基于神经网络模型的煤层气产能预测研究

目的煤层气产能主要受地质和工程因素影响,阐明这些因素对煤层气井产能的影响机制是实现储层精细改造和煤层气井提产的基础。方法本文以沁水盆地柿庄南区块为研究对象,综合考虑地质背景、储层物性和动态排采数据,利用神经网络算法开展煤层气产能预测。首先,利用灰色关联分析法遴选出10个地质参数作为煤层气产能预测的主控因素,在此基础上,运用模糊数学法实现研究区34口煤层气井富集区划分,最后,根据分类结果,结合实际排采数据,分别利用BP(back propagation)和LSTM(long short-term memory)神经网络算法实现煤层气井日产气量预测。结果结果表明:(1)渗透率、含气饱和度和储层压力梯度等10个参数是影响研究区煤层气产气性能的关键因素;(2)利用模糊数学评价方法评价煤层气的富集,可将研究区34口井产气效果划分为有利区、较有利区和不利区;(3)依托LSTM算法建立了煤储层日产气量预测模型,预测误差值为4.06%~14.79%,平均误差值为11.09%,预测精度明显高于BP神经网络模型,结论根据LSTM算法建立的煤储层日产气量预测模型稳定性好且预测精度高,可作为煤储层产能长程预测的一种有效手段,进而为煤层气开发工艺布施与排采方案制定提供科学依据。

分形界面吸附行为初探

煤层气吸附解吸机理研究是揭示煤层气成藏机理及高效开发煤层气的基础。已有研究表明,煤储层孔隙结构非常复杂且具有分形特征,煤层气在孔-固界面的吸附行为明显受到煤孔隙结构特征的影响。对比分析几种常用气-固界面上的吸附模型,总结这些模型的特点和适用条件,指出当前吸附模型在分形界面吸附行为的描述和应用上均未摆脱吸附选择性的平稳假设,尚未考虑吸附厚度的尺度不变特征。而分形拓扑理论可以有效标定分形对象的尺度不变属性,为分形界面的等效表征提供了理论支撑。因此,结合上述模型对气-固界面吸附行为的描述,借助分形拓扑理论提出煤储层孔-固界面上分形吸附行为的相关假设及其控制机理,构建基于吸附拓扑的单层吸附模型。在此基础上,通过设置不同的吸附拓扑参数组合获取其等温吸附曲线,分析得出,随着吸附压力的升高,吸附覆盖率表现出指数、线性和对数3种不同的增长趋势,而吸附热表现为对数减小趋势。结果显示,不同的吸附拓扑参数组合会得到不同类型的等温吸附曲线,在一定程度上弥补了Langmuir方程只能描述单一类型等温吸附线的不足。为了验证吸附模型的适用性,结合沁水盆地武乡区块富有机质泥页岩的液氮吸附实验数据,对比了实际等温吸附曲线与模拟吸附曲线的差异。结果表明,通过调整各吸附拓扑参数之间的组合关系,可以使等温吸附模拟曲线与实际吸附曲线的趋势始终保持一致。最后,探讨了吸附解吸机理的研究方向,类比电子层提出了吸附层的概念,指出发展分形动力学描述模型是解释煤层气吸附解吸规律的关键。

四川金川-小金公路沿线滑坡、崩塌影响因素分析

高原山区地质灾害是交通线路最大的危害,而有效避险的关键是掌握沿途地质灾害发生的工程地质条件内因及诱导因素。本文以川西阿坝州高原山区金小公路沿线带状区域内的滑坡、崩塌为研究对象,以地理、地质、气象、遥感资料和实地调查为基础,运用空间分析和数理统计方法,对其形成的影响因素进行了系统研究。结果表明:(1)金汤弧形褶皱形成的同时,区内软硬互层的炭质泥岩、粉砂质泥岩、粉砂岩的地层发生劈理化,喜山期构造运动及频繁的地震活动,加剧了岩石的破碎程度,为区内滑坡、崩塌提供了物源,并为高山峡谷地形地貌的塑造创造了有利条件;(2)区内6–9月份的集中降雨是诱发滑坡、崩塌的主要因素;(3)高山、峡谷、高角度斜坡等地形地貌以及公路建设中坡脚开挖为崩塌、滑坡等埋下了隐患;(4)季节性冻融作用加速了基岩风化破坏,对滑坡、崩塌的形成具有促进作用。

