近场动力学理论在区域地面沉降建模中的应用研究

地面沉降是由自然和人类活动共同作用导致的缓变性地质灾害,是区域可持续发展的重要影响因素。以往地面沉降在建模时需要地裂缝等不连续结构的位置、走向、深度等信息,在构建微分方程模拟时需假设模型连续,这对开展地面沉降-地裂缝-地面塌陷一体化模拟带来一定的局限性。于2000年出现的近场动力学理论提出以积分形式描述材料受力过程,方法具有无需先验知识与连续性假设的优点,在材料的疲劳、损伤、断裂等模拟研究中展现出良好的应用前景。本文综述了其在岩石水力压裂、滑坡、饱水岩土材料等领域的研究进展;提出了应用近场动力学进行区域地面沉降建模求解的一般方法;结合InSAR技术获取的沉降信息、三维地震频谱谐振勘探技术获取的地下结构与密度信息等,提出了模型的反演调参与优化方法。以北京东部梨园-台湖镇-张家湾镇区域为实验区,建立了其4 km×6 km范围、0.2 km深度的近场动力学地面沉降模型,以实验区地下水位月均下降速率为边界条件,对2007—2010年地面沉降过程进行模拟。模拟结果与实测值的平均绝对误差为18 mm,表明近场动力学在地面沉降建模中有较好的适用性。     

Spatial Variation of Dissolved Organic Carbon in Soils of Riparian Wetlands and Responses to Hydro-geomorphologic Changes in Sanjiang Plain,China

Spatial variation of dissolved organic carbon(DOC) in soils of riparian wetlands and responses to hydro-geomorphologic changes in the Sanjiang Plain were analyzed through in situ collecting soil samples in the Naoli River and the Bielahong River. The results showed that the average contents of DOC for soil layer of 0–100 cm were 730.6 mg/kg, 250.9 mg/kg, 423.0 mg/kg and 333.1 mg/kg respectively from riverbed to river terrace along the transverse directions of the Naoli watershed. The content of the soil DOC was the highest in the riverbed, lower in the high floodplain and much lower in the river terrace, and it was the lowest in the low floodplain. The difference in the content and vertical distribution of DOC between the riverbed and the three riparian wetlands was significant, while it was not significant among the low floodplain, the high floodplain and the river terrace. The variability of soil DOC was related to the hydrological connectivity between different landscape position of the riparian wetlands and the adjacent stream. Extremely significant correlations were observed between DOC and total organic carbon(TOC), total iron(TFe), ferrous iron(Fe(II)) whose correlation coefficients were 0.819, –0.544 and –0.709 in riparian wetlands of the Naoli River. With the increase of wetland destruction, soil p H increased and soil DOC content changed. The correlation coefficients between soil DOC and TOC, TFe, Fe(II) also changed into 0.759, –0.686 and –0.575 respectively in the Bielahong River. Under the impact of drainage ditches, the correlations between soil DOC and TFe, Fe(II) were not obvious, while the soil p H was weakly alkaline and was negatively correlated with soil DOC in the previous high floodplain. It indicates that riparian hydro-geomorphology is the main factor that could well explain this spatial variability of soil DOC, and the agricultural environmental hydraulic works like ditching also must be considered.     

一种CORS站高程序列噪声识别算法

针对能量密度谱判断噪声与信号主导模态分界点性能不稳定的问题,该文提出基于夹角余弦的分界点判断方法。该方法首先利用EEMD对CORS站高程数据进行分解,其次计算原始信号与各阶模态分量的夹角余弦值,最后根据夹角余弦值的首次逆向转折位置判定噪声主导模态和信号主导模态的分界点。以4个CORS基准站近20年原始高程时间序列信号为研究对象,对噪声与信号模态分量分界点进行判定,实验结果表明采用基于夹角余弦的判定方法可以一次判断出噪声和信号模态分量的分界点。该方法应用到CORS站高程信号与噪声序列的识别中性能更加稳定。     

