京津冀城市群可持续爬升规律的定量模拟及验证

城市群形成发育的自然过程表现为核心城市为了自身可持续发展而不断联合周边城市提升可持续发展能力的过程.城市群可持续发展的爬升机理是一条随着时间推移和城市个数增加而形成的非线性复合型爬升曲线.文章通过几何推导求解出城市群可持续爬升函数曲线规律、爬升率和爬升速度,构建了城市群可持续发展爬升能力测度指标体系,采用TOPSIS与灰色关联方法定量测度了2000～2015年京津冀城市群经济可持续爬升能力、社会可持续爬升能力、环境可持续爬升能力和综合可持续爬升能力的动态变化态势,创建了城市群城市间综合联合强度模型和联合门槛值计算方法.研究表明:京津冀城市群经济可持续爬升能力、社会可持续爬升能力、环境可持续爬升能力和综合可持续爬升能力均呈波浪式提升趋势, 2000～2015年历年平均爬升速度分别为2.4%、1.67%、1.1%和1.74%,城市群各城市间的综合联合强度总体不断加大,但存在着联合门槛值的限制.2000～2015年京津冀城市群核心城市北京市为了提升其可持续爬升能力,在2000年之前就联合天津、廊坊、保定共同发展,在2002年联合唐山共同发展,在2009年联合沧州共同发展,在2012年联合张家口和石家庄共同发展,在2014年联合承德共同发展,截至2015年仍然有邯郸、秦皇岛、衡水和邢台4个城市和北京的综合联合强度低于联合门槛值6.14,这4个城市距离北京相对较远,对北京可持续爬升能力尚且没有实质性贡献.进一步采用京津冀城市群核心城市北京市2000～2015年综合可持续爬升能力的长时间序列指数值进行多次爬升曲线拟合后发现,京津冀城市群综合可持续爬升函数模拟曲线与2000～2015年京津冀城市群综合可持续爬升能力曲线具有很大的相似性,说明综合可持续爬升函数曲线模拟效果良好,可采用综合可持续爬升函数模型分析预测京津冀城市群未来综合可持续爬升能力.该研究为推动京津冀城市群协同发展提供了定量的决策支持依据,为全国城市群可持续发展所联合的城市个数的确定提供了理论指导和算法.     

基于改进引力模型的城市应急避难场所空间布局合理性评价

应急避难场所是人员疏散、救助和安置的重要载体,其空间布局合理与否直接影响到城市抵御灾害的能力。可达性和拥挤度作为居民点与应急避难场所相互作用的关键指标,建立其合理的评价方法,对城市应急避难场所均衡布局具有重要参考价值。该文引入人口规模影响因子、应急避难场所服务能力和极限距离三个参数改进引力模型,以兰州市城关区部分区域为例,在不同出行极限距离条件下,分析应急避难场所对居民点的吸引力,从应急避难场所的可达性和拥挤度两个方面评价城市应急避难场所空间分布合理性。研究结果表明：研究区应急避难场所空间分布不均衡,不能完全满足当前疏散人口的需求;出行极限距离较短时（500 m和1 000 m）,大部分区域可达性低,西南部、东北部的应急避难场所拥挤度差异显著;出行极限距离为2 000 m时,可达性表现为由东北向西南衰减的趋势,拥挤度反之,各应急避难场所拥挤度均低于0.4人/m²。改进的引力模型综合考虑距离的衰减、应急避难场所服务能力和居民点人口,能有效地测定应急避难场所可达性和拥挤度,可以更全面可靠地评价应急避难场所空间布局合理性。     

