基于Web的地震废墟救援数据库管理平台

以"全数据"作为设计理念,提出建立地震废墟救援数据库群组,并基于Web搭建地震废墟救援数据库管理平台,实现地震废墟救援数据的收集、遴选、整理及共享。基于此数据库群组,积累地震现场数据,作为地震废墟救援领域研究的科学依据,并且通过数据库管理平台为地震救援队员的日常学习与训练提供专业性救援知识、技术服务和科学指导,进一步提升我国地震救援队伍的整体能力及综合素质。     

地震灾场的模拟与模拟控制问题研究（Ⅰ）地震灾场模拟

本文将离散事件系统仿真的方法引入到地震工程研究之中．在论述地震灾场模拟与离散事件系统仿真的共性与差异的基础上，以城市地震次生火灾的发生与扑救过程为背景，发展了场、时域复合仿真模型，提出了城市地震灾场的综合模拟算法．实例研究表明，本文建议的地震灾场模拟算法可以揭示复合型工程系统地震反应的一系列特征参数。     

地震灾场的模拟与模拟控制问题研究（I）地震灾场模拟

本文将离散事件系统仿真的方法引入地震工程研究之中，在论述地震灾场模拟与离散事件系统仿真的共性与差异的基础上，以城市地震次生火灾的发生与扑救过程为背景，发展了场，时域复合仿真模型，提出了城市地震灾场的综合模拟算法，实例研究表明，本文建议的地震灾场模拟算法可以揭示复合型工程系统地震反应的一系列特征参数。     

微波成像生命探测仪地震模拟环境测试方法研究

破坏性地震发生后,埋压人员的快速搜索是地震救援工作成功的重要因素。微波成像生命探测仪作为当前废墟搜索的装备之一,近年来得到了广泛应用。但救援队利用现有综合训练场地进行该类装备的测试方法,在装备针对性测试和深度功能认知方面存在着一定局限性,影响了微波成像生命探测仪的现场使用效率和技术发展。为此,本文在充分调研国内外主流地震模拟废墟训练场地的基础上,提出了相关的改进意见,结合汶川地震废墟三维采集数据和队伍实战经验,给出微波搜索装备综合测试方法,并在国家地震紧急救援训练基地完成了测试平台的搭建,取得较好的装备测试效果,为应急救援装备电子化和标准化测试提供参考。     

国家地震紧急救援训练基地废墟训练场训练功能设计

本文简要介绍了国家地震紧急救援训练基地废墟训练场废墟构筑物A的背景和工程概况,主要从搜索功能训练和救援功能训练两个方面对废墟进行了功能设计：针对废墟构筑物A在训练功能实现过程中存在的问题进行了讨论,并提出了解决方法,为废墟A能更好的满足训练功能的要求提出了建议。     

虚拟现实技术在地震应急救援训练基地中的应用

对虚拟现实技术的发展现状进行了叙述,从基地需求以及技术发展角度讨论了虚拟现实技术应用于地震应急救援训练基地的可行性,阐述了地震应急救援训练基地中虚拟仿真系统的关键技术,提出了虚拟现实技术在地震应急救援训练基地中的具体应用。最后,对虚拟现实技术在地震应急救援培训领域的应用前景进行了探讨。     

基于三维GIS技术的地震灾情场景模拟系统

设计并实现了基于三维GIS技术的地震灾情场景模拟系统。根据现场救援工作的特点和需求,对基于基础地理信息数据的自动三维建模方法和场景生成技术进行了研究,建立了基于地震动影响场和结构易损性的地震灾情场景模型;基于ArcGISEngine开发组件,实现了灾前、灾后场景的自动生成和直观显示,实现了整体破坏情况分析、重点搜索区域判定、关键目标震害与属性查询等灾情分析和辅助决策功能。该系统以震区基础地理信息数据和地震基本参数作为数据源,可以在获得地震基本参数之后快速地估计和分析震区建筑结构的破坏及其空间分布情况,预判重点搜索救援区域,为应急指挥决策和救援行动提供有效的支持,适合在现场救援工作中实际应用。     

凉山州地震应急救援管理研究

地震是群灾之首。基层是发挥政府职能、加强危机管理、大力推进地震应急救援能力建设、防范化解地震灾害风险的重要基础。本文结合我国地震应急救援发展与基层地震应急救援管理工作,阐述了凉山州地震应急救援管理工作实践。四川凉山,立足“防大震、抢大险、救大灾”,开展地震灾害风险管理,提高地震应急救援能力,初步形成了以法制体制机制建设促进地震应急救援管理,以地震应急救援管理振兴防震减灾事业,全面推进民族团结进步的新格局。      