基于遥感数据的灾后滑坡信息快速提取方法

灾后滑坡的快速识别提取是目前遥感技术在地质灾害领域的重要应用之一。本文采用Landsat系列遥感数据,对西南地区“6·24”四川茂县滑坡,“8·28”贵州纳雍等六处滑体及周边地物的光谱特征进行研究,在综合地物光谱特征和空间位置信息后提出一种滑坡快速提取方法,并使用C#语言完成了软件开发。在提取试验中实现了对滑体的完整提取,与以往研究资料中的滑坡面积对比,本模型的平均提取率达109%。研究表明利用中等分辨率多光谱遥感数据丰富的光谱信息,可以实现对灾后滑体的快速提取,为应急救援工作的开展与区域滑坡灾害调查提供支持。

柴达木盆地典型地貌单元归一化植被指数变化特征

[目的]探究柴达木盆地不同地形地貌单元植被空间分布特征及生态环境的变化趋势,为当地制定有针对性的生态环境保护策略提供决策支持与数据依据。[方法]利用1998—2018年柴达木盆地的5期Landsat遥感影像,采用趋势线及相关分析等方法,研究近20 a来该区不同地貌单元的归一化植被指数(NDVI)的变化特征,并分析了其驱动力。[结果]①柴达木盆地NDVI总体上表现为东南高,西北低,1998—2003年,受崩塌、滑坡、泥石流等自然灾害的影响,NDVI呈现出显著下降趋势;2003—2008年,随着国家生态环境治理力度的加强及公众环保意识的提高,NDVI表现出显著增加趋势,2008年以后,NDVI趋于稳定,生态环境保持良性发展;②不同地貌分区下,水源是限制植被生长的关键因子,冲积扇和洪积扇地区植被生长较茂盛;人类活动对生态环境的影响表现出两面性,在德令哈中海拔流水作用丘陵台地平原区(Ⅱ2),人类改造土地利用类型,种植枸杞等经济作物,使该区域NDVI增加明显,在达布逊中海拔、盐湖沉积平原区(Ⅱ3)湖泊周边,受人类采盐活动影响,NDVI表现出显著下降趋势;③受到气候、人类活动和植被类型的影响,NDVI和海拔高度表现出明显的正相关特性;④NDVI受坡度影响明显,坡度在2°~35°时,NDVI普遍较高。[结论]水源和气候是影响植被变化的关键因子,人类活动和地形的改变,同样会导致生态环境的变化。

基于Landsat8的含蓝藻湖泊水体信息提取方法研究

21世纪以来,太湖地区蓝藻的爆发严重影响了当地水资源的开发与利用。以太湖蓝藻为研究对象,以快速提取含蓝藻水体为目标,基于Landsat8影像对比分析了非蓝藻水体与含蓝藻水体光谱反射特征。含蓝藻水体在近红外波段表现出强反射率特征,而在蓝光、绿光、红光、短波红外波段的反射特征与非蓝藻水体一致,据此提出了一种提取含蓝藻水体信息的方法——双红外水体指数(double infrared band water index,DIBWI)。基于太湖地区2014年和2017年的Landsat8影像,与归一化差异水体指数(normalized difference water index,NDWI)、改进的归一化差异水体指数(modified normalized difference water index,MNDWI)、新型水体指数(new water index,NWI)、多波段水体指数(multi-band water index,MBWI)和水体指数2015(water index 2015,WI2015)这5种水体指数提取结果进行了对比分析,并利用2013年、2016年和2018年3期数据进行验证。结果表明,DIBWI能够较完整地提取含蓝藻水体信息,有效消除蓝藻影响并能抑制背景地物,总体精度达到98%以上,Kappa系数大于0.95,可以为太湖地区水资源保护、合理开发利用提供技术支撑。

黄河流域河南段植被覆盖度变化及其驱动力

[目的]探究黄河流域河南段的生态状况,分析该区植被生长发育规律及其主控因素,为该区乃至整个黄河流域生态保护和恢复提供理论依据和技术支持。[方法]以黄河流域河南段为研究区,利用2001—2020年MODIS-NDVI影像,选取气象、地形、土地利用类型等因素,采用像元二分模型、一元线性回归方程和地理探测器等方法开展黄河流域河南段植被覆盖度变化及其驱动力的研究。[结果]①20 a间黄河流域河南段多年平均植被覆盖度由0.54增长到0.71,年增长率为0.85%,中等植被覆盖度(0.45<FVC≤0.6)、中低植被覆盖度(0.3<FVC≤0.45)、低植被覆盖度(0.1<FVC≤0.3)、裸地(FVC≤0.1)向中高植被覆盖度(0.6<FVC≤0.75)、高植被覆盖度(FVC≥0.75)转化,等级面积分别增加12.60%,75.49%;②空间上,高、中高植被覆盖度区域主要集中在西部伏牛山、北部太行山山区和东部平原区,中等、中低、低植被覆盖度区域主要集中在中部洛阳至郑州段,裸地主要分布在水系和黄河两岸;③20 a间研究区植被覆盖度改善面积远大于退化面积,极显著改善区域面积比例31.11%,主要分布在西部伏牛山和北部太行山山区;显著改善区域面积比例9.42%,主要分布在极显著改善区域周边;未发生明显变化区域比例52.35%;显著退化和极显著退化区域面积比例分别为3.01%和4.11%,主要分布在中部、东部平原的耕地和建筑物区;④各因子对植被覆盖度的影响表现为:土地利用类型>高程>坡度>降水量>气温,土地利用类型与高程的交互协同作用对植被覆盖度空间格局分布的影响力达到0.52。[结论]2001—2020年研究区植被覆盖度呈现显著改善趋势,空间差异性明显,土地利用类型是影响植被覆盖度的主要影响因子。

