珠江磨刀门河口水位分布演变特征及其对人类活动的响应*

河口区水位受径流、潮汐、地形、人类活动等多因素影响, 其空间分布结构及变化复杂。作为河口动力结构的重要参数, 水位分布演变特征及机制的研究对水资源高效开发利用和河口治理具有重要指导意义。文章基于珠江磨刀门河口沿程马口、甘竹、江门、竹银、灯笼山和三灶6个测站1965—2016年月均余水位数据及马口站的月均流量数据, 分析人类活动影响下水位空间分布的异变, 采用双变量线性回归模型定量辨识水位分布异变的主要影响因素, 并初步讨论人类活动、动力结构、地形变化之间的相互耦合关系。结果表明, 基于平均水面形态变化参数(即曲率)可较好地指示河床冲淤变化趋势, 河段平均曲率为正, 指示河床趋于淤积, 曲率为负, 河床趋于冲刷侵蚀; 围垦、大规模挖沙、河道疏浚等强人类活动前, 磨刀门河口上、下段坡降大于中段(江门—甘竹段), 即中段存在一个水位坡降变缓的区域, 枯季低流量时中段水位坡降出现由海向陆方向的倒坡降, 强人类活动后, 余水位空间分布结构发生异变, 中段坡降增大、低流量时的逆坡降消失; 强人类活动引起的河床地形变化是磨刀门河口沿程水位空间形态发生变化的主要原因, 使口门段(三灶—竹银)和河口上段(甘竹—马口)水位曲率分别减小0.41×10^-4m·km^-2和1.04×10^-4m·km^-2, 河口中段(竹银—甘竹)水位曲率增大0.21×10^-4m·km^-2, 沿程曲率由正(下凹)-负(上凸)-正转变为负-正-负, 沿程河床也随之由淤积-冲刷-淤积趋势转变冲刷-淤积-冲刷趋势。     

滨海软土剪切蠕变特性研究

为合理描述软土地区建筑物稳定性和运行安全性,采用剪切蠕变仪,开展了不同竖向荷载以及不同加荷比条件下滨海软土的剪切蠕变试验,获得不同条件下应变与应力和时间的关系,分析其剪切蠕变性状的结构性效应和影响因素,并最终建立了相应的本构方程。试验结果表明: 应力大小明显影响天津滨海软土剪切蠕变性状,低应力下只出现衰减蠕变和稳定蠕变,高应力下会产生破坏型蠕变; 低应力条件下应力-应变关系呈现出线性特性,高应力下呈现出非线性蠕变特性; 采用较小的加荷比不仅可以减少最终蠕变量,还可以使软土承载力提高。根据蠕变曲线形态特征,建议一种指数函数型蠕变模型模拟天津滨海软土的非线性塑性蠕变特性。该模型具有简单易懂,参数较少,实用性较强的特点,通过对比分析,发现此蠕变模型能很好地拟合天津滨海软土的剪切蠕变特性。     

雷州半岛东岸地下水化学要素变化以及海水入侵特征

对位于雷州半岛东岸的测井进行小潮、大潮期取样测试,对数据进行整理分析。结果显示,化学要素含量及变化特征随潮期、测井位置而变化,J1测井具有离子含量高,变化幅度小,J2测井则具有含量相对要低,但变化剧烈的特征,与测井所处地质环境有关;Na+、Cl-为主导成分,要素平均含量序列遵循良好的指数率,J2测井HCO3-含量比J1测井要高,要素之间的相关性也明显要好;J1测井潮周期氯化物水质均为V类,J2测井为III～V类,Cl-、Br-、溶解性固体总量海水入侵等级均为IV等级,J2测井为I～IV等级,结合其它指标均表明地下水海水入侵明显。     

潮汐作用下的滨海浅层地下水水质变化

利用雷州半岛东部滨海浅层地下水的逐时采样数据,分析潮汐作用下该区浅层地下水水质变化特征,结果表明：1）研究区地下水中主要离子均以Na⁺和Cl^-为主,K⁺和 CO₃ ^2-的质量浓度则低至可以忽略。其中,东海岛地下水水质较为稳定,各离子不具有明显的相关性,而南渡河和新寮地下水中各离子的变化具有准同步特征。2）南渡河地下水对于土壤的平均碱化危害程度最低,其次是东海岛,新寮地下水对于土壤的平均碱化危害程度最高,且大潮期尤甚。东海岛地下水对土壤的碱化危害程度随潮汐变化不大;南渡河和新寮则表现出大潮期地下水的土壤碱化危害程度大于小潮期的特点,意味着潮动力的增强导致海水入侵强度变大,进而加剧了地下水对土壤的碱化危害。3）就地下水受海水入侵强度而言,东海岛的平均受侵强度最大,但随潮动力变化不大,危害具有常态化特征;新寮地下水大潮期受海水入侵的最大强度高于东海岛,但平均危害则小于后者;南渡河受海水入侵程度最低,部分时段不存在海水入侵情况。4）各监测井地下水中Na⁺和Cl^-具有同源性,是溶解性固体总量（TDS）的主要成分,也是引起TDS 变化的主要原因。就TDS 变化的剧烈程度而言,南渡河的水质波动最为显著,其次是新寮,东海岛水质维持在稳定的水平。5）南渡河和新寮可以通过监测地下水电导率的长期变化间接实现对水体矿化度及Na⁺和Cl^-的长期监测;东海岛则不适合做精确的点监测,但可以考虑进行区间监测。     

