一个分层水库温跃层的模拟与验证

以西安金盆水库为例,建立了分层水库水温结构的数值模拟方法,并以实测数据进行模型验证.运用Fluent软件数值研究了不同短波辐射强度及短波辐射衰减系数条件下温跃层的形成过程与特性.水库水面总传热量在春、夏季为正值,在秋、冬季为负值,长波辐射是水面总传热量的主要影响因素,短波辐射则是温跃层形成的主要影响因素.随短波辐射衰减系数的降低,温跃层厚度增加,温跃层内温度梯度减小,短波辐射衰减系数值与实测的藻类浓度存在良好的正相关性.水库具有极限短波辐射强度,温跃层内温差随水面短波辐射强度的增加呈现先增加后减小的变化趋势;但水面短波辐射强度过高时,难以达到热平衡而形成稳定的温跃层.     

基于EFDC模型的深圳水库富营养化模拟

基于EFDC模型构建了深圳水库三维水动力和富营养化定量模拟模型.分别用2009年和2010 2011年流量、水位和水质等观测数据对模型进行了校正和验证,准确地反映了深圳水库的水动力和水质变化过程.在此基础上,假定支流污染截排、水库调度和降低东江引水污染负荷3种情景进行深圳水库富营养化数值模拟,3种情景下库中Chl.a峰值浓度分别降低1.0%、16.4%和46.3%,平均浓度分别降低1.3%、29.8%和29.9%.深圳水库具有良好的交换能力,尚未出现水华暴发,但入库营养盐负荷高,存在较大的富营养化风险;在目前沙湾河污水已经截排的基础上再实施支流污染控制,对水质改善和藻类控制作用已不明显;水库调度和削减东江引水污染负荷对深圳水库水质和富营养化改善明显,能够有效降低水华发生的风险.     

水库蓄放水对库底岩石介质弹性波速影响的数值模拟

为了解水库水体加、卸载及渗透过程中,库底岩石介质有效应力变化对弹性波速的影响,以及弹性波速变化与孔隙压力、有效应力变化之间的定量关系,以四川省紫坪铺水库为例,在前期已建立库区地质构造与水文地质结构模型,并推导出岩石介质变形与流体渗流耦合数学模型的基础上,进一步建立了有效应力对岩石弹性波速影响的数学模型,利用有限元方法定量计算了库底岩石介质的孔隙压力、附加有效应力和弹性波速的变化。结果表明:在水库水体加、卸载及渗透过程中,地下岩石介质弹性波速增量值的变化并不明显,最大变幅仅为±0.013km/s,变化范围主要集中在库底5km以上的局部区域;弹性波速增量值与附加有效应力变化同步,与水库水位变化形态相似;不同观测点弹性波速变化量的大小与埋藏位置、深度及附加有效应力的变化幅度有关,同一观测点,弹性纵波波速变化幅度大于弹性横波波速。文中数值模拟的结果与一些学者通过环境噪声方法获得的紫坪铺水库附近区域相对波速变化的反演结果在变化形态上大体一致,但变化幅度略有差异。     

四川大岗山水库蓄水对地震活动影响的数值模拟研究

水库地震问题是我国西南地区大型水电工程建设所面临的重要科学问题.四川大岗山水库处于龙门山断裂、鲜水河断裂和安宁河断裂等几条大型断裂的交汇区域, 属于地震高烈度区域.库区的地震观测显示在水库达到正常蓄水位后, 库区周边地震表现为丛集增强的特征, 在鲜水河断裂南段磨西断裂的西侧地震活动性明显增强, 而在龙门山断裂带南段即大渡河断裂的东侧, 地震活动性则有一定的降低.大岗山水库蓄水过程是否以及如何影响该区域断层的活动性呢？本研究依据四川大岗山水库的实际构造地质特征及高精度数字高程模型数据, 建立了该区三维孔隙弹性数值模型, 并利用有限元的方法计算了水库蓄水过程造成的附加应力对该区域断层的库仑应力影响.从断层和水库主要水体的空间分布来看, 大岗山库区的主蓄水区域位于磨西断裂的下盘以及大渡河断裂的上盘.因此, 水库蓄水的弹性载荷效应造成磨西断裂的活动更加活跃并抑制了大渡河断裂的活动.数值模型的计算结果表明, 在库水的重力作用和水渗流引起孔隙压力增加的叠加影响下, 磨西断裂以西地区库仑应力变化量为正值, 5 km深度最大增加45 kPa; 库水的弹性效应使得大渡河以东区域库仑应力变化量为负值, 最大降低约-12 kPa.这与该区域蓄水前后的地震活动性变化一致.进一步的计算结果表明, 当水库蓄水维持在正常水位时, 随着蓄水时间持续增长, 渗流造成的孔隙压力增加会使得整个库区库仑应力变化量趋于正值, 从而导致该区地震活动性整体增强.

