Fully coupled hydraulic fracture simulation using the improved element partition method     

Shujun Peng  Zhennan Zhang  Jianye Mou  Bing Zhao  Zhiyuan Liu  Jiading Wang 《国际地质力学数值与分析法杂志》2019,43(1):441-460

The improved element partition method (IEPM) is a newly developed fracture simulation approach. IEPM allows a fracture to run across an element without introducing extra degrees of freedom. It can also simulate any number of fractures in a prescribed mesh without remeshing. In this study, the IEPM is extended to hydraulic fracture simulation. First, the seepage and volumetric storage matrix of a cracked element are derived using virtual nodes (the intersection points of a crack with element edges). Subsequently, the fully coupled hydromechanical equation is derived for this cracked element. To eliminate the extra degrees of freedom (virtual nodal quantities), the water pressure and displacement of the virtual nodes are associated with their adjacent nodes through least squares interpolation. Finally, the fully coupled equation in terms of nodal quantities is obtained. The verification cases validate the method. By using this method, the field-scale hydraulic fracturing process is well simulated. The proposed approach is simple and efficient for field-scale hydraulic fracture simulation.  相似文献   

利用卫星遥感海面温度、高度联合反演南海北部三维温度场     

汤博  侯一筠  殷玉齐  胡珀 《海洋科学》2019,43(11):1-10

利用历史观测得到的温度剖面数据,通过严格筛选和插值,建立了南海北部的气候态垂向温度剖面。随后,利用回归统计分析的方法构建了海面温度异常(SSTA)、海面高度异常(SSHA)联合扩展温度剖面的经验回归模型,并采用卫星遥感得到的SST和SSH数据扩展了南海北部的三维海洋温度场,其时间分辨率为天,空间分辨率为0.25°×0.25°。通过与观测数据的对比研究,扩展得到的温度场可以较为准确地反映南海北部温度剖面的结构特征,并且能有效地体现出一些中尺度变化过程。结果表明,本研究反演得到的三维温度扩展场是较为可靠的,它可以作为海洋数值模型的初始场,实现现场观测数据和卫星遥感数据的互补,有助于更好地分析南海北部温度场的三维结构及变化特征。  相似文献   

基于卷积神经网络与条件随机场方法提取乡镇非正规固体废弃物     

刘懿兰  黄晓霞  李红旮  柳泽  陈崇  王新歌 《地球信息科学学报》2019,21(2):259-268

随着村镇经济建设发展,生活垃圾和工业固体废弃物造成的污染问题日益突出,已经成为制约新农村建设发展和生态文明建设的关键问题,而目前针对乡镇非正规固体废弃物的调查与统计主要依赖全国各乡镇相关部门逐级调查上报,工作量较大。本文基于高分辨率遥感影像,将深度学习模型和条件随机场模型相结合引入到乡镇固体废弃物的提取研究中,探索一种基于深度卷积神经网络的乡镇固体废弃物提取模型。由于固体废弃物在影像上表现为面积小,分布破碎等特点,为了提高工作效率,将模型特分为识别和提取2个部分：① 通过全连接卷积网络（CNN）对固体废弃物进行快速识别判断,筛选感兴趣区域影像块;② 在传统的全卷积神经网络(FCN)的基础上加入条件随机场模型(CRF)提取固体废弃物边界,提高整体分割精度。根据安徽、山西等地区相关部门上报固体废弃物堆放点以及住房与城乡建设部城乡规划管理中心进行野外检查的结果,实验最终识别精度达到86.87%以上;形状提取精度为89.84%,Kappa系数为0.7851,识别与提取精度均优于传统分类方法。同时,该方法已经逐步应用于住房和城乡建设部有关成都、兰州、河北等部分乡镇非正规固体废弃物的核查工作,取得了较为满意的结果。  相似文献   