城市扩张度量中的重力-空间熵模型

熵模型和理论为城市土地利用及人口空间分布定量描述提供了新的思路,被广泛应用于城市发展定量研究中.然而,最初的空间熵模型并未能体现出城市地理空间异质性,并且大多数相关模型并未将空间离散化,也即距离,这一基本地理要素考虑在内.基于此,本研究建立了一个综合重力和空间离散分布理论的熵模型,以体现距离及空间分布结构对于城市人口和土地利用熵值的影响.模型以相对人口密度空间分布为起点,定义其对总体熵的贡献随距城市中心距离增加而增加,从而使模型能够体现跳跃式土地利用对熵值的影响.此外,人口密度的引入也避免了原模型熵值为负的可能,从而使模型能够区分同样规模土地利用下不同利用模式对熵值的影响.模型分析验证表明改进的重力-空间熵模型较原模型更为合理.研究采用上海市城市建设用地及人口统计历史数据对模型进行验证.结果显示,上海市的土地利用和人口空间分布熵值在过去的30年稳步增长,这与上海市的人口和城市用地变化统计数据变化一致.此外,分区熵值贡献地图显示模型熵值计算结果与各区县城市发展政策及进程一致.     

基于指标法的建筑物理脆弱性评估研究进展

承灾体脆弱性评估是科学进行灾害风险评估和预测的基础，房屋建筑作为面大量广的承灾体，众多学者对建筑物理脆弱性指标模型进行了研究。基于单灾种和多灾种2个维度，针对指标模型构建的各环节，全面梳理了几种典型单灾种物理脆弱性指标体系和评估模型构建情况，发现指标选取理论依据不明确，模型构建主观性较强，不能准确表征建筑特点与抗灾能力间的内在联系。系统总结了多灾种指标体系和耦合物理脆弱性指标模型研究现状，发现多灾种之间及其对承灾体影响的复杂耦合效应在现有指标模型中未得到充分体现。研究结果表明，明晰指标依据、优化模型构建是提升单灾种物理脆弱性评估准确性的关键；改进脆弱性耦合模型、拓展综合脆弱性评估方法是健全多灾种脆弱性评估研究的核心。     

区域供水管网综合抗震能力评估方法

为了评估大区域供水管网的综合抗震能力,分析了城市供水管网脆弱性的影响因素,并基于行业年鉴等数据资源建立了中国大陆区域供水管网综合抗震能力分析数据库。利用突变理论和模糊综合评价模型,建立了区域供水管网抗震能力评估指标体系,提出了区域综合抗震能力评估方法,结合720个城市供水管网管材、场地类别、城市类别、抗震设防等数据和评估影响指标,计算了每个城市基础抗震能力、供水管网自身抗震能力和综合抗震能力指数。建立了区域基础抗震能力分级和供水管网综合抗震能力分类标准,对中国大陆城市供水管网进行了分级和分类。利用ArcGIS计算并绘制了区域基础抗震能力分级图和供水管网综合抗震能力分类图。     

陆地下垫面与环境气流对锋面气旋发展过程影响的理想试验

地面摩擦和大尺度流场是影响锋面气旋结构演变的重要因子,本文使用WRF模式并采用湿物理方案,通过理想化试验,综合考虑陆面摩擦、气旋式扰动相对于急流位置和大尺度流场对锋面气旋结构变化的影响.结果表明：当仅考虑单一因子时,气旋式扰动位于急流南侧和辐合流流场有利于气旋形成Shapiro-Keyser（S-K）模型结构.当同时考虑地面摩擦和大尺度辐合时,气旋式扰动位于急流北侧的气旋发展整体向经典的挪威气旋模型转变;扰动位于急流南侧的的气旋发展则整体呈现S-K模型结构,此时辐合流场有利于S-K模型结构出现.当同时考虑地面摩擦和大尺度辐散时,扰动处于急流北侧的气旋呈现挪威气旋模型结构;由于气旋式扰动穿越急流和辐散流场同时有利于暖锋后弯发展以及冷暖锋距离加大和锋消,扰动处于急流南侧的气旋呈现典型S-K气旋模型结构.这个结果解释了在东亚大陆地区辐散场形势下出现的S-K模型结构气旋个例.     

