基于CMA-MESO冰粒子含量的雨雪相态判据应用

利用中国气象局中尺度模式(CMA-MESO)云降水物理直接输出的水凝物混合比,确定基于冰相水凝物占比的雨雪相态判据,并应用于2023年1月14—15日我国大范围降水过程的雨雪相态判别。结果表明:该判据明显改善了基于温度和高度场的厚度判据对我国东部地区雨夹雪范围判别偏大、对分散性雨夹雪漏报的问题,6～18 h时效雨夹雪预报TS评分较厚度判据提升75%～100%,24 h时效降雪预报TS评分较厚度判据提升67%;对全国雨雪范围判别合理,对小范围雨夹雪具有指示作用;对全国3～36 h时效降雨、降雪和雨夹雪预报TS评分为0.76～0.62,0.69～0.63和0.11～0.08;对降雨和降雪存在一定空报和漏报,对24 h时效雨夹雪空报明显;对相态转换过程有较好指示效果,判别代表站相态转换开始时间误差为1～2 h,对我国东部地区代表站的相态转换和雨夹雪持续时间判别优于厚度判据,基于厚度判据雨夹雪预报持续时间偏长。研究结果可为雨雪相态业务预报提供客观预报产品参考。     

基于三维激光扫描的堆积体滑坡变形机理及阈值模型试验研究

为分析白龙江流域舟曲段江顶崖滑坡的变形演化机理及其阈值,设计降雨条件下的大型堆积体滑坡物理模型试验,采用FARO FocusS 350三维激光扫描仪进行滑坡数据采集、处理,获取滑坡在不同降雨工况的点云模型数据,对比分析不同降雨工况下滑坡宏观及局部特征点的变化情况。研究表明：滑坡模型表面出现持续、快速、变化鲜明的整体变形特征,伴随出现滑坡模型中、前部横向、纵向的张拉裂缝,表明在非饱和渗流影响下,堆积体滑坡模型的基质吸力降低、孔隙水压力以及滑坡体重力荷载增加,导致滑坡模型临近失稳;根据滑坡模型宏观变形情况,其变形演化过程可划分为：初始变形阶段、等速变形阶段和加速变形阶段,3个不同变形阶段坡体宏观变形各自有其特点。通过对试验阶段的变形特征分析,设立了滑坡变形速率阈值,分别为0.01 m/h、0.02 m/h、0.2 m/h。基于三维激光扫描技术坡体监测,结合坡体变形宏观和局部分析的优势,在保证高精度监测、采集、处理的同时,得到坡体的整体变形和位移。     

三类边坡失稳判据的统一性

将热力学理论中材料破坏的能量机制引入边坡工程中,推导了强度折减过程中边坡的能量方程,利用FLAC3D二次开发了能量的计算程序,并应用于某经典边坡算例中。通过与Spencer法的计算结果对比发现：强度折减法中边坡的稳定性与能量变化关系紧密,由此提出了4种新的失稳判据--能量突变失稳判据,且4种能量突变失稳判据理论上是统一的。通过对比发现：动能突变判据与数值计算收敛性判据、重力势能降突变判据与特征点垂直位移突变判据、耗散能增量突变判据与塑性区贯通判据分别存在对应关系,证明了常见的3类失稳判据也是统一的。通过算例试算发现,3类判据判定结果不相等主要是由收敛标准和网格精度等人为因素造成的,本质上是因为数值计算是一种近似解。工程应用中,可通过3类失稳判据判定结果的一致性来自评安全系数的计算精度,一致性越好,精度越高。提高计算精度的根本办法是严格收敛标准和精细网格划分,但应同时兼顾数值计算的时长,从而实现计算效率最大化。     

山东沿海降雨云系宏观特征及人工增雨潜力的估算

针对山东省飞机人工增雨作业的实际情况，分析了山东沿海地区的降雨特征，统计了沿海云层的宏观物理量，分析了莱州湾、黄海北部和东南沿海３个地区云与降水的关系，对主要降雨天气系统计算了降雨效率及增潜力，增雨潜力在４２．５５％－６８．７９％。通过对天气系统中水汽垂直分布的分析，为飞机在山东沿海地区增雨作业最佳催化层次的选择提供了信。     

