两次森林火灾的双偏振雷达探测特征分析

通过对2020年3月17日山东烟台、4月23日山东青岛发生的两次森林火灾的双偏振雷达探测资料进行分析,结果表明:(1)森林火灾燃烧产生的灰烬上升到空中,随环境风向下风方飘散,形成烟羽,烟羽的雷达反射率因子在20 dBZ左右,火灾点上空很小范围最大值达36 dBZ。(2)两次山火的灰烬飘浮物随环境风向下游扩散的最远距离分别是65 km和94 km,最高上升高度分别达3.7 km和4.8 km。(3)追踪烟羽的前沿可以估算相应高度上环境风的速度;两次火灾都发生在晴天,环境风速不大,除了烟羽边缘位置速度谱宽值较大外,其余部分速度谱宽都很小,大部分为1~2 m·s^(-1)。(4)相关系数(C_(c))、差分反射率(Z_(DR))和差分相移(ΦDP)探测到的范围与雷达反射率因子的演变形态和面积接近,同样随烟羽的扩散而逐渐增大;C_(c)值非常小,大多数区域小于0.9,少数距离库库元的C_(c)值低于0.5;火灾点上空的Z_(DR)值有相对较小的区域,为2~3 dB,而火灾点下风方,大部分Z_(DR)值都很大,大多超过5 dB。(5)两次森林火灾的双偏振探测特征表明,产生回波的反射物主要是干草、松针等燃烧后的灰烬形成的水平尺度较大的非球形粒子反射物。

基于改进的介观裂缝岩石物理模型的频散AVO特征分析

地下储层中存在介观尺度的裂缝是导致地震波的速度频散和能量衰减的一个重要原因。从Galvin介观裂缝模型出发,重构其低频极限和高频极限的表达形式,将频散关系施加到裂缝模型上构建依赖频率的裂缝柔度参数,建立了一种改进的介观尺度的裂缝型岩石物理模型。基于该改进模型,利用附加柔度的组合性质,可以容易地构建更复杂的模型并进行依赖频率的地震响应特征分析。在传统的反射系数公式中引入频率参数,分析了具有不同裂缝长度、背景渗透率、流体粘度等频散敏感参数的反射界面上的频散AVO及地震记录响应特征。通过数值模拟得出频散敏感参数主要影响发生频散的频段,即影响岩石的特征频率;当模型的特征频率与地震波频段主频相近时,频散现象最突出,当特征频率大于地震波频段主频一个数量级时,可以忽略频散作用,此时采用传统的Gassmann方程即可较准确地分析地震剖面的特征。基于改进模型得到的认识为地震频散特征的实际应用提供了岩石物理模型的构建方面的指导。

