基于地图代数的数字地表流线模拟研究

降雨在地表上随地形流动自然形成沟谷线、汇流区、分水岭等流域形态,研究地表流水线的数字模拟对数字流域水文分析具有重要意义.提出数字地表流线模型的概念,只考虑地形因素,利用等高线图建立一个能获得区域内每滴雨水沿地表流动的轨迹模型.并运用地图代数的距离变换对等高线及所在空间进行全方位的距离度量,研究了数字地表流线模型的建立方法.实验表明,该模型利用距离变换信息而不是高程计算流向,可避免DEM高程误差对流向、流线的影响,且不需要在DEM上进行复杂的洼地、平地的识别与处理.该模型对原始数据要求不高,能有效应用于沟谷线的自动提取、汇流区自动分割和分水线网络的自动提取.     

三峡库区塌岸预测新方法——岸坡结构法

水库塌岸是三峡库区重大地质灾害之一。通过三峡库区数百段库岸的塌岸地质现场调查和预测分析的基础上,提出了类似三峡这种山区河道型水库的塌岸预测新方法——岸坡结构法(RBSM),并给出了详细的图解方法和预测步骤。同时,开展了二滩、宝珠寺和龚咀三个运行中的类比水库和三峡水库(139m蓄水)的塌岸预测检验,验证结果表明该方法适宜于三峡水库以及类似的山区河道型水库塌岸预测,从而为水库塌岸预测与防治工程提供重要依据。     

半球形沉积谷场地对入射平面Rayleigh波的三维散射解析解

把半球形沉积谷和周围半空间场地分别用具有不同弹性模量和不同半径的球坐标描述。利用Fourier-Bessel级数展开法,在频域内给出了半空间中半球形沉积谷场地在平面Rayleigh波入射下三维散射问题的解析解。利用这一解析解计算分析了入射波频率、场地软硬对场地内地表位移幅值的影响。     

江淮地区夏季降水与西北太平洋海温关系的诊断分析和数值试验

运用NCEP/NCAR再分析资料、英国气象局的海温资料和国家气候中心整编的160站月降水量资料,对江淮夏季降水及其前期冬季环流和海温场进行分析,并利用NCAR CCM3模式进行海温的敏感性试验。结果表明：前期环流在亚洲中高纬地区有明显的异常,这种环流异常与北太平洋西北部的海温异常有关,西北太平洋海温异常偏高（低）是江淮夏季降水偏多（少）的重要原因之一,即当前期西北太平洋海温异常偏高时,后期夏季从乌拉尔山到鄂霍次克海附近为高度正距平,亚洲中纬度为弱的负距平,这时亚洲中高纬度多阻塞高压活动,中纬度多低槽活动,有利于冷暖空气在江淮地区交汇,江淮流域降水偏多;反之,江淮流域降水偏少。     

黄河故道的环境特征与整体开发

从区域开发的角度,对黄河故道的形成发展与环境的关系进行了分析,提出了开发构想,为黄河故道生态农业的开发提供依据。     

基于栅格数字高程模型自动提取黄土地貌沟沿线技术研究

从数字高程模型中提取具有精确定位特征的连续的沟沿线是构建黄土沟壑丘陵地区土壤侵蚀,泥沙搬运和径流过程的空间分布式机理－过程模型的关键技术。本文提出了基于地貌形态学特征的地貌提取技术,在提取具有代表性的黄土丘陵沟壑区山西离石王家沟流域汇流网络的基础上,自动提取了该流域完整的沟沿线,得到了满意的结果。     

近50a东北冷涡异常特征及其与淮河流域降水的关系

利用美国国家环境预报/大气研究中心(NCEP/NCAR)再分析月平均数据分析了1960—2009 年夏季东北冷涡的异常特征,研究了夏季东北冷涡与同期淮河流域降水的关系,发现:东北冷涡偏强时,淮河流域的降水很可能偏多,东北冷涡偏弱时,淮河流域的降水很可能偏少。东北冷涡异常强年,淮河流域高低层环流具有斜压性,且低层有显著的正涡度发展,促进了上升对流运动活跃发展。而东北冷涡活动异常频繁,有利于引导潮湿阴冷的北方气流南下,与东亚夏季盛行的西南暖湿气流在淮河流域上空交汇,在上升运动的触发下,导致淮河流域降水明显增多;东北冷涡弱年的情况正好相反。     

COMPARISONS OF CIRCULATION ANOMALIES BETWEEN THE DAILY PRECIPITATION EXTREME AND NON-EXTREME EVENTS IN THE MIDDLE AND LOWER REACHES OF YANGTZE RIVER IN BOREAL SUMMER