高速铁路路基沉降预测编程实现及实例分析

选用拓展双曲线法、三点法和指数曲线法三种高速铁路路基沉降变形预测方法,以VC++为开发工具,通过MFC编程实现了高速铁路路基沉降变形的预测。并以新建哈尔滨西客运站工程Ⅱ标段DK919+950观测断面为实例,通过对实测工程数据的拟合得出了该断面的最优预测方法,为高标准铁路路基的沉降预测和铺轨提供参考。     

Seasonal variation of river and tide energy in the Yangtze estuary,China

In many large estuaries there are significant variations in flow conditions due to the interaction between tide (with spring–neap changes) and river discharge (with wet–dry seasons), which is key to understanding the evolution of the morphology and the resultant equilibrium state. To explore whether there exists an equilibrium state, and what might control such a state in such a dynamic environment, both numerical and analytical methods have been used to investigate the relative importance of tide and river contributions to the work done locally and globally over a wide range of discharge conditions in the Yangtze estuary. In particular, we have quantified the contributions from the tidal flow, the river flow and the tide–river interaction in terms of energy and its dissipation under different river discharge conditions. Model results suggest that there is a state of minimum tidal work for the case representing the wet season, when river and tide are doing uniform work locally and minimum work globally, within the bi‐directional tidal reach for tide and along the whole estuary for river. We also observe that the system is not optimized for other conditions (peak discharge and low flows during the dry season), but the system would tend to do the minimum work possible given the constraints on the system (e.g. imposed forcing conditions and available sediment supply). Results, therefore, are consistent with the use of these two energetic optimization principles, and the proposed method could be applicable to other alluvial estuaries. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

Effects of frequency and cyclic stress ratio on creep behavior of clay under cyclic loading

The mechanical behavior of clay subjected to cyclic loading is important to consider in the design of the foundations of many types of structures that must resist cyclic loading, such as subgrades and offshore foundations, because clay undergoes greater settlement under cyclic loading than under static loading. The difference in settlement between these two loading patterns due to creep behavior is affected by the cyclic frequency and the cyclic stress ratio. This study investigated the effects of the frequency and cyclic stress ratio of cyclic loading on the creep behavior of a natural clay in China using stress-controlled triaxial tests. The assessed the following parameters: three frequencies, four cyclic stress ratios, and six vertical stresses. The test results indicate that the soft clay displays accelerated creep behavior under dynamic loads. A specific “limit frequency” (in this case, 0.2 Hz) and a “safe load” at which the strain of the soft clay increases very slowly were observed. The effect of the effective axial stress on the creep behavior increases with the increase in the cyclic stress ratio. Based on the tests, the critical cyclic stress ratio is 0.267 at a certain effective axial stress and frequency.     

1973—2020年洞庭湖水温演变特征

表层水温是影响湖泊水生生态系统的关键因素,研究其对气候变化的响应过程及机制是评估湖泊生态环境可持续发展的重要切入点。本文针对水温的长期演变趋势问题,基于实测水文气象数据,采用Air2water数据驱动模型重构洞庭湖长序列水温资料,研究湖泊表层水温在气象条件驱动下的演变特征,为湖泊生态环境监测、水安全保障和综合治理等提供理论依据。主要结论有：（1）尽管Air2water数据驱动模型以常微分方程的简化形式概化湖泊热力学过程,但可较准确地反演水温的变化趋势。根据长序列实测气温资料重构的1973 2020年洞庭湖日均水温序列具有较高的可信度。（2）1973 2020年,洞庭湖水温年内变化具有显著的上升期和下降期,且降温过程较升温快。在气候变暖背景下,年均水温呈现持续的波动性上升趋势,且1996年发生突变后上升趋势更为显著,其中城陵矶站和南咀站年均水温的上升率分别达到0.20和0.16℃/10 a。1996年洞庭湖流域的突变式增温主要是由冷季的显著增暖过程驱动。（3）采用广义单位线法建立水温气温之间的耦合关系,水温随气温上升的速率先增大至极大值后逐渐减缓。1996年水温发生突变后,水温随气温的变...     

1980~2013年安徽霾天气变化趋势及可能成因

对1980~2013年安徽省霾日数的时空变化趋势及可能原因进行了分析,结果表明:(1)1980年以来,霾天气年均发生日数总体呈上升趋势,年际波动较大。不同年代,霾高发区的位置不同:20世纪80年代平均为5.5 d,沿江到江淮之间有零星的高发区;20世纪90年代平均为8.5 d,高发区在沿江中西部的望江和池州、省会合肥、淮北北部的萧县和灵璧;2000年代,平均发生日数为8.7 d,有3个高发区,分别是以合肥为中心的江淮之间中部、沿淮中部地区和沿江中东部地区。(2)按地理位置把安徽省分为6个子区,不同子区年霾日数的变化趋势不同:皖南山区变化较平缓,沿淮地区2000年后上升明显,淮北北部和沿江有先升后降的趋势。(3)地级市平均霾日数呈显著上升的趋势,而县城霾日数上升速度缓慢,且在2008年之后有下降趋势。(4)城市化和汽车拥有量激增导致氮氧化物排放量快速增多,可能是2000年之后地级市霾日数显著增多的主要因子,而县城霾日数变化的驱动因子可能是气候变化原因,如东亚季风强度的变化。     

三维激光扫描技术在采动区房屋变形监测中的应用

基于三维激光扫描技术,提出应用房屋特征点提取采动区房屋移动变形的方法,并通过误差分析理论,评价三维激光扫描直接获取数据与间接计算数据的精度,结果显示其精度能满足房屋移动变形监测要求。应用三维激光扫描数据,分析采动区房屋移动变形规律,对村庄房屋下开采的安全开采具有指导意义。