Channel change,bankfull and effective discharges on a vertically accreting,meandering, gravel‐bed river

Along the lower reaches of the Waipaoa River, New Zealand, cross‐section survey data indicate there was a 23 per cent decrease in bankfull width and a 22 per cent reduction in channel cross‐section area between 1948 and 2000, as the channel responded to increased inputs of fine (suspended) sediment following deforestation of the headwaters in late C19 and early C20. We determined the bankfull discharge within a ～39 km long reach by routing known discharges through the one‐dimensional MIKE 11 flow model. The model runs suggest that the bankfull discharge varies between ～800 and ～2300 m³ s^?1 and that the average recurrence interval is 4 ± 2 years on the annual maximum series; by contrast, the effective flow (360 m³ s^?1) is equaled or exceeded three times a year. The variability in bankfull discharge arises because the banks tend to be lower in places where flood flows are constricted than in reaches where overbank flow is dispersed over a wide area, and because scour has counteracted aggradation in some locations. There is no downstream variation in Shields stress, or in relative shear stress, within the study reach. Bankfull shear stress is, on average, five times greater than the shear stress required to initiate motion. At the effective discharge it is more than twice the threshold value. The effective discharge probably has more relevance than the bankfull discharge to the overall picture of sediment movement in the lower reaches of the Waipaoa River but, because width is constrained by the stability and resistance of the bank material to erosion during high flows that also scour the bed, the overall channel geometry is likely determined by discharges at or near bankfull. Copyright © 2006 John Wiley & Sons, Ltd.     

A Local Least-Squares Modification of Stokes’ Formula

The combination of Stokes formula and an Earth Gravity Model (EGM) for geoid determination has become a standard procedure. However, the way of modifying Stokes formula vary from author to author, and numerous methods of modification exist. Most methods are deterministic, with the primary goal of reducing the truncation bias committed by limiting the area of Stokes integration around the computation point, but there are also some stochastic methods with the explicit goal to reduce the global mean square error of the geoid height estimator stemming from the truncation bias as well as the random errors of the EGM and the gravity data. The latter estimators are thus, at least from a theoretical point of view, optimal in a global mean sense, but in a local sense they may be far from optimality.Here we take advantage of the error variance-covariance matrices of the EGM and the terrestrial gravity data to derive the modification parameters of Stokes kernel in a local least-squares sense. The solution is given for the unbiased type of modification of Stokes formula of Sjöberg (1991).     

登封煤田白坪井田层滑构造研究

分析了登封煤田白坪井田二1煤层附近的层间滑动构造类型,探讨了其发育规律及对二1煤层的影响.此类见煤异常点的确认在资源量计算中具有重要的实际意义.     

对我国油气资源潜力与对策的思考

随着中国经济的高速发展,油气资源的消费量逐年增加,我国现已成为世界上第二位石油消费大国,石油对外依存度高达40%,石油资源储量和生产量很难保证现代化需求.因此,21世纪我国挖掘油气资源潜力的对策是:必须采取大力开发天然气生产业,开拓国际原油市场,分享世界石油资源,扩大老油田的资源与提高能源效率并重的方针.     

相山居隆庵21号带铀矿床水文地质条件及矿坑涌水量估算

居隆庵菱形断块是相山地区重要铀资源基地,21号带地处居隆庵菱形断块的西部,水文地质条件属简单-中等类型,相对其它矿床更为复杂。笔者采用狭长水平坑道法和水文地质比拟法对该矿床进行矿坑涌水量估算,其钻孔单位涌水量0.1L·(s-1·m-1),预测矿坑涌水量29m3·h-1。研究显示,矿床主要含水带(构造及裂隙)富水性弱且不均,导通性不强;而地下水补给条件好,水压高。在矿床开采过程中应加强监测,及时判断可能出现的涌水量变化情况,保证生产安全。     

基于MIKE BASIN的石羊河流域水资源管理模拟模型

水资源高效管理是提高水资源动态管理的有效方式,是实现地表水、地下水、再生水等多水源联合调配,提高水资源利用效率的综合管理措施,为水资源合理配置和高效利用提供技术支撑。以石羊河流域为研究对象,基于MIKE BASIN模型,根据研究区降水、蒸发和用水等资料,建立了石羊河流域水资源管理模型,模拟了石羊河流域径流量、水库和灌区需用水量变化特征。从模拟结果可以看出,所建立的水资源管理模型是正确的,选取的参数和计算的结果基本合理,模拟结果总体上反映了流域水资源变化状况,符合石羊河流域水资源的实际情况。通过模型预测了2015与2020年流域需水量,从预测结果可以看出,2015年较2010年减少23 572,19×10~4m~3,2020年较2015年减少20 926,77×10~4m~3,说明整体上流域需水量呈下降趋势。     

