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。     

民间信仰载体的地域格局及其影响因素——以兰州市榆中县祠庙文化为例

以祠庙祭祀为主体且祠庙保存良好的民间信仰是甘肃陇中地区民间文化的重要组成。甘肃陇中地区的民间信仰具有很强的趋同性，本文以陇中地区的榆中县为例，以各村的祠庙为民间文化载体，通过核密度分析、Logistic回归等方法探讨榆中县民间文化载体的空间分布及其影响因素对于探讨陇中地区人地关系，保护和弘扬民俗文化有着重要意义。研究结果表明：（1）根据已有研究将榆中县民间信仰归纳为山神信仰、水神信仰、天地信仰、女性信仰、英雄崇拜和祖先崇拜，祖先崇拜的祠庙数量占有重要地位；（2）榆中县祠庙主要分布在西北黄河南岸、中部陇海铁路沿线及南部风景名胜集聚区，村级层面空间差异不显著、乡镇空间差异相对较大。通过核密度分析，不同类别民间信仰空间分布热点各有不同；（3）榆中县民间信仰空间分布受到区位条件限制，民间信仰的祠庙多位于海拔高度较低、人口密度较大、交通可达性较好的地区，坡度和到水源的距离成为山神信仰和水神信仰祠庙空间分布显著的影响因子，榆中县祠庙呈现出山神信仰类祠庙“依山”，水神信仰类祠庙“傍水”的空间特点。     

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。     

经济地理学视角下创新网络与区域增长研究述评

创新是引领经济发展的第一动力，创新与区域增长之间的关系成为经济地理学者关注的重点领域。文章通过梳理近年来有关创新网络测度、创新网络与区域增长关系、创新网络作用于区域增长方式等方面的文献发现：网络资本可以弥补社会资本在解释企业创新结网经济价值方面的不足，区域增长呈现出网络化特征已成为学界共识，知识流与邻近性能较好地解释创新网络与区域增长的关系机理。然而，当前研究对社会资本如何促进区域增长，网络资本与区域增长关系模型如何构建，不同类型的邻近性与知识对区域增长的影响有何差异等问题尚不明确，建议重视网络资本对区域增长的作用并实证检验二者的关联，同时还应重视创新网络中企业家精神、创新个体心理行为特征等因素对区域增长的影响。     

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.     

典型深街谷内树木空间配置对行人呼吸高度处气流的影响

为揭示树木的不同空间配植方案对行人呼吸高度气流的影响,本文将树木视为均匀多孔介质,通过附加源项法从空气动力学角度用CFD模拟了H/W=2的典型深街谷几何内4种树木配植情景,实验表明,不同空间配置下树木对街谷内行人呼吸高度处局地气流的影响强弱在空间分布模式上差异悬殊：① 均匀种植的树木对街谷内行人呼吸高度的气流起到阻碍作用,不均匀种植则有效提升街谷的整体流速。4种空间配植方案下树木对气流的影响程度不同,阻碍作用从大到小的顺序为均匀间距8 m（Spa8m）>均匀间距6 m（Spa6m）>均匀间距20 m（Spa20m）>不均匀配植（Non-uniform）;对应的平均气流增强指标顺序为$\bar{D}_{spa8}$（-19.31%）<$\bar{D}_{spa6}$（-16.14%）<$\bar{D}_{spa20}$（-10.73%）<$\bar{D}_{non-uniform}$（1.25%）。② 对比不均匀和均匀的种植方案,不均匀植树的街谷内部行人呼吸高度的气流流速比其对照案例（均匀植树Spa8m方案）整体增强了106.49%。街谷中部不种树,在街谷两端配置树木并预留足够的自由空间的不均匀植树方案,能够让角涡渗入街谷中部,促使街谷内部的垂直漩涡和两端的水平角涡运动,增强湍流和垂直交换,有效减少了街道两端“风口效应”和街道中部“风影效应”的区域,改善了整个街谷行人呼吸平面的风环境。④ 合理空间配置的树木能够改善街谷内部的行人风环境。街谷内行人呼吸高度处的气流对局地条件很敏感,树木的局部配置（空间簇集、密度）将引起强烈的空间变化。在既有城市建筑布局条件下,如何通过谨慎的景观设计,利用树木等城市绿化措施有效地改善城市的行人风环境,缓解污染扩散、疾病传播等问题,本文的方法可提供一定的参考。     

非线性波消波及波场分布研究

本文基于雷诺平均N-S方程,并结合RNG k-e方程建立了粘性数值波浪水槽,对不同波陡、不同相对水深、不同相对波高的非线性规则波的阻尼消波问题和波场分布进行研究。文中提出了两种描述消波区内部阻尼变化的阻尼函数,分别适用于小波陡情形和高波陡情形。研究结果表明,小波陡组消波区可设为一个波长,阻尼系数取10~4～10~5即可满足消波要求,计算结果与实验结果及造波理论吻合良好;高波陡组消波区可设为两个波长,阻尼系数取10~4～10~5亦可满足消波要求,计算结果与实验结果吻合良好。此外,当波陡较小时,波场内反射情况的小幅改变即可对整个波场造成影响,特别是当水深较浅时这种影响极为明显,需谨慎考虑。当波陡较大时,水波能量较高,整个波场沿水波传播方向可观测到明显的衰减现象,在具体试验中需进行考虑。