Numerical solutions for flow in porous media

A numerical approach is proposed to model the flow in porous media using homogenization theory. The proposed concept involves the analyses of micro‐true flow at pore‐level and macro‐seepage flow at macro‐level. Macro‐seepage and microscopic characteristic flow equations are first derived from the Navier–Stokes equation at low Reynolds number through a two‐scale homogenization method. This homogenization method adopts an asymptotic expansion of velocity and pressure through the micro‐structures of porous media. A slightly compressible condition is introduced to express the characteristic flow through only characteristic velocity. This characteristic flow is then numerically solved using a penalty FEM scheme. Reduced integration technique is introduced for the volumetric term to avoid mesh locking. Finally, the numerical model is examined using two sets of permeability test data on clay and one set of permeability test data on sand. The numerical predictions agree well with the experimental data if constraint water film is considered for clay and two‐dimensional cross‐connection effect is included for sand. Copyright © 2003 John Wiley & Sons, Ltd.     

Geotechnical characterisation of pyroclastic soils involved in huge flowslides

Landslides of the flow type involving granular geo-materials frequently result in casualties and damage to property because of the long travel distance and the high velocities that these may attain. This was true for the events that took place in Campania Region (Southern Italy) in May 1998, involving pyroclastic soils originating from explosive activities of the Somma-Vesuvius volcano. Although these phenomena have frequently affected various areas of the Campania region over the last few centuries, there were no useful geological and geotechnical references available in the aftermath of the May 1998 events. For this reason Salerno University, which was involved in the scientific management of the emergency, addressed the issue of acquiring data on the geological, geomorphological and hydrogeological features of the slopes where the landslides had taken place. The information acquired made it possible to set up a slope evolution model that is able to interpret, from a geological point of view, past and more recent landslides that had occurred in the same area. As preliminary geotechnical analyses had already validated the above model, more detailed investigations were performed both on the pore pressure regimen of the covers still in place as well as on the physical and mechanical properties of pyroclastic soils, in saturated and unsaturated conditions. The present paper begins by discussing the data acquired during the .rst phase of the studies and then goes on to illustrate the laboratory results so far obtained with the aid of approximate procedures. These help advance our knowledge of pyroclastic soils within a reasonable time frame, thus improving landslide triggering analysis.     

北京地区大气主要温室气体的季节变化

摘　要：报道了北京主要温室气体浓度最新变化情况,采用1993—2002年北京主要温室气体周平均浓度的数据,用时间序列分解的方法对其季节变化进行了分析研究,并对造成北京主要温室气体季节变化的原因进行了初步探讨。分析发现北京大气CH4的季节变化范围在－49．2×10－ 9～ 55．7×10－ 9（V／V）之间,并呈现出双峰模态;北京大气CO2浓度的季节变化范围在－26．4×10－ 6～ 34．0×10－ 6（V／V）之间;北京大气 N 2 O浓度变化没有明显的季节变化特点。     

“7·22”云南盐津地震房屋震害分析

本文根据地震现场的考查情况,介绍了2006年7月22日云南盐津5.1级地震的灾害概况,归纳和分析了灾区生土墙结构、石结构、钢筋混凝土框架结构和木构架结构房屋的震害特征及其破坏原因,并对我国村镇房屋的防震减灾研究提出了若干建议。     

中巴资源卫星影像HR数据在煤矿矿区地面塌陷调查中的应用

首次应用具有我国自主知识产权的中巴资源卫星影像数据对煤矿矿区采煤地面塌陷进行遥感调查研究。煤矿采空区地面塌陷随着时间日趋严重,面积不断扩大,兼有渐变和突变的特点,用常规方法定点观测难以适应其发展,确定其边界分布非常困难。文章应用中巴资源卫星HR高分辨率影像数据,以六道湾—铁厂沟煤矿矿区为例,通过已知塌陷区的基本特点,建立塌陷区的遥感影像地物解译标志体系,通过人机交互遥感影像解译,圈定地面塌陷的边界并获得塌陷区的有关数据,为该地区环境地质灾害治理提供依据。     