长江中游城市群水资源承载力时空格局及耦合协调性

长江中游城市群是实施生态优先绿色发展战略的重点区域,从水资源承载系统内的水资源、社会、经济、生态环境4个子系统中选取24项指标构建水资源承载力评价体系,综合运用改进熵权TOPSIS模型、空间自相关分析和耦合协调发展模型定量评价2012-2018年长江中游城市群水资源承载力时空变化过程及子系统间的耦合协调性.结果表明,（1）长江中游城市群整体水资源承载力水平表现为：缓慢上升（2012-2015年）、下降（2015-2017年）、再上升的趋势（2017-2018年）;（2）水资源承载力的空间差异不明显（仅2016年差异显著）,武汉城市圈水资源承载力的空间差异相对较大且呈现低值包围高值的空间分布特征;（3）各城市生态环境子系统承载力得分较为均衡,但其他子系统的承载力均差异较大;（4）影响水资源承载力的主要因素依次为城市污水处理厂日处理能力、人均GDP、城镇化率、第三产业比重和人均水资源量;（5）长江中游城市群水资源承载系统的耦合协调度总体处于中等水平,且水资源承载力与耦合协调度有极强的正相关关系.研究结果可为长江中游城市群水资源承载力改善及水资源优化配置提供依据.     

新安江模型在资料匮乏的长江中下游山区中小流域洪水预报应用

水文资料匮乏流域的洪水预报(PUBs)是水文科学与工程中一个尚未解决的重大挑战.中国湿润山区中小流域大多是水文资料匮乏的流域,在此地区进行洪水预报的重要手段之一就是水文模型参数的估计.对基于参数物理意义的估算方法(以下简称物理估算法)及两种区域化方法进行了研究,将其用于新安江模型参数的估算及移植.皖南山区的29个中小流...     

海域流动点外部扰动引力无奇异计算模型

针对海域重力场变化特征和远程飞行器机动发射保障应用需求,本文分析研究了地球外部空间扰动引力三类传统计算模型的技术特点及其适用性,指出了采用表层法作为海域流动点扰动引力计算模型的合理性及需要解决的关键问题,分析论证了空中扰动引力计算对地面观测数据的分辨率和精度要求,提出通过引入局部积分域恒等式变换、局域泰勒级数展开和非网格点内插方法,消除表层法计算模型积分奇异性固有缺陷的研究思路,进而推出了适合于海域流动点应用的扰动引力无奇异计算模型,较好地满足了全海域和全高度段对局部扰动重力场快速赋值的实际需求.以超高阶全球位模型EGM2008作为标准场,通过数值计算验证了无奇异计算模型的可行性和有效性,在重力场变化比较剧烈的海沟区,该模型的计算精度优于2×10^-5m·s^-2.     

新中国成立70年来的中国大气科学研究:天气篇

天气指某一个地区距离地表较近的大气层在短时间内的具体状态.大气中气象要素的空间分布可表现为各种瞬息万变的天气现象,这些天气的分布和变化是由不同时空尺度的天气系统引起的.天气与民生息息相关,其发展演变一直是大气科学研究和应用的重点领域.天气学的发展与观测系统、动力学理论和数值模式的发展密切相连.中国从20世纪50年代初开始建设观测网,到目前已建成门类齐全、布局合理的地基、空基和天基综合气象观测系统.特别是新一代稠密雷达网以及风云卫星系列的发展以及多次大型野外观测试验的实施使我们对天气的认识从宏观的天气形势深入到中小尺度天气系统精细热动力、云微物理结构和演变特征.观测系统的发展同时也促进了理论、数值模式和模拟的发展,中国已由初期主要以引进国外模式为主发展为目前主要发展具有中国自主知识产权的数值模式系统,基于高分辨数值模拟结果对不同尺度天气的发生发展机理和可预报性有了深入理解.此外,天气学已由初期的独立发展逐渐向多学科交叉方向转变,气候和环境的变化与天气演变之间的相互作用已成为大气科学的热点和前沿问题.文章重点回顾过去70年来中国在对天气演变起重要作用的天气现象及其短期变化过程的物理本质、演变规律和预报方法领域所取得的重大科学和技术成果,主要根据正式发表的文献从大气动力学、天气尺度天气特征、台风及热带天气、强对流天气特征、数值天气预报及资料同化,以及天气与气候、大气物理及大气环境等交叉领域六个方面分别加以综述.     

