1970～2014年长江流域极端降水过程的时空变化研究

基于长江流域131个气象站数据,利用Mann-Kendall非参数检验、主成分分析及R/S分析等方法分析了长江流域极端降水的时空变化特征。结果表明:(1)主要强降水指数变化均呈现增加趋势。20世纪70年代主要极端降水指数呈持续下降趋势,20世纪80年代、90年代和2000年以后降水指数变化趋势年代差异增大,稳定性差。(2)强降水在太湖流域、鄱阳湖流域大部分地区和洞庭湖流域的下游地区呈显著增加。(3)除了弱降水指数外,各极端降水指数之间具有显著的相关性。(4)长江流域降水的主要特点在于弱降水变化不显著,强降水变化幅度较大,降水过程不稳定,容易发生洪涝灾害。     

城市洪涝中雨水口泄流能力的试验研究

近年来中国城市洪涝灾害频发,对人民群众的生命财产安全造成了严重威胁,其中雨水口泄流能力的大小对于计算受淹区的积水程度或路面雨水的排除效率至关重要。为此本研究专门修建了具有上下两层结构的城市洪涝过程综合试验平台,考虑雨篦子、雨水井及侧支管等完整的雨水口结构,开展了76组不同来流水深及流速下的雨水口泄流能力试验。试验结果表明:雨水口的下泄流量在井身充满前后表现出不同的变化规律,即在雨水井充满前,路面雨水以堰流形式下泄;在雨水井充满后,以管嘴出流形式下泄。基于试验数据率定出雨水口堰流及管嘴出流时的流量系数,并进一步采用量纲分析法,建立雨水口的泄流能力与雨篦子尺寸、篦前水流的弗劳德数等因素之间的经验关系,具有较高的相关系数。采用本文公式计算原型尺寸雨水口的泄流能力,并与中国现行雨水口泄流能力的参考值进行对比,发现当水深较大时现行参考值偏大较多。本研究成果能为精细化的城市洪涝管理提供计算依据。     

星载光学天文定位的空间目标轨道确定方法

针对地基测量存在时间与空间上的盲区问题,该文研究了天基光学跟踪轨道确定方法,对天基光学测量天文图像处理原理、平台轨道设计问题进行了研究。详细给出了数值法天基光学轨道确定的动力学定轨过程。通过低轨地球轨道(LEO)卫星对中轨地球轨道(MEO)卫星测定轨,在平台轨道误差20 m,测量精度5″,2 d弧长定轨情况下定轨精度达到几十米。LEO平台对地球静止轨道(GEO)平台在平台轨道误差20 m,测量精度5″,轨道确定精度在200 m以内。在LEO跟踪GEO时候,因任务的需求可能会存在单圈次只能短时测量的情况,针对只有单圈30 s的测量弧段,3圈可以达到千米量级,而5圈则可以达到几百米定轨精度。通过对不同场景下的轨道确定精度分析,证实了该文方法的有效性,为相关非合作目标定轨提供一定的参考。     

低周反复荷载下方钢管混凝土框架抗震性能的试验研究

通过对一榀两跨三层的方钢管混凝土组合框架在低周反复荷载作用下的模型试验，深入研究了方钢管混凝土组合框架的滞回性能、延性、耗能能力和刚度退化等抗震性能。研究结果表明：方钢管混凝土结构的抗震性能优于混凝土结构。     

气溶胶对新疆冰雹形成物理过程影响的数值模拟研究

利用带有分档微物理方案的中尺度模式（WRF-SBM）模拟了一次新疆夏季的冰雹天气过程,并通过敏感性试验研究了气溶胶浓度变化对雹云微物理特征、降水过程及冰雹形成机制的影响。结果表明:初始气溶胶浓度越大,对流云发展越旺盛。雹云发展阶段,云中液水含量随气溶胶浓度增加而增多,冰水含量在中度污染时最多。冰雹的含量随气溶胶浓度的增加呈现先增加后减小的趋势,相较而言中度污染条件下,云滴尺度适当,过冷云水含量相对充足,更有利于液相水成物向冰粒子的转化,也更有利于冰雹的生长。冰雹最初几乎全部由冰晶碰冻过冷水生成,随后该过程迅速减弱,液滴冻结过程短暂地成为主要来源,但冰雹一旦形成,自身就会迅速收集过冷水开始生长,成为冰雹生长的主导过程。重度污染条件导致各种成雹过程推迟发生。气溶胶浓度增大导致地面液相累积降水增加,冰相累积降水先增加减少,并且气溶胶浓度适当增大可使降雹量及冰相降水中冰雹的比重增加,过量则会减小。在此基础上,本文提出最适合冰雹生长的“最优气溶胶浓度”,同时也是人工防雹工作中应重点关注的浓度。     

