斜交桥下水流流向偏转角度的理论分析

我国现有铁路桥渡水文设计规范有关斜交桥的水力计算没有考虑桥下流向偏转的影响,从而影响计算精度。将流体力学中圆柱绕流经典理论的成果推广应用于双圆柱桥墩的情况,假设单桥墩的绕流流场可以按照一定的规律叠加,推导出圆柱形墩斜交桥梁桥下水流流向偏转角度的计算公式。分析表明,斜交桥下的水流流向偏转角度随斜交角度的增大先增大后减小,其极大值随压缩比的减小而增大。公式经与前人的试验资料验证,一定范围内吻合良好,并依据公式更正了此前流向偏转角度随斜交角度的增大而增大的错误认识。     

基于DEM的土地坡度计算研究

本文论述了在土地利用现状调查中应用数字高程模型技术,进行土地坡度的计算,并详细阐述了基于DEM获取坡度图的流程.     

基于栅格DEM的多流向算法述评

基于栅格DEM的流向算法是数字地形分析的重要研究内容之一。在分布式水文模型、土壤侵蚀等领域中,当需要获取与流向直接相关的水文参数(如汇流面积、地形指数等)的详细空间分布时,多流向算法(MFD)明显优于单流向算法(SFD)。根据所采用的水流分配策略,将现有MFD分为四类:(1)固定水流分配权重的MFD;(2)水流分配权重随汇流面积变化的MFD;(3)水流分配权重随局域地形特征变化的MFD;(4)基于局域形态单元的MFD。从模型合理性、算法复杂度和易用性、对DEM误差的敏感性等方面进行的分析表明,水流分配权重随局域地形特征变化的MFD优于其他三类MFD。目前对MFD采用人造DEM数据集的直接定量评价研究还十分不足,文章以一个例子来体现直接定量评价MFD的可行性及有效性,同时也定量反映出水流分配权重随局域地形特征变化的MFD具有更低的计算误差。目前通用的针对流向算法的DEM洼地平区预处理算法多针对SFD而设计,不适合MFD的实际应用,本文对适用于MFD的DEM预处理算法所应具有的特征也进行了讨论。     

基于多松弛格子玻尔兹曼的弯道水流三维数值模拟

为研究弯道水流现象并且拓展格子玻尔兹曼(Lattice Boltzmann Method,LBM)在水利工程领域的应用,建立了弯道水流的三维多松弛LBM演进模型,其中包括水流自由表面模拟、弯曲固壁边界处理以及紊流模型耦合求解等关键技术。应用该模型模拟研究了不同流量下U型弯道的水流状态,得到了水位、最大水深平均流速以及紊动能等参数的分布规律。分析和实践表明,该模型能较好地模拟三维弯道水流现象。     

基于数字高程模型推定区域地下水流场的方法

利用实测数据推定区域地下水流场是水文地质研究中非常重要的一项内容,传统的方法通常是利用已有水位数据进行插值计算,这样获得的地下水流场的准确性受钻孔的数量及分布的合理性影响太大,在某些无资料地区是不适用的。从区域尺度上来说,大多数平原地区的地下水运动受地形影响最大,地形和地下水运移的路径呈一定的相关性,据此,本文提出了一种基于数字高程模型计算区域地下水流场的方法,其中,趋势面方程参量的确定和系数率定是关键点和难点。在利用地表高程数据进行地下水位计算时,当选择低次多项式时,容易造成趋势面方程不能很好地拟合实测数据,而当选择高次多项式时,会造成方程求解的不稳定,因此,本文首先建立高次多项式作为初始趋势面方程,分别对趋势面方程中趋势项的各个参量与实测地下水位标高进行相关性分析,选取与地下水位标高具有明显相关性的参量组成趋势项方程,然后利用实测数据,对地下水面趋势平均水平实现了最优化的估计,求得和实测数据吻合最佳的趋势项方程,最后根据Lanczos奇异值分解理论,求得趋势项方程的解,并对残差部分使用泛克里金插值方法进行了无偏最优的估计。该方法在西北某区进行了应用,计算结果的误差远小于克里金插值法,与实测值吻合得更好,而且还可以进行外推计算,该技术方法在西北无资料地区地下水流场的推定中有较好的应用前景。     

由流路长度分布律和坡度分布律确定地貌单位线

根据Rodriguez Iturbe等和Gupta等导得的流域瞬时单位线即为雨滴汇流时间分布密度的结论,基于雨滴汇流时间等于其流路长度与其速度之商的基本关系式,提出了应用概率论理论建立由雨滴的流路长度分布律和速度分布律确定流域瞬时单位线的方法,并提出了由坡度分布律转换成速度分布律的原理和方法,以及由数字高程模型(DEM)自动获取雨滴流路长度分布律和坡度分布律的方法。此外,还应用最大信息熵原理给出了坡度分布密度的解析表达式。实例表明,作为一种新的毋须通过实测降雨径流资料确定流域单位线的方法,具有进一步研究和推广应用的前景。     

