西藏公路沿线河流丁坝局部冲刷深度计算

分析了丁坝局部冲刷的过程和特征。以量纲理论为基础，通过对国内外公开发表的试验资料采用多元回归的方法。建立了不漫水丁坝清水冲刷的局部最大冲刷深度的计算公式。公式考虑了水深、流速、坝长、丁坝与水流夹角、坝头边坡、泥沙不均匀性等对冲深有影响的因素。其中，对于泥沙的非均匀性，传统方法很少考虑，一般是将均匀沙、非均匀沙的资料一起来分析，在此对其进行了定量的讨论。最终通过西藏地区公路沿线河流丁坝冲刷的实测数据对理论公式检验，发现计算值与实测值吻合较好，其公式可应用于西藏干线公路沿河路基防护工程丁坝局部冲刷深度计算。     

山地绿洲边界层特征的数值模拟

使用美国NCAR新版MM5V35非静力平衡模式, 采用三重嵌套的降尺度方法, 通过设计理想的地形和山地绿洲, 模拟研究了山地绿洲环流及边界层特征。山地绿洲的地面感热通量和潜热通量与周围沙漠差异较大, 对形成沙漠绿洲环流有明显贡献。在无山地绿洲的情况下, 地形仅对感热通量有影响, 对潜热通量影响不大。山地绿洲可以使绿洲上空的干冷气流通过下沉气流向下层输送, 在山地绿洲上空形成下沉干冷气流的边界层特征, 它可以抑制由地形形成的向上输送的暖湿气流, 改变地形形成的边界层特征。地形引起的环流是低层复合, 高空辐散。绿洲引起的环流是低空辐散, 高空复合。两种环流呈完全相反的情况。山地绿洲的气候效应可以抑制山地地形的气候效应。     

基于地统计学插值方法的局部奇异性指数计算比较研究

以铜陵矿集区土壤Pb元素为例,研究稀疏采样条件下地统计学克里格方法,序贯高斯模拟方法对奇异性指数计算的影响。研究结果表明,序贯高斯模拟方法强调了短距离范围内的空间不确定性,弥补了克里格方法平滑效应的不足,对于精细重建土壤元素的空间分布特征具有更好的效果。对于稀疏采样的数据集,较之原始数据和克里格方法,基于序贯高斯模拟方法获取的奇异性指数能够更精细的刻画局部空间结构,更好的应用于土壤地球化学异常的提取和识别。     

山地降水垂直分布模式计算方法的改进

以傅抱璞公式为出发点，直接对抛物线进行二次响应面回归，计算简便、精确度高；同时还对山地降水高斯模式进行了简化，并将其应用于黄山降水分析中，效果较好。     

地理学多视角研究方法——Braess网络车流分配过程的理论分析与数值计算

对复杂的地理系统采用多种方法从不同的视角开展分析,可以降低错误结论的概率。本文以Braess交通网络为例,提出一个地理系统多视角分析的研究案例。首先借助La氏乘数法预测奇对称Braess网络的车流优化分配的结果。然后采用数值计算和模拟方法论证,在该网络中,车流会通过自组织过程自动向着优化分配的方向演化,并且利用Markov链预测各个阶段的车流分配数值。最后借助最大熵原理从理论上证明,上述最优化过程的本质是地理系统的熵最大化;运用对偶规划和对称思想揭示,熵最大化的实质是车流运行的耗时总量最小。不同的方法给出的结果殊途同归、互相印证。这一套研究方法可以推广到多维不对称的交通网络,进而推广应用于地理学其他方面的理论分析和应用研究。     

地震作用诱发老滑坡复活机制的数值模拟

甘肃省白龙江流域某大型顺层岩质滑坡经"滑移-拉裂-剪断"而形成,天然状态下基本稳定。在经历"5·12"汶川特大地震发生后,此滑坡有明显的局部复活迹象,可见于滑坡后缘出现连续贯通的拉裂缝。以该滑坡在地震响应下的局部复活为例,以滑坡所处的区域地质条件为基础,对滑坡受地震响应导致局部复活的现象、特征,利用Geo Studio软件动力响应Quake模块,对该滑坡局部复活机制进行模拟研究。结果表明:地震响应下滑坡变形破坏受地质条件和地形坡度的影响显著,同一地震波,相对于基岩,滑坡体对地震波具有明显的放大效应。这为合理地解释在"5·12"汶川特大地震作用下该滑坡局部复活原因提供了理论依据。     

