σ-数值切割单元法(σ-SIBM)——解决σ-坐标在海洋陡坡区域数值模拟中压强梯度误差的新方法

σ-坐标是地表水三维水动力及物质输运模型使用最多的垂向坐标,但陡坡区域水平压力梯度误差长期制约着σ-坐标在海洋模拟中的发展,现有解决方法如z-平面法、相对密度法、提高精度法和地形光滑法等都未取得满意的结果.本文提出σ-数值切割单元法,在陡坡区域引入伪床面,降低H/x,消除了长期存在的区域水平压力梯度问题,将问题转化为陡坡位置的非贴体网格问题,进一步采用数值切割单元法解决边界拟合问题.对数值切割单元法的关键步骤,如床面数值识别、网格单元或节点分类、数值源项的半隐式求解以及切割速度的插值计算,提出适合于地表水地形分布特性的具体解决方法.模型既利用了传统σ-网格的简单高效性,又克服了σ-坐标在陡坡或复杂地形中应用的局限性,实现了σ-坐标和数值切割单元法的联合优势.理想海山试验表明,σ-数值切割单元法所产生的最大速度误差相对z-平面法减小近一倍,全域动能误差减小两个量级左右.海沟、海山、大陆架及河口区域存在下的复杂地形数值试验表明,模型对复合陡坡地形同样具有很好的适应性.     

祁连山冷龙岭宁缠河3号冰川表面流速特征分析

2009年9月对祁连山冷龙岭宁缠河3号冰川外围建立控制网, 于冰川表面布设了13根标志杆, 随后分别于2010年7月、2010年9月再次对设立在冰川表面的花杆点进行测量, 获取2009/2010年度、2009年9月-2010年7月与2010年7-9月3个时段宁缠河3号冰川表面流速.结果显示: 2009/2010年度宁缠河3号冰川最大流速出现在海拔4 430 m附近, 为3.76 m·a^-1;2009年9月-2010年7月表面流速最大值出现在海拔4 430 m附近, 为0.32 m·月^-1;2010年7-9月最大流速出现在海拔4 380 m附近, 为0.47 m·月^-1.总体来看, 2009/2010年度宁缠河3号冰川纵剖面上流速变化较为缓和, 显示出流速随海拔变化而变化的规律. 但不同季节表面流速在纵剖面上的分布情况不同, 横剖面上主流线附近流速最大, 向冰川两边逐渐递减, 各观测点均平行于主流线方向向冰川末端运动, 表现出冰川运动一般规律. 在冰川表面运动速度观测区域内东南边缘流速略大于西北边缘, 同时与规模相近的冰川运动速度相比, 宁缠河3号冰川运动速度较大.     

桥梁强震动监测、仿真和安全诊断应用研究和展望

在国内外众多破坏性地震中,几乎都有程度不等的桥梁破坏,如倒塌、桥墩倾斜、偏移或沉陷等.本研究的是改进和完善多通道强震动数据采集器的软硬件功能,研发拥有自主技术、价格便宜的多通道数字采集设备;在对国内外桥梁数据分析和结构健康诊断、损伤识别方法综合调研分析的基础上,从理论分析、数值模拟、实验研究及实际桥梁检验4个方面对运营桥梁展开研究;基于实桥实验及观测数据,研发一套可视化的有限元分析与评价软件系统,提供强震监测实际结果与理论计算结果的可视化对比显示,提出符合现行规范的桥梁抗震性能评价结果,为业主决策提供技术支持;研究桥梁监测数据实时接收、汇集与显示技术,及数据分析、有限元分析等子系统与数据库连接的方法与调用技术,开发桥梁监测、安全评估与可视化技术集成的服务平台.     

城市雨水地下回灌过程中悬浮物表面堵塞规律

雨洪资源地下回灌是缓解城市供水压力、解决地下水过量开采引起环境负效应的有效途径之一,但堵塞问题却是制约回灌技术推广的关键问题。基于前人理论,研究了入渗介质与悬浮物粒径中值之比(D₅₀/d₅₀)对堵塞层空间分布的影响。以建立表面堵塞预测模型为目的,利用城市雨水回灌细粒石英砂介质开展室内实验,观测雨水回灌的表面堵塞过程并获取渗透性变化的观测数据。根据物理、化学与生物堵塞的产生条件及堵塞特点,判断雨水回灌产生的堵塞性质为物理堵塞。引入过滤模型描述堵塞的发展过程,确定了模型用于模拟细砂表面堵塞的参数值：孔隙堵塞系数（α）为0.15 m²/kg,阻力增长系数（f′R′）为20 000 m/kg。在不改变以上2个参数值的条件下,用该模型模拟不同悬浮物粒径悬浊水回灌细粒石英砂的堵塞过程,取得了较好的拟合效果。此过滤模型可以用于模拟入渗介质与悬浮物粒径D₅₀/d₅₀值小于5的表面堵塞的发展过程,可定量预测堵塞对回灌速率的影响。     