关于虚拟航标及其应用研究

虚拟航标是一种集合卫星导航定位技术、计算机应用技术等于一体的现代化技术,在本次研究中,详细了解虚拟航标原理的基础,并对其应用问题进行了分析,并介绍了未来虚拟航标技术的发展方向,有助于进一步加深相关人员对虚拟航标技术的认识,扩展虚拟航标的应用范围。

猕猴桃溃疡病拮抗菌的抑菌物质分离及鉴定

对前期筛选得到的猕猴桃溃疡病病原菌丁香假单胞菌亚种(Pseudomonas syringae pv.actinidiae,PSA)拮抗菌进行了鉴定和抗菌物质分离及分析。用革兰氏染色鉴别菌株;将硫酸铵沉淀溶液进行牛津杯抑菌试验,观察抑菌圈的大小;利用Tricine-SDS-PAGE电泳分析硫酸铵沉淀的抑菌物质;然后溶解沉淀进行去离子水透析脱盐,超滤浓缩后用葡聚糖凝胶柱进行分子筛凝胶过滤层析,最后采用高效液相色谱分析其分子量大小。结果发现:可判断有效抑制PSA生长的假单胞菌菌落形态特征为圆形菌落、乳白色、光滑、凸起、边缘整齐、不透明、不运动,为革兰氏阴性菌,菌体呈短杆状;其抑菌物质为细菌素,在40%和60%硫酸铵饱和度下提取效果最明显,抑菌作用最好,细菌素分子量大小为7 k Da左右。为研发细菌素产品提供了新思路,为防治猕猴桃溃疡病提供了理论基础和应用指导。

AIS技术在航标领域的应用

本文就AIS技术在航标领域的应用进行研究,首先就Ais技术的基本原理、工作模式和主要作用进行简要概述,然后从构建航标Ais台站、传输航标Ais信息、Ais航标应用的实现方式几方面阐述AIS技术的具体应用,最后对航标Ais分配时隙系统的设计策略进行探讨。

关于沿海航标维护保养周期调整的探讨

航标在船舶航行中具有重要的意义,具有航向导向的重要作用,能够避免航船事故的产生,具有定位障碍物、警告危险区的作用。由于航标会受到各种因素影响,有关部门需要定期对其进行保养以及维护,使其能够发挥重要的警示作用。本文基于沿海航标维护周期的调整,阐述了固定航标、提高航标稳定性的策略,旨在为相关部门提供经验借鉴。

紫色色杆菌转氨酶基因表达载体的构建及其原核表达

目的利用紫色色杆菌(Chromobacterium violaceum)的转氨酶(CV2025)基因序列构建重组质粒pET-28aCV2025,并在大肠埃希菌(Escherichia coli,E.coli)中进行原核表达。方法将CV2025基因序列与pET-28a(+)载体连接,构建重组质粒pET-28a-CV2025,转化E.coli TOP10中进行阳性克隆子筛选,经双酶切及测序验证后,转化E.coli BL21(DE3)和Rosetta,诱导表达目的蛋白;将重组菌28a-CV2025-BL21活化后接种2TY液体培养基,IPTG诱导表达制备粗酶液后,以异丙胺为氨基供体,1-(4-甲氧苯基)乙酮、邻氟苯乙酮、苯乙酮为氨基受体,采用薄层色谱法监测反应,初步检验转氨酶活性,高效液相色谱法进行进一步分析。结果重组质粒pET-28a-CV2025经双酶切及测序鉴定证明构建正确;重组菌28a-CV2025-BL21、28a-CV2025-Rosetta的表达产物均可见相对分子质量约51000的目的蛋白条带,且28a-CV2025-BL21表达的蛋白大部分以可溶性形式存在;酶液催化后,1-(4-甲氧苯基)乙酮与异丙胺发生转氨基化反应,生成对应的手性胺1-(4-甲氧苯基)乙胺,具有一定的催化活性。结论在E.coli中成功表达了CV2025,初步检验上清中可溶性蛋白具有酶活性,为后期转氨酶的分离、纯化以及增强产物转化率奠定了基础。