一种自适应时间步长的场地地表污染扩散元胞自动机仿真模型

针对传统扩散模型难以动态模拟地表污染物时空不均匀扩散过程的问题,本文提出一种基于元胞自动机模型的污染物地表扩散仿真模型,在综合考虑地表高差及粗糙度对污染物扩散过程影响的基础上,确定了不规则污染场地的元胞边界条件、划分了元胞空间、提出了一种降雨和非降雨条件下污染物扩散流速计算方法,基于分子扩散建立了地表污染扩散模型演变规则。为更好模拟地表污染物扩散情况,本文提出了一种污染物随坡度和质量衰减的元胞自适应时间步长调整算法,该算法能够动态调整元胞自动机的时间步长,防止固定时间步长在污染物快速扩散时错过细节,而缓慢扩散时消耗计算资源。实验设计了降雨和非降雨两种情形对污染物随时间扩散的过程进行仿真与分析。实验结果表明,不同下垫面对污染物扩散速度有很大的影响,污染物在糙率为0.012的水泥地表上的扩散速度约为其在糙率为0.035的一般性土壤地表上的2.7倍;降雨强度和时长能够加快污染物的扩散,且扩散速度随着降雨曲线变化而改变,并在雨强峰值附近达到最大;污染物扩散服从坡度分布特征,且随着时间变化,高污染区域范围和污染物浓度差异渐渐变小,并在一段时间后,浓度变化渐渐趋于平稳;自适应时间步长演变算法能够较好地体现一次演变过程中污染物扩散在不同邻域元胞方向上的细微时间差异,提高污染物时空分布的计算精度。     

太平洋北赤道流表层流速及分叉点位置

确定太平洋北赤道流表层流速及分叉点位置的变化是海洋环境研究中的1个重要问题。使用1987～1998年的WOCE浮标资料,通过估算得到了季节平均和年平均意义下北赤道流表层流速(1989～1998)。计算结果显示:北赤道流表层流的流速冬季最大,夏季最小,春秋两季相仿。在厄尔尼诺发生年的第2年,夏季平均流速往往较大。对浮标轨迹的逐年分析表明表层北赤道流分叉点的位置在11°N～14 .7°N之间,从轨迹较为密集的4年的分析可以看出,表层流分叉点的位置具有年际变化,其中,2个ElNino年分叉点偏北。     

基于特征跟踪方法的Amery冰架上游流速估算

冰川流速分析对于研究南极冰盖物质平衡、海平面上升和全球气候变化具有重要意义。以ALOS/PALSAR影像为数据源,采用SAR特征跟踪方法,结合DEM数据估算Amery冰架上游冰川流速。结果表明,Amery冰架上游主流线流速为540—720 m·a-1,冰川流速随海拔的降低逐渐减小。受基岩和两侧山体的影响,主流线流速大,越靠近两侧山体流速越小。这个结果与NASA 2000年利用SAR重复轨道干涉测量方法测定的流速接近。基于裸露岩石作为特征点的分析表明,该方法误差较小,获取的冰川流速比较可靠。     

GPS浮标追踪测流系统研究

为了提高传统的浮标测流的准确性,解放劳动力,提出了一种基于GPS定位技术以及ZigBee无线传输技术的自动化浮标测流系统的设计方案,包括浮标的结构设计,软硬件设计。用全微分来计算了装置的理论定位误差,经试验证明实际定位误差与理论计算的一致;速度的计算算法采用在一定数据量下多次计算速度再求平均值的方法,能有效消除定位误差。经仿真以及试验验证,该装置的测速精度能满足水文测流的需求,为浮标自动化测流的后续研究提供理论基础。     

雷达流速仪测量精度关键技术研究

雷达流速仪在水文测验中的应用越来越广泛,目前该类产品主要存在流速测量精度偏低、对波浪等外界环境影响难以克服、不能适应低流速等问题。提出在快速傅里叶变换基础上使用最大值插值拟合算法提高流速测量精度的方法,采用多普勒频率加权平均算法消减波浪对流速测量的影响,利用变频方法满足较低流速测验的精度要求,并且将研究成果应用于新型雷达流速仪样机,进行了仿真试验及验证。试验表明,方法合理可行,可较好解决目前雷达流速仪普遍存在的上述问题,具有良好应用前景。     

基于横断面垂线平均流速分布的流量计算模型研究与应用

深入分析横断面流速分布特性,提出横断面垂线平均流速分布模型及计算公式。该模型利用大断面、河道水位及断面上一条垂线的平均流速,即可较准确地计算出断面上任意一条垂线的平均流速,从而计算出断面流量。这种方法缩短了测流历时,在保证测流精度的同时,为防汛调度决策延长了预见期。讨论了该方法的应用条件、误差来源和误差控制方法。为明渠实时在线监测提供了一种新的方法,为明渠流量计研发奠定了理论基础。     

“东川型”排导槽结构对泥石流流速影响的实验研究

消能肋槛和排导槽纵比降是控制"东川型"泥石流排导槽内流体运动的两个关键因素.泥石流流速是反映排导槽工程输移力及对排导槽的冲刷淤积破坏的重要参数之一.通过实验,对固定配比的泥石流流体在不同的肋槛组合下的排导槽中的流速进行了研究,结果表明:(1)肋槛间距从40 cm增加至60 cm时,泥石流流速先增加后减少,在间距50 cm时达到最大值;(2)肋槛高度对泥石流流速的影响非常复杂,在不同的肋槛间距和纵比降下表现不同的相关关系;(3)纵比降对排导槽内的泥石流流体基本呈正相关;(4)得到了肋槛间距与肋槛高度之比值N与泥石流流速V之间关系的数学表达式:V=0.0341N+C,其中C为常量.     

供水管井设计出水量的确定

论述了管井出水能力的概念及确定管井出水量的理论依据。科学合理的出水量设计和避免过量抽水,是确保管井良好运行、延长管井使用寿命的关键。并以孟加拉国Barapukuria电厂水源地为例,对管井出水量的设计方法进行了详细说明。      

江苏大丰潮间带粉砂滩的潮流边界层特征

对江苏大丰潮间带粉砂滩的潮流观测数据，运用Karman-parndtl模型分析了流速对数剖面的出现频率和边界层参数（摩阻流速与粗糙长度）。结果表明，不同时间尺度（10^1-10^3s）的平均流速对计