地质资料的管理与开发利用

地质资料是地质工作服务社会的主要载体,也是服务地质找矿等各行业发展的重要的信息资源。在现有资料上再次对成果信息进行开发利用,使其为社会各行业发展及地质找矿提供更好地利用价值,不失为一种事半功倍的途径和方法。本文较系统地研究阐述了地质资料的特点及管理分类、甘肃省地质资料管理现状,分析了地质资料管理以及开发利用存在的问题,探讨了对本专业领域今后发展的的方法及途径。     

一种改进的粘土亚塑性本构模型

简要地介绍了Herle和Kolymbas针对黏土建立的亚塑性本构模型的方法。结合黏土的特性以及对响应包络线的分析,详细地列出了HK模型几个尚未解决的问题,并对该模型3个参数分别进行了改进,建立了改进后的HK亚塑性公式以及参数的确定方法。改进后的模型继承了HK模型参数少、易确定以及公式简洁等特点,使HK模型不仅具有严密的数学和力学基础,而且具有较好的实际意义。     

双层软土非线性固结理论研究

对固结系数的非线性变化进行了理论分析,推导了固结系数的非线性控制方程,指出了γ因子对固结系数非线性变化的影响。考虑到固结系数、渗透系数、压缩系数整体变化以及双层软土一维非线性固结方程求解困难,建立了差分格式的双层软土一维非线性固结差分方程,利用差分法对该方程进行了求解,为工程中复杂方程的计算提供了一种新的方法。研究表明:固结系数并不是决定双层软土非线性固结性状的唯一指标,须综合考虑各种因素的影响。      

中国南方调整水稻种植格局——一种水稻生产预先适应气候变化的选择(英文)

Rice planted in southern China accounts for 94% of the total in sown acreage and 88% of the total in production, which matters a lot to Chinese food security. However, due to the prolonged conflict between water availability and rice growth in spatial/temporal distribu-tion, rice production suffers from seasonal drought at acreage of 16%-22%, which compro-mises food production capacity and food security. Focusing on the spatial distribution of seasonal drought with rice and the practices to adapt to it, and based on an analysis of bal-anced water supply for and demand by rice at a growing season scale during 1981-2030, this paper assesses the changing seasonal drought in the process of rice production under the changing climate in the future, and identifies general rice re-cultivation options for climate change adaptation. Some conclusions can be drawn as follows. (1) Rice suggests a decline in seasonal drought, with early season rice (early rice hereafter) by 12,500 km2, middle season rice (middle rice) by 80,000 km2, and in particular late season rice (late rice) by 25,000 km2, which accounts for almost 20% of its cultivated acreage. It is indicated that due to climate change, seasonal drought in major rice producing areas tends to alleviate in general, late season rice in particular. (2) Future climate change brings about a significant impact on the spatial/temporal distribution of water resources in rice producing areas in China. Based on ’pre-designed’ adaptation actions for rice-re-cultivation, the rice cultivation pattern undergoes a significant alteration between 1981-2000 and 2001-2030. In eastern Guizhou and western Hunan, the pattern of single early plus single dry farming is changed into double cropping. In eastern Hunan, the pattern of dry cropping is changed into single early plus single dry farming. In northern Anhui, the pattern of dry farming cropping is changed into middle rice. All this is aimed at a potential adequate availability of water for rice production in the future. (3) Rice re-cultivation patterns developed in this paper help re-balance water demand and supply for rice growth using the spatial analysis tool to adapt rice growth to the changing water avail-ability from spatial perspective, and come up with rice producer-friendly re-cultivation options in response to climate change.     

利用外部DEM辅助山区SAR立体像对匹配及地形制图

SAR立体像对的匹配是利用雷达摄影测量技术提取地形高程信息的关键,匹配精度将直接影响结果 DEM的高程精度。针对山区SAR立体像对匹配过程中同名点选取困难的问题,引入外部粗分辨率DEM作为辅助数据,将该DEM高程转换为视差,为匹配提供初值,同时采用金字塔匹配策略,不仅可以缩小搜索范围,提高搜索效率,而且能够减少粗差的产生。试验结果表明,采用外部DEM辅助之后,匹配粗差点数量相对于传统的雷达摄影测量处理结果明显减少,从而有效地提高了高程信息提取重建的精度。     

变质岩中金红石研究综述

随着原位微区分析技术的发展,金红石作为常见的副矿物,受到越来越多的关注。文章系统论述了变质岩中金红石的矿物学特征、形成过程及与其同质多像变体的区分方法,总结了金红石在变质岩中4个主要方面的应用,为广泛开展与金红石有关的地质问题的探讨提供了较为全面的基础性认识。