基于区域测井大数据和实验资料的储层流动单元渗透率建模方法

渗透率是反映储层渗流特性的参数,其对研究油气运移及油气田勘探开发具有重要意义.目前渗透率计算模型大多精度较低,主要原因是储层纵横向的非均质性和孔隙结构的巨大差异,且现有计算模型适用范围小,应用资料种类单一,不能综合反映区域特征.本文以西湖凹陷3个区带7个构造29 口探井的测井资料和岩石物理实验分析资料为研究基础,应用1...     

银川市地震应急避难场所适宜性评价

近年来,随着银川市人口的不断增加,主城区建设发展加剧,对城市应急避难场所需求显的尤为重要。研究以地理信息空间分析方法为基础,运用物元可拓模型,构建银川市主城区地震应急避难场所适宜性评价模型。结果表明：（1）从综合评价结果来看,待评价的16个应急避难场所均为适宜,适宜性普遍较高;（2）从综合评价指标来看,安全性、可达性、有效性均是影响银川市应急避难场所适宜性的因素。从二级指标来看,地势、与重大危险源间的距离、容纳人数、开放空间比是影响地震应急避难场所适宜性的主要因子,路网密度、与医院距离、与消防点距离、与公安局距离是影响地震应急避难场所适宜性的次要因子;（3）评价结果中,中山公园为高度适宜,其主要原因在于地势平坦,周围路网密度高;大团结广场和海宝公园为较适宜,影响其因素为与医院、消防点、公安局的距离。本文通过评价指标体系的建构,侧重于物元可拓模型的定量化解算对银川市地震应急避难场所适宜性进行等级划分,可为城市应急避难场所更好地服务于市民灾患时的庇护与救助需求提供支持,对提高应急处理能力具有一定指导意义。     

多元统计组合模型在地震综合预报中的应用

针对目前地震综合预报中的一些问题，利用近30年来迅速发展的多元统计分析中主成分分析、判别分析组成多元统计组合模型，在众多的地震预报指标（预报因子）中采用信息最大化方法，选择对中期预测信息累积贡献率大于90%地震预报指标，分别进行相关分析、预测、检验，最终应用马氏距离判别作外推综合预报；并以华北地区（30~42N，108~125E）为例进行模型的应用检验，初步研究已取得了较好的效果.      

钢框架后张抗震梁柱节点的非线性分析

推导了后张顶底角钢梁柱节点的初始刚度及极限承载力的一般公式,并利用ANSYS建立了其三维有限元模型,模拟该节点在地震荷载下的受力特征.分析表明,后张顶底梁柱节点具有与传统焊接刚性节点相近的刚度,能够充分发挥各个组成构件的性能,且残余变形较小.对比证明,角钢厚度和后张力大小是影响节点性能的主要因素.最后针对后张节点的薄弱环节提出了适合应用的改进形式.     

基于分形径向谱的位场向下延拓截止波数自动确定方法

向下延拓是重磁位场数据处理与解释的一项重要技术,并因其固有的不稳定性而成为研究的热点.为获得稳定向下延拓结果,波数域向下延拓一般通过附加低通滤波器或改造向下延拓因子来完成.由此,滤波器或改造因子的截止波数则是精确向下延拓的关键.本文基于分形修正径向平均功率谱的物理特性,提出一种位场向下延拓截止波数的自动确定方法.基于理论重力模型和航磁实测数据的向下延拓对比实验结果表明：(1)本文所提出的自动确定方法物理意义明确,能快速有效地确定截止波数并进而获得向下延拓正则参数;(2)基于本文方法的正则化向下延拓结果优于改进导数迭代法的向下延拓结果.     