地震动作用下单层砌体结构倒塌模拟

地震发生时建筑物的倒塌是造成人员伤亡的最直接原因。在地震救援时,救援人员对废墟形式的准确了解能够有效地提高救援效率。倒塌废墟形成规律的研究方法多种多样,利用数值方法模拟建筑物倒塌也是一种值得尝试的方法。利用数值方法进行结构倒塌模拟时可以通过程序开发分析,也可以直接使用显示动力分析软件分析。不管使用何种数值方法,结构构件的材料特性和断裂处理都直接影响着计算结果的准确度。本文基于显式动力分析软件LS-DYNA,使用winfrith材料模型和基于裂缝宽度相关的失效准则,进行了单层砌体振动台试验模型的倒塌模拟分析,并与试验结果进行了对比。结果表明,此方法较为可靠,可进行砌体结构的倒塌模拟。     

建筑结构地震倒塌及存活空间分布规律研究

国内外历次大地震表明,建筑物的破坏倒塌是造成人员伤亡的主要原因,提高结构的抗倒塌能力、震时采取有效的避难策略和震后安全快速的救援则是减少人员伤亡的重要途径。本文通过地震废墟现场调查、地震模拟倒塌试验、结构倒塌的有限元数值模拟和理论分析相结合的手段,研究了3类典型建筑结构在地震中的倒塌机理与倒塌规律,并对废墟结构特点及其内部存活空间的类型和分布规律做出总结,结合实际地震情况,对震时人员的应急避难方法和搜索救援策略提出了建议。本论文主要完成了以下6个方面的工作:(1)基于实际震害分析,初步给出了3类典型建筑结构地震倒塌模式及建筑废墟类型划分原则、存活空间分布规律。收集查阅了大量实际震害资料,并在汶川特大地震造成的北川地震遗址详细调查的基础上,从北川老县城大量建筑废墟中筛选出28个典型案例,对其体型尺寸、格局布置、倒塌方向、支撑构件及可能的存活空间分布规律进行了详细研究,总结给出了建筑废墟类型的划分原则,初步揭示了废墟中存活空间的分布规律。(2)设计完成了RC框架结构、底框砌体结构、砖混砌体结构3类8个代表性结构缩尺模型的地震模拟倒塌试验,获得了上述3类结构地震作用下动力特性变化、破坏性裂缝产生、发展及最终倒塌全过程的系统认识,在与实际震害交互验证对比分析的基础上,进一步总结了3类房屋结构的倒塌机制及其废墟中可能的存活空间分布规律。(3)以RC框架结构振动台倒塌试验结果为基准,总结建议了一套利用显式动力有限元软件对结构地震倒塌进行数值模拟的高效分析方法。采用ANSYS软件中的非线性显式有限元动力分析模块,通过对RC框架结构进行大量的倒塌模拟分析并与试验结果进行对比,给出了倒塌数值模拟过程中需要注意的"重力预应力化"、"沙漏控制"、"应变率效应"、"侵蚀接触"、"材料选择"等关键问题的处理方法,指出了采用不同模拟方法之间的优缺点,建议了一套高效模拟方法。(4)通过10组不同频谱特性、不同输入方向的地震动作用下典型RC框架结构的倒塌数值模拟分析对比,总结给出了地震动输入对典型RC框架结构倒塌模式的影响规律;通过对典型砌体结构、底框砌体结构两类不同形式建筑的倒塌数值模拟分析,进一步验证了由RC框架结构倒塌分析得到的地震动对倒塌模式的影响规律;通过对内廊式RC框架结构、多跨外廊式RC框架结构两类不同布置形式结构的倒塌数值模拟,分析了这两类结构与双跨外廊式RC框架结构在倒塌特点上的异同;对倒塌模拟过程中发现的RC框架结构的"扭转异常"和"小跨倒塌"及多跨RC框架结构的"上部楼层扭转"和"上部倾斜方向改变"4类特殊倒塌模式进行了深入分析,并揭示了其产生机制。(5)基于本研究大量的倒塌试验与倒塌模拟分析结果,提出了"地震动致塌方向"的概念,并建立了用于判别结构倒塌模式的新方法——"M值"法。通过分析8个模型倒塌试验以及倒塌数值模拟过程中地震动作用方向与倒塌模式之间的关系,证明了水平地震动分量在对结构倒塌的方向影响上具有定向性,由此提出了"地震动致塌方向"的概念,深入探讨了其产生机理及影响因素;以此为基础,结合对结构倒塌全过程的理论分析,提出了结构倒塌模式的"M值"判别法,并通过倒塌试验及倒塌数值模拟结果验证了方法的合理性及可行性。(6)结合实际震害、典型结构地震模拟试验以及数值模拟分析结果,对3类典型建筑废墟的结构特征进行了深入剖析,进一步给出了地震致塌的建筑废墟中存活空间的分布规律。基于建筑倒塌模式及存活空间分布规律研究结果,对实际地震中人员逃生路径、应急避难位置以及震后应急搜索、救援中的安全应对措施提出了原则性建议。     