基于模拟退火粒子群算法的河道洪水反流向演算

简单介绍了洪水演算的几种常用方法,提出了洪水反流向演算的困难,提出了采用模拟退火粒子群优化算法与马斯京根算法相结合解决洪水反流向演算的策略,并用实例证明是可行而有效的。     

基于GIS对新安江模型的改进初探

新安江模型能较好解决降雨时空分布问题,但忽略了其他分布不均的影响。流域汇流特征在很大程度上取决于流域形状特征和地形分布。提出一种方法,利用数字高程模型(DEM)划分子流域,提取各单元流域的平均坡度和最大汇流路径长度,以最大汇流路径长度推求形状系数,并将形状系数和平均坡度引入模型结构中,建立其与汇流参数之间的相关关系,使新安江模型能同时考虑降雨、流域形状以及地形分布。将改进后的模型应用于沿渡河流域进行验证,效果良好。     

基于DEM不同路径算法的沟壑密度提取

沟壑密度是评价小流域沟蚀程度的重要指标,同时也是反映地表破碎程度的因子。采用合理的汇流阈值设置方法,在黄土高原县南沟流域,通过基于坡向流量分配的多流向算法(DEMON)和传统的单流向算法D8实现沟壑密度的提取。结果表明:多流向算法和单流向算法都能提取较合适的沟壑密度,其中多流向算法提取的结果更好一些。因此,本研究对地表破碎程度的描述和当地地形地貌的反映有重要的意义。     

多源多分辨率DEMs对宁金康桑峰地区冰川模拟的影响研究

研究宁金康桑峰地区第四纪冰川面积、体积、冰厚及平衡线高度特征参数的变化,将加深对该区气候响应的认识。数字高程模型（DEM）描述地面的起伏形态特征,为冰川模拟的基础数据,对冰川模拟影响较大。已有研究通过DEM空间分辨率来探究对流域、坡度等的影响,然而目前尚缺乏对古冰川重建影响的研究。文章分别选择4种DEMs（ALOS PALSAR RTC HIGH RES 12 m DEM（简称ALOS 12 m DEM）、ASTER 30 m GDEM、SRTM 30 m DEM、SRTM 90 m DEM）采用改进的冰川流线模型来模拟宁金康桑峰地区卡若拉西沟冰川、枪勇冰川、西坡冰川和岗布沟冰川自末次冰盛期以来的冰川厚度及规模,基于变异系数法比较计算不同DEM模拟冰川参数的稳定性,分析不同DEM模拟的冰川冰储量变化对区域水资源的影响。结果显示：1）冰川的塑性流变使其对细微的高程变化可能并不敏感。冰川模拟和实测数据的对比表明,ALOS 12 m DEM的高精度地形数据和SRTM 90 m DEM的低分辨率高程数据对冰川的模拟都差于SRTM 30 m DEM数据,说明30 m分辨率的DEM可能与冰川塑性流变的尺度较一致,能够更好地模拟冰川的变化。同时SRTM 30 m DEM比ASTER 30 m GDEM具有更好的数据质量和高程精度,更加适合本地区的冰川模拟。2）从现代冰川到末次冰盛期冰川,随着冰川面积增大,不同DEM模拟的冰川面积、体积、冰厚和平衡线高度变化总体趋于稳定,DEM的影响减小。3）不同DEM模拟的冰川变化影响对区域水资源的评估。从小冰期到末次冰盛期,不同DEM模拟的冰川水当量的差异在15%以内。

     

一维浅水流动方程的Godunov格式求解

以准确Riemann解为基础,建立了求解一维非平底浅水流动方程的Godunov格式,用水位方程法(WaterLevel Formulation,WLF)求解Riemann解,结合中心差分和Riemann解离散底坡项,保证了计算格式的和谐性.经算例验证,方法健全、通用,且分辨率高.     

