上海地面沉降中土层变形特征与变形机理的研究

一、前言由于抽汲地下水引起区域性地面沉降现象遍及世界各地。近几十年来随着工农业生产的发展,抽用地下水数量的日益增多,地面沉降现象也日趋严重。美国、日本、意大利、墨西哥、泰国等国家都受到地面沉降的威胁。其中最著名的为长滩市(Long Beach)和墨西哥城(Mexico City),其最大沉降量已达9米之多。上海地区因抽用地下水自20年代至今其最大累计沉降量也达2.63米,十多年来有关方面积极采取措施,现已基本控制上海地面沉降。本文在分析以往大量现场实测资料的基础上,运用土力学的基本观点和方法,对抽、灌水条件下上海各土层的变形特征与机理进行了分析,通过对土层的单位变形量与“胀缩比”     

全球升温1.5℃与2.0℃情景下中国东南沿海致灾气旋的时空变化

将造成经济损失的热带气旋定义为致灾气旋。基于气象观测站的逐日气压、风速和降水量数据确定致灾气旋阈值,结合区域气候模式COSMO-CLM(CCLM)在1961—2100年的输出资料,预估致灾气旋发生频数及其风速与降水量,分析全球升温1.5 ℃与2.0 ℃情景下,中国东南沿海地区致灾气旋时空变化特征。结果表明:(1) 1986—2015年,东南沿海地区致灾气旋发生频数共计180个,整体呈上升趋势,平均风速和降水量分别为8.7 m/s和129.8 mm,对浙江东部及广东东部沿海影响最严重。(2)全球升温1.5 ℃,2020—2039年致灾气旋频数将由基准期(1986—2005年)的111个上升至138个,增加区域主要位于广东省西南地区及福建省南部地区;平均风速和降水量分别上升15%和17%,至8.4 m/s和109.9 mm,以福建省沿海地区增加最明显。(3)全球升温2.0 ℃,2040—2059年致灾气旋频数较1986—2005年增加33%,将达148个;风速上升32%,以浙江省东部、福建和广东省接壤的沿海地区及广东省南部增幅最大;降水量上升35%,以福建与广东省接壤的沿海地区及广东省西南地区增加明显。(4)相比升温1.5 ℃,全球气温额外升高0.5 ℃,东南沿海地区致灾气旋频数及其风速与降水量将分别上升9%、17%和18%。努力将温升控制在1.5 ℃,对降低致灾气旋频率和强度增加所导致的影响具有重要意义。      

海陆地形模型的统一表达探讨

海岸带地形数据来源的多样性,造成了数据模型、格式不同,数据基准也存在差异.消除这些不一致性,建立海陆地形模型的统一表达模型,是海岸带管理、舰船登陆决策的基础.本文在国内外研究的基础上,分析了海陆数据集成中的主要问题,讨论了海陆地形统一表达的关键技术,为实现无缝的海陆地形模型奠定了技术基础.     

基于Matlab/Simulink的天线系统自适应滤波器的仿真实现

为了使天线系统接收和显示的信号更清晰,达到消除系统噪声和电磁干扰的目的,针对中国科学院新疆天文台南山观测基地对射电天文观测和深空探测(探月工程和火星探测)的特殊要求,利用Matlab/Simulink强大的数值计算与仿真功能实现了一种依据自适应方法滤除噪声的滤波器。首先选择脉冲星1910+0728和1913-0440的观测信号为滤波参考信号。在Matlab上通过编写M文件设计了滤波算法并有效滤除了噪声。然后运用Simulink进行建模仿真,通过不断改变系统阶数与步长找到了滤波效果最好的自适应滤波器,确定了其最优参数为8阶,迭代步长为0.005。实验表明在这种阶数和步长下,滤波器能在保证快速滤波的前提下有效地还原接收信号的轮廓,将偏差降到最小。仿真最终结果表明自适应滤波器滤波效果良好,实用性强,满足了射电天文观测和探月的需求。     

IPCC AR4多模式对海河流域气候模拟能力的评估及预估

根据海河流域1961-2010年气象观测资料,检验IPCC AR4中全球气候模式和多模式集合的模拟能力,并预估未来2011-2050年气候变化的可能趋势,结果表明:全球气候模式以及多模式集合对海河流域都具有一定的模拟能力,其中MIUB_ECHO_G模式和多模式集合具有相对较好的模拟能力.海河流域气温和降水未来情景预估表明:气温整体呈现增加趋势,尤其是A1B情景下各模式的年升温率均高于全国水平;未来降水也呈现增加趋势,在A1B和B1情景下,各模式都为夏季降水增加显著.A2情景下,春季时各模式降水均增加显著,A1B情景下,MIUB_ECHO_G模式模拟在2013年出现突变,降水量出现显著增长,A2情景下,MIUB_ECHO_G模式和多模式集合模拟的降水量则是在2031年和2001年出现突变,出现显著增长.     