鄂尔多斯地块周缘垂直形变场负位错反演与应变积累研究     

张希  刘立炜  郝明  白卓立 《大地测量与地球动力学》2019,39(6):551-556

利用鄂尔多斯地块及其周缘1970～2014年的垂直形变速率场资料，借助负位错反演研究该区域长期应变积累。结果表明，地块东北缘山西断陷带中北段年均能量积累增量、剪应力强度都较高，西南缘六盘山断裂与渭河断裂西段次之；山西断陷带中南段至晋陕交界处年均剪应力强度较高且显示一定程度的能量积累；西秦岭构造区尤其西秦岭北缘断裂西段、晋冀蒙交界区也反映一定程度的能量积累特性。  相似文献   

利用双视角消除太阳矢量磁场观测中的180◦不确定性          下载免费PDF全文

周茹芸  汪毓明  宿英娜  毕少兰  刘睿  季海生 《天文学报》2021,62(4):41

随着"环日轨道器"(Solar Orbiter, SO)的在轨运行,太阳磁场观测进入了双视角遥测的时代.对利用太阳磁场的双视角观测改正矢量磁图中存在的横场(垂直于视线方向的磁场分量) 180°不确定性进行了模拟,首先模拟了对解析解得到磁图的双视角观测,然后利用"日震学和磁学成像仪"(Helioseismic and Magnetic Imager, HMI)在不同时间观测到的一个老化黑子的磁图模拟了双视角观测.发现要改正一个磁图中横场方向的180°不确定性,在观测上只需要另外一个平行于视线方向的磁场即纵向磁场观测的协助.利用HMI的磁场观测模拟,估算显示30°的张角能够改正50 Gs磁场中的180°不确定性.更大的张角虽然更有利于更弱磁场的改正,但是考虑到投影效应的不利影响, 30°左右的张角应该是未来空间设备进行多视角观测太阳磁场的最佳张角.  相似文献   

一种卫星重力梯度数据的ARMA最优滤波模型构建方法          下载免费PDF全文

朱广彬  常晓涛  付兴科  瞿庆亮 《地球物理学报》2018,61(12):4729-4736

由于卫星重力梯度观测的有色噪声特性和海量观测特征，在利用直接法进行重力场模型的最小二乘求解时，观测值的协方差阵为超大型的非对角阵，这给数值求解带来了极大困难.本文提出了一种基于先验误差功率谱密度的最优ARMA滤波模型构建方法，结合法方程的分块求解策略，可实现对卫星重力梯度观测值的高效滤波处理.数值仿真结果表明，利用最优ARMA滤波器进行时域滤波后，法方程的态性得到了明显改善，重力梯度观测值中的有色噪声得到了有效的"白化"处理，大地水准面精度得到了显著提升.  相似文献   

强震前地磁总场F₀₂测值的空间相关特征研究     

李鸿宇  袁桂平 《地震》2018,38(1):157-166

收集全国102个地磁台站2008年至2015年数字化地磁资料, 运用地磁空间相关法计算每日凌晨02时各台站地磁总场F之间的空间相关系数。 在使用相同的异常判别标准的情况下, 研究时段的17个中强地震中发现在2009年9月19日陕西宁强5.1级地震, 2011年11月1日四川青川5.4级地震, 2013年1月23日辽宁灯塔5.1级地震, 2013年7月22日甘肃岷县6.6级地震和2013年10月31日吉林前郭5.5级地震前均具有较为明显的空间相关低值异常现象。 通过总结5个震例的异常特征, 笔者发现其异常形态极其相似, 且平均的异常持续时间为20天, 而地震就发生在异常开始后3个月内; 同时, 地震发生在异常集中区中心附近, 且这个异常区域大小在500 km左右。 这一研究结果对于进一步分析地震前地磁空间相关异常特征积累了丰富的资料。  相似文献   