针对岩性储层的定量地震波成像

油气地震勘探目标越来越复杂。碎屑岩储层、火山岩储层、碳酸盐岩储层、非常规储层都已成为油气勘探的目标。地震波成像技术由定性的、带限反射系数为成像目标转为定量的、宽带波阻抗为成像目标,这是面对复杂储层勘探时的必然选择。带限反射系数定性地刻画深度域三维空间地下介质几何结构;宽带波阻抗定量地描述深度域三维空间地下介质岩性变化。后者更适于复杂岩性储层的描述。无论是定性的带限反射系数为目标的地震波成像还是定量的宽带波阻抗为目标的地震波成像都是信息不足情形下的参数估计问题。无论叠前地震数据或是与待估计参数有关的先验信息,在复杂构造和(或)复杂岩性变化情形下,都不满足高精度成像的要求。在大数据和机器学习技术已经普及的情况下,定量的、信息融合理念下的地震波成像技术路线也是不可回避的。为此提出了一条针对岩性储层的定量地震波成像技术路线:特征波反演成像(characteristic wave inversion,CWI)+信息融合宽带波阻抗建模(wide band impedance modeling,WBIM)方法技术系列。本质上,它是将FWI宽带波阻抗反演分解成背景速度建模、背景密度建模、线性化的宽带反射系数估计这三个凸性更好的反问题进行求解。关键是我们并没有将宽带波阻抗估计提成一个非线性的反演问题来求解,而是转化成一个信息融合问题,把已有的、认为最好的背景速度建模、背景密度建模、线性化的宽带反射系数估计结果,通过提出和求解一个约束非线性优化问题,重构出宽带波阻抗模型。这样做完全避开了反演求解宽带波阻抗时的不稳定、不收敛问题,同时在此过程中还可以进一步引入其他先验信息,通过将这些先验信息合理地融入到当前已有的反演成像算法中,在信息融合这一步继续提升宽带阻抗建模的精度。这是不同于目前常规波阻抗反演的一种新的宽带波阻抗建模方法技术,建模结果稳定,地质含义更清楚。宽带波阻抗模型各波数带的信息来源清楚,低频(低波数)来自背景波阻抗,高频(高波数)来自高分辨带限反射系数成像。中频成分的补充依赖于背景速度建模和构造成像精度的提高,也依赖于带限反射系数成像包含更充分的低中频信息(期望的带限反射系数是Gauss型的反射系数)。首先分析了定量地震波成像的理论基础;在此基础上,针对面向岩性油藏的定量地震波成像问题提出了定量地震波成像的技术路线(CWI+WBIM);把宽带波阻抗分为低波数带、中波数段、高波数带和超高波数带,分析了不同波数带波阻抗成分(包括背景阻抗和四种类型的带限反射系数(脉冲型反射系数、Gauss型反射系数、期望子波型反射系数、Ricker子波型反射系数)对宽带波阻抗建模的影响,形成了宽带波阻抗建模的技术流程。指出了定量地震波成像的核心不在于低波数背景阻抗建模结果的定量化,而是宽带反射系数成像结果的定量化。实际数据情况下,定量的宽带反射系数的获取首先依赖于保真的地震成像,然后是保真成像结果的频带展宽,最后是用测井反射系数标定地震反射系数的量级。理论数据和实际数据的测试结果证明了所提出的针对岩性储层的定量地震波成像技术的可行性、有效性和实用性。

SV波全反射作用下地震动的合成及振动特性

越来越多的研究表明来自基岩的地震波并不是垂直地面向上传播的。地震波在斜入射与垂直入射时所产生的场地效应有很大不同,由于存在全反射现象,SV波在斜入射时产生的场地效应更为复杂。文章基于均匀弹性半空间地震波传播理论,分别推导得到SV波入射角在小于、大于等于临界角时地震动的计算表达式,通过模型算例研究SV波全反射作用下的地震动特性。研究发现:由SV波产生的地震动主要由入射波和反射波构成,滑行波作用可以忽略;地面运动轨迹具有面波旋转振动特点;随着入射角的增大,地面震动从以水平方向振动为主逐渐过渡到以垂直方向振动为主,两个方向的振动均小于入射波峰值的2倍。

基于逆反射系数衰减的隧道路面文字视认效果

为探究高速公路隧道内路面指示文字逆反射系数衰减程度对驾驶人视认效果的影响,以认知心理学原理和驾驶人对路面指示文字的视认反应特性为基础,通过室内模拟驾驶试验采集了32名被试的视认数据和车辆运行特征数据,分析了在不同逆反射系数衰减程度下熟悉与不熟悉路况的驾驶人对路面指示文字的视认特性。结果表明:驾驶人的视认次数与路面指示文字的逆反射系数衰减程度呈反比,且熟悉与不熟悉路况驾驶人的视认次数差值也在相应减少;随着逆反射系数衰减程度增加,驾驶人的视认准确率均有所降低,特别是当逆反射系数衰减程度为40%时,视认准确率下降幅度较大;加速度的波动频率与逆反射系数的衰减程度呈反比,且不熟悉路况驾驶人的加速度波动幅度值较熟悉路况驾驶人的值大。