Coupled Aquifer-Borehole Simulation

A model coupling fluid hydraulics in a borehole with fluid flow in an aquifer is developed in this paper. Conservation of momentum is used to create a one-dimensional steady-state model of vertical flow in an open borehole combined with radially symmetric flow in an aquifer and with inflow to the well through the wellbore screen. Both laminar and turbulent wellbore conditions are treated. The influence of inflow through the wellbore screen on vertical flow in the wellbore is included, using a relation developed by Siwoń (1987) . The influence of inflow reduces the predicted vertical variation in head up to 15% compared to a calculation of head losses due to fluid acceleration and the conventional Colebrook-White formulation of friction losses in a circular pipe. The wellbore flow model is embedded into the MODFLOW-2000 ground water flow code. The nonlinear conservation of momentum equations are iteratively linearized to calculate the conductance terms for vertical flow in the wellbore. The resulting simulations agree favorably with previously published results when the model is adjusted to meet the assumptions of the previous coupled models.     

Simulation of artificial earthquakes

A procedure is developed for the simulation of artificial earthquake accelerograms, The time variation of amplitude and frequency content is preserved in the simulation procedure. Sixteen artificial earthquake accelerograms are simulated and compared with a target accelerogram. The time variation of amplitude and frequency content for 26 historical earthquake accelerograms is characterized.     

Simulation of risk-consistent earthquake motion

A method to combine probabilistic seismic hazard analysis and stochastic earthquake motion models is presented. A set of parameters characterizing stochastic earthquake motion models is determined on a consistent probabilistic basis. The method proposed herein consists of two steps. First, the ground motion intensity is determined in the context of the conventional hazard curve technique. Next, other ground motion parameters such as duration, predominant frequency and spectral shape parameters are determined as conditional means corresponding to the annual probability of exceedance for the ground motion intensity. Some example applications are presented.     

Simulation des Nitratabbaus im Grundwasser

Ten reaction vessels containing 1 m³ were used as the experimental arrangement. They were filled with coarse sand or fine gravel and installed 60 cm below the floor. The pore volume (water saturation) was 227… 260 l. Anaerobic conditions were established by the addition of 6 g glucose at storage. The reactors were given tap water with 50 and 200 mg/l NO from KNO₃ in such a way that a volumetric rate of flow of 0.2, 0.4 and 0.8 l/d was created. The volumetric rates of flow corresponded to the natural recharge of groundwater, the recharge of groundwater under the conditions of irrigation and the conditions of an intensive wastewater ground treatment. In the effluent from the reaction vessels the nitrate concentration was determined every month. It was stationary from the 7th to the 55th month after the beginning of the experiment. The experiments are evaluated by means of a model which takes into account the diffusion, convection and kinetics of the nitrate degradation according to Michaelis-Menten. A simple method for solving homogeneous non-linear differential equations of the second order is proposed. The experimental and model results show a good agreement and prove the very slow nitrate degradation in the groundwater with k_M = 210 mg/l, v_max = 1.5 mg/l · d or k₁ = 0.005 d^?1.     

仿真技术与地震工程

系统仿真是以系统科学、相似技术、信息技术与应用领域有关的专业技术为基础，以计算机和专用物理效应设备为工具，利用系统模型对真实或设想中的系统进行动态研究的一门多学科的综合性技术。它具有可行、安全、经济、方便等特点，因而在许多领域得到了广泛地应用。由于强烈地震的罕遇性、突发性、瞬时性、破坏性和复杂性，观测、试验和分析等方法在实际应用中受到了一些限制。仿真方法能够解决一些其他方法不易解决的问题，可以作为上述方法的有益补充。分析了仿真技术在地震工程中应用的必要性和可行性，并对其适用问题和应用前景进行了简要的说明。     

Simulation of nonaqueous phase groundwater contamination

Simulation of groundwater contamination by nonaqueous phase contaminants requires solution of the multiphase flow equations for a porous medium. A three phase, two dimensional, one component nonaqueous model is developed. The contaminant can partition between the air, water and nonaqueous phase. An adaptive implicit method is used to discretize the equations. A variable substitution method, which takes into account subregions where the nonaqueous phase is nonexistent, is employed to more efficiently solve the model equations. A detailed discussion of the boundary conditions is also presented.