     

天目湖沙河水库溶解氧分层的季节变化及其对水环境影响的模拟

溶解氧(DO)是水体能否维持生态平衡的重要指标,是湖泊初级生产力与水动力条件的综合反映.研究DO及其分层的季节变化对认识湖库的富营养化过程有重要意义.本研究以天目湖沙河水库为例,运用西澳大学开发的三维水动力水质模型——ELCOM-CAEDYM对天目湖的水温、DO和总磷(TP)进行了为期1年的数值模拟.结果表明,模型较好地模拟出了水体温度和DO分层过程以及TP的时空分布,3个指标在水体表层、中层和底层的模拟值与实测值拟合良好,均方根误差分别在1.8℃、1.8 mg/L和0.003 mg/L以内,Nash-Sutcliffe有效性系数均在0.7以上,相对误差均低于10%.沙河水库不同季节的DO垂向分层与温跃层协同变化:冬季垂向混合;春季(4月)温跃层开始发育,底部出现氧不足;夏季(7月)温跃层位于4~10 m之间,同时底部低氧区(DO<2 mg/L)面积达35%;秋季(9月末)低氧区随着温跃层的消失而消失;冬季再次垂向混合.全湖DO和TP的时空分布表明,南半库区磷的来源主要是外源输入,而北半库区磷的来源主要是由水体底部低氧导致的磷内源释放.DO季节分层还有可能通过影响藻类活动而对水环境造成影响.     

沉积盆地动态模拟的有关理论及应用

沉积盆地的动态模拟在近20年内取得了很大的进展,它目前已成为地球动力学和构造物理学中受到相当重视的一个研究领域。本文说明了盆地动态模拟的内容及它与传统的盆地分析的关系。对于模拟盆地的沉降史和热历史这两个方面,本文介绍了它们的有关理论,并列举了在研究不同类型盆地中的应用。文内还具体阐述了目前用宋模拟沉积盆地沉降过程的五种理论模型,即均衡-挠曲模型、热模型、拉张模型、相变模型及分层弹性-粘弹性模型。本文最后对当前盆地动态模拟工作中需进一步研究的一些问题提出了看法。     

基于孔隙介质模型的动态破裂模拟

<正>1研究背景场地观测表明,断层滑动发生在破碎的断层核内一个极薄的剪切区（<1—5 mm）,断层核外为延伸几百米到几千米的断裂带（Rice,2006）。由于断层的历史活动,断裂带内的岩石有更高的孔隙度和渗透率。然而,断层面上断层泥的存在使得断层面的渗透性很差。流体流动由渗透率结构控制,因此断层面的低渗透性使得流体不易透过断层。这将使得在地震发生时,固相骨架受挤压而排出的流体将聚集在断层面附近,     

基于地震动参数的城市建筑物震害模拟——以兰州市城关区为例

首先利用最短断层法烈度衰减模型分别模拟两次地震的地震动参数空间分布,并通过与实际地震的极震区对比,验证该模型模拟地震烈度的可靠性.然后,基于模拟的地震烈度空间分布和建筑物的结构类型、层高等信息,采用结构弹塑性时程分析方法对兰州市城关区建筑物进行三维震害模拟.研究结果表明:最短断层法是一个模拟历史地震烈度空间分布较好的模...     

地震孕育、发生、发展动态过程的三维有限元数值模拟

为探讨用数值方法模拟地震孕育、发生、发展动态过程的途径,从线性流变体介质内制约质点运动的运动方程出发,导出了模拟地震孕育、发生、发展动态过程的三维有限元方程及程序。还给出了模拟进程中地震孕育、发生、发展过程的约束条件,使得可以用同一个程序完整地模拟地震孕育、发生、发展的全过程,为地震过程本质的认识以及物理预报的实现提供了一个潜在的新手段。     

水库蓄水与断层带流体孔隙压时-空分布的数值模拟——以紫坪铺水库为例

通过对汶川地震破裂带上的断层岩及围岩的渗透率测量,获得了研究区岩石的渗透率随深度变化的规律。依据所得到的渗透率实验数据,数值模拟了紫坪铺水库蓄水所产生的流体孔隙压的时空分布。模拟结果显示,渗透率是否随深度变化,其流体孔隙压的模拟结果也相差很大。由于断层带具有高渗的特点,因此与水库底部存在水力联系的断层带及其宽度对流体渗透的模拟结果有明显的影响。断层带越宽,下渗作用越明显,流体孔隙压的分布与断层带的产状越接近。若断层带宽度为100~300m,2008年汶川MS8.0地震发生时,其震源区的流体孔隙压为0.1~0.15MPa,与库体载荷在断层面上产生的附加正应力相当。该模拟结果可以作为进一步分析汶川地震的发生是否与紫坪铺水库蓄水存在关联的重要约束。     

