地下水资源管理预警系统的建立及应用研究——以长春城区为例

由于长春城区地下水的超采产生了环境恶化,结合地下水预测模型和地质及水文地质条件,以长春城区为例建立了地下水资源管理预警模型。根据长春城区的地质及水文地质条件提出水位水质预警标准,并根据模型编制了地下水资源管理预警系统。利用所建立的预警系统,对现状和未来开采条件下水位水质进行预警,从而为水资源的科学管理和持续利用提供可靠依据和保障。     

水气两相流系统K-S-P模型参数反演的最优估计

应用渗流力学和参数反演辨识最优化理论,建立了水气两相流控制方程,给出了控制两相流系统K-S-P模型参数之间的本构关系,并对其中的相关参数进行数值反演辨识,得出待求参数的最优估计值。对不同质地土壤的实验测试值进行对比分析,其结果吻合较好,验证了模型的适定性和可靠性,解决了实验数据处理以及结果对初值的敏感性问题,并且该数值方法可通过多组初值参数进行数值实验,结合实验结果来满足实际工程的需求。这不仅对非饱和带内污染物传输、气藏工程试井计算、填埋气体的释放以及挥发性有机污染物的去污分析中两相流数值计算提供基础,而且对K-S-P本构关系之间参数的确定提供了可靠的理论依据。     

绕坝渗流地下水位的时空分布模型研究

许多大坝的失事是由于高地下水位引起坝肩失稳所致。绕坝渗流是影响坝肩高地下水位的主要因素。为此通常将大坝基础防渗帷幕延伸到坝肩岸坡内一定距离,以减小绕坝渗流影响。而防渗帷幕运行性态随时间变化,为了评价坝肩防渗帷幕和地下水位的运行性态,首先分析了地下水位观测资料和水位、降水、温度、时效等时空影响因素及其表达式,随后基于岸坡地下水位观测资料,利用最小二乘法建立了大坝岸坡地下水位的时空分布模型。通过比较模型剩余标准差和测点的剩余标准差,可以确定坝肩地下水位的异常测点,分析岸坡防渗薄弱部位,掌握坝肩岸坡渗流场时空分布规律,监控绕坝渗流的性态。     

水稻灌区节水灌溉的尺度效应

探讨了节水灌溉尺度问题,指出产生节水灌溉尺度现象的原因是由于灌溉过程中回归水的重复利用.结合漳河灌区的实际,讨论了水稻种植区在不同尺度下的水平衡要素及其在节水尺度效应中的作用;说明随尺度的增大,水平衡过程变得复杂化,节水尺度效应现象也更突出.利用漳河灌区田间试验数据和灌区长系列的历史资料,分别从田间、中等、灌溉干渠和灌区共四个尺度,定量地分析了水稻节水灌溉对水分生产率以及水分利用率的影响.结果表明,节水灌溉技术的采用不仅可以提高田间尺度的灌溉水分生产率,也促进了漳河灌区灌溉水分生产率的整体上升.     

MRI分割的几何活动轮廓模型的半隐式AOS迭代方法

几何活动轮廓模型以其计算稳定等优点，被广泛用于图像分割。给出一种基于AOS(additive operator splitting)算法的快速活动轮廓模型，将AOS方法与几何活动轮廓模型相结合构造一种半隐式迭代模型，它对迭代步长没有限制，从而可以选择较大的迭代步长，提高了模型的时间效率，并使用区域信息构造系数矩阵，使模型具有全局性。对MR(magnetic resonance)图像分割的实验表明，该模型可以得到较好的分割结果，同时时间效率也有大幅提高，方便了实时应用。     

伴随模式同化系统在修正模式地形中的应用

任何模式都只是实际大气的一种近似模拟，存在误差。鉴于传统的四维资料伴随模式同化系统都是假设模式完全正确仅对初始场进行修正。将伴随模式同化系统应用于修正模式地形误差，通过对不同初始地形的修正试验表明，MM5伴随模式同化系统能很好地对地形误差进行修正，能够反演出与初始气象要素场分辨率相匹配、与模式更协调的地形场，为伴随模式同化系统的广泛应用提供了一种新的思路。     

RegCM3模式对中国东部夏季降水的模拟试验

利用最新发布的区域气候模式RegCM3对1998年5—8月中国东部降水进行了模拟试验，考察了模式对降水和大尺度环流系统的模拟能力。结果表明：不同对流性降水方案对不同月份、不同区域的降水模拟效果差别较大，采用Kuo方案和Grell方案时模拟的降水效果要好于BM方案；RegCM3能较成功地再现异常降水的月际尺度变化和空间分布等基本特征；模式还较好地模拟了西太平洋副高脊线的演变过程和两次向北传播的季节内振荡。该模式可应用于中国东部夏季风降水的研究。     

变分同化方法在Lorenz系统中的简单应用研究

利用Lorenz模式作变分同化数值试验，通过对一个简单系统的讨论，介绍四维变分同化方法。对初值敏感性和观测点的个数及观测值作了对比试验，发现随着模式对初值敏感性的增加，同化效果会越来越差；观测点越少，观测值误差越大，这些都会影响同化效果，甚至导致同化失败。     

区域性地质灾害气象预报方法研究

从气象的角度，基于对全国地质灾害预警区域的划分，利用历史地质灾害记录以及历史气象资料，分区建立了全国范围的区域气象潜势预报模型，并从2003年6月1日开始投入业务应用。总体预报服务效果较好，收到了较好的社会效益。同时还要进一步加强科学研究，提高科技含量，优化预报模型。     

冬小麦夏玉米土壤水分预报及优化灌溉模型

利用土壤水分平衡方程，结合河南省冬小麦和夏玉米的生长规律和1994～2000年冬小麦、夏玉米田实测土壤湿度资料，建立了河南省冬小麦、夏玉米土壤水分预报及优化灌溉的计算机模型。用1998～1999年郑州市麦田实测土壤湿度资料验证该模型模拟结果，未来10、20、30天土壤湿度相对误差分别为-7．3％～7．7％、-8．3％～6．8％、-7．6％～7．7％，表明利用该模型，可以较为准确地预报未来1个月的土壤水分变化，并可根据小麦、玉米不同发育期特点，给出以最高产量和最佳经济效益为目标的灌溉建议。