基于MPI和OpenMP的重力及重力梯度数据并行正演算法研究

为提高重力及重力梯度数据的正演效率,笔者引入基于MPI (Message Passing Interface)和OpenMP (Open Multi-Processing)的并行计算,通过对比分析不同数据规模的网格数和模型体个数对并行效率和加速比的影响,得出随着正演数据规模的增加,并行效率和加速比均得到提高。同时对比了基于MPI和基于OpenMP的两种并行方式的性能,结果表明,重力及重力梯度数据正演的并行计算中MPI的提速能力优于OpenMP,且在较大规模数据的正演计算中基于MPI的并行效率优于基于OpenMP的并行效率。     

运用历史航照及地形图建置数值地形资料并探讨1941年草岭山崩之地形演育(英文)

<正>In tectonically active mountain belts such as the Taiwan(Fig.1a),frequent landslides affect the stability of mountain slopes,and landslides favour river erosion of disrupted masses.In the climatic and geodynamic context of Taiwan with heavy rainfall,approximate typhoon frequency of 3 -5 per year,rapid uplift of～5-10 mm yr~(-1) and strong denudation rate.Landslides are among the most common earthquake induced secondary effects and are causing huge damage to     

基于“数字水调”规划的黄河水量调度方案编制

在“数字水调”规划下,将自适应控制思想引入黄河水调方案编制工作中,研究开发了黄河水量调度方案的自适应编制法。该法能够跟踪适时数据,计算分析系统状态,及时调整调度期内水库泄流计划以及用户引水计划,以达到“防凌、防断流、公平分水”的调度目标。运用该法编制了2001至2002调度年的水调方案并与当年实际调度方案进行了对比,结果显示自适应方案编制法能够快速高效的编制年、月、旬方案,编制的方案完全满足调度要求。     

基于三维遥感系统的泥石流土石量计算及影响范围模拟

结合三维遥感影像解译提出一种定量的泥石流土石量计算方法。在泥石流汇水区内对地形进行0次谷与1次谷划分,按可搬运的物质总量和一次降雨所能搬运的物质总量两种方式进行分析,使计算结果更加精细化;以数字高程模型(DEM)与降雨所搬运的土石总量作为影响范围模拟的基础,利用GIS空间分析功能分析泥石流汇水区的横截面面积及区域平面面积等地形参数,判别土石产出量与地形参数关系,实现泥石流影响范围的模拟。分析结果可为潜在泥石流危险区域评价预测提供参考。     

基于自适应退火算法的非线性位移反分析方法研究

根据地下工程非线性位移反分析的特点,建立起基于地下洞室收敛位移量测结果的反分析模型;针对一般退火演化算法优化效率低的问题,综合运用遗传算法、模拟退火算法和非线性有限元分析手段,并引进自适应的思想,建立了基于自适应退火演化算法的地下工程非线性位移反分析的新方法和理论,在探讨其应用方法与实施过程的基础上,开发了相应的计算分析程序。模拟分析表明,理论计算结果与模拟结果吻合良好,该方法可以满足工程要求。     

基于独立信息数据波动赋权的泥石流危险度评价

针对经典泥石流危险度评价中以灰色关联度作为次要危险因子筛选依据的不足,采用复相关系数作为泥石流次要危险因子筛选的依据,从而建立了泥石流危险度评价的主要危险因子与次要危险因子组合的多因子体系。在此基础上,针对次要危险与主要危险因子之间存在显著相关性,同时为了体现次要危险因子对泥石流危险度的贡献作用,采用独立信息数据波动赋权法计算泥石流次要危险因子的权重,建立了泥石流危险度评价的计算公式。以此计算东川市12条泥石流沟的危险度评价结果,计算结果比经典方法更符合次要因子的补充地位,从而证明了该方法的合理性。     

基于遗传算法的软土地基沉降预测

基于自然进化原理的遗传算法是一种解决岩土工程复杂非线性问题十分有前景的方法。对遗传算法中一些具有代表性的算法作了简要分析和评论。软土地基沉降受众多因素的影响,在时序上表现出复杂的非线性特征。针对一个加固纠偏工程的沉降预测问题,运用MATLAB编写遗传算法程序进行了预测分析。计算结果与实测资料基本一致,它在全局优化、非线性优化、多参数优化等方面表现出了传统算法无法比拟的优势。     

基于断层擦痕侧伏角公式的构造应力张量反演

利用Aleksandrowski推导的断层擦痕侧伏角公式,提出了一种改进的构造应力张量反演法。根据不同应力比值下构造应力与断层擦痕侧伏角的关系,利用最小二乘法,详细推导了构造应力张量的反演方法,最后利用Matlab软件编制程序实现了该计算过程。在此基础上,现场调查了江西武山铜矿北矿带的断层滑动数据,利用上述改进方法反演了该地区的构造应力张量方向特征。将上述反演结果与由震源机制解获得的最新构造应力场结果进行对比分析,并结合研究区断层的展布特征及所在的地质构造背景,获得了该地区自晚侏罗世以来的构造应力场特征,表明该地区构造应力场具有一定的稳定性。改进后的构造应力张量求解过程及工程应用表明,将Aleksandrowski的图示法和Etchecopar等的反演法结合起来反演构造应力张量,是对已有方法的改进,具有更加简单、实现容易等特点,计算结果比较符合实际。