A debris-flow alarm system for the Alpine Illgraben catchment: design and performance

We describe the development, implementation, and first analyses of the performance of a debris-flow warning system for the Illgraben catchment and debris fan area. The Illgraben catchment (9.5 km²), located in the Canton of Valais, Switzerland, in the Rhone River valley, is characterized by frequent and voluminous sediment transport and debris-flow activity, and is one of the most active debris-flow catchments in the Alps. It is the site of an instrumented debris-flow observation station in operation since the year 2000. The residents in Susten (municipality Leuk), tourists, and other land users, are exposed to a significant hazard. The warning system consists of four modules: community organizational planning (hazard awareness and preparedness), event detection and alerting, geomorphic catchment observation, and applied research to facilitate the development of an early warning system based on weather forecasting. The system presently provides automated alert signals near the active channel prior to (5–15 min) the arrival of a debris flow or flash flood at the uppermost frequently used channel crossing. It is intended to provide data to support decision-making for warning and evacuation, especially when unusually large debris flows are expected to leave the channel near populated areas. First-year results of the detection and alert module in comparison with the data from the independent debris-flow observation station are generally favorable. Twenty automated alerts (alarms) were issued, which triggered flashing lights and sirens at all major footpaths crossing the channel bed, for three debris flows and 16 flood flows. Only one false alarm was issued. The major difficulty we encountered is related to the variability and complexity of the events (e.g., events consisting of multiple surges) and can be largely solved by increasing the duration of the alarm. All of the alarms for hazardous events were produced by storms with a rainfall duration and intensity larger than the threshold for debris-flow activity that was defined in an earlier study, supporting our intention to investigate the use of rainfall forecasts to increase the time available for warning and implementation of active countermeasures.     

A Whitecap Coverage Model Based on the Surface Slope For Criterion of Wave Breaking

Using the limit surface slope as a criterion of wave breaking,a simple model for estimatingthe spatial fraction of breaking surface of sea at an instant,which is regarded as the whitecap coverge inthis paper,is analytically derived from the probability density of surface slope based on Gaussianstatistics.The resulting fraction is found depending on the fourth moment of wave spectum,m_4,as well asthe critical threshold of surface slope.By expressing the fourth moment in terms of the Neumannspectrum,a formula linking the fraction and wind speed for fully developed sea states is obtianed.Anotherformula relating the fraction to both wind speed and fetch(or duration)is achieved by expressing m_4 interms of the Krylov spectrum and applying the empirical relationships used in the SMB ocean wave pre-dicting technique.A comparison between these results and the field data of whitecap coverage collected byMonahan and O＇Muircheartuigh shows an encouraging agreement.     

气袋和注射器保存不同浓度甲烷气体的时效分析

气体样品的甲烷(CH4)浓度在取样后往往不能立即测定,需用密封性容器进行保存.本研究调查了保存时间(0、12、24、48、360、720 h)和容器类型(铝箔气袋和注射器)对不同浓度(高:101.9μmol?mol-1、中:8.34μmol?mol-1、低:1.13μmol?mol-1和大气:2.12μmol?mol-...     

结构地震弹塑性反应谱——损伤谱

首先,本文基于各国广泛使用的由Park和Ang提出的双参数损伤模型,研究基于损伤性能的弹塑性反应谱（损伤谱）的分析方法。其次,文中考虑结构极限状态设计,并通过自编DBDS程序,研究得到了损伤反应谱（简称“RD谱”）,尺。谱综合考虑了结构最大弹塑性位移和结构累积滞回耗能的耦合影响,更加合理地反映结构在罕遇地震作用下的弹塑性行为。第三,通过大量时程分析和拟合得到回归公式及其相关系数,研究成果可供抗震性能评估使用。最后,由本文提倡的RD谱和已有研究的Rμ谱做了定性比较分析,说明了考虑地震动持时的必要性和重要性。     

喀什市降水日变化特征分析

利用1994～2013年5～9月喀什市气象站逐小时降水资料,分析喀什近20a降水日变化特征。研究表明,20时至翌日06时为降水量的高值阶段,最大值出现在01时,07时至19时为降水量的低值时段,最小值出现在16时。降水频次的高值区为00时至07时,降水最不易产生的时间为17时。降水强度最高值在20时,次高值为01时,也是累积降水量较大时刻,降水强度最低值出现在15时也是累积降水量的低值区。喀什的降水主要以短时性降水（1～3h）为主,多发生在傍晚至夜间,1h降水频次最多的是量级≤1mm的降水,但1.1mm≤R1≤3.0mm量级的降水贡献率最高。小雨、中雨及大雨降水过程最易发生时段均为前半夜,下午为各量级降水过程发生最少的时段。     