柴达木盆地土壤盐渍化程度快速动态监测

针对柴达木盆地土壤盐渍化的时空变化问题,该文采用了反演土壤盐度指数的方法快速评估了该地区的盐渍化程度变化及其空间分布,并且选择2015年利用土壤采样方法获取标本验证SI在研究区的适用性,集成RS技术和GIS空间分析的优势,综合利用空间分析和时序分析技术对柴达木盆地2000-2015年的盐渍化程度和分布面积进行了时空变化分析.研究结果表明了 SI值在研究区的适用性,同时发现2000-2015年,柴达木盆地土壤盐渍化的面积和程度整体上均有明显降低趋势,尤其在重度盐渍化区域更为明显,但中、低度积盐面积,程度均有所增加.研究可以为柴达木盆地土壤盐渍化程度的快速评估提供参考.     

莒南县路网中心性对建设用地时空格局的影响

针对道路网络复杂性如何影响城市建设用地时空演变这一问题,该文以莒南县为例,计算道路网络中心性指标,并应用地理探测器定量分析其对建设用地时空格局的影响.结果表明:①莒南县道路网络中,全局临近中心性单中心特征强烈,全局介数中心性、直达中心性则表现出多中心的空间态势.②道路网络中心性特征与建设用地空间分布显著相关,全局路网通达效率、通达度对建设用地空间布局影响强烈.③道路网络中心性指标对建设用地扩张均有显著影响,其中又以全局直达中心性对建设用地扩张的影响力最强.     

灰色预测模型在地面沉降中的应用

城市地面沉降已经成为城市发展的严重制约因素,很多城市都在积极采取控制沉降的措施.地面沉降趋势的预测可为地面沉降防控提供数据参考.本文基于天津某地区沉降监测数据,采用灰色理论建立GM(1,1)模型对沉降趋势进行预测.结果 显示,利用灰色模型预测地面沉降具有较高的精度,能够在地面沉降的预测研究中发挥作用.     

"3S"技术在城市"两违"动态监测中的应用

为解决城市违法建设和违法占地人工巡查耗时费力,难以及时、动态地进行监测的问题,本文提出了基于遥感技术、地理信息技术和全球定位系统进行"两违"动态监测的新方法.基于国产高景卫星数据进行一月一周期的监测,发现并提取可疑图斑;结合行政区划、土地利用等数据进行图斑筛选;开发"两违"执法监测系统进行建库归档并提供精准的定位信息,辅助执法队员开展外业核查和执法工作.在多个市、县开展了应用,能够快速、动态发现"两违"线索,辅助外业执法,为城市管理提供可行、有效的技术手段.     

城市环境下智能手机GNSS/视觉组合导航算法和性能评估

通过将卫星定位和计算机视觉定位组合,可以使智能手机在城市、峡谷等卫星定位结果跳变或中断的情况下,仍为用户提供连续、高精度的位置服务.因此,为改善手机端卫星信号不理想区域的定位精度,设计和实现了GNSS与单目相机组合导航的实验.通过数据平滑、旋转矩阵求解等过程完成系统间的轨迹转换,并分析了坐标转换误差.使用结合贝叶斯估计的卡尔曼滤波对两种轨迹进行融合处理.最终结果表明,在城市环境下,GNSS与单目相机组合后,定位误差小于3 m的概率由21.21％提升至48.15％,小于5 m的概率由48.82％提升至70.03％.     

基于多尺度有限元的海上升压站脚靴式桩套筒连接结构分析研究

脚靴式海上升压站导管架的桩套筒与主导管的连接结构是关键荷载传递部位。整体梁系有限元模型无法反应局部板型结构的失效状态;截断板系有限元模型则受制于边界条件的合理性,结果不够精确。文中基于某工程海上升压站,建立不同精细化范围的多尺度有限元模型及不同边界条件的截断模型,对结构屈服失效及屈曲失效复核的同时论证了局部网格对计算精细程度的影响及截断模型对边界条件的敏感性;此外,研究了轭板板厚及应力比对屈曲失效的敏感程度,为今后海上升压站脚靴结构不同阶段的设计、优化提供参考和借鉴。