Mathematical modelling of nonlinear behaviour of seismicity

In this paper,the nonlinear behaviour of seismic activities has been studied by means of the threshold autoregressive model and the exponential autoregressive model. The contents are as follows: ① The theories and modelling methods of this two models have been studied.② One kind of explanation for the seismic cycle and order structure are given by means of the threshold autoregressive model.③ According to the exponential autoregressive model,an inherent structure of the magnitude series are discussed,the different relations between magnitude and frequency in active period and quiet period are also explained in this paper.

川南页岩气田L区块页岩脆性指数叠前地震定量预测

页岩脆性指数是页岩气压裂设计中应考虑的关键参数之一。以川南页岩气田L区块页岩脆性指数研究为例,针对目前常用的弹性脆性预测方法存在地区适应性差的问题,提出了一种多元非线性回归脆性指数预测的改进模型。首先通过模型建立了矿物脆性指数与Rickman脆性指数及最小闭合应力系数之间的关系,然后针对三维地震资料利用叠前地震反演方法获取所需的弹性参数,进而实现研究区页岩层段纵向及横向脆性预测。川南页岩气田L区块的应用结果表明,在已有钻井矿物脆性指数的约束下,利用改进后的脆性指数预测方法得到的改进模型适用性更强,利用该模型预测得到的五峰组-龙马溪组一亚段脆性指数在横向上分布稳定,符合地质认识;通过已知井检验可知,预测得到的脆性指数在纵向上与矿物脆性指数相关性好。

遗传门限自回归模型在气象时间序列预测中的应用

提出了建立门限自回归模型（TAR）的一套简便通用的方法。用基于实码的改进遗传算法,可同时优化门限值和自回归系数,解决了TAR建模过程所涉及的大量复杂寻优工作这一难题,为TAR模型在气象预测中的广泛应用提供了有力工具。实例计算的结果说明:通过门限值的控制作用,TAR模型可有效地利用气象时序资料所隐含的时序分段相依性这一重要信息,限制了模型误差,保证了TAR模型预测性能的稳健性,提高了预测精度。该方法具有通用性,在各种气象非线性时序预测中具有广泛的实用价值。

门限自回归模型在海洋冰情预测中的应用

给出了建立门限自回归模型（ＴＡＲ） 的一套实用方法， 用作者提出的改进遗传算法可同时优化门限值和自回归系数，成功地解决了ＴＡＲ建模过程所涉及的大量复杂寻优工作这一难题。实例计算的结果说明了， 这套方法在海洋冰情预测中是可行的和有效的， 在各种自然灾害非线性时序动态预测中具有重要的理论意义和广泛的实用价值。

具有周期变化和下降趋势的地下水位的预测

应用门限自回归 (TRA)模型解决具有周期性变化和下降趋势的地下水位的预测问题 ,可以有效地利用地下水位资料所隐含的时序分段相关性 ,起到限制模型误差 ,保证模型预测性能的稳定性 。

地下水位动态预测的遗传门限回归模型

提出了用基于遗传算法的门限回归模型 (TR)描述地下水位及其影响因子之间复杂非线性关系的新方法。实例计算的结果说明 :通过门限值的控制作用 ,TR模型可以有效地限制模型误差 ,保证了模型预测性能的稳健性 ,提高了预测精度 ;该方法在其它非线性时序预测中具有广泛的实用价值。

基于离散Hopfield模式识别样本的GRNN非线性组合短期风速预测模型

利用实时风速数据,建立基于离散Hopfield模式识别样本的广义回归神经网络(GRNN)非线性组合预测模型。在风速数据样本集经二维小波阈值去噪处理后,基于离散Hopfield识别历史数据中与待预测样本最相似的数据,并作为训练样本;将支持向量机、BP神经网络和Elman神经网络分别进行单项预测的结果作为输入向量,经GRNN进行非线性组合预测。采用某风电场的实际风速数据进行预测,结果验证了该预测模型的正确性和有效性。

遗传门限回归模型在河道洪水预报中的应用

提出了基于遗传算法的一套操作简便、通用的 TR建模方案 ,并成功地将 TR模型用于相应流量法去预测洪水 ,实例计算的结果说明其可行性和有效性 .