Shear-wave splitting in the crust beneath the southeast Capital area of North China

This study focuses on the southeast Capital area of North China (38.5–39.85° N, 115.5–118.5° E). Shear-wave splitting parameters at 20 seismic stations are obtained by a systematic analysis method applied to data recorded by the Capital Area Seismograph Network (CASN) between the years 2002 and 2005. Although some differences in the results are observed, the average fast-wave polarization is N88.2° W ± 40.7° and the average normalized slow wave time delay is 3.55 ± 2.93 ms/km. The average polarization is consistent with the regional maximum horizontal compressive stress and also with the maximum principal strain derived from global positioning system measurements in North China. In spite of the uneven distribution of faults around the array stations that likely introduce some amount of scatter in the shear-wave splitting measurements, site-dependent polarizations of fast shear wave are clearly observed: in the northern half of the study area, the polarizations at CASN stations show E–W direction, whereas in the southern half the polarizations exhibit a variety of possible azimuths, thus suggesting dissimilar stress field and tectonic frame in both areas. Comparing the splitting results with those previously obtained in the northwest part of the region, we find a difference in polarization of about 20° between the southeast and northwest parts of the Capital area; also, in the southeast Capital area the average time delay is smaller than in the northwest Capital area, thus making clear that the magnitude of crustal seismic anisotropy is not the same in the two zones. Being the shear-wave splitting polarizations in the southeast Capital area, which lies on the basin, clearly different from the observed polarizations in the northwest Capital area, where uplifts and basin converge, it is quite evident that the shear-wave splitting results are consequence of the tectonics and stress field affecting the two regions.     

洪湖分蓄洪区洪水淹没风险动态识别与可能损失评估

全球气候变化和社会经济快速发展,使长江流域面临越来越严重的防洪压力．在长江流域开展洪水淹没风险识别与洪水损失评估工作,对于长江流域洪水风险管理具有重大意义．本项研究以洪湖分蓄洪区为案例,采用基于GIS栅格数据整合于Arcview3．x的二维水文-水动力学模型进行洪水淹没风险动态识别,并且根据土地利用分类及其单位面积价值,建立洪水淹没损失函数,进行洪水淹没动态损失评估,建立了东洪湖分蓄洪区洪水淹没动态损失数据库,为东洪湖分蓄洪区的合理利用提供定量科学依据．洪水淹没动态风险识别基于数字高程模型进行,采用修正的1998年夏季洪水水位-时间水文过程线对模型参数进行调整,并以地面糙率反映不同地表覆盖形态对洪水演进过程的影响．     

An event simulation approach to the assessment of flood level frequencies: risk maps for the Warsaw reach of the River Vistula

Flood risk assessment is customarily performed using a design flood. Observed past flows are used to derive a flood frequency curve which forms the basis for a construction of a design flood. The simulation of a distributed model with the 1‐in‐T year design flood as an input gives information on the possible inundation areas, which are used to derive flood risk maps. The procedure is usually performed in a deterministic fashion, and its extension to take into account the design flood‐and flow routing model uncertainties is computer time consuming. In this study we propose a different approach to flood risk assessment which consists of the direct simulation of a distributed flow routing model for an observed series of annual maximum flows and the derivation of maps of probability of inundation of the desired return period directly from the obtained simulations of water levels at the model cross sections through an application of the Flood Level Frequency Analysis. The hydraulic model and water level quantile uncertainties are jointly taken into account in the flood risk uncertainty evaluation using the Generalized Likelihood Uncertainty Estimation (GLUE) approach. An additional advantage of the proposed approach lies in smaller uncertainty of inundation predictions for long return periods compared to the standard approach. The approach is illustrated using a design flood level and a steady‐state solution of a hydraulic model to derive maps of inundation probabilities. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

Discussion on the dynamic mechanism of Great North China area based on the observed stress data

Introduction The Great North China, located at longitude 106E to 124E and latitude 31N to 42N, in-cludes three secondary active tectonic blocks, Ordos, Yanshan and North China plain (Figure 1). The geological tectonics of these three secondary blocks is much different from each other. As a stable block with high rigidity, the Ordos block is mostly surrounded by down-faulted basins with an inactive interior since Cenozoic, although the fault zones along its boundary are strongly active wi…     

太湖沿岸区浅层底泥重金属污染分析及生态风险评价

近年来太湖底泥重金属污染越来越受到各方关注.为了解太湖沿岸区底泥重金属污染状况,基于2018年太湖全湖污染底泥勘察项目中重金属监测数据,对梅梁湖、竺山湖、西部沿岸区、南部沿岸区、东太湖、贡湖6个太湖沿岸湖区浅层(0～30 cm深度区间)底泥中Hg、Cd、As、Pb、Cu、Zn、Cr、Ni 8种重金属元素含量进行分析,运...     