气候变化对水文循环的影响

水文循环是地球上海洋、陆地和大气之间相互作用中最活跃且最重要的枢纽,受气候变化影响最为显著。本文回顾了气候变化对全球水文循环的影响,并对20世纪60年代以来中国降水、蒸散发、地表径流及大气水汽含量等陆地水文循环要素变化进行了评估。气候变暖使得全球水文循环加强,观测数据表明自1970年以来,全球对流层和地表水汽含量呈现增加趋势,但由于监测网络在空间覆盖和时间响应的限制,热带水汽增加与环流减弱之间相互影响,使得气候变化对区域水文循环的影响不确定性较大。在全球气候变化背景下,中国水文循环符合全球水循环变化的特征,又表现出更为复杂的区域特征,各个流域间空间差异增大。大气水汽含量在80年代后呈现上升的趋势;60年代以来,中国降水平均态虽然无明显变化但空间差异显著增加,实际蒸散发平均值微弱增加,空间差异增大,地表径流空间差异增大,某些流域呈现减少趋势。21世纪以来,由蒸散发再凝结形成的降水量增加,大气内循环活跃程度加大。     

一季籼稻气候品质评价指标初探

气象条件是影响稻米品质的重要环境因子,研究气象要素对稻米品质影响的评价方法,有利于从气候角度提出提升稻米品质的调优措施,指导优质稻米的标准化、产业化发展,满足人们对品质的需求。文中依据农业行业标准“食用稻品种品质”制定了籼稻气候品质等级标准,参考已有试验及文献,结合江西省一季稻生育期和气象资料,建立了一季籼稻3个单一品质评价指标,并用取最小值方法建立了综合评价指标。2017、2018年选取8个样点开展观测试验,用气象观测数据套用指标评价,并将结果与稻米品质实测数据进行对比发现评价指标评价结果与品质实测数据基本一致。文中提出的一季籼稻气候品质评价指标科学性较强、准确性较高,可用于一季籼稻气候品质评价服务。     

闪电河流域水循环和能量平衡遥感综合试验

遥感试验是进行遥感原理的验证、遥感模型与反演方法的发展、遥感产品的真实性检验,推动卫星计划的论证实施及其观测在地球系统科学中应用的重要途径。闪电河流域水循环和能量平衡遥感综合试验以滦河上游闪电河流域为核心试验区,以地球表层系统的水循环过程和能量平衡为研究对象,旨在通过天—空—地一体化的观测手段,针对不同典型地表类型开展全波段主被动协同遥感观测,研究异质地表和山地条件下像元尺度遥感关键参量的观测方案,研究重要水热参量的遥感方法及其同陆面/水文过程模型的结合,支撑国家民用空间基础设施和空间科学先导专项相关卫星计划的论证实施。其中,航空飞行遥感试验搭载L波段主被动一体化微波载荷、双角度热红外相机、四波段多光谱相机和高光谱成像仪进行协同观测,实现了土壤水分、组分温度、植被含水量、叶面积指数等地表参数以及湖泊、水库、湿地等的遥感监测;地面同步观测试验利用车载微波辐射计、地基雷达和光谱仪进行了典型地物如裸土、植被、水体、人工目标等的遥感观测,并按照样区—样方—样点的多尺度嵌套方案进行了地表参数的同步采样,获取了该地区关键地表参数的短时期时空变化特征;同时配合卫星和机载观测,在闪电河流域完成了土壤温湿度、地表水热通量、地表辐射四分量、降水等气象要素的地面观测网络的建设,为验证地表辐射/散射遥感模型,发展、优化和验证水热参量遥感反演算法,研究地表水热参量尺度效应与尺度转化问题提供了重要平台,将促进陆表能量与水分交换过程的理解及其对全球变化的作用和反馈机制的研究。     

基于强度折减法的隧道围岩稳定性研究

围岩的稳定是地下工程支护结构稳定的关键,本文围绕围岩稳定性分析开展了一系列研究。首先针对地下工程围岩的地质历史特征,使用能够反映开挖扰动影响的Hoek-Brown准则作为岩体力学参数的估算方法,并基于隧道围岩次生应力分布及其松动失稳机制,提出了基于隧道拱顶下沉变形位移突变的围岩失稳判据;然后,通过将强度折减法与失稳判据相结合,建立了围岩自支护结构稳定的安全系数分析方法;最后,通过采用正交试验设计,并采用FLAC软件,对影响隧道围岩结构稳定安全系数的基本因素进行了敏感性分析。计算结果表明,地质强度指标起到关键控制作用,其余依次是开挖扰动因子、岩块单轴抗压强度、隧道埋深及跨度。     

岩溶地下水系统防污性能评价方法

岩溶水系统结构复杂,不同类型岩溶区具有不同的岩溶水文地质特征,其地下水系统防污性能评价必须采用不同指标体系的评价模型。本文在对不同类型岩溶区发育特征分析基础上,分别就现有评价模型在不同类型岩溶区的适应性进行了分析,认为:埋藏型岩溶区可采用专门用于承压含水层防污性能评价的PTHQET模型进行评价,而对于补给区局部裸露的浅埋藏性岩溶区建议采用COP模型进行评价;EPIK模型适用于南方裸露岩溶区;北方裸露型岩溶区因表层岩溶带发育程度弱,亦可采用COP模型进行评价。针对覆盖型岩溶的特殊性,在欧洲模型基础上提出了PLEIK评价模型,评价因子包括保护性盖层(P)、土地类型与利用程度(L)、表层岩溶带发育强度(E)、补给类型(I)和岩溶网络发育情况(K);突出了P(保护性盖层)和L(土地利用类型)两个因子的作用,并赋予各因子比欧洲模型更丰富的内涵,同时采用多种可替代参数确定各因子量值,最后给出了防污性能指数计算方法与分级标准。