基于故障暂态低频分量积聚值的新能源送出线路保护方案研究

高比例新能源接入使得传统工频量保护难以适用,而行波保护是目前解决新型电力系统可靠性问题的有效途径之一。现有电流行波极性比较式保护方案依赖于首波头的准确捕捉。对此,首先分析了区内外故障时行波的折反射过程,明确了初始行波与后续折反射波间的极性和幅值关系,并定性分析了区内外故障时电流波形的变化趋势。在此基础上,利用故障暂态电流低频分量积聚值表征初始行波极性特征,进而提出了一种新型行波极性比较式纵联保护方案,可以有效解决高阻或小故障初相角情况下传统保护方案可靠性不足问题。最后,大量的PSCAD/EMTDC仿真实验表明,新方案能够可靠识别区内外故障,且具有较好的耐过渡电阻以及抗噪声干扰的能力。

新型挡板-堆石防波堤水动力特性的理论研究

为有效提高挡板式防波堤的掩护效果,同时抑制基床冲刷,本文提出了一种新型的挡板-堆石防波堤结构,并利用理论解析的方法,对其透、反射特性进行了研究。基于线性势流理论,通过多项Galerkin方法模拟垂直挡板两侧的压力差,建立边值问题,利用匹配特征函数法进行解析求解。通过结果收敛性分析和正确性验证,发现解析解收敛性良好,且与分区边界元方法的计算结果一致。基于算例分析,研究了挡板-堆石防波堤的结构参数对防波堤掩护效果的影响,为实际工程提供科学指导。

海上风电机雷达回波及其微多普勒特征

精确模拟海上风电机雷达回波并提取其微多普勒特征,是解决海上风电场对邻近雷达台站无源干扰的关键问题。由于现有算法将风电机所处的海面背景直接以平面良导体等效而过于简单,且传统的等间距散射点模型无法表征风电机叶片的三维异形曲面特征。为此,在回波求解时引入粗糙海面前向复反射系数,同时结合风电机的三维散射点等效模型,提出了基于时域回波电场的海上风电机雷达回波数值模拟算法。根据矩量法中RWG函数离散电场方程的思想,建立风电机三维散射点等效模型。考虑到电磁波作用在海面时的畸变效应,利用粗糙海面前向复反射系数推导出了时域回波电场求解公式,并获取了海上风电机雷达回波的模拟结果。最后,将风电机海面背景下的回波微多普勒特征与自由空间下的进行对比,证明海面背景不可忽略。进一步采用控制单一变量的方法分析了微多普勒频移的海况响应特性,即浪高的均方根与多普勒频移呈负相关。这也为后续海上风电机回波的识别与滤除提供理论参考。

海水层对地震反射特征的影响研究

在海洋地震勘探中,地震反射特征对于AVO分析、海底参数反演以及构造分析等具有重要作用。地震波在海洋中传播,其产生的地震反射特征受到海水层和海底以下沉积物的综合影响,但目前业界主要针对海底以下沉积物对地震反射特征的影响开展研究,关于海水层对地震反射特征影响的研究较少。本文主要研究地震波在海水层中传播时地震波场的变化特征,首先从流体—固体分界面和自由界面的边界条件出发,推导出弹性界面入射和反射时的P-P振幅比,得到海水层效应的数学表达式。然后分析入射波频率、海水层深度、海底阻抗差和入射角等因素对海水层滤波效应的影响,分析结果表明:海水层对于地震P波具有周期性的选频滤波效应;选频滤波效应的周期与入射波频率和海水层深度成反比,与入射角成正比;入射角越大,地震P波衰减越严重;阻抗差对振幅的影响与入射波频率和海水层深度有关。最后利用数值模拟验证了海水层对地震反射特征的影响。