A review of flood impact assessment approaches for underground infrastructures in urban areas: a focus on transport systems

ABSTRACT

Flooding events can produce significant disturbances in underground transport systems within urban areas and lead to economic and socioenvironmental well-known consequences, which can be worsened by variations in the occurrence of weather and climate extremes. A better comprehension of these impacts and their conditions is consequently needed. Hence, this paper presents a state-of-the-art literature review on flood impact assessment in “metro” systems, analysing their purposes and their shortcomings. This document shows the adaptation measures dealing with specific classes of pluvial flood damages, besides identifying prospective paths towards the application of suitable actions facing actual and projected hazards in metro systems worldwide.     

鄱阳湖退田还湖区避洪农业模式的探讨

以洪灾风险为主要风险确定了鄱阳湖退田还湖区内各种避洪农业模式的风险度量指标,并依此对各种可能模式的效益与风险作了分析.在此基础上,以收益最大化和风险最小化为目标函数,建立了退田还湖区综合避洪农业模式的多目标优化模型,采用加权法求出非劣解,并通过收益-风险的综合分析,为退田还湖区避洪农业发展的风险决策提供客观依据.     

基于模拟优化与正交试验的库塘联合灌溉系统水资源调控

依托灌溉试验站田间降水-作物耗水-土壤水相互转化的长序列试验成果,构建灌区田间尺度水量蓄-耗-灌-排全过程的水资源模拟模块,结合系统仿真方法,建立库塘联合灌溉系统水量分配仿真模拟模型,以保障灌区基本需水(包括农村生活需水与生态环境需水)供水安全前提下的经济效益最大化为目标,运用正交试验选优原理,构建了库塘联合灌溉系统水资源优化调控模型,形成了基于仿真模拟与正交试验优化的库塘联合灌溉系统水资源优化调控技术体系,并应用于巢湖流域大官塘水库灌区,明确了灌区合理的工程布局规格与规模,确定了适宜的节水灌溉技术模式与灌溉制度,制定了塘坝和水库科学的调度规则,提出了具有可操作性的作物种植结构调整规则,提高了灌区径流拦蓄利用率,提升了塘坝和水库年际调蓄供水能力,增强了抗旱减灾能力,为巢湖流域水库灌区综合治理、库塘联合灌区水量分配方案、水库和塘坝调度规则及作物灌溉制度等地制定提供理论依据.     

震源动力学破裂过程数值模拟研究

首先阐述了震源动力学过程研究的重要意义, 在此基础上, 研究了复杂的断层几何形态及介质模型对动力学破裂过程的影响, 并对常用的有限元方法、 离散元方法、 有限差分方法和边界积分方程方法等进行了相应介绍. 讨论了这些数值模拟方法各自的优缺点, 建议在方法的选择上应视具体问题及计算的精度而定. 最后对动力学数值模拟的关键部分, 滑动摩擦准则进行了论述. 常用的滑动摩擦准则有滑动弱化准则、 速率弱化准则和速率-状态依赖摩擦准则. 在单纯考虑某个地震的动力学破裂传播过程时, 滑动弱化准则较为常用, 其中滑动弱化距离的选取至关重要. 但若考虑整个地震循环, 速率-状态依赖摩擦准则更为合适.      

面向地震风险评估的中国大陆区县级人口总量时空预测方法研究

以中国大陆区县级历史人口数据为基础, 研究人口总量和人口增长率的时间序列变化规律, 并综合运用阻滞模型、 指数模型、 对数模型、 线性模型等拟合方法, 得到相当精度的拟合预测模型, 获得了经验证较可靠的中国大陆未来区县级总人口预测结果。 同时, 以2020年预测人口为例, 定量分析了2010—2020年人口空间分布格局, 各区县未来人口增减变化情况, 其能够较准确的表达未来人口空间分布。 本研究旨在为地震风险评估对人口在时间变化和空间分布上的未来预测需求提供可靠数据。