générale de l'équation en , soit en utilisant un raisonnement a priori très simple. On arrive ainsi au résultat pour un certain scalaireu(, ).Dans le cas oùp(, ,t) est la perturbation de la pression sur la surface du géoïde l'équation résulte aussi, comme nous l'avons montré dans le mémoire précédent, de notre théorie hydrodynamique des perturbations. On montre ici que la même équation peut encore être déduite de l'équation de continuité associée à la condition d'équilibre quasi statique selon la verticale.Comme applications de la formule de base (solution générale de l'équation enM), on étudie les problèmes suivants: 1^o creusement et comblement en général; 2^o creusement et comblement des centres et des cols; 3^o mouvement des centres et des cols; 4^o instabilité d'un champ moyen; 5^o propriétés spatiales des champsp(, ,t) et des vecteurs d'advection analytiques.Après une discussion des erreurs de la prévision d'un champp(, ,t) par la formule de base, du fait des erreurs des observations et du fonctionnement du calculateur, on examine quelques particularités du transfert ou advection d'un champf ₀(, ) par le vecteur . Enfin, le dernier chapitre du mémoire donne des éclaircissements complémentaires sur la structure du calculateur électronique «Temp» (qui effectue automatiquement les opérations mathématiques de la formule de base) et expose l'état actuel de sa construction.

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Summary The basic formula, expressing an analytical property of a very general class of functions, is a corollary of the fundamental theorem, proved in a previous paper, according to which, given a functionp(, ,t) of the points (, ) of a closed regular surface and of the time, and a transfer or advection velocity vector tangent to and having regular closed streamlines, there is a spatial, linear, non singular operatorA such thatA(p+const.) is a purely advective function in respect to (no deepening). This theorem can be expressed by the equation where is a spatial, linear, non singular operator depending onA.The determination of can be attained, either by the comparison of two different forms of the general solution of the -equation, or by a simple a priori reasonning. The conclusion is thus reached that for a certain scalaru(, ).Whenp(, ,t) is the pressure perturbation at sea level, it was shown, in the preceding paper, that the equation can also be derived from our hydrodynamical perturbation theory. We now show that for this particular case, the same equation is also a consequence of the equation of continuity together with the condition of quasi statical vertical equilibrium.The following problems are then analysed by means of the basic formula: 1^o deepening and filling in general; 2^o deepening and filling of the centres and cols; 3^o motion of the centres and cols; 4^o instability of a mean field; 5^o spatial properties of the analytical fields and advection vectors .The errors in the forecast of a field,p(, ,t) by means of the basic formula, due to the observational and computational errors, are discussed, and some peculiarities of the transfer or advection of a fieldf ₀(, ) by are examined. Finally, complementary points are disclosed on the structure of the electronic computer «Temp» which performs automatically the mathematical operations of the basic formula, and a brief report is given of the present state of its construction.

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Sur la prévision des perturbations atmosphériques     

Prof. Ing. Antonio Gião 《Pure and Applied Geophysics》1955,32(1):124-130

Résumé Le mémoire commence par une analyse des relations qui existent entre les notions d'analyticité, de non analyticité et d'unicité des solutions d'équations d'évolution d'un certain type et les notions de déterminisme, d'indéterminisme et de prédéterminabilité des phénomènes correspondants.Ces résultats sont ensuite appliqués au cas des perturbations atmosphériques et l'on montre, en s'appuyant sur la théorie des distributions, que les solutions d'une équation différentielle spatio-temporelle de ces perturbations, déduite par l'auteur dans des mémoires antérieurs, jouissent de la propriété d'unicité, ce qui justifié théoriquement l'application de cette équation en prévision du temps.Finalement, ou expose brièvement un nouveau procédé permettant une détermination facile du facteur de non-analyticité qui intervient dans la solution générale de l'équation des perturbations.

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Summary The paper begins with an analysis of the relations existing between the notions of analyticity, non-analyticity and unicity of the solutions of equations of evolution of a certain type and the notions of determinism, indeterminism and predeterminability of the corresponding phenomena.These results are then applied to the atmospheric perturbations and it is shown, by means of the distribution theory, that the solutions of a spatio-temporal differential equation of these perturbations, previously deduced by the author in other papers, have the unicity property. This is the theoretical proof that such equation can be applied in weather forecasting.Finally, a new procedure is outlined for an easy determination of the non-analyticity factor appearing in the general solution of the perturbation equation.

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