基于复合情景的上海台风风暴潮灾害危险性模拟及其空间应对

综合考虑海平面上升、陆域和海域地形变化、海塘沉降等因素,本文以上海历史上引发强风暴潮的热带气旋TC5612、TC8114和TC0012为基础,构建了12种复合灾害情景,利用MIKE21 FM模型模拟分析了不同情景下台风风暴潮对上海造成的漫滩淹没影响.结果表明:以2010年为模拟基准年份,由于上海地区有高标准的海塘防护,发生风暴潮漫堤淹没的概率极低;但随着时间情景的改变,各情景要素强度加大,漫滩淹没危险性逐渐增大;在2040年的复合灾害情景中,以正面登陆类热带气旋造成的影响为最大,局部区域淹没深度可达3.0m以上,全市25.23％的海塘和防汛墙存在漫堤危险,漫堤淹没危险区的面积可达到909.53 km2.在此基础上开展了应急避难模拟及避难场所优化研究,进而针对性地提出了保护城市水源涵养区、开挖城市蓄水空间、提高部分海塘设防水平、加强城市排涝系统建设和优化城市应急避难场所布局等空间应对方案.研究成果给上海新一轮“城市安全与综合防灾规划”提供了科学依据.     

海阳中心渔港建设对附近海域冲淤的数值模拟预测

利用MIKE21二维水动力模型,对海阳中心渔港建设前,以及两种预选方案建设后海域潮流分别进行数值模拟。在潮流模拟验证正确的基础上,建立了海底冲淤预测模型,预测了工程建设前后静风条件下全年冲淤趋势。并运用MIKE21Coupled ModelFM模块,模拟了极端天气条件（SE15m/s大风）浪流共同作用下工程附近海域的冲淤情况。根据方案建设前后潮流场、冲淤趋势进行分析,确定最优方案,为海阳中心渔港的规划设计提供决策参考。     

基于MIKE SA模型的厦门西港海域溢油影响的数值模拟研究

基于MIKE SA溢油模块,以燃料油为油种,建立了厦门西港海域溢油模型,模拟静风、主导风向（东北东风）和不利风向（西南风）3种风场条件下,一个潮周期内涨急、高潮、落急和低潮4个时段发生10 t溢油后油膜的漂移路径和影响范围.结果显示,发生在厦门西港海域的溢油在海面的漂移过程主要受潮流和风的影响,其中潮流起着主导作用.不同风向条件下,24 h内油膜的影响范围不同,静风条件下溢油浓度超一类（或二类,≥0.05 mg/dm3）、超三类（≥0.30 mg/dm3）和超四类（≥0.50 mg/dm3）的总影响面积分别为31.33、19.63和11.74 km2;主导风向条件下溢油浓度超一类（或二类）、超三类和超四类的总影响面积分别为99.62、69.01和8.99 km2;不利风向溢油浓度超一类（或二类）、超三类和超四类的总影响面积分别为8.38、5.05和2.10 km2.该预测结果可给出溢油事故发生后的影响范围、影响程度和影响敏感目标的时间,可为溢油事故应急决策的制定及溢油损害评估提供科学决策和支持,提升厦门海域环境风险管理应急能力建设.     

北京“7.21”暴雨雨团的发生和传播机理

基于京津冀5部新一代天气雷达、区域5min自动站和中尺度数值模式模拟资料,通过雷达资料快速更新循环四维变分同化技术和三维数值云模式对低层三维动力和热动力特征的模拟分析,为北京"7.21"特大暴雨中尺度对流系统(Mesoscale Convective System,MCS)的结构特征和传播机理的分析提供了佐证。结果表明:(1)低层动力场和地形强迫对MCS的触发、增强和维持起到关键作用。在MCS形成阶段,地形强迫有利于低空偏南气流带来的暖湿空气在山前的辐合上升。随着MCS的加强,强降水区域呈现与地形走向接近的"西南—东北"向带状分布,单体移动具有明显的"列车效应",而MCS整体则向东偏南缓慢传播。在MCS传播前沿(山前)形成强的出流风场,低层2 km以下均为深厚的辐合上升区且进一步加强,表明地形强迫和低层风辐合对偏南暖湿空气抬升起到重要作用,有利于MCS长时间"列车效应"的维持和MCS的发展。MCS出流风场与平原地区近地面偏南风交汇,使得在距MCS传播前沿约50 km的、已经存在的一个接近"西西南—东东北"走向的出流边界明显增强。在MCS传播前沿存在较为明显的0-3 km风垂直切变,由MCS出流与低层偏南风形成的风向切变以及地形强迫造成的风速切变构成,切变区域与地形走向及MCS伸展方向密切相关,切变强度达到中纬度低层强切变阈值范围。低层风垂直切变与MCS存在明显的正反馈效应,亦有利于MCS的长时间发展和维持。(2)低层热动力场为MCS的发展、传播提供了重要条件。在MCS传播前方的环境低层是明显的暖湿区,而在传播后方的低层则是由于地面冷锋及MCS降水造成的冷区,冷暖空气交汇对MCS的高度组织化和强降水的持续起到重要作用。低层的热力层结不稳定区域主要分布在MCS的南部到西南部地区,为MCS尾部风暴单体的不断新生和移动传播创造了良好的热力条件。最后,通过观测和模拟结果综合分析,初步得出了与此次强降水MCS发展演变密切相关的低层热、动力配置的概念模型,为MCS"列车效应"和后向传播特征的机制分析提供了依据。