山地河流穿越管道冲坑扩展规律的试验研究

合理预测山地河流穿越管道的未来埋深和悬空长度对其安全运营至关重要。本文以北干线输气管道穿越工程为研究对象开展了水槽模型试验,观测分析河流穿越管道附近河床演变趋势,研究流量、水深和管径等因素对冲坑扩展规律的影响。结果表明:河床演变主要由推移质泥沙输移引起,而随着管径的增大,在管底形成冲坑点的次数逐渐减少;管底形成冲刷之时冲坑竖向扩展速率很大,随着管涌的发生,冲刷速率逐渐减小,冲刷深度逐渐增大;管底冲坑竖向扩展过程满足一级动力学反应方程,归一化处理后得到了冲刷深度与冲刷时间之间关系式;水动力条件、管径和沙粒特性共同影响管底极限冲刷深度,采用Gauss-Seidel迭代法得到无量纲冲刷深度与相对泥沙粒径和弗劳德数Fr参数的关系式;当Fr0.6时,冲坑横向扩展仅为初级扩展一个阶段,当Fr0.6时,冲坑横向扩展过程包含初级扩展和次级扩展两阶段;最后,结合试验数据和冲坑竖向扩展经验模型,推导出冲坑横向扩展速率计算公式,且模型预测结果较好。研究结果可为探究山地河流穿越管道冲坑扩展规律及管道后期安全运营维护提供重要参考价值。     

沙丘动力学数值模拟研究方法综述(Ⅰ):沙丘周围流场模拟

沙丘地貌学包括沙丘形态、组成物质及形成过程等3个方面的研究,野外观测、物理模拟及数值模拟是沙丘形成过程研究的主要方法。目前,随着"3S"技术及计算机技术的发展,沙丘动力学数值模拟方法在沙丘地貌研究中已很活跃。沙丘周围流场变化导致沙丘不同位置气流剪切力的不同,对沙丘形态的塑造起着至关重要的动力控制作用。本文主要介绍了沙丘周围流场动力学数值模拟研究工作所采用的方法及所取得的主要成就。     

山地、湖泊的三维大气－斜压水动力学耦合模式──在日本琵琶湖水－气系统中的应用

大气、湖泊的边界层是大气边界层和湖泊边界层两部分组成的，它们之间通过湍流交换连接在一起，形成一整体系统。经过分界面的动量通量是连续的，热量是守恒的。基于此，本文在近几年工作的基础上，建立了大气边界层与水动力学模式的耦合模型，并对日本琵琶湖进行了实验研究，获得了一些比正压和均匀风场模式更符合观测实际的结论：（１）无论夏季（ＳＳＷ）和冬季（ＮＮＥ）作用下，湖面均可形成正的风涡度场；（２）夏季时，风的正涡度场对形成琵琶湖中观测到的环流特征起着十分重要的作用，而且还构造出与环流相匹配的深水区低、浅水区高的温度场；（３）夏季时，初始温度场的水平分布特征对模式结果的影响很小；（４）冬季时，湖中无明显水平环流生成。     

山地地形对鼓浪屿历史文化街区风荷载作用效应研究

山地环境中的街区风荷载与平地条件下有明显不同。鼓浪屿历史文化街区处于台风易发地区,对其开展山地环境下风载作用效应的研究对科学保护历史建筑非常必要。本文以鼓浪屿历史文化街区为研究对象,运用ANSYS Fluent进行数值分析山地地形对鼓浪屿风场与风荷载体型系数的影响并提出对该地区已有建筑防风保护与建筑选址的建议。表明:(1)鼓浪屿的高风速、极值加速比、极值负压和极值风荷载体型系数均集中分布在成十字相交的两轴线的各山顶,两轴线是核心线性防风区域,龙头山、鸡母山和笔架山山顶为防风重点。(2)龙头山山顶近地面处加速比最大,对应产生极值风荷载体型系数。(3)两轴线的横风向加速比均大于顺风向,山顶加速效应大于峡谷侧风面大于峡谷底处。(4)山顶处数值模拟得到的风荷载体型系数与规范值差距不大,峡谷处由规范得出的修正系数较数值模拟值偏小。(5)海拔较低的迎风面和背风面山脚风速低,适合建筑选址。龙头山、鸡母山和笔架山山顶区为高风速频发且极值负压产生的区域,是加强建筑检修与维护、提高防风性能的重点,不宜作为建设选址。     

