连续台风时期香港区域的水汽变化分析

利用香港卫星定位参考站网GNSS观测数据,提取强热带风暴"塔拉斯"与热带风暴"洛克"影响期间各测站天顶方向对流层延迟,反演香港区域大气可降水量;根据香港区域49个天文台气象站提供的实测降雨量数据,分析大气可降水量与实际降雨量的相关性,以及两次台风对香港区域水汽时空分布的不同影响。结果表明,大气可降水量在台风影响前期均上升,在大量降雨后回落,但在连续台风的间歇期间,仍高于台风来临前的水平;水汽累积是大量降雨的前提条件,当水汽累积量相近时,水汽累积时长与累积降雨量呈正相关;台风期间大气可降水量值超过65 mm的区域面积与台风等级相关,台风路径对局部水汽分布有一定的影响。     

顾及地类转换差异的城市空间扩展元胞自动机模型及应用研究

元胞自动机模型已经成为城市空间扩展模拟研究的重要方法之一,并得到广泛应用。然而,现有的城市扩展元胞自动机模型仍存在不足。由于元胞状态设置较为简单,从而使模型转换规则中对不同用地类型向城市用地转换的差异与强度考虑不够。基于此本文在元胞自动机模型的框架下,设计了多元结构的元胞状态及转换规则,提出了顾及地类转换差异与强度的城市扩展元胞自动机模型。在计算非城市用地向城市用地转换的转换概率时,该模型考虑了3个方面的概率：① 地形地貌、经济发展等城市发展的驱动因素对城市用地扩展的影响概率,该概率采用logistics方法进行计算;② 邻域元胞的用地类型对中心元胞转换概率的影响,该概率采用扩展摩尔型方法进行计算;③ 不同类型的非城市用地（本研究中包括耕地、林地和裸地3种类型）向城市用地转换的强度,该概率由模拟基期土地利用数据与目标年份土地利用数据的叠加,得出不同类型的非城市用地在此时间段内向城市用地转换的规模,进而确定不同类型的非城市用地向城市用地转换的强度。最后,将以上3种概率的乘积作为元胞转换的概率。通过转换概率与转换阈值的对比判断中心元胞是否在下一个阶段转换为城市用地。经过迭代计算,不断增加城市用地元胞的数量。当模拟城市用地的结果与目标年份的城市用地规模差值在一定的范围内时停止模拟,得出最终结果。模型构建完成后,本文以长株潭城市群核心区为例进行了模拟实验。以2001年该地区的土地利用数据为基期数据,模拟2010年该地区的城市用地规模和空间分布。研究结果表明,根据本文提出的模型模拟的城市扩展结果与真实数据相比具有较高的一致性。模拟结果正确率达到68.66%,比基于传统logistics回归的元胞自动机模型的模拟精度提高了4.25%,Kappa系数为0.675。该模型较好地模拟了长株潭城市群核心区城市扩展,在城市空间扩展模拟中具有较好的适应性与有效性。     

弧形海岸裂流的数值模拟研究

弧形海岸波浪产生的裂流严重危害人类活动，但是目前对其特征缺乏充分认识。本文对Haller物理模型实验和三亚大东海的数值模拟表明FUNWAVE模式具有较好的裂流模拟能力。基于该模式进行了多种弧形海岸条件的裂流数值模拟，给出裂流的一些特征：（1）海岸弯曲度增大，裂流增强；（2）海岸坡度对裂流有比较大的影响，太陡或太平缓的海岸不利于形成裂流；（3）海岸尺寸减小，裂流减弱；（4）波高和波周期增大，裂流增强，但是对于某些海岸而言，0.4m波高可能就存在危害比较大的裂流。     

Effects of the geometry of two‐dimensional fractures on their hydraulic aperture and on the validity of the local cubic law

Flow through rough fractures is investigated numerically in order to assess the validity of the local cubic law for different fracture geometries. Two‐dimensional channels with sinusoidal walls having different geometrical properties defined by the aperture, the amplitude, and the wavelength of the walls' corrugations, the corrugations asymmetry, and the phase shift between the two walls are considered to represent different fracture geometries. First, it is analytically shown that the hydraulic aperture clearly deviates from the mean aperture when the walls' roughness, the phase shift, and/or the asymmetry between the fracture walls are relatively high. The continuity and the Navier–Stokes equations are then solved by means of the finite element method and the numerical solutions compared to the theoretical predictions of the local cubic law. Reynolds numbers ranging from 0.066 to 66.66 are investigated so as to focus more particularly on the effect of flow inertial effects on the validity of the local cubic law. For low Reynolds number, typically less than 15, the local cubic law properly describes the fracture flow, especially when the fracture walls have small corrugation amplitudes. For Reynolds numbers higher than 15, the local cubic law is valid under the conditions that the fracture presents a low aspect ratio, small corrugation amplitudes, and a moderate phase lag between its walls.     