Based on the NCEP/NCAR reanalysis dataset and in situ meteorological observations of daily precipitation in boreal summer from 1979 to 2008, the features of circulation anomalies have been investigated using the composite analysis for the extreme events and non-extreme events of regional mean daily rainfall(RMDR) occurring over the midand lower- Yangtze valley(MLYV). The extreme RMDR(ERMDR) events are the events at and above the percentile99 in the rearranged time-series of the RMDR with ascending order of rainfall amount. The non-extreme RMDR events are those at the percentiles 90-85 and 80-75 separately. Our results suggest that the threshold value is 25 mm/day for the ERMDR at percentile 99. Precipitation at all the percentiles is found to occur more frequently in the Meiyu rainfall season in MLYV, and the ERMDR events have occurred with higher frequency since the 1990 s. For the percentiles-associated events, the MLYV is under the control of an anomalous cyclonic circulation in the mid- and lower- troposphere with vastly different anomalous circulation at higher levels. However, at both low and high levels, the ERMDR events-related anomalous circulation is stronger compared to that linked to the non-ERMDR events. The dominant sources of water vapor differ between the ERMDR and non-ERMDR events. During the ERMDR events plentiful water vapor is transported from the Bay of Bengal into the MLYV directly by divergence while there is distinctly increased water vapor from the South China Sea(SCS) in non-RMERMDR episodes. The diabatic heating rates < Q1>, < Q2> and< Q1>- < Q2> have their anomalous patterns and are consistent with each other for these percentiles but their strength decreases markedly with the drop of rainfall intensity. For the precipitation at percentiles 99 and 90-85, the sea surface temperature anomalies(SSTA) in the Pacific distribute positively(negatively) in the south(north), and are stronger when the ERMDR emerges, with little or no SSTA as the events at percentile 80-75 occur. Besides, these results suggest that the genesis of the ERMDR event is directly related to intense local circulation anomalies and the circulation anomalies over the Pacific and SCS in tropical to mid-latitudes, and probably linked with the Pacific SSTA closely while the non-ERMDR events are mainly associated with the anomalous circulation on a local basis. The findings here help understand and predict the happening of ERMDR events over the MLYV.     

大渡河流域河谷深厚覆盖层特征与发育分布规律研究

随着近年来对西部各流域水电梯级开发的全面实施,越来越多的钻孔资料揭露我国西南地区各流域普遍存在河谷深切和深厚覆盖的特殊现象。河谷深切和深厚覆盖层的存在,不仅大大增加了西南地区各流域水电开发的难度,同时也诞生出一系列新的科学问题。本文以梯级水电站较密集、河床勘探资料相对较丰富的大渡河流域为主要研究对象,通过系统分析整理该流域河床钻探资料,对该流域河谷深厚覆盖层的分布特征、物质组成与结构特征、形成时间等进行了较为系统地分析总结,并对其形成机理提出了新的认识。研究结果表明,除局部地段受构造隆升(大岗山、下尔呷)或构造断陷(冶勒)的影响外,大渡河流域95％的河段其河谷覆盖层厚度大于30m,河谷深切和深厚覆盖具有流域性、区域性特点。河谷覆盖层是由一套不同时期、不同成因类型的沉积物相互迭置的结果,由表及里宏观上可分为3层: 表层为现代河流相堆积;  中间主要为以冰水、崩积、坡积、堰塞堆积与冲积混合为主的加积层,厚度相对较大;  底部主要为古河床的冲积、冰水漂卵砾石层。覆盖层的形成时代一般在1～3万年前,基本与地质历史上末次冰期及冰消期时间相对应。为了更好地解释河谷深切和深厚覆盖具有区域性的特点,本文提出了全球气候变化和海平面升降引起河谷深切和深厚覆盖的观点: 冰期海平面的大幅度下降会引起区域性基准面大幅下降,河流比降加大,由此引起强烈下切,形成深切河谷;  冰后期海平面大幅回升,区域性基准面将大幅抬升,河流纵比降减小,水流的携砂能力减弱,冰期河谷深切所形成的固体物质开始大量沉积,并由此形成深厚覆盖层。     

浅层地下水补给对人类活动影响的响应特征研究

本文通过数据整理分析, 查明滹沱河流域平原区1976-2005年以开采量、灌区引水量和河道过水量为代表的人类活动逐渐增强, 分析了浅层地下水补给在大气降水减少和人类活动逐渐增强背景下大幅减少的响应特征: 综合补给量所占比率由1976-1980年的21.6%下降到2000-2005年的11.3%。随后, 从开采量、河道过水量和灌区引水量三个方面分析了浅层地下水补给响应人类活动的变化特征: 地下水补给量与开采量呈y=65.412x-0.2576模式随降水量增减而负相关变化; 河道渗漏补给量和渠水入渗量在地下水位不同埋深条件下表现出随来水量、引水量增加而增大的态势, 但在不同埋深条件下, 河道渗漏补给量与来水量之间、渠水入渗量和引水量之间关系不同。