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Numerical simulation of hydraulic fracturing and associated microseismicity using finite-discrete element method

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Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering 2014年第6期6卷 574-581页

作者： Qi Zhao Andrea Lisjak Omid Mahabadi qinya liu Giovanni Grasselli Department of Civil Engineering University of TorontoToronto ON Canada Geomechanica Inc. Toronto ON Canada Department of Physics University of TorontoToronto ON Canada

Hydraulic fracturing （HF） technique has been extensively used for the exploitation of unconventional oiland gas reservoirs. HF enhances the connectivity of less permeable oil and gas-bearing rock formationsby fluid injection, which creates an interconnected fracture network and increases the hydrocarbonproduction. Meanwhile, microseismic （MS） monitoring is one of the most effective approaches to evaluatesuch stimulation process. In this paper, the combined finite-discrete element method （FDEM） isadopted to numerically simulate HF and associated MS. Several post-processing tools, includingfrequency-magnitude distribution （b-value）, fractal dimension （D-value）, and seismic events clustering,are utilized to interpret numerical results. A non-parametric clustering algorithm designed specificallyfor FDEM is used to reduce the mesh dependency and extract more realistic seismic *** results indicated that at the local scale, the HF process tends to propagate following the rockmass discontinuities; while at the reservoir scale, it tends to develop in the direction parallel to themaximum in-situ stress. 2014 Institute of Rock and Soil Mechanics, Chinese Academy of Sciences. Production and hosting byElsevier B.V. All rights reserved.

关键词： Hydraulic fracturing(HF) Numerical simulation Microseismic(MS) Finite-discrete element method(FDEM) Clustering Kernel density estimation(KDE)

Spectral-element simulations of elastic wave propagation in exploration and geotechnical applications

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Earthquake Science 2014年第2期27卷 179-187页

作者： Lin Zheng Qi Zhao Bernd Milkereit Giovanni Grasselli qinya liu Department of Physics University of Toronto Department of Civil Engineering University of Toronto Department of Earth Sciences University of Toronto

We apply the spectral-element method（SEM）,a high-order finite-element method（FEM） to simulate seismic wave propagation in complex media for exploration and geotechnical problems. The SEM accurately treats geometrical complexities through its flexible FEM mesh and accurately interpolates wavefields through high-order Lagrange polynomials. It has been a numerical solver used extensively in earthquake seismology. We demonstrate the applicability of SEM for selected 2D exploration and geotechnical velocity models with an open-source SEM software package SPECFEM2D. The first scenario involves a marine survey for a salt dome with the presence of major internal discontinuities,and the second example simulates seismic wave propagation for an open-pit mine with complex surface topography. Wavefield snapshots,synthetic seismograms,and peak particle velocity maps are presented to illustrate the promising use of SEM for industrial problems.

关键词： Seismic wave propagation Spectral-element method Exploration seismology

基于伴随方法的线性台阵背景噪声面波和远震体波联合成像研究

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地球物理学报 2020年第11期63卷 4065-4079页

作者：张超姚华建童平刘沁雅雷霆河海大学海洋学院南京210098 中国科学技术大学地球和空间科学学院地震与地球内部物理实验室合肥230026 中国科学技术大学蒙城地球物理国家野外科学观测研究站安徽蒙城233527 Nanyang Technological University 50 Nanyang Ave 639798 Singapore 5 University of Toronto TorontoOntarioM5S 1A1Canada

伴随层析成像(Adjoint Tomography)通过求解全波方程来准确模拟地震波在复杂介质中的传播,并利用波形信息来反演地下结构,是新一代的高分辨率成像方法.其中3-D伴随层析成像需要庞大的计算资源,而2-D反演相对更具计算效率.面波和远震体... 详细信息