固-固界面退化特性的超声反射评价方法

提出了一种基于有限宽超声束反射的固-固界面退化特性评价方法,从理论和数值仿真角度进行了分析和计算。将两固体界面间的薄层简化为界面弹簧模型,以界面法向和切向劲度系数表征界面的退化程度。通过数值计算求得有限宽超声纵波束在不同入射角和界面不同退化程度下的反射横波、反射纵波的镜面反射系数。进一步地,通过建立二维有限元模型,仿真研究了有限宽超声纵波束在给定入射角及界面不同退化程度下镜面反射系数的变化规律。结果表明,反射纵波和反射横波的镜面反射系数随有限宽超声纵波束的入射角及界面劲度系数的改变而变化,且存在镜面反射系数随界面劲度系数单调且敏感变化的入射角,据此可准确评价界面的退化程度。

基于GIS的农业气象环境污染扩散浓度特征研究

基于GIS分析某城市农业气象环境污染扩散浓度特征。选取该城市中的12个环境污染监测站,获取站点监测数据作为研究中的污染监测数据。通过分析污染监测数据获取研究中的点源污染数据。通过SPSS软件对几种污染物实施相关性分析,构建该城市的农业气象环境大气污染扩散模型。以GIS平台为平台,以气体扩散模型为基础,紧密集成该城市污染物气体扩散模型与GIS,分析该城市污染物的扩散浓度特征。当日该城市农业气象环境中NO_(2)污染、SO_(2)污染比较严重,颗粒物污染比较严重,大直径颗粒物的污染较重。

基于频谱分析的压缩空气泄漏直射和反射超声的识别

介绍了气动系统中压缩空气泄漏超声检测的原理,分析了由反射超声信号导致的错误检测问题,并提出通过识别反射超声信号的方法来解决此问题;对直射和反射超声信号进行测量实验研究,发现并分析了直射和反射超声信号在频谱图形状上存在的明显区别;通过设计识别算法,得到可识别反射超声信号的反射特征系数(Reflectance Char-acteristic Coefficient,RCC);经实例计算发现:直射超声信号的RCC值在100以下,反射超声信号的RCC值在200以上。该结果对压缩空气泄漏检测中有效的识别出反射超声信号、避免由反射超声波导致的检测错误具有重要的实用价值。

耐高温光纤Bragg光栅的响应特性研究

以耐高温光纤光栅和普通的光纤光栅为实验研究对象,研究了其高温特性。普通的FBG,当温度超过300℃以上,光纤光栅已变黑变脆,虽然有传感特性,但已不能在实际中应用;通过对耐高温光栅裸栅进行300℃以上的高温实验,发现耐高温FBG处于20℃-350℃之间时反射波长与温度之间有着良好的线性关系,且光栅性能良好,没有出现被碳化现象,灵敏度为0.01 nm/M Pa;随着温度进一步升高,FBG反射波长与温度开始呈现非线性关系。实验结果表明,耐高温光栅适合于高温油气井下应用。

反射系数统计特征分析及其在高分辨率地震资料处理中的应用

常规的高分辨率地震资料处理方法假设反射系数序列服从高斯白噪的统计特征。从反射系数颜色和概率分布函数两方面对实际测井数据反射系数序列进行试验分析,得出实际反射系数的振幅谱趋于蓝色、概率密度趋于非高斯随机分布的基本认识。基于试验分析的结果,利用测井数据拟合描述反射系数颜色的两个关键参数,对实际地震数据进行有色补偿处理,不仅提高了地震数据的分辨率,也改善了地震数据与合成地震记录的一致性。

岩性油藏地震资料弱反射特征分析

由于岩性油藏通常以较为复杂的地层组合形式出现,因此在砂泥岩互层分界面上的地震反射波都表现为相对较弱的振幅特征,而且在地震剖面上识别相应的弱反射较为困难。本文通过对砂体模型反射系数的计算和不同量级反射系数合成地震记录的分析,以及大量井震资料的统计分析,进行了岩性油藏地震弱反射信号划分与弱反射岩性油藏分类。依据分类结果可为进一步开展岩性油藏的精细描述、储层预测提供基础资料和实践指导。