塔里木河流域人口-经济分布不均衡特征分析

 不均衡性是人口与经济分布最基本的属性,不均衡性过大影响区域经济的协调发展。文章利用地理联系率、Pearson相关系数、基尼系数和崔王指数分析了塔里木河流域人口-经济分布不均衡的时间特征;采用重心模型和人均GDP空间分异特征探讨了人口-经济分布不均衡的空间格局。结果表明：（1）改革开放以来,塔河流域的人口、经济分布匹配程度不断减弱,不均衡特征逐渐显著,区域经济差异已超出警戒线的范围。（2）在空间格局上,经济重心显著向东北方向集中,人口重心基本不变;人口、经济重心转移使和田、喀什、克孜勒苏柯尔克孜自治州三地州逐渐成为贫困人口集聚区,巴音郭楞蒙古自治州的库尔勒市成为经济极化中心。依据增长极理论,塔河流域经济极化中心较单一,增长体系不完善,未来需培育新的极化中心。     

2010年8月8-10日辽东半岛暴雨过程的中尺度特征分析

利用自动气象站资料、卫星资料、GTS1型数字式探空仪资料和常规气象观测资料及NCEP/NCAR再分析资料,对辽东半岛地区2010年8月8-10日3次暴雨过程进行了诊断分析,研究了该地区暴雨发生的天气尺度背景、中尺度对流系统发展过程及其发展的中尺度环境和触发机制。结果表明:(1)副热带高压位置偏北且稳定为此次强降水提供了有利的大尺度背景,切变线上生成的β或γ中尺度雨团发展的中尺度对流复合体是造成强降水的直接系统。(2)辽东半岛地区与低空急流水汽输送通道相连,并形成水汽辐合中心,有利于该地区强降水的产生。(3)暴雨发生前暴雨区域对流层低层的增温增湿、对流性不稳定层结及抬升凝结高度和对流自由高度的明显降低,是导致暴雨的重要条件。(4)切变线附近对流层低层的强正涡度中心和中高层的强正散度中心的耦合有利于上升运动的维持和水汽的向上抬升,促使中尺度对流系统生成,并沿切变线向东北方向移动和迅速发展,产生暴雨。强降水出现在切变线前方低空急流上的风速脉动区。     

车尔臣河流域1955-2010年气候变化特征分析

摘 要：利用车尔臣河流域1955-2010年气温、降水、云量、浮尘、沙尘暴和大风等气象资料,分析了近56a来流域气候变化特征。结果表明:(1)车尔臣河流域年、季平均气温均呈明显上升趋势,以冬季增暖最显著;且在1990年前后出现了冷暖突变,2001-2010年是近56a来最暖的时期。(2)年、季降水量呈小幅增加趋势,春季降水增加趋势达显著水平;降水在1962年出现干湿突变,而1980s后降水增加则趋于平稳。(3)年、季平均总云量呈增加趋势,其中夏季云量的增加最明显。(4)年浮尘、沙尘暴和大风日数呈显著减少趋势,但值得注意的是2005年以后沙尘日数不降反升。总体上看,近56a车尔臣河流域气候朝暖湿方向发展,生态环境明显改善。     

吉木乃县近50年积温变化特征及其对小麦产量的影响分析

利用吉木乃县1961-2010年的积温和小麦产量资料,对日平均气温稳定通过0℃、10℃的初日、终日、初终间日数、积温的变化特征进行了分析;运用相关分析法探讨了生长期积温对小麦产量的影响。结果表明：近50年吉木乃县的积温变化是明显的,积温显著增多,≥0℃积温变率为83.7℃/10a,≥10℃积温变率为57.5℃/10a;稳定通过0℃和10℃界限温度初日提前、终日推后,初终间日数均呈增加的趋势。春夏季积温与春小麦产量的相关关系显著,当0℃积温距平每增加1℃时,小麦产量将增加0.15%;当10℃积温距平每增加1℃时,产量将增加0.12% 。积温变化使小麦冻害减轻,但干旱、干热风危害加大。     

保定地区雷电分布特征及短时预警模型分析

根据保定市近2002—2011年18个地面观测站的雷暴日资料,分析研究了保定市雷电活动的时空分布特点。在此基础上利用保定市11部大气电场监测仪组网实时监测数据,找出电场幅值和上升率两个预警因子确定预警阈值,建立保定雷电短时预警模型。通过对36个雷电样本进行检验：提前30分钟预警的准确率达到60%,前20分钟达到74%,提前10分钟达到88%。结果表明,随着时间临近其预警准确率明显提高,对雷电短时预警具有很好的参考价值。