地表粗糙度参数化研究综述

粗糙度反映了地表的起伏程度,是许多陆面过程的关键影响因子。然而,人们对地表系统认识的不足,造成现有的各种地表粗糙度参数化方案均存在一定的问题。从地表测量技术、粗糙度相关参数和遥感研究3个方面对地表粗糙度参数化研究现状进行了综述。针式廓线法和激光廓线法是当前主流的地表测量技术,而三雏激光扫描和摄影测量技术已展示出了较大的潜力。基于统计方法和基于分形理论的粗糙度相关参数具有截然不同的物理意义,但地表复杂的多尺度特性使得很难用一类参数进行描述。光学遥感与微波遥感均具有广阔的前景,其中前者需要注意与经典粗糙度参数化方案相结合,后者则需拓展在下一代遥感平台上的技术与方法。还针对不同尺度粗糙度参数的比较与转换,地表粗糙度的空间异质性与各向异性,以及三维表面粗糙度参数化等当前地表粗糙度参数化研究中的一些关键问题进行了讨论。     

基于二维激光观测的溢油及其乳化过程散射模式研究进展

合成孔径雷达(SAR)以其高分辨率、能不受雨云影响实施全天时全天候全方位监测,在海面溢油灾害应急监测过程中发挥着越来越重要的作用。溢油是因为海面油膜抑制了毛细波和重力波,在SAR图像上呈暗斑而被识别。然而,海面溢油的乳化过程直接影响SAR对海面溢油后向散射截面的观测精度。本研究以物理海洋学和激光原理以及海面电磁散射理论为基础,通过实验利用激光扫描仪观测海面溢油粗糙度,分别与溢油特征参数、后向散射系数建立对应关系;耦合海面溢油参数与后向散射截面的关系,利用电磁散射数值建模方法,建立海面溢油散射模型,研究海面溢油乳化过程对微波后向散射截面的影响。本项目的研究将为SAR监测海面溢油量、溢油厚度及油品分布格局提供了可能;将进一步揭示海面溢油的散射机制,提高SAR海面监测溢油的精度和能力。     

强风条件下海面拖曳系数和粗糙长度研究

进一步研究强风条件下海-气湍流动量交换以及海浪特征,有助于提高数值天气模式对台风强度演变、移动路径以及恶劣海况的预报能力。依照前人的方法将台风分为风向与浪向(1)相同,(2)相反,和(3)交叉3个扇形区,并结合台风路径数据,得到了浮标数据相对于台风的方位。分别对3种类型的浮标数据进行分析,进而发现了波浪高度和相速度随风速增加而变化的规律。并利用GWW参数化方案计算出摩擦速度(u_*)、拖曳系数(C_DN)和粗糙长度(z₀)。将这些结果与前人代表性的研究论文中所用观测数据和所得研究结论进行比较,结果表明二者有较强的一致性。该研究证明GWW参数化方案在强风条件下依然有很好的适用性。     

Shear tests of interfaces between calcareous sand and steel

Abstract

Various modified direct shear tests on the interface between calcareous sand and steel with different degrees of roughness were conducted in this article, and the different interface property results between calcareous sand-steel and siliceous sand-steel were compared. It was found that: (1) Under various normal stresses, the limit shear stress at the interface reaches the peak value when the groove depth is at the critical value Rcr. Further, when the flat width is at a critical value Gcr, the limit interface shear stress reaches to that of a grooved surface with a flat width of zero. (2) The magnitudes of Rcr and Gcr are related to the gradation and grain size of sand. For the calcareous sand tested, Rcr and Gcr are three times and seven times the mean grain size, respectively. (3) When the intersection angle between the symmetrical V-shaped grooves and the direct shear direction equals to 45°, the limit interface shear stress reaches the peak value and no significant increase is observed at the larger intersection angle. (4) Under the same interface testing conditions with siliceous and calcareous sands, the interface friction angle of the calcareous sand is ～5°–6° greater than that of siliceous sand.     

