砾石单元法与SPH耦合模型在数值波浪水槽中的应用研究     

李彦卿  别社安  李大鸣  王鑫 《海洋科学》2020,44(9):100-111

为研究以流体粒子描述波浪运动，以固体单元描述砾石运动的两相介质大变形运动，在港口、海岸工程科学研究中具有重要意义。本文提出砾石单元法（GEM），介绍了光滑粒子动力学方法（SPH）和GEM的基本原理，阐述了GEM与离散单元法（DEM）的异同之处，说明了采用SPH方法与GEM构建波浪砾石耦合运动数学模型的方法和过程。应用SPH方法建立数值波浪水槽，用GEM模拟波浪作用下堆积砾石的滚落、坍塌变形，构建了SPH方法与GEM耦合数学模型。模拟了水槽造波和波浪生成过程和波浪作用下砾石的滚落、坍塌变形，并与物理模型试验成果进行了比较，结果基本吻合。本文提出的GEM法具有模拟单相堆积砾石运动和堆积砾石与流体粒子耦合多相介质运动的功能，是对DEM法的补充和改善。本文提出的堆积力学球概念和拟序排列求解方法是砾石单元法的重要组成部分。  相似文献   

两种测高重力异常反演海底地形方法比较     

彭聪  周兴华  王颖 《海洋通报》2020,39(2):223-230

针对基于测高重力异常反演海底地形理论众多、选取标准无法确定的情况,利用中国南海海域内的测高重力异常和船测水深数据研究比较了重力地质法(GGM)和SmithSandwell (SAS)法两种精度高、计算速度相对较快的海底地形反演理论。其中,GGM方法的密度差异常数Δρ由向下延拓技术确定为2.15 g·cm-3,SAS方法采用移去-恢复技术得到反演波段内重力异常和水深数据。结果表明:测线分布条件一定时,水深多在-1 000 m左右或反演区域岛礁、海山等复杂海底地形较多时选取SAS方法,水深主要在-3 000 m以深的区域或海底地形复杂程度不高时选取GGM方法则能获取更好的效果,其效果最优处与船测水深在检核点处的差值最优平均值能达-0.61 m,标准差可达14.67 m。  相似文献   

象山港海域分区评价方法研究          下载免费PDF全文

金余娣  叶林安  刘莲  章紫宁  鲁水 《海洋开发与管理》2020,37(7):45-48

文章根据2011-2018年在象山港海域调查的象山港水文、水团、水环境、沉积物环境、生物生态等调查数据，将象山港海域划分为若干个具有不同生态变化特征的区域，研究象山港海域内的空间异质性，以便剖析各区域环境的问题。研究发现：象山港水交换特征、水团分布、水环境、沉积环境和生物生态特征将象山港划分为A、B、C、D、E 5个区评价较为合理。该方法可以有效并合理地对象山港海域做出评价，并为相关海洋科学工作者和管理者提供科学依据。  相似文献   

基于沉积过程的数字岩石建模方法研究          下载免费PDF全文

田志  肖立志  廖广志  董虎  田守嶒  宋先知 《地球物理学报》2019,62(1):248-259

本文提出模拟地层沉积及成岩过程的矿物沉积算法,建立数字岩石模型,并通过对比Micro-CT扫描图像和数值模型的局部孔隙度及平均渗流概率函数分布特征,评价建模的准确性.结果表明,由二维扫描提取的粒径信息作为输入参数,模拟矿物沉积过程建模得到的三维数字岩石模型,能够准确重构原始岩心的非均质性及渗流特性,成功应用于泥质砂岩、碳酸盐岩、页岩等存在多矿物或多尺度孔隙的数字岩石建模中.数字岩石物理是正在兴起的重要技术.数字岩石采用超高分辨率先进成像装备,采集和表征微纳尺度岩石结构,在岩石弹性、电性、核磁、渗流特性等数值计算中发挥重要作用.但是,由于三维直接成像在有限视域内难以表征足够的岩石非均质性,提取二维结构统计特征,利用统计或地质过程法重构具有代表性的三维岩石结构成为十分有价值的研究课题,而且,对业界大量存在的岩石薄片及电镜高清二维图像的深度开发应用也具有重要的现实意义.本文发展的新方法,复原沉积过程,较好地解决了孔隙尺度岩石物理定量研究中数值建模与理论计算的技术瓶颈.  相似文献   