参考作物蒸散量计算方法的比较研究

应用FAO Penman-Monteith公式、Priestley-Taylor公式、Makkink公式、Penman公式和FAO-24 Blaney-Criddle公式等5种方法计算了奈曼地区的参考作物蒸散量,对5种方法的计算结果进行了比较研究,结果表明Penman公式和FAO-24 Blaney-Criddle公式得到的参考作物蒸散量与FAO Penman-Monteith模型结果相近,Priestley-Taylor公式和Makkink公式的计算结果偏差较大,导致不同模型计算偏差的原因是5种模型各自选用了不同的辐射项和动力项计算式。     

灌溉方式对现代绿洲影响的数值模拟

灌溉是农业发展的根本,没有灌溉就没有荒漠区农业。利用美国NCAR中尺度模式MM5V3模拟了喷灌与不同水量地灌以及没有灌溉对绿洲土壤湿度、地下径流以及感热、潜热通量的不同影响。结果表明:①地灌后地表蒸发与植被层的蒸腾更旺盛,散失的水分更多;而喷灌可以抑制地表蒸发与植被层的蒸腾,对土壤水的保持更有利。②喷灌试验要在土壤湿度达饱和以后才会形成地下径流量,而地灌试验则是土壤湿度与地下径流量同时增长。总之,喷灌方式是一种高效节水的灌溉方式,它比其它灌溉方法更有利于绿洲农业生态系统的温度整体降低,不论土壤湿度还是大气湿度都会相应增大,抑制地表土壤水分的蒸发,有利于绿洲农业维持。     

沙尘天气影响因子的对比分析

对比分析了2002年和2003年春季沙尘天气发生的大气环流及地表条件特征, 并利用具有风沙物理过程的沙尘数值模拟结果和动力诊断技术, 探讨了2002年和2003年典型沙尘天气过程和冷空气过程中大气动力条件的作用。结果表明, 沙尘天气的强度、发生范围主要是由大气的动力条件所决定的, 而沙源区地表特征的变化对沙尘天气的发生起着重要的作用, 沙尘天气的强度和影响范围主要决定于沙尘的垂直输送过程。此外, 还总结出了沙尘天气中垂直输送-水平传输-沉降过程的概念模型。     

高层建筑群平面布局类型对室外风环境影响的对比研究

现有城市热环境研究关注于城市尺度范围内城市形态,未充分考虑小尺度区域内、非匀质分布的建筑群布局形态对热环境,尤其是室外风环境的影响。以6幢方形截面高层建筑组成的建筑群的周围风环境为研究对象,采用数值模拟方法进行对比、分析,对比6种布局形式的建筑群的室外人行高度(1.5 m)处的风速比和风向分布,得出风环境优劣状况与平面布局之间的关系,为城市建设、高层建筑布局规划提供参考与评价依据。     

基于元素分析仪测定土壤有机碳的不同前处理方法对比研究

采用元素分析仪测定土壤标准样品中的有机碳含量,对比了银杯法、离心法和过滤法3种不同的前处理方法对测定结果的影响。以N-甲基邻苯二甲酰亚胺为加标物质,按3个不同水平加入到土壤标准样品中,开展了加标回收实验。研究结果表明,采用3种不同方法处理土壤标准物质后,其有机碳测试结果的相对标准偏差均小于9%,说明3种前处理方法均适用于土壤有机碳含量的测试。其中,离心法和过滤法的相对偏差均小于4%,其准确度和重现性优于银杯法,测试结果也更接近土壤有机碳含量真实值。离心法和过滤法的加标回收率分别为79.97%~102.09%和79.56~101.42%,明显高于银杯法的加标回收率(43.14%~69.10%)。研究结果表明,基于元素分析仪测定土壤有机碳的3种前处理方法中,过滤法最为准确和可靠。     