伴随层析成像(Adjoint Tomography)通过求解全波方程来准确模拟地震波在复杂介质中的传播,并利用波形信息来反演地下结构,是新一代的高分辨率成像方法.其中3-D伴随层析成像需要庞大的计算资源,而2-D反演相对更具计算效率.面波和远震体波是研究地壳上地幔速度结构的重要方法,它们对S波速度及Moho面的敏感度不同,通过联合反演,可以得到更为准确的S波速度结构及Moho面.通过两种数据的高度互补性,本文提出基于伴随方法的线性台阵背景噪声面波和远震体波联合成像方法,同时约束台阵下方S波速度结构及Moho面形态.我们将该方法应用到符合华北克拉通岩石圈典型结构特征的理论模型上,测试结果表明联合反演方法优势明显,相比于面波伴随层析成像,能获得更高分辨率的S波速度结构,同时能精准约束Moho面形态.相比于体波伴随层析成像,联合反演能有效压制高频假象,降低波形反演过程中的非线性化程度.本研究有望提供一种更为高效精准的线性台阵成像方法,搭建联合伴随层析成像理论框架,提升岩石圈成像分辨率,并为后续其他类型波形数据的引入提供思路和方法.

关键词：伴随层析成像背景噪声远震体波联合反演线性地震台阵

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南加州地壳的伴随层析成像

世界地震译丛 2009年第5期40卷 17-22页

作者： Carl Tape qinya liu Alessia Maggi Jeroen Tromp 徐文杰（译）吕春来（校）不详中国地震局工程力学研究所

使用基于伴随方法的反演策略,研制出了南加州地壳的三维地震模型。该模型涉及到16次层析成像迭代,需要6800次波场模拟和总计80万个中心处理单位小时。与南加州地震中心给出的最初三维模型比较,该新的地壳模型揭示了更强的非均匀性,包括... 详细信息

使用基于伴随方法的反演策略,研制出了南加州地壳的三维地震模型。该模型涉及到16次层析成像迭代,需要6800次波场模拟和总计80万个中心处理单位小时。与南加州地震中心给出的最初三维模型比较,该新的地壳模型揭示了更强的非均匀性,包括±30%的局部变化。模型说明了诸如沉积盆地和横跨断层的构造反差的浅部特征。也揭示了深部的地壳特征,从而帮助重建诸如俯冲捕获洋壳碎块的南加州构造。新模型有助于对地震危险性做出更实际而准确的评估。

关键词：地壳模型层析成像伴随方法南加州地震模型三维模型地震危险性波场模拟

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耐热脱氮菌株的分离鉴定及性能研究

微生物学报 2022年第9期62卷 3518-3528页

作者：严新杰马彦蓉刘沁雅章旭郭平均厉巍刘勇弟华东理工大学资源与环境工程学院工业废水无害化与资源化国家工程研究中心上海200237 华东理工大学资源与环境工程学院国家环境保护化工过程环境风险评价与控制重点实验室上海200237 上海污染控制与生态安全研究院上海200092 上海华谊(集团)公司上海201108

【目的】为了解决高温的煤化工废水生物脱氮效率不高的技术难题。【方法】本研究从上海某能化集团有限公司的煤化工废水处理系统的活性污泥中筛选得到一株耐热氨氧化细菌A1和一株耐热反硝化细菌D1。【结果】通过形态学观察、生理生化特... 详细信息

【目的】为了解决高温的煤化工废水生物脱氮效率不高的技术难题。【方法】本研究从上海某能化集团有限公司的煤化工废水处理系统的活性污泥中筛选得到一株耐热氨氧化细菌A1和一株耐热反硝化细菌D1。【结果】通过形态学观察、生理生化特征及16S rRNA基因序列分析,菌株A1初步鉴定为Aquamicrobium ahrensii,菌株D1初步鉴定为Pseudomonas stutzeri。采用单因子优化实验研究发现,菌株A1和D1的最适生长温度分别高达42℃和40℃。在模拟实际废水处理的初始NH_(4)^(+)-N浓度100 mg/L和42℃的条件下,构建了由菌株A1和D1(W/W,20%/10%)组成的共培养物,探究该共培养物在不同pH和C/N对短程硝化反硝化脱氮及N_(2)O的释放效应。结果表明,该共培养物在42℃、pH 9.0–10.0和初始C/N为2:1时,处理模拟废水的氮素去除率达>99.0%,最大N_(2)O得率高达51.3%。【结论】本研究的结果可为高温煤化工废水的生物处理提供技术支撑及菌种储备,同时也为高温污水处理过程中N_(2)O的释放规律提供理论参考。