正常动态背景值预估的门限反馈(MF)模型及使用效果

本文讨论了地震异常和干扰因子失稳对前兆序列建模的影响,提出了采用门限回归和反馈修正观测值减弱这种影响的门限反馈(MF)模型。实例计算效果良好。

考虑地震损伤的RC框架构件滞回模型研究

工程结构抗震性能评估的关键点在于合理确定计算模型,震损结构较新建结构而言力学性能产生退化现象,同时滞回模型也随之发生变化。基于不同震损状态下的钢筋混凝土构件数值计算模型,从美国太平洋地震工程研究中心试验数据库中选取97个构件的低周反复加载试验数据,采用非线性回归分析方法进行拟合,考虑轴压比、剪跨比等因素的影响,建立构件损伤程度与剩余强度和剩余刚度的定量拟合关系式,给出震损结构构件滞回模型的确定方法与验证方法;通过试验数据和算例分析对震损滞回模型合理性和必要性进行验证。分析结果表明:通过本文方法确定的考虑地震损伤的滞回模型合理且必要,可为后续震损结构的抗震性能评估提供参考。

框架结构地震损伤演化过程数值分析

为了更好地研究钢筋混凝土框架结构在地震作用下的损伤演化规律,采用理论分析的方法,改进了以往的基于变形及耗能的双参数损伤指数模型,应用按结构的重要程度所提出的"三水准"抗震设计地震损伤指标作为倒塌评定准则;采用非线性动力有限元法,模拟分析了某三层钢筋混凝土框架结构在地震作用下的倒塌破坏过程,计算了主要构件和整体结构的地震损伤指数,定量的描述了结构的整个倒塌破坏过程。结果表明:改进后的损伤指数计算模型既能够计算最大损伤指数,又能定量连续化计算结构损伤指数,描述结构的整个倒塌破坏过程。采用的单榀双跨结构为研究对象,不仅考虑了边柱而且考虑了中柱损伤,与实际结构破坏过程相符。

应用非线性动态门限反馈(MF)模型剖析鞍山地应力异常

为论证鞍山地应力异常的可靠性，应用ＭＦ模型对其干扰和异常作了计算，发现１９９３年以来的长趋势及部分短期变化主要是干扰引起的，悬空元件和同期的室温、水位测值可作为其它受力元件的主要干扰因子．但在某些时段鞍山地应力仍有一定的趋势异常显示．

高技术产业集聚、技术创新对经济高质量发展效应研究——基于面板平滑转换回归模型

新常态下高技术产业对经济高质量发展尤为重要。本文基于2009~2017年30个省市的面板数据,采用面板平滑转换回归模型探索了高技术产业集聚和技术创新效率与经济高质量发展的非线性关系。研究发现:高技术产业集聚对经济发展数量和经济发展质量的影响均具有门槛效应,且在门槛值前后,高技术产业集聚对经济发展数量和经济发展质量的影响由抑制改为促进;高技术产业技术创新的经济发展数量效应存在单门槛效应,当创新效率水平低于阈值时,其对经济发展数量的影响显著为负,跨越阈值后对经济发展数量的影响显著为正;高技术产业技术创新效率对经济发展质量的影响在阈值前显著为正,跨越阈值后影响不再显著。研究结论为中国高技术产业助力实现经济高质量发展提供了数据支撑和若干启示。

基于不同参数的基础隔震结构非线性概率密度演化

为了研究不同设计参数条件下基础隔震结构非线性响应的概率密度演化特征,采用两质点模型来模拟基础隔震结构,隔震层与上部结构分别采用Bouc-Wen模型与刚度退化的Bouc-Wen模型来描述其非线性特征,运用概率密度演化理论,进行隔震结构非线性随机地震响应的概率密度演化分析。采用基于物理的随机地震动模型生成人工地震动,提出基础隔震结构非线性随机地震响应的概率密度演化分析的基本步骤。通过改变基础隔震结构的设计参数,同时考虑激励的随机性,研究基础隔震结构非线性随机地震响应的概率密度演化规律。结果表明,基础隔震结构的阻尼比、周期比和屈重比取合理范围,能使隔震结构上部和下部的位移可控。

基于电源结构与城市化水平的电力产业有序发展研究

基于中国“十五”、“十一五”和“十二五”期间省级面板数据,构建门限自回归模型,据以分析中国城市化水平对电源结构的非线性作用机制。结果表明:受城市化进程影响,中国各区域电力需求水平增长对电源结构的发展存在显著的非线性作用,且呈现“局部促进、整体制约”的特征;区域经济增长、电价水平理性回归、第三产业比重提高与电源结构优化具有正向促进的积极作用,且区域经济增长和电价水平降低对电源结构优化的作用效果更为显著;从产业发展阶段看,中国清洁能源产业刚从幼稚期过渡到成长期。