圆形数值波浪水池斜向和多向入射波浪模拟研究

为了研究斜向入射波浪,基于三维不可压缩两相流模型,开发了一套圆形数值波浪水池数值模型。在圆形波浪水池中,通过源项造波法成功生成了任意入射方向的波浪,并且利用人工摩擦项模拟阻尼区以数值耗散反射波浪。模型基于嵌入式多块网格体系,采用FVM法(finite volume method)离散Navier-Stokes方程,VOF法(volume of fluid)追踪自由水面。试验结果表明,斜向入射波浪的模拟结果与理论值基本一致,圆形波浪水池在模拟斜向入射波浪时,有效区域的面积较传统波浪水池显著增大,而且有效区域受波浪入射角度的影响也较小。同时,通过叠加多列斜向入射波浪,模拟出了多向交叉波列,并通过与理论结果对比,发现其具有较高的精度。     

Time–space fractional governing equations of transient groundwater flow in confined aquifers: Numerical investigation

In order to model non‐Fickian transport behaviour in groundwater aquifers, various forms of the time–space fractional advection–dispersion equation have been developed and used by several researchers in the last decade. The solute transport in groundwater aquifers in fractional time–space takes place by means of an underlying groundwater flow field. However, the governing equations for such groundwater flow in fractional time–space are yet to be developed in a comprehensive framework. In this study, a finite difference numerical scheme based on Caputo fractional derivative is proposed to investigate the properties of a newly developed time–space fractional governing equations of transient groundwater flow in confined aquifers in terms of the time–space fractional mass conservation equation and the time–space fractional water flux equation. Here, we apply these time–space fractional governing equations numerically to transient groundwater flow in a confined aquifer for different boundary conditions to explore their behaviour in modelling groundwater flow in fractional time–space. The numerical results demonstrate that the proposed time–space fractional governing equation for groundwater flow in confined aquifers may provide a new perspective on modelling groundwater flow and on interpreting the dynamics of groundwater level fluctuations. Additionally, the numerical results may imply that the newly derived fractional groundwater governing equation may help explain the observed heavy‐tailed solute transport behaviour in groundwater flow by incorporating nonlocal or long‐range dependence of the underlying groundwater flow field.     

非等间距GM(1,1)模型的总体最小二乘算法及其病态问题

在非等间距GM(1,1)模型中，系数矩阵中有无误差的常数项和有误差的随机项，并且系数矩阵与观测向量误差同源，即系数矩阵与观测向量中有相同的元素存在，这些相同元素应该有相同的改正数，为此本文推导了一种适合非等间距GM(1,1)模型求解的总体最小二乘算法。同时，考虑到非等间距GM(1,1)模型中存在病态问题时影响总体最小二乘计算结果的稳定性，提出对系数矩阵常数列乘以某一常数的方法，以改善病态问题。     

内蒙古鲁新井田水文地质条件研究

矿产资源开发导致了地下水失衡,地下水失衡又给矿产开发造成了极大的安全隐患,近年来,矿产资源开发与地下水环境保护之间的矛盾愈发凸显。通过对内蒙古鲁新井田典型的水文地质条件进行分析研究,分析采矿导致地下水失衡机理,深入剖析矿井开采充水条件及矿山开发对地下水环境的影响,合理提出了促进矿产开发与地下水保护相互协调的对策建议,为实现"采矿保水"协调统一提供了基础地质依据。为类似地区矿产开发过程中遵循自然规律,趋利避害,保障生产安全,保护地下水环境安全,实现资源绿色开发有较好的指导借鉴作用。     

烟台市地质灾害发育现状及影响因素分析

2016年山东省开展各市地质灾害排查工作,烟台市作为地质灾害较发育区,是该次排查重点工作区之一。该文以现状调查为基础,查明了烟台市共发育471处地质灾害隐患点,地质灾害规模以小型为主,主要类型为崩塌、滑坡、泥石流、采空塌陷和岩溶塌陷,其中崩塌隐患点占地质灾害总数的68%,数量最多,其次为泥石流和采空塌陷,各占总数的15%和14%,滑坡数量最少,仅占总数的1%,并介绍了各类地质灾害分布特征。在此基础上,对地质灾害的主要影响因素——地形地貌、岩土体类型、地质构造、降水和人类工程活动等进行了分析。最后提出了在进行工程建设活动的同时重视其引发的地质灾害问题,以减少和预防其带来的次生地质灾害。