便携式节点地震仪数据采集和处理技术进展

地震学方法在地球物理的研究中占有重要的地位,便携式节点地震仪凭借着其灵活性、低价格、高效率等特点越来越多地出现在地球物理探测领域.本文基于已有的便携式节点地震仪应用实例,对数据采集流程和数据处理技术进行了简要介绍,还阐述了其在主动源与被动源数据采集中相比于传统采集的差异和优点.相比较宽频带流动台阵,便携式节点地震仪观测...     

基于多元算法的震害矩阵拟合研究——以上海市浦东新区多层钢混结构为例

利用国内大中城市震害矩阵为样本分析影响建筑物抗震能力的各个因素,提取出主要的震害影响因子。通过海明加权距离法计算出各城市震害矩阵之间的相似度权重,并通过灰色关联法得出各个样本城市震害矩阵与目标城市的关联度,得出差异化权重的关联度矩阵。使用得到的关联矩阵代替层次分析法中的专家打分矩阵,从而减少该方法的主观因素,使得改进层次分析法成为一种可以定量的计算方法。把海明加权距离法、灰色关联法、层次分析法分别根据其各自特点融合在一起,形成了一种全新的震害矩阵拟合算法,解决了3种方法在震害矩阵计算中的局限性。通过对上海市浦东区多层钢混结构房屋进行多元算法的震害预测证明了此种方法的可靠性和可行性。     

钻孔应变观测中潮汐因子离散性与各向异性原因探讨——“十五”数字地震观测网络分量钻孔应变仪首批观测资料分析解释

中国数字地震观测网络"十五"计划期间,在全国布设约40台我国自主研发的YRY-4型分量式钻孔应变仪.现已取得一批固体潮观测数据,计算M2波潮汐因子的结果表明,潮汐因子的相对精度最高达到了0.001.在此基础上,发现各观测点潮汐响应(潮汐因子)与理论模型比较有很大的离散性及有规律的方位各向异性.本文提出断层隔离是造成各台站潮汐因子偏离理论值及方位各向异性的主要原因.有限元断层地块模型应变方位响应与台站实测方位响应的一致,支持了这一观点.潮汐响应各向异性现象有望在地质构造研究、城市断层探测、地块活动微动态、地震烈度区划等研究领域发挥作用.也可为GPS等空间大地测量观测数据改进潮汐位移修正,提供参考.     

ABAQUS岩土动力分析的静-动力统一人工边界研究

岩土动力学分析结果可靠性受人工边界条件及动力作用输入方式影响.在剖析ABAQUS无限元静、动力理论基础上,结合二维简单水平地基模型,研究了无限元边界生成初始地应力的计算精度及其改进方法,提出了综合考虑内、外源振动问题的改进静-动力统一人工边界.研究表明:因ABAQUS中无限元缺乏对边界节点力等效约束刚度的校核,其直接应...     

基于CA的城市演变的知识挖掘及规划情景模拟

城市演变过程是复杂的动态系统, 掌握其规律在城市理论和资源环境管理中有重要意义. 利用元胞自动机(CA)进行城市模拟可以帮助认识城市形态的演变过程, 并为其调控提供决策依据. 传统方法在确定CA模型的参数时有一定局限性, 采用遗传算法有效地获取CA模拟的参数. 这些参数在城市形态的演变模拟中起到控制性的作用. 以珠江三角洲为例, 针对目前普遍存在的沿公路“摊大饼”式无序蔓延的发展模式, 提出根据紧凑式城市发展理论, 对不同的城市发展形态进行评价, 获取好的控制性参数, 从而模拟出合理的城市形态, 为区域的城市空间形态的调控提供决策依据.