超慢速扩张环境下超镁铁质岩系统的热液硫化物成矿机理以及启示     

曹红  孙治雷  刘昌岭  姜学钧  何拥军  黄威  尚鲁宁  王利波  张喜林  耿威  施美娟  李东义 《海洋学报》2018,40(4):61-75

西南印度洋63.5°E热液区是在超慢速扩张洋脊发现的首个超镁铁质岩热液系统。对取自该区的热液硫化物样品进行了系统的矿物学和地球化学分析，矿物学分析结果表明:该热液区硫化物为富Fe型高温硫化物，且经历了较深程度的氧化蚀变，大量中间态的Fe氧化物充填在硫化物矿物间的孔隙及内部解理中；这些硫化物相以白铁矿为主，其次是等轴古巴矿和少量铜蓝，缺乏黄铁矿、闪锌矿。据推断，该区的热液成矿作用分为4个阶段:低温白铁矿阶段→高温等轴古巴矿阶段→自形白铁矿阶段→后期海底风化阶段（少量铜蓝以及大量的Fe的羟氧化物）。与之相对应，地球化学分析结果表明这些硫化物的Fe含量较高（31.57%~44.59%），Cu含量次之（0.16%~7.24%），而Zn含量普遍较低（0.01%~0.11%）；微量元素较为富集Co（328×10-6~2 400×10-6）和Mn（48.5×10-6~1 730×10-6）。该区硫化物中较高含量的Fe、Co与超镁铁质岩热液系统相似，明显高于镁铁质岩热液系统。独特的热液硫化物矿物学特征和元素组成可能与该区普遍出露的地幔岩、橄榄岩蛇纹石化作用以及拆离断层的广泛发育的环境有关。  相似文献   

豫西南泥湖地区辉长岩地球化学特征及其与成矿关系          下载免费PDF全文

刘辉 《山东国土资源》2018,34(3)

豫西南泥湖钼矿集区是以花岗斑岩体为中心的钼多金属矿床系列,区内出露大面积加里东期变辉长岩和燕山期辉长岩。通过分析区内辉长岩的岩石学、年代学、地球化学和成矿元素等方面特征,研究其在成岩成矿过程中的作用。区内加里东期变辉长岩和燕山期辉长岩成矿元素总稀土含量低,稀土元素球粒陨石标准化曲线右倾平缓,具有明显的Eu,Tm元素的异常;同比世界基性岩,自晚元古代上地幔主要成矿元素(除钨元素以外)基本没有明显的富集,主成矿元素钼含量呈明显的亏损,预示燕山期成矿花岗质岩浆没有从上地幔获得主要成矿物质。初步认为大规模的钼多金属成矿带的形成与基性岩浆的底垫作用相关,基性岩浆的底垫作用为下地壳部分熔融形成岩浆房提供了热源。  相似文献   

基于BSWT-DDTFA方法的地球天然脉冲电磁场震前信号时频分析研究          下载免费PDF全文

郝国成  白雨晓  吴敏  王巍  刘辉 《地球物理学报》2018,61(10):4063-4074

地球天然脉冲电磁场（ENPEMF）信号，可理解为地球天然变化磁场的瞬间扰动，携带了大量有用的地质构造及其动力学信息.研究ENPEMF信号所蕴含的时间-频率联合分布特点，有利于深入了解目标对象的地球物理现象及其地质动力学原理.本文针对ENPEMF信号的非平稳特点，在数据驱动时频分析方法（DDTFA）的基础上提出了基于二值化同步压缩小波变换的改进算法（BSWT-DDTFA）.该算法可以实现数据驱动初始相位自动赋值的功能，具有自适应性.实验仿真和实际数据均证明了该改进算法不仅能够得到较为精确的频率曲线和更加清晰的时频分布，而且具有较强的抗噪声能力.以2013年芦山M_S7.0地震为例，利用BSWT-DDTFA方法提取ENPEMF信号的时频特性，结果表明ENPEMF信号的时间-频率-幅度分布在震前有明显的异常特征.  相似文献