不同仪器烈度算法在四川地区 历次地震中的比较应用

强震观测资料包括强震动时程记录资料和宏观震害调查资料两大类, 前者是定量的微观数据, 后者则是定性的宏观指标. 本文明晰给出了微观仪器烈度与宏观仪器烈度、 微观考察烈度与宏观考察烈度的概念, 并在此基础上提出了只有在宏观仪器烈度与宏观考察烈度之间进行比较才具有实质性的意义;同时对国内外常见的仪器烈度算法进行了比较性研究, 得出了袁一凡仪器烈度算法可靠性更高的结论;最后以四川地区历年来重要震例的强震动记录为依据, 对修正的袁一凡仪器烈度算法的可靠性进行了比较应用. 结果表明, 对袁一凡仪器烈度算法修正与扩展的应用是可行的, 同时也验证了将微观仪器烈度与宏观考察烈度直接进行比较会存在较大的差距.      

利用余震频度分布进行宏观震中快速判定

微观震中和宏观震中的偏离是现阶段震后烈度快速判定亟待解决的问题。 本文旨在通过研究中国西部1970年以来7个M_S≥6.5破坏性大地震后24小时内的余震频度N值的空间变化, 分析和判定主震破裂的大致范围, 从中得出可能的宏观震中位置, 为大地震的应急救援提供参考。 本文将主要以2008年汶川地震为例说明最小完整性震级确定的步骤和结果, N值计算方法和N值分布图的绘制以及宏观震中的确定, 最后将7次大地震每个时段估计震中和实际的宏观震中进行比较和分析。 研究结果显示: ① 破坏性大地震24小时内不同时段由余震频度N值分布得到的宏观震中, 可有效缩小由微观震中评估烈度产生的偏差; ② 震后2、 4、 12、 24小时四个时段的估计震中能够作为烈度快速判定的修正因子, 满足震后快速响应的时效性要求。 并且震后24小时的估计震中效果最好。     

芦山地震崩滑灾害空间分布及相关问题探讨

由于逆断层作用,2013年芦山M_S 7.0地震诱发的崩滑地质灾害分布表现出了明显的上盘效应与方向效应。在震后应急科考中未发现发震断层的地表破裂带,然而灾区大量出现的地震诱发滑坡、崩塌,加之密集的余震分布、地震烈度调查结果等,提供了确定芦山地震宏观震中、地震动错动方向以及研究地震发震构造等的诸多线索。 统计结果表明,芦山地震诱发的滑坡、崩塌具有明显的优势滑动方向（135°～144°）,该方向揭示了地震断层的错动方向,与震源机制解反映的一致,大体垂直于发震断层的走向;从地震诱发崩塌、滑坡灾害点的分布与密度判断,宏观震中位于宝盛乡北,在仪器记录震中东北约3.6km处;从余震群分布、地震诱发滑坡分布特点及地震等烈度线等,结合以往强震如汶川地震等的调查经验,推测当震级足够大时,发震断层地表破裂带可能通过地质灾害、余震密集区东侧的边缘地带,总体平行于双石-大川断裂。另外,通过分析地层岩性与崩滑地形条件之间的关联性,发现崩滑灾害在某些地层岩性中易发,灾害点呈线性排列的原因是不同地层岩性之间抗风化能力的差异性,造成在地层分界线上形成线性陡崖或高坡度地带,使之在强震作用下容易发生崩塌、滑坡。     

地震立体层析成像的实现方法及效果分析

立体层析成像是一种新的地震反射波层析成像方法,能为叠前深度偏移提供较为精确的宏观速度模型。本文研究了立体层析成像的实现方法,包括斜率与走时数据的拾取、离散速度模型构建和初始化、射线参数的确定、斜率和走时及射线计算以及反演问题解法等,建立立体层析成像的算法流程。并通过对Marmousi模型试验,对立体层析成像运行所需的主要参数,如初始速度模型、拾取数据量、离散网格尺寸、速度平滑权重等进行测试和分析,总结这些不同参数对立体层析反演结果的影响规律,用以指导生产实践。     

基于突变理论的小煤窑采空区失稳判据及应用

小煤窑采空区突发性垮塌灾害是榆神府矿区重大地质灾害问题之一。采用工程地质分析及数理推导的方法,分析了小煤窑采空区成灾条件及致灾机理,构建了顶板–残留煤柱岩石力学系统,推导了基于尖点突变模型的采空区系统失稳力学判据。以枣稍沟小煤窑为例进行分析,结果表明,该方法简便实用,计算结果可靠,为小煤窑采空区稳定性定量评价提供了一种新途径。