起沙系数对沙尘数值模拟影响的研究

通过综合考虑地表条件,如土地利用、土壤类型、植被覆盖与土壤湿度等,定义了起沙系数,用于改进沙尘数值预报模式中的起沙通量,为沙尘数值预报模式提供客观准确的地面起沙条件,提高了沙尘天气分布预报的准确率\.起沙风系数的引入能够对沙尘数值模拟产生较大的影响,若起沙系数中应用较高精度的土壤水分资料与土壤类型,将能更准确地反映起沙系数的作用。     

从行政分权到跨域治理:我国地方政府治理方式变革研究

从集权到分权再到伙伴关系,从统治到治理再到跨域治理,西方发达国家地方政府治理方式呈现出螺旋式发展路径。我国的分权化改革打破了计划经济体制下地方政府被动羸弱的状态,在激发了地方政府发展经济的动力的同时,引发了"地方政府企业化"倾向,形成了分割的"行政区经济"。市场化改革在引入和整合体制外社会经济资源的同时,也导致政府与市场结合成"不受约束"的增长联盟,反而削弱了政府的权威。跨域治理理念旨在强化政府组织、市场组织和社会组织之间的资源整合,鼓励各种治理组织的参与,以共同应对跨行政区、跨部门、跨领域的公共事务。该文结合我国地方政府的实际情况,认为通过以下途径可以实现地方政府跨域治理:1)分权与赋权相结合,引进并整合体制外的社会经济资源,把决策权力向企业、社区和非营利组织转移;2)统筹协调各治理组织间的关系,促进城市政体内的权力平衡,以利益协调为基点,促使治理规则由支配性规则向共识性规则转变;3)综合运用行政化手段和市场化手段调整地方政府间关系,实现府际合作,促使地方政府由竞争型政府向合作型政府转变。     

城市内涝灾害受灾人口评估方法与实证研究：以哈尔滨市道里区为例

城市内涝灾害频发,对居民生命安全造成严重威胁,为提高城市内涝灾害受灾人口评估精度,提出一种更为精确的受灾人口评估方法。以哈尔滨市道里区为研究区,以城市内涝灾害受灾人口为研究对象,运用一、二维非恒定流为主控方程,构建城市内涝数值模拟模型,并结合受灾人口分布特点,综合构建基于土地利用的人口随时间变化的计算模型。实现在模拟内涝灾害影响范围基础上,利用受灾人口计算模型提取白天与夜晚受灾人口分布情况。结果表明：研究区在百年一遇降雨情景下,有25条街道会发生不同程度积水,积水深度范围值为0.10~1.42 m;此级别内涝灾害在白天11条街道受灾人口数量最大值达到3 500人,夜晚10条街道受灾人口数量最大值为720人。     

青藏高原山地系统动力学数值模拟研究

青藏高原山地系统地壳巨厚，约为正常地壳厚度的两倍，由于第四纪以来高原的急剧隆升而成为全球构造研究的热点，根据山地系统岩石圈运动的主要因素－构造带和断裂带，本文将青藏高原山地系统的地壳演变化简化成一个平面问题和一个典型剖面问题的力学模型，应用变形体模拟构造带，采用摩擦模型模拟断裂带，并根据周边位移情况给出边界条件，应用ABAQUS有限元分析软件和位移加载，变成了青藏高原山地系统岩石圈应力－位移场吻合较好，由此分析和推断了青藏高原山地系统演变的历史和现状。     

基于GRID-TIN混合格网DEM的旱作梯田数值模拟模型研究

旱梯田地形具有独特的平面和剖面形态特征,现有DEM难以对其地貌形态特征进行准确描述,无法满足构建旱梯田地形数值模拟模型的需求。为此,以黄土高原典型旱梯田地形为切入点,基于Grid-TIN混合格网DEM和面向对象技术构建出水平梯田等典型旱梯田数值模拟模型。根据旱梯田地形的独特地貌形态特征,提出能够对旱梯田地形的高程、坡度进行准确计算的数字地形分析方法。该研究成果是对基于DEM的旱梯田地形数值模拟模型研究的有益尝试,对于探讨利用DEM实现旱梯田地形的有效数字表达与分析具有重要理论意义。