深对流系统对污染气体CO垂直动力输送作用的数值模拟研究

本文采用高分辨率WRF-Chem模式模拟了2014年7月27日和8月24日发生于长三角地区的两次强度不同的深对流系统对污染气体CO的再分布作用,对比分析了模拟的两次深对流系统在CO垂直输送过程中的差异。通过与实际雷达回波的比较发现,两次模拟的深对流发生时间、回波强度等都与实际观测接近。8月24日深对流过程发生前的对流有效位能和0～6 km垂直风切变强度均高于7月27日个例,因此 8月24日深对流系统更不稳定,发展高度更高。从CO浓度垂直剖面、质量通量随高度的变化特征发现,7月27日的深对流系统最高可以将CO输送到14 km高度处,8月24日的深对流系统最高可以将CO输送到16 km高度处。对CO浓度的垂直通量散度平均垂直廓线分析看出,7月27的深对流系统主要将CO输送到12 km附近,导致7月27日个例对流层中层的CO浓度更高,8月24日的深对流系统主要将CO输送到15 km附近,导致8月24日个例对流层上层的CO浓度更高。对垂直通量求和的分析表明,8月24日的深对流系统每小时垂直输送的CO浓度是7月27的1.3倍,而考虑到8月24日的深对流系统持续时间更长,8月24日的深对流系统对CO的垂直输送作用远远大于7月24日的深对流系统的垂直输送作用。     

白龙江中游凤安山滑坡26Al暴露年代研究

准确地重建滑坡发生年代和复活期次是滑坡灾害风险评估与管理的关键步骤之一。近年来,随着AMS技术的发展,宇宙成因核素测年逐渐成为滑坡年代测定的有效手段之一。以甘肃省东南部白龙江中游的凤安山滑坡作为研究对象,在该滑坡后壁和其下方的大石块上各采集了1个宇生核素暴露年代样品,在综合考虑了遮蔽因子以及对该区域的侵蚀速率估算的基础上,研究了该滑坡的宇生核素26Al暴露年代。结果显示:该滑坡分别大约在0.72~0.75 ka和2.26~2.65 ka左右发生过,后者发生时间与该区公元前186年的地震型滑坡发生时间一致;对于年代越老的样品,侵蚀速率对宇生核素测年的年代结果影响越大。     

某水库在蓄水后的地震活动特征分析

介绍了水库地震台网的布设情况及一些历史地震资料,通过水库台网的资料,比较了蓄水前后地震频次的变化,并对水位值与地震资料进行了对比分析,发现水位的变化与地震的发生是有关系的。分析了水库地震的基本特点,蓄水后的地震资料对研究水库蓄水诱发地震提供了重要的依据。     

盐沼植被缓流能力观测研究——以崇明东滩海三棱藨草盐沼区为例

海岸带盐沼植被可以减缓流速,具有重要的缓流固滩功能。本文以长江口崇明东滩盐沼区植被海三棱藨草（Scirpus Mariqueter）为研究对象,设置“光滩—植被带边缘—植被带”的观测样带,研究生长中期、生长后期和枯萎期不同物候期海三棱藨草缓流能力的差异。结果表明：海三棱藨草植被带具有显著的缓流能力,平均流速小于相邻光滩,缓流能力强于相邻光滩,单位距离流速衰减率是光滩的1.47～3.48倍;不同物候期缓流能力存在差异,呈现生长中期>生长后期>枯萎期的规律,生长中期、生长后期和枯萎期的单位距离流速衰减率分别为1.15%,1.06%和0.50% m-1。海三棱藨草植被带的单位距离流速衰减率与植被带边缘流速呈正相关,3个物候期的相关性系数（R）均大于0.80;除枯萎期为正相关外,生长中期、生长后期植被单位距离流速衰减率与边缘水深为负相关,R的绝对值均超过0.90。     

生产堤溃决后漫滩水流的概化模型试验研究

黄河下游主槽两侧修建的生产堤通常仅能抵御中小洪水,用于保护滩区农田与村庄安全;当遭遇大洪水引发生产堤溃决时,漫滩洪水会严重威胁滩区群众的生命财产安全。当前研究溃堤洪水的传播过程与演进机理多采用数值模拟,而原型观测及模型试验成果十分有限。通过溃堤漫滩洪水的概化模型试验,模拟了生产堤溃决后主槽内的水位变化及不同程度漫滩洪水的传播过程。试验结果表明:(1)溃堤后漫滩水流以涨水波的形式向滩区迅速传播,主槽内水位具有先降低,然后维持稳定,再升高,最后趋于稳定的变化过程,且溃口上、下游水位变化速率不同;滩区水位总体表现为持续升高,最后趋于稳定的趋势。(2)漫滩洪水波的波前到达时间主要与滩区地形及距溃口的距离有关,波前首先以溃口为中心呈近似对称式椭圆形分布,而后转变为非对称分布;溃堤水流在滩区传播过程中伴有水跃发生,水跃发生的位置由距溃口较远处逐渐趋向溃口位置。(3)溃口流量与溃口内外水位差直接相关,呈先减小、然后维持稳定、再减小最后为0的变化特性。研究成果不仅可以提升对溃堤洪水在滩区演进规律的认识,丰富溃堤洪水动力学理论,还可为数学模型验证提供实测资料。