基于断裂及高温损伤的岩石蠕变模型研究

为了反映热-力耦合作用下岩石蠕变变形的全过程,依据断裂力学原理提出了岩石裂纹扩展的临界损伤应力和一个新的可描述岩石在稳态蠕变阶段与临界损伤应力相关的非线性黏性分量,在传统西原模型和Burgers模型的基础上,将指数形式的损伤变量、临界损伤应力以及与其有关的非线性黏性分量引入到流变微分方程,通过叠加原理推导了考虑温度效应的单轴和三轴压缩条件下岩石的流变本构关系,建立了岩石的热-力耦合损伤蠕变本构模型。利用不同温度、不同应力条件下花岗岩的三轴蠕变试验曲线和本文蠕变模型的计算曲线进行比较,结果表明本文蠕变模型能够较好地模拟岩石在初始瞬态、稳态和加速蠕变阶段全过程的变形规律,验证了所建模型的有效性和合理性。该模型为分析高温、高应力环境下岩石工程的长期变形和稳定情况提供了理论依据。     

基于桩土界面摩擦特性和桩周土体应力状态的基桩极限侧阻力分析

结合基桩承载过程中的桩周土体应力状态分析和桩土界面摩擦特性分析,推导出基于土体应力状态的沿桩土界面的土体抗剪强度计算模型和基于界面摩擦特性的界面抗剪强度计算模型。通过对比土体抗剪强度和界面抗剪强度,推导出受该两种强度耦合作用影响的极限侧阻力计算模型,并用上海某工程算例验证该模型的合理性和可行性,同时利用该模型分析不同类型的土的极限侧阻力随埋深的分布规律。结果显示：因内摩擦角和侧压力系数之间的不同关系,极限侧阻力随埋深表现出不同的分布特点,在特定关系下,存在一个临界深度,超过该深度极限侧阻力维持在一个稳定值甚至不断减小直至为零。     

温州群发性坡面泥石流临界雨量研究

温州地处浙江东南沿海,降雨充沛。台风等极端气候灾害引起的强降雨次数繁多,并可能引发地区周边泥石流等地质灾害。收集相关地区、时段的气象、水文资料,并对研究区降雨数据进行处理,在野外实地调查、遥感解译的基础上,根据研究区地质灾害调查结果,总结群发性坡面泥石流特征,分析其形成的地质环境条件。针对致灾因子降雨量与温州地区群发性泥石流灾害的因果关系,获取坡面泥石流发生周期内的各时段降雨量,并利用相关性分析确定最大1h、3h雨强为研究变量,在二维坐标平面上投影近百个案例点,拟合得出临界雨量方程,并根据泥石流发生与否划分区域计算超越概率和误报概率,得出温州地区泥石流爆发前期雨强满足"两倍关系"的经验结论,寻求解决温州地区实际泥石流地质灾害预警问题的可行性。     

基于冠层高度模型的遥感影像玉米倒伏范围提取

精准提取玉米倒伏范围是准确进行田间管理、玉米产量损失估计的基础,无人机获取遥感影像机动灵活,是作物倒伏测量的热门手段。本文提出利用无人技术基于冠层高度差的玉米倒伏范围提取方法。首先通过可见光波段差异植被指数提取玉米背景土壤分布;然后提取玉米的高度;最后基于玉米高度,通过SVM和OSTU自动阈值法提取玉米倒伏范围。试验结果表明,利用SVM法3个样本分类精度分别为88.84%、89.52%和90.80%;OSTU自动阈值法分别为94.61%、89.74%和97.20%,稍优于前者。本文基于作物高度为结构特征参数,提取作物倒伏,机理明确且一定程度上消除了无人机成像不稳定的影响。     

基于多维景观扩张指数的城市紧凑度分析研究

城市紧凑度是反映城市空间形态的重要指标.基于二维平面上建设用地斑块与原有建设用地斑块之间的缓冲区或者共同边分析是现有研究中测度新增建设用地紧凑或者扩散的主要方式,但是这类方法忽视了斑块内部三维建筑物的高度以及斑块之间的距离.为了更加客观准确地评价微观斑块尺度实际紧凑程度,本文提出了多维景观扩张指数(Multi-dimensional Landscape Expansion Index,MDLEI),通过对中国36个主要城市建设用地图斑中的建筑物图斑进行提取,分别使用景观扩张指数(Landscape Expansion Index,LEI)和MDLEI计算建筑物图斑的扩张指数,并对各市两种扩张指数分别占所有城市均值总和的比例进行比较来确定该城市的紧凑度是否被高估.主要结论为:在扩张模式的识别上,MDLEI识别出的飞地式扩张斑块的数量和面积均高于LEI对应结果,表明LEI高估了扩散型增长斑块的紧凑程度;根据MDLEI计算得到的各市扩张斑块紧凑度,发现紧凑度较高的城市均分布在胡焕庸线以东,其中紧凑度最高的厦门、深圳、杭州、上海均为东南沿海城市,总体呈现出东高西低,南高北低的紧凑度分布状态.多维景观扩张指数能较为准确地识别微观层面扩张斑块的紧凑度,为政府因地制宜进行建设用地扩张管理和存量规划提供科学有效信息.     

