青海湖热力状况的模拟与未来情景之研究

运用基于湖泊热量收支与湍流扩散的湖泊热力学模型模拟了青海湖近３０年来湖水热力状况,内容包括湖泊水面温度,温度沿深度的垂直分布,冬季结冰与融冰的起迄时间,冰盖厚度;积雪深度与天数等。在此基础上,运用４个ＧＣＭｓ模型输出的ＣＯ２倍增情景下该地区的气候状况,评价了湖泊热力状况在未来的可能变化情况。     

云南地震应急快速评估模型本地化集成研究

通过评估模型库建立,对策建议模板设计,利用COM技术将模型库与GIS系统进行无缝集成,研发了云南地震应急快速评估软件系统,实现震后地震影响场速判,人员伤亡、经济损失评估、专题图输出、对策建议生成等功能。经过2012~2014年云南6次5.0级以上破坏性地震检验,系统评估结果满足灾情速判和应急辅助决策需求。     

基于系统动力学模型和元胞自动机模型的土地利用情景模型研究

综合自上而下的系统动力学模型和自下而上的元胞自动机模型, 从宏观用地总量需求和微观土地供给相平衡的角度, 充分利用系统动力学模型在情景模拟和宏观驱动因素反映上的优势与元胞自动机模型在微观土地利用空间格局反映上的优势, 发展了土地利用情景变化动力学LUSD (Land Use Scenarios Dynamics model)模型. 利用该模型对中国北方13省未来20年土地利用变化的情景模拟结果表明, 由于LUSD模型充分利用了系统动力学模型和元胞自动机模型的特点和优势, 同时考虑了土地利用系统宏观驱动因素复杂性和微观格局演化复杂性的特征, 因而提高了当前土地利用情景模型的可靠性, 这将在一定程度上为理解土地利用系统的复杂驱动行为, 评估脆弱生态区土地系统变化的潜在生态效应提供帮助. 同时, LUSD模型的情景模拟结果也表明, 农牧交错带地区是中国北方未来20年土地利用变化比较明显的地区, 而耕地和城镇用地则是该区域内变化最为显著的两种用地类型.     

区域地震前兆数据集成共享模型

根据前兆监测台网的体系架构、运行机制、数据集成的概念与共享模式,提出了区域地震前兆数据集成共享模型,并在山东省地震局和中国地震台网中心进行了原型测试.该模型对各区域台网中心前兆集成数据库的建设、数据共享服务系统的开发,具有指导意义.     

大跨桥梁结构损伤诊断与安全评估的多尺度有限元模拟研究

探讨了以结构损伤诊断与安全评估为目标的大跨桥梁结构多尺度有限元模拟的策略与方案。在有限元模型误差来源分析的基础上,提出了大跨桥梁结构模型误差的分层次修正方法。通过对润扬长江大桥斜拉桥的有限元建模和模型修正过程,提出了大跨斜拉桥结构以损伤诊断与安全评估为目标的多尺度有限元模拟方法。研究表明,大跨桥梁结构的多尺度有限元模拟必须建立在模型误差分析的基础上,并采用模型误差的分层次修正方法才能较好的满足多尺度有限元模拟的技术要求。     

重庆及邻区震后烈度分布评估模型构建

选取重庆及邻区作为研究区域,将典型历史地震震例的等震线图数字化,通过回归分析分别构建了基于烈度衰减关系的烈度分布评估模型、基于等震线长短轴半径的“王景来”烈度分布评估模型和基于面积的烈度分布评估模型.最后利用算例验证了上述三种模型的适用性.震后烈度分布评估模型对于震后灾害损失评估有重要的意义.     

海啸传播模型与数值模拟研究进展

海啸在浅水大陆架的传播问题由于其非线性作用和浅水效应而变得十分复杂,然而目前成熟的海啸传播理论及数值模拟结果在这方面与实际并不一致.本文比较分析了可用来模拟大陆架海啸传播的浅水波模型和数值方法,并提出对我国东海陆架边缘可能发生的近海海啸需要开展数值试验研究.     