关键词：煤化工废水耐热氨氧化菌耐热反硝化菌分离鉴定脱氮

北京大兴国际机场不利气象条件下飞机尾气排放对大气环境影响的模拟研究

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气象 2023年第1期49卷 62-73页

作者：丁伟宸刘勤亚张俊吴成志陈乃翀胡非中国科学院大气物理研究所大气边界层物理和大气化学国家重点实验室北京100029 中国科学院大学北京100049 北京中气辉光科技有限公司北京100085 中国气象科学研究院北京100081 北京新机场建设指挥部北京102602 三捷(环境工程)咨询公司杭州310012

北京大兴国际机场作为吞吐量巨大的超大型国际枢纽,其运营过程中飞机尾气排放量大,对机场周边地区大气环境的影响不容忽视。为研究不利气象条件下飞机尾气排放对大气环境的影响,根据北京市环境空气数据筛选出2020年度不利气象条件时段,... 详细信息

北京大兴国际机场作为吞吐量巨大的超大型国际枢纽,其运营过程中飞机尾气排放量大,对机场周边地区大气环境的影响不容忽视。为研究不利气象条件下飞机尾气排放对大气环境的影响,根据北京市环境空气数据筛选出2020年度不利气象条件时段,基于北京大兴国际机场2025年规划相关基础数据,采用排放与扩散模型系统(EDMS)建立飞机尾气排放源清单,开展不利气象条件下大气污染扩散模拟预测分析。气象分析结果表明不利气象条件时段存在小静风、高湿、厚度薄而强度大的接地逆温等特征,该时段北京地区经历以PM_(2.5)为首要污染物的重污染过程,并伴随着低能见度天气。模式预测结果显示在不利气象条件下摩擦速度和混合层高度等参数均处于较小的水平,大气污染扩散条件较差,飞机尾气对周边环境产生较大程度的影响,且污染物落地浓度存在昼间较低、夜间较高的时间分布规律。分析不利气象条件下的污染气象特征和飞机尾气污染物落地浓度分布特征对开展机场大气污染控制措施研究工作具有一定的参考价值。

关键词：气象条件机场飞机尾气扩散模式重污染

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含机油废水微生物降解实验研究

江苏环境科技 2002年第3期15卷 6-8页

作者：刘勤亚周海东中国矿业大学环境与测绘学院徐州221008

从油污土壤中筛选分离出两株高效机油降解菌ZL1、ZL2 ,初步鉴定为黄杆菌属和微球菌属。通过生长条件正交实验测定了温度、底物浓度和pH对其降解能力的影响。在废水油浓度较高条件下进行了连续降解实验。结果表明 :2d左右对于含油 2 70m... 详细信息

从油污土壤中筛选分离出两株高效机油降解菌ZL1、ZL2 ,初步鉴定为黄杆菌属和微球菌属。通过生长条件正交实验测定了温度、底物浓度和pH对其降解能力的影响。在废水油浓度较高条件下进行了连续降解实验。结果表明 :2d左右对于含油 2 70mg L的去除率分别达到 6 7.9%和 76 .2 % 。