硬性结构面粗糙度系数量化确定及其工程应用

本文通过对硬性节理表面粗糙度系数JRC量化确定的研究,对包括Barton推荐标准曲线在内的大量结构面起伏曲线矢量化分析,利用期望值的概念反映结构面起伏曲线粗糙度JRC,建立JRC与起伏曲线高度、坡度两个因素的经验公式,为Barton理论公式法快速预测结构面参数提供了充足条件,并用理论公式法预测成果与试验成果进行对比分析。     

高速公路路基结构分析及动变形设计方法

考虑汽车运动荷载,基于实测路面不平整资料,对影响动荷载的因素进行分析,提出了动力设计荷载参数的建议值。通过Odemark模量和厚度当量假定,将公路结构简化为3层体系,并利用弹性动力学原理及Fourier变换方法获得了路基顶面动变形的计算式。结合现有规范关于路面弯沉控制的思想,考虑路面路基的相互作用及协调变形,给出了路基顶面的动变形控制标准和确定方法,依据此标准提出了一种路基动变形控制设计的方法。最后以3种典型沥青公路结构为例,进行了路基动变形控制设计。     

一个概化的潮汐河口羽状流动力学的初步研究

基于区域陆架海水动力-生态耦合模型(COHERENS)中的三维水动力模型,对一个概化的潮汐河口羽状流动力学进行了初步研究。在均一水深和无风的理想条件下,模拟得到了一个潮周期内概化的潮汐河口表层水体:a)羽状流流场和盐度场的平面分布;b)3种不同河流径流量作用下的羽状流流场和盐度场的平面分布;c)4种不同底床粗糙长度下的羽状流流场和盐度场的平面分布。结果分析表明:a)羽状流的长度在潮汐的作用下递增,而其最大宽度近似呈周期性的变化;b)羽状流的长度和最大宽度都随着河流径流量的增大而分别变长和变宽;c)羽状流的长度和最大宽度都随底床粗糙长度的增大而变小;d)无潮情况下羽状流的凸起明显并存在沿岸流,然而在有潮情况下凸起不明显且无沿岸流;e)水平扩散可能限制了沿岸羽状流的发展。     

覆盖和耕作对黄土高原冬小麦土壤入渗特性的影响

用人工模拟降雨器对黄土高原冬小麦收获后6个耕作措施:不翻耕(NT),不翻耕 覆盖(NTC),浅翻耕(LT),浅翻耕 覆盖(LTC),深翻耕(DT),深翻耕 覆盖(DTC)处理下土壤的入渗进行了研究,测定了土壤表面结皮、粗糙度等指标因子。结果表明,在模拟降雨强度为66 mm/h的条件下,覆盖处理的稳定入渗率>60 mm/h,降雨开始的40 m in内,平均入渗量>93%;深翻耕(DT)的稳定入渗率(26.4 mm/h)是浅翻耕(LT)(13.0 mm/h)的2倍,是不翻耕(NT)(6.4 mm/h)的4.1倍,降雨历时20m in时,深翻耕(DT)和浅翻耕(LT)分别比不翻耕处理(NT)减少径流28%和7%,40 m in时,浅翻耕(LT)和不翻耕(NT)处理径流量相当,深翻耕(DT)比这两个处理减少径流30%左右,土壤翻耕后在前期能提高土壤的入渗率,表现出经长年耕作后土壤退化的强烈特征,是“耕地越深,入渗越快”观念的根源;地表结皮是影响降雨入渗的主要因素,覆盖等保护性耕作更有利于土壤入渗。     

地表糙度与水力糙率系数的关系

通过室内人工模拟降雨实验，初步探讨了地表糙度与水力糙率系数间的关系，得出了两者表征阻力特征相一致的阈值为0．979，并回归得到小于该值求算地表糙度的计算模型Y=2．4234e^0.3005ln(x），R=0．769，其中Y为地表糙度；X为曼宁糙率系数。     

风生近惯性能通量和地形粗糙度对海洋内部混合的影响

使用细尺度参数化方法和2015-2019年全球的Argo温盐剖面资料,分析了风生近惯性能通量和地形粗糙度对全球海洋300-600 rn深度的涡流扩散系数的影响.结果 表明,在30°---45°N区域,月均涡流扩散系数与月平均风生近惯性能通量随时间的变化趋势较为一致,相关系数可达0.43,前者滞后1个月,与后者的相关系数...