频率域海洋可控源电磁垂直各向异性三维反演   总被引：1，自引：0，他引：1       下载免费PDF全文

彭荣华  胡祥云  李建慧  刘亚军 《地球物理学报》2019,62(6):2165-2175

地层宏观电性各向异性会对可控源电磁响应产生重要影响.由于海底地层电性结构常表现为电导率各向异性，若仅对海洋可控源电磁（MCSEM）数据进行常规各向同性反演，有可能无法获得准确的反演解释结果，从而削弱MCSEM技术的可靠性.本文实现了电导率垂直各向异性（VTI）条件下频率域海洋可控源电磁数据三维反演算法.其中，三维正演采用基于二次场控制方程的交错网格有限体积法，并利用直接矩阵分解技术来求解离散所得的大型线性方程组，有利于快速计算多场源的响应.反演采用具有近似二次收敛性的高斯牛顿算法对目标函数进行最优化.最后，对具有VTI电性各向异性特征的盐丘构造模型的MCSEM合成数据分别进行了电导率各向同性和垂直各向异性三维反演，结果表明：各向同性三维反演算法无法对受VTI介质影响的MCSEM数据进行正确的反演解释，而垂直各向异性三维反演能够获得更为可靠的地下电阻率结构和异常体分布，展现出对海底电性各向异性结构更为优良的反演解释能力.  相似文献   

海洋沉积物黏土矿物相对含量不同计算方法对比研究     

舒雨婷  刘志杰  余佳  孔敏  田先德  刘升发 《海洋通报》2019,(5):585-590

海洋沉积物黏土矿物相对含量计算存在多种计算方法,并不统一,限制了异源黏土矿物的整合和使用。文章选取了两种较为常见的计算方法,即Biscaye和国标中规定的计算方法,分别对东印度洋109个表层样品黏土矿物的相对百分含量进行计算,分析对比了两种方法计算结果之间的差异。结果显示,两种计算方法结果存在显著正相关,都能显示黏土矿物分布的变化趋势,4种黏土矿物相关系数由高到底分别为:蒙皂石0.986、伊利石0.974、绿泥石0.924、高岭石0.923。相对于Biscaye计算方法,国标计算方法会增加伊利石和高岭石的相对百分含量而降低蒙皂石和绿泥石的相对百分含量。两种计算方法黏土矿物的含量相关性较好,可以建立起相互数学转换关系式。但在不同的海区,由于矿物成因、结晶程度以及混层矿物的出现可能会使衍射峰形态发生改变,从而相关性系数和转换关系也会相应发生改变。  相似文献   

不同插值方法在海域气象参数估算中的可靠性评价          下载免费PDF全文

艾葳  万继敏  崇元 《海洋技术学报》2019,38(2)

海域条件下的气象观测具有数据稀少、变化大且观测站点分布不均的特点,其插值精度受插值方法影响较大。首先对常规插值方法进行理论分析,进而选取了反距离加权法、克里金法和样条函数法三种插值方法进行了插值实验和精度分析。根据渤海湾某区域的气象历史数据,采用不同方法绘制了温度、压强和湿度的插值平面图,并基于交叉验证的方式对各插值方法进行了对比,给出了不同方法的插值估算可靠性评价。结果表明:温度、压强和湿度的插值精度均是基于反距离加权法的插值结果最优(MAE_(温度)=2.42,RMSE_(温度)=1.92,MAE_(压强)=2.05,RMSE_(压强)=1.30,MAE_(湿度)=11.394, RMSE_(压强)=6.43),同时基于反距离加权法的图形绘制可视化效果也要优于其他两种方法。研究结果可为海域气象参数估算提供理论和实践依据。  相似文献   