冷涡背景下山东省“5·17”极端强对流天气环境条件分析

2020年5月17日,山东省出现大范围强对流天气(简称“5·17”强对流),冰雹范围之广为近10年之首。对流风暴高度组织化,区域性的超级单体群以及一条长度超过500 km的强飑线造成此次极端强对流天气。利用ERA5再分析、加密自动气象观测站、多普勒天气雷达等资料,剖析了此次极端强对流天气的环境条件。结果表明:冷涡位于最有利于山东出现强对流的关键区,大尺度天气系统强迫强,对流层中层异常强的冷空气南下影响前期异常增暖的山东地区,造成“5·17”极端强对流。天气系统的异常程度更能代表动热力强迫的强度,异常程度达到2σ以上有可能造成极端强对流天气。当冷涡南下过程中强度减弱,但异常程度增加时,其东南象限仍能产生极端强对流天气。强的深层垂直风切变有利于对流风暴组织化发展,飑线的长轴走向与0～6 km垂直风切变矢量方向相同,新单体发生、发展、合并的区域位于风矢量差大值中心前沿。低层暖湿平流源源不断地向山东输送暖湿空气,是CAPE重建的机制,是超级单体群和长飑线得以长时间维持的主要能量来源。     

冬季乌拉尔山阻塞高压建立和维持与位势高度季节内振荡的联系

冬季乌拉尔山阻塞高压(以下简称乌山阻高)是导致我国出现大范围寒潮天气的重要影响系统,探究其建立和维持过程与位势高度季节内振荡的联系能够为我国延伸期天气预报及短期气候预测提供参考因子。本文基于欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts, ECMWF)提供的1979/1980-2019/2020年ERA5逐日再分析数据,采用主、客观相结合的方法,筛选得到114次冬季乌山阻高事件,累计阻高日数591天。利用功率谱分析、相关分析、合成分析等统计方法,分析乌山阻高与500 hPa位势高度季节内振荡之间的可能联系。结果表明：(1)近41年冬季乌拉尔山地区位势高度存在10～20天、 30天及45天左右的显著周期。通过多尺度分析发现,在乌山阻高建立与维持期间位势高度的不同时间尺度分量贡献不同,其中对乌山阻高建立贡献最大的是10～20天的准双周位势高度正异常,阻高维持则决定于20～80天的季节内尺度位势高度正异常。在阻高建立和维持过程中,准双周位势高度异常具有自西向东的传播特征,季节内尺度位势高度异常无明显传播。(2)根据两...     

河南省一次强雨雪相态多次转换成因分析

利用常规气象观测资料、地面自动站资料、欧洲再分析资料（ERA5 025°×025°),对2020年1月5—7日河南省强雨雪过程中雨雪相态多次转换成因进行分析。结果表明：500 hPa高空低槽、中低层切变线、西南（东南）暖湿急流与低层冷空气在强雨雪区交汇为强雨雪提供了动力、水汽条件,亦为雨雪相态转换提供了有利的温度条件。冷空气分别从东路和中路南下影响河南,导致近地层明显降温是雨转雨夹雪或雪的主要原因之一,而冷空气的强度和厚度是决定降水相态的关键因子。中层和近地面暖层厚度对降水相态至关重要。本次过程降水相态为纯雪时,冰雪层和冰水混合层厚度超过2 980 gpm,中层无暖层,近地面0 ℃线低于975 hPa;降水相态为雨夹雪时,有时无冰雪层,冰水混合层厚度超过1 400 gpm,中层有时有暖层,但整层暖层厚度在900～1 330 gpm;雨转雨夹雪发生在地面气温低于21 ℃时,雨夹雪出现在地面气温11～21 ℃时;纯雪发生在地面气温≤11 ℃时。     

多卫星系统融合精密单点定位性能分析

随着全球四大卫星导航系统格局的成型,卫星定位系统已从单系统模式发展为如今多系统、多频率融合定位、交互操作的模式。在分析多系统精密单点定位模型及各误差项处理策略的基础上,利用RTKLIB进行GPS,GLONASS,GALILEO,BDS多系统融合精密单点定位试验,并分析其动/静态定位性能。实验结果表明:在单系统空间几何构型较差的情况下,多系统融合精密单点定位较单GPS定位精度可提高20%~40%,收敛时间可缩短35%~50%;在截止高度角超过40°的情况下,单系统会因可见卫星数量不足而无法完成连续定位,而多系统仍能实现高精度的连续定位。这在城区、山区或卫星遮蔽较严重的不利环境中有重要的利用价值。     

资源三号卫星前视影像的建筑物高度提取

建筑物高度对建筑物容积率、城市风向以及城市环境等都具有明显的影响。针对太阳入射方向与卫星观测方向在建筑物异侧时,建筑物侧面与阴影在遥感影像上因极其相似而难以区分的问题,该文基于资源三号卫星前视影像,利用基于规则的面向对象特征提取方法提取建筑物侧面及阴影特征。根据卫星成像时的太阳、卫星以及建筑物之间的空间几何关系,构建了建筑物侧面与阴影的长度比例系数,进而估算了建筑物的高度信息。最后以实测高度进行了高度提取的精度评价,验证结果表明,反演的平均精度达到了92.28%,证明了资源三号卫星前视影像在提取建筑物高度方面的良好可行性。