京津冀地区有感地震评估模型研究及应用

基于应急基础数据、损失评估模型和烈度衰减模型等,震后第一时间评估计算出影响范围和损失结果,将有助于政府和相关部门根据灾害规模部署救灾行动。目前,关于震后有感范围的快速确定尚无有效方法。本文基于京津冀地区2018—2022年30次震例的实际调查结果及仪器烈度分布,构建由有感半径(R)、震级(M)和震源深度(H)3个参数组成的有感地震评估模型,并从统计学角度分析该模型拟合的有效性。然后,将2023年北京地区发生的显著有感地震代入计算,与实际调查结果进行比对。最后,将模型在北京市本地化地震灾害快速评估与辅助决策系统中进行集成应用。实践应用表明,本文研究结果可以进一步提高京津冀地区地震应急服务响应能力。     

CLM4-LISSS模型对太湖多时间尺度水热通量模拟性能的评估

湖泊模型为数值天气预报模型提供热量通量、水汽通量和动量通量等下边界条件,但是不同时间尺度上湖泊水热通量变化的控制因子不同,因此有必要对湖泊模型进行多时间尺度上的离线评估.本文利用2012-2016年太湖中尺度通量网避风港站的气象资料和辐射数据驱动CLM4-LISSS模型(Community Land Model version 4-Lake,Ice,Snow and Sediment Simulator),并与涡度相关观测(Eddy Covariance,EC)结果进行对比,以年平均潜热通量模拟结果最佳为目标调整了模式中的消光系数、粗糙度长度方案,研究了该模型从半小时到年尺度上对湖表温度和水热通量的模拟性能.结果表明:模型对湖表温度的模拟在各时间尺度上均比较理想,但是模拟的日较差较小;从半小时到年尺度上潜热通量的变化趋势都能被很好地模拟出来,但在季节尺度上,潜热通量的模拟出现了秋冬季偏高、春夏季偏低的情况,季节变化模拟不准确.湖表温度和潜热通量模拟偏差的原因可能是消光系数的参数化方案.相比之下,感热通量尽管年际变化趋势的模拟值与观测值一致,但是从半小时到年尺度均被高估.特别地,冷锋过境期间,模型能较好地模拟出潜热通量和感热通量的变化趋势,但对于高风速条件下的感热通量模拟效果不佳.本文的研究结果能为湖泊模式的应用与发展提供有用信息.     

时变行星际太阳风模拟及其结果评估

背景太阳风对于地球附近的空间环境有着重要的影响,三维磁流体力学太阳风模型是背景太阳风研究和预报的重要工具.通过太阳光球磁场数据驱动的边界条件,我们发展了一个时变的行星际三维磁流体力学太阳风模型.使用这个模型,我们模拟了2008年全年的行星际背景太阳风,分析了该年太阳风结构全球特征的演化和行星际局地观测与日冕结构间的联系.实现了一套太阳风连续参数和特征结构模拟质量的定量评估方法.对2008年模拟结果的评估表明,模型较好地重现了背景太阳风的大尺度特征.模拟与观测速度间的相关性系数达到了0.6以上,行星际磁场强度与观测吻合得较好,捕获了全部的行星际磁场极性反转和82.76%的流相互作用区,行星际磁场极性反转的误报率仅为6.67%,流相互作用区的误报率仅为11.11%,两种结构的到达时间误差在1天左右.同时,通过综合分析评估结果,我们明确了高速流结构、内边界磁场分布等模型在进一步改进中需要重点注意的问题.

     

基于GIS的浙江省地震快速评估模型构建研究

烈度衰减关系是快速评估的关键。利用浙江及其周边的历史地震资料,经过GIS空间分析处理,获得地震的长短轴参数和震中位置,同时对照大地构造分区将地震进行空间分区分类。在此基础上,使用相关地震快速评估模型构建对浙江省内有影响地区的地震评估的长短轴模型,为相关地区的地震评估提供参考。     

基于多因素的地震灾害人员伤亡评估模型研究

针对目前常用的地震灾害中人员伤亡评估模型和方法评价指标单一,难以有效体现不同因素对人员伤亡的影响等不足,根据地震造成人员伤亡的原因,对造成人员伤亡的主要因素进行系统分析,在此基础上,选取参与构建地震灾害人员伤亡评估模型的因素。采用多元非线性回归法建立了基于多因素的地震灾害人员伤亡评估模型,并考虑次生地质灾害对评估结果的修正,提高了人员伤亡评估模型在四川地区的适用性及评估结果的可靠性。     

谐振Q模型介质地震波场数值模拟

由于时间域内粘弹性介质的本构方程是一种卷积积分形式,无法将它直接离散化数值求解.本文采用GSLS模型逼近谐振Q模型介质的粘弹性;推导了粘弹性介质中实现纵波和横波分解的等价波动方程.同时给出了等价方程的完全匹配吸收边界(PML)条件公式及相应的交错网格任意偶数阶精度有限差分格式.最后应用交错网格高阶有限差分法,求解等价波动方程.实验显示GSLS模型逼近精度高,吸收边界效果好,能够实现纵、横波的完全分离,可以得到高精度的波场快照和合成记录;并且波场快照和合成记录能较好的反映谐振Q模型介质的粘弹性特征.结果证明GSLS模型能够精确地逼近谐振Q模型的粘弹性.     