关键词：微生物降解实验研究机油污染废水高效降解菌菌种筛选

融合ChatGPT数据增强的学术论文语步识别方法研究

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图书情报工作 2024年第17期68卷 84-94页

作者：许钦亚薛秋红钱力刘会洲刘鲁静中国科学院文献情报中心北京100190 中国科学院大学经济与管理学院信息资源管理系北京100190 中国电子科技集团公司信息科学研究院北京100086 国家新闻出版署学术期刊新型出版与知识服务重点实验室北京100190 中国科学院过程工程研究所北京100190 中国科学院深圳先进技术研究院碳中和技术研究所深圳518055

[目的/意义]学术论文的语步结构对读者深入理解内容和快速定位关键信息具有重要作用,本文旨在研究全文语步识别方法,以快速获取学术论文的核心内容,推动智能化的语义检索。[方法/过程]在当前语步识别方法方面的相关研究的基础上,提出一... 详细信息

[目的/意义]学术论文的语步结构对读者深入理解内容和快速定位关键信息具有重要作用,本文旨在研究全文语步识别方法,以快速获取学术论文的核心内容,推动智能化的语义检索。[方法/过程]在当前语步识别方法方面的相关研究的基础上,提出一种融合ChatGPT数据增强和预训练语言模型的细粒度语步识别模型SciBERT-HAMI模型。该模型利用原始文本,通过ChatGPT大模型进行语料扩充,以增加训练数据的多样性和数量;使用分层神经网络模型学习论文的“词—句—章节”语义特征表示,以捕捉不同层次的语义信息;将SciBERT的词嵌入表示作为输入,并使用分层神经网络模型与FocalLoss损失函数进行细粒度语步识别模型训练。[结果/结论]结合ChatGPT数据增强策略,SciBERT-HAMI-DA模型在CoreSC和AZ数据集的F1值分别为0.731和0.741,对比实验表明,所提模型在论文全文细粒度语步识别任务上性能得到有效提升,并通过消融实验验证数据增强和模型组件的有效性。融合预训练语言模型与ChatGPT数据增强,全文语步识别模型的预测效果得到有效提升,有助于推动学术研究的自动化与智能化。

关键词：语步识别 ChatGPT 数据增强 SciBERT

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地震学全波形反演进展

地球与行星物理论评（中英文） 2023年第3期54卷 287-317页

作者：祝贺君刘沁雅杨继东美国得克萨斯州立大学达拉斯分校地球科学系美国得克萨斯州理查德森75080 加拿大多伦多大学物理与地球科学系加拿大安大略省多伦多市M5H 2N2 中国石油大学(华东)地球科学与技术学院青岛266580

全波形反演是一种基于声波/弹性/黏弹性波动方程来反演三维地球模型的高分辨率成像方法.目前该方法已经被广泛应用于油气勘探、地壳与上地幔结构以及地幔对流的研究当中.使用该方法,可以建立一个统一的理论和算法框架来反演地球内部的... 详细信息

全波形反演是一种基于声波/弹性/黏弹性波动方程来反演三维地球模型的高分辨率成像方法.目前该方法已经被广泛应用于油气勘探、地壳与上地幔结构以及地幔对流的研究当中.使用该方法,可以建立一个统一的理论和算法框架来反演地球内部的多个地震学参数模型,主要包括P波和S波速度、各向异性、黏滞性衰减、密度以及反射系数等.通过联合解释这些地震学多参数结果,可以更好地约束地球内部的温度变化、物质构成、地幔对流以及水和挥发成分的分布.目前,关于全波形反演的研究前沿主要包括目标函数的选取、多参数联合反演、模型正则化约束、分辨率和不确定性分析,以及其在新型地震数据,例如背景噪声和线性密集台阵中的应用.此外,为了更好地解释反演所得到的地震学多参数模型以及探讨相关的地球科学问题,需要多学科之间的交叉合作,包括结合地震学以及岩石矿物实验和地球动力学模拟等的结果.相关的成果对更好地认识油气储层构造、盆地结构、断层分布以及地幔对流具有重要的科学意义.

关键词：全波形反演地壳和地幔结构地震波速度