Polynomial chaos expansion and response surface method for nonlinear modelling of reference evapotranspiration     

Behrooz Keshtegar  Ozgur Kisi  Mohammad Zounemat-Kermani 《水文科学杂志》2019,64(6):720-730

The feasibility of polynomial chaos expansion (PCE) and response surface method (RSM) models is investigated for modelling reference evapotranspiration (ET₀). The modelling results of the proposed models are validated against the M5 model tree and multi-layer perceptron neural network (MLPNN) methods. Two meteorological stations, Isparta and Antalya, in the Mediterranean region of Turkey, are inspected. Various input combinations of daily air temperature, solar radiation, wind speed and relative humidity are constructed as input attributes for the ET₀. Generally, the modelling accuracy is increased by increasing the number of inputs. Including wind speed in the model inputs considerably increases their accuracy in modelling ET₀. Mean absolute error (MAE), root mean square error (RMSE), agreement index (d) and Nash-Sutcliffe efficiency (NSE) are used as comparison criteria. The PCE is the most accurate model in estimating daily ET₀, giving the lowest MAE (0.036 and 0.037 mm) and RMSE (0.047 and 0.050 mm) and the highest d (0.9998 and 0.9999) and NSE (0.9992 and 0.9996) with the four-input PCE models for Isparta and Antalya, respectively.  相似文献   

Parametric uncertainty assessment of hydrological models: coupling UNEEC-P and a fuzzy general regression neural network   总被引：1，自引：1，他引：0  

Arman Ahmadi  Dimitri P. Solomatine 《水文科学杂志》2019,64(9):1080-1094

Due to the complicated nature of environmental processes, consideration of uncertainty is an important part of environmental modelling. In this paper, a new variant of the machine learning-based method for residual estimation and parametric model uncertainty is presented. This method is based on the UNEEC-P (UNcertainty Estimation based on local Errors and Clustering – Parameter) method, but instead of multilayer perceptron uses a “fuzzified” version of the general regression neural network (GRNN). Two hydrological models are chosen and the proposed method is used to evaluate their parametric uncertainty. The approach can be classified as a hybrid uncertainty estimation method, and is compared to the group method of data handling (GMDH) and ordinary kriging with linear external drift (OKLED) methods. It is shown that, in terms of inherent complexity, measured by Akaike information criterion (AIC), the proposed fuzzy GRNN method has advantages over other techniques, while its accuracy is comparable. Statistical metrics on verification datasets demonstrate the capability and appropriate efficiency of the proposed method to estimate the uncertainty of environmental models.  相似文献   

Improved fuzzy weighted optimum curve-fitting method for estimating the parameters of a Pearson Type-III distribution     

Guan-Jun Lei  Jun-Xian Yin  Hao Wang  Dong-Mei Xu  Jing Tian 《水文科学杂志》2019,64(16):2115-2128

ABSTRACT

The objective of the curve-fitting method is to determine the optimal distribution by parameter estimation. The selection of the parameter estimation methods and the determination of the parameter estimation results may vary according to the different aims of the curve fitting, as well as the different accuracies and positions of the points. To solve the problem, the fuzzy weighted optimum curve-fitting method (FWOCM) was used to deal with the characters. The deficiencies of the original FWOCM were analysed, and it was found that the membership function and nomograph were unable to effectively deal with the curve fitting. An improved method and its indexes were evaluated, using effectiveness and unbiasedness as the assessment criteria, while scoring and percentage methods were chosen to comprehensively assess the statistical results. Compared with FWOCM, the results showed greater effectiveness and unbiasedness in the improved method.  相似文献