太湖流域营养物质输移模拟评估的初步研究

基于以太湖流域作为研究区,利用分布式机理性模型SWAT,对1995～2002年太湖流域营养物质输移进行了初步的模拟.模拟综合考虑了地形、土壤、气象、土地利用等流域自然特征并结合流域内工业点源排放、农业化肥流失、城镇农村居民生活与牲畜养殖排污等因素作为边界条件.利用2001～2002年流域的水文水质实测资料对模型的有效性进行了验证.结果表明太湖流域入湖的营养负荷,总氮每年在40000t左右,总磷在2000t左右.湖西区是太湖营养物质的主要来源地.非点源(面源)污染是湖泊总氮总磷流域输入的主要形式,其入湖量分别占外源入湖的53％和56％左右.工业点源排放的总氮总磷分别占入湖总量的30％和16％;生活污水以点源和非点源的形式提供了总氮31％和总磷47％的外源输入.农业化肥流失和养殖排污是值得注意的非点源形式的营养来源.此外还表明,SWAT是流域尺度营养物质输移时空演化模拟和趋势评估的一个有效模型.     

中国大陆地震灾害分区人员死亡评估模型研究

针对现阶段地震人员死亡评估模型在评估特定区域地震时评估结果误差较大的问题,结合中国地震灾害特点、人口分布情况等,将中国大陆划分为西北、西南和大陆东部三个地区,并对各区域按照人口密度进行分级。采用多元非线性回归方法,选取震中烈度、震区面积、抗震设防烈度参数建立分区域的地震灾害人员死亡评估模型。研究结果表明,该模型在西北、西南地区的验证结果较好,适用于中国地震灾害情况,可以用于震后快速盲评估,在一定程度上能够避免评估不同震级、相同震中烈度和人口密度的地震时,出现相同结果的情况;虽然该模型在震例较少的大陆东部地区以及城市直下型地震中评估结果需要进一步改进,但为解决特定区域地震死亡评估中误差较大问题提供了思路,能够为震后应急指挥和救援提供数据参考。     

地震前兆模拟数据管理软件设计与应用

为解决模拟纸质资料不便长久保存、观测数据不方便查找、研究和共享等问题而设计前兆模拟数据管理软件,该软件能够方便快捷地将模拟数据数字化、集成化,并且具有数据查询、数据编辑、数据备份和绘制曲线等方面功能。软件在安徽省庐江地震台运行稳定。     

粘弹性有限元与弹簧滑块耦合模型——断层与地块相互作用的数值模拟

建立了粘弹性有限元方法和弹簧滑块的耦合模型,模拟了缓慢的大尺度地壳构造运动转化为急剧的小尺度断层失稳的时间过程,展示了地壳块体系统在板块边界作用下的相对运动,断层分配了主要的变形,导致了应力的积累,通过弹簧滑块模型模拟出服从Gutenberg-Richter定律的地震序列。断层摩擦强度的不均匀性控制了地震的发生以及块体的应力状态,地震破裂过程由成核点开始向两端扩展,伴随有应力的触发、应力释放和应力再分配的过程。断层的破裂事件释放了地壳块体的部分应力,靠近断层的地块应力受到局部破裂段的影响,而远离断层的地块应力状态受到断层整体地震活动的控制。     

基于BTOPMC模型的土地覆被变化径流响应模拟

为分析土地覆被变化的水文效应.构建4种土地覆被情景,采用BTOPMC模型对淮河流域黄泥庄集水区1982-1986年的日径流过程进行模拟.结果表明,土地覆被变化对蒸散发量和径流量计算影响显著,与现状覆被情景的模拟结果相比,森林覆被情景蒸散发量增加,径流量减少,而林地草原和耕地覆被情景下情况相反,且各土地覆被变化情景下枯季径流深的变化幅度明显小于雨季的变化幅度.该模型能较好地分析和评价土地覆被变化下的径流响应.     

唐山地震人员伤亡数值模拟与评估

应用作者提出的地震人员伤亡指数和状态函数的概念,进一步给出初始人员伤亡矩阵,并借助于几个概率分布函数确定了砖砌体结构的初始人员伤亡矩阵,建立了地震人员伤亡动态量化评估方法,以此方法对唐山地震进行了人员伤亡数量的模拟与评估。     

地震应急评估与决策指标体系的构建

地震应急的损失评估与决策工作是地震应急救援的基础,需要在基础数据的支持下,对震害损失和决策目标相关信息进行科学的预估.然而,灾情评估中存在基础数据精度不够高、内容不足、没有一个成体系的、完整的工作标准可遵循等问题.本文从应急决策的需求出发,构建了地震应急评估与决策指标体系,试图利用数据指标化的方法解决上述问题.