中国黑戈壁地区日照时数时空变化及影响因素

利用1960～2011年中国黑戈壁地区11个气象站日照时数数据,分析了该地区日照多年变化特征。研究表明,该地区近52a来日照时数减少的变化并不明显,其趋势变化率为-2．0h／10a,远小于周边地区。四季之中,春季日照时数呈增加趋势,其他三季呈减少趋势。从空间分布上看,不同区域,年日照时数变化也不相同。黑戈壁地区年日照时数的减少与年降水量的显著增加和年平均风速的减小密切相关。     

直接辐射表与日照计观测日照时数的差异评估

随着自动化气象资料业务的发展,直接辐射表自动跟踪太阳位置观测日照时数逐渐在业务中使用,那么直接辐射表与传统日照计观测资料的差异如何,需要对两种资料定量评估。文章选取我国15个气象辐射一级站的直接辐射表与日照计平行观测日照时数资料,探讨了两种观测日照时数在不同区域、不同季节、不同时间尺度和不同天气条件下的差异分布特征,结果表明：（1）直接辐射表比日照计观测记录平均偏低0．51 h·d－1（8．30％）,两种资料差异具有明显的季节变化规律和区域变异,在夏季和春季较大,冬季最小,在西北及海南地区较大,东北、黄淮地区及四川盆地最小;（2）日出时段直接辐射表较日照计观测记录低0～0．3 h·h－1,日落时段直接辐射表较日照计观测记录高0～0．3 h·h－1,其他时段直接辐射表与日照计观测差值在±0．2 h·h－1;（3）受观测仪器和天气条件影响,在晴空、多云和阴天条件下,直接辐射表较日照计观测记录分别平均偏低0．17 h·d－1（1．88％）、0．64 h·d－1（9．08％）和0．62 h·d－1（26．73％）;（4）两种观测日照时数的相关系数在0．88以上。     

宁夏区域太阳日辐射通量计算方法的研究

利用银川站过去5 a的太阳日辐射观测资料(1981~1985)与大气外太阳辐射、日照时数、日照长度间的相关关系,确定了区域系数as。通过对bs的取值进行敏感测试,可得到一组最佳推算太阳辐射通量的区域系数:as=0.3,bs=0.5。用此系数和太阳日辐射通量计算公式,推算了银川站1986、1987年太阳日辐射通量并用观测值进行验证,结果表明:两者之间有很好的线性相关,R2=0.94,验证了区域系数的可信度。通过对银川站2 a(1986,1987)资料的平均误差、平均偏差、平均绝对偏差和均方根偏差的计算表明,结果与国内相关报道基本一致。对宁夏永宁站1989~2000年的太阳日辐射通量用区域系数进行估算,并与银川站的实际观测资料比较,结果显示永宁站太阳日辐射通量估算值和银川站实测值间有很好的线性关系,12 a间的方差最小值R2=0.88。     

气候变化对沈阳冬季供暖期的影响

利用1961-2010年沈阳市的年平均气温和供暖期及供暖期前一个月、供暖期后一个月的逐日平均气温资料,采用线性趋势分析方法及度日法,分析近50 a沈阳市年平均气温和供暖期平均气温变化的总体趋势,并对供暖初日、供暖终日和供暖期长度及供暖强度的变化特征进行分析。结果表明：近50 a沈阳市年平均气温与供暖期平均气温均呈上升趋势,近50 a年平均气温上升明显,通过了显著性检验;气候变暖使得供暖初日推迟;供暖终日提前;供暖期长度缩短;气候变暖使实际供暖强度逐渐减弱。     

太湖流域设计暴雨时空分布对太湖洪水位影响分析

太湖是太湖流域最大的调蓄水体,合理地推求太湖流域设计暴雨,对于太湖设计洪水位确定非常重要.针对近年来太湖流域变化环境造成的暴雨特性及产汇流机制的变异,采用水文水动力学模型模拟分析了现状条件下太湖流域设计暴雨控制时段及时空分布对太湖洪水位影响.结果表明,以30、60、90日为控制时段的设计雨量与太湖最高洪水位关联密切,控制时段低于30日的暴雨时程分配对太湖最高洪水位基本没有影响.当设计暴雨中心位于太湖上游区域时,模拟的太湖洪水位具有明显升高的趋势,表明太湖洪水位对上游暴雨更为敏感.分析了1999、2016、2020年暴雨为典型的设计暴雨场景,结果表明,暴雨时程分配对太湖洪水位影响显著,主雨峰位于暴雨后期的设计暴雨可以造成更高的太湖洪水位.从太湖防洪安全考虑,采用30、60、90日为控制时段,暴雨中心位于上游,且雨峰位于暴雨过程后期的设计暴雨推求太湖洪水位是合适的.建议将2016、2020年暴雨过程列入太湖设计暴雨计算的备选典型,并作进一步分析论证.