基于延迟波场特征法的海底反射系数估算方法

估算海底反射系数是海底电缆(OBC)水陆检数据合并处理的一个关键步骤。针对常规扫描确定海底反射系数较为费时的问题,提出了基于延迟波场特征法直接计算海底反射系数的方法。该方法首先计算水陆检数据上行波场、一阶延迟上行波场和二阶延迟上行波场的自相关函数和它们之间的互相关函数,然后构建和求解海底反射系数特征方程,最后确定最佳海底反射系数并应用于水检数据和陆检数据的合并处理。合并数据不但消除了海水鸣震多次波干扰,而且吸收了陆检数据的低频成分和水检数据的高频成分。从而拓宽了海底电缆数据的有效频率带宽,提高了地震数据的信噪比和分辨率。数据试算结果证明了本方法的有效性和实用性。

海面电波反射特性研究与仿真分析

分别研究了海面电磁特性和海面电波反射特性的表征参数-海面复介电常数和电波反射系数,讨论了它们计算方法,仿真分析了海水相对介电常数、海水电导率、光滑海面反射系数、粗糙海面修正因子的变化规律,得出了影响其变化的主要因素和实际计算中应重点关注的方面。该文的研究可为海面电波反射特征的研究提供有益的参考。

单轴压缩盐岩声发射特征及损伤演化探讨

为了探究盐岩压缩变形破坏过程中,声发射现象与内部损伤的相关关系,利用四川大学MTS815岩石力学试验系统,对云南安宁盐岩进行单轴压缩试验,分析了盐岩声发射特征。依据损伤理论,得到了基于声发射参数的盐岩的损伤演化模型,并引入修正系数对其进行理论修正,分析损伤终值对损伤本构模型的影响。研究结果表明:盐岩的声发射(acoustic emission,简称AE)振铃计数率和能量率在弹性极限附近达到最大值,之后呈现高频低幅值的声发射现象;基于声发射的盐岩损伤变量值在压缩变形前期增加较快;基于AE累计振铃计数得到的损伤值<基于AE累计能量计算得到的盐岩损伤值;修正后的声发射损伤理论模型曲线与试验曲线全过程吻合较好,能够较好地反映盐岩内部损伤演化过程;振铃计数参数模型比能量参数模型能更好地模拟盐岩的损伤演化特征。

基于层状双孔介质的地震波反射和透射系数频散特性研究

本文研究了纵波垂直入射情况下两种介质分界面处的纵波反射和透射系数的频散特性,分界面上下两侧分别为层状双孔页岩介质和层状双孔砂岩介质.当纵波沿垂直于分界面的方向传播至分界面处时,会在上层双孔介质中产生三类反射纵波,在下层双孔介质中产生三类透射纵波.基于层状双孔介质的特性,给出了分界面处的六个边界条件.根据层状双孔介质的波动方程,利用平面波分析得到了纵波的反射和透射系数.结果表明:当多孔介质中存在流体时,纵波的反射和透射系数与频率相关,即存在频散现象.波致流体流动是造成纵波反射和透射系数频散的主要原因.此外,结果还表明局部流体流动引起地震频带内反射和透射系数的频散,宏观Biot流引起超声频带内反射和透射系数的频散.本文同时对岩石参数对反射和透射系数频散曲线的影响进行了研究.

薄壁小直径管道导波探伤的传感器布置方案优化

研究传感器布置对导波沿薄壁金属管道的频散特性、模态转换和缺陷定位的影响规律。其步骤为:首先,采用ANSYS软件建立薄壁小直径的无缺陷管道和缺陷管道有限元模型;采用瞬态动力学分析方法,对管道端部周向各节点施加轴向瞬时位移载荷,模拟超声传感器激发L(0,2)模态波;根据脉冲-回波信号的时间历程曲线,定义回波分辨率、反射系数。其次,分析缺陷的轴向位置精度以及4种传感器布置方案对导波频散、模态转换、周向定位和反射系数的影响。研究结果表明:增加传感器数量可有效抑制弯曲模态和导波频散的发生,并增强回波信号的幅值;当传感器数量小于4个时,难以对裂纹缺陷进行周向定位;反射系数随传感器数量的增加呈线性增大。