含非线性残差的新能源汽车规模预测方法

掌握新能源汽车规模发展的趋势对政府调控、车企发展方向和能源部门决策都具有重要意义,据此文中提出一种含非线性残差的新能源汽车规模预测方法。首先,利用区间预测的方法对经济、政策不确定性进行研究;其次,在考虑规模预测的残差条件下,采用组合预测模型和支持向量回归(SVR)模型,分别对线性成分、非线性残差进行预测;最后,以全国新能源汽车规模为例,得到未来新能源汽车规模的区间范围。通过对比不同预测方法,验证文中方法的有效性,并分析不同政策因素对新能源汽车的规模演化影响,可为后期充电设施等相关规划提供参考。

Do China Mainland and SARs Constitute an Optimal Currency Area?Evidence from Nonlinearity and Stationarity Behavior Testing on Real Exchange Rates

In this article, we use the unrestricted two-regime autoregressive threshold model to test both nonlinearity and stationarity of China's real exchange rate against its Hong Kong and Macao special administrative regions(SARs). Our main finding is that China's real exchange rate is neither linear nor stationary, indicating that the purchasing power parity does not hold between China Mainland and its two SARs, which implies, to certain extent, the three economies may not meet the condition of constituting an optimal currency area.

基于概率性地震需求模型的桥梁易损性分析

采用概率性地震需求分析方法,建立了汶川地区典型简支梁桥的分析型地震易损性模型。基于汶川地震桥梁震后调查资料,评估了桥梁结构参数的不确定性,抽样并生成一系列桥梁的有限元模型样本。利用汶川地震实测地震波对所建立的桥梁有限元模型进行非线性动力时程分析,并记录每一组分析中桥梁构件的地震峰值响应,通过回归分析建立地震动强度和桥梁构件地震需求之间的关系。在确定桥梁不同损伤状态对应的构件极限状态后,基于对数正态分布假设生成不同损伤状态对应的地震易损性曲线,最后基于可靠度理论计算得到桥梁系统易损性的上下确界。生成的地震易损性曲线可以进一步用于地震风险评估和震后加固优先级决策。

“控通胀”还是“保增长”——我国货币政策非线性反应规则研究

本文结合我国货币政策特点,建立了非线性最优货币政策选择模型,对我国货币政策与通胀和产出变动之间的非线性反应规则进行了研究。然后分别在将通胀率和产出增速作为门限变量的前提下,利用门限回归模型对我国货币政策的变化进行实证研究和对比,验证了我国货币政策非线性特征的存在,并最终将产出增速确定为门限变量。进而,采用逐段回归方法,分别在不同的产出增速区间得到了货币政策对通胀和产出增长的非线性反应形式。本文的实证结果表明,2010年1月到2012年6月间,我国货币政策规则转化的产出增速门限分别为13.2942%和17.9923%,由此将转化区间划分为低增长、温和增长和高增长三个区间。在低增长和高增长时期,央行的利率调节更直接的体现为对实际产出变动的响应,在温和增长区域,更趋向于对通胀水平的调节。此外,相对于低增长区域,高增长区域中产出增速对利率的影响显著性更高,但影响程度却较小,体现了我国货币政策调节的非对称性。

农村教育推动农业现代化发展的非线性效应——基于城市化进程的区域异质性门槛视角

文章利用2000～2016年省域尺度数据和门槛回归模型研究城市化背景下农村教育对农业现代化发展的影响效应。结果表明,我国农村教育和农业现代化水平存在显著的空间不均衡,城市化进程差异导致农村教育对农业现代化发展影响表现出区域异质性门槛特征。其中,中东部地区农村教育随着城市化发展对农业现代化边际贡献呈现先减后增的U型特征,西部地区农村教育随着城市化发展对农业现代化边际贡献具有逐次提升的加速效应。因此,中东部地区需要发挥城市创新高地作用,完善后义务教育体系和涉农技术创新的推广,通过新农村建设等留置农村创新资源;西部地区需要加大农村基础教育投入和完善城乡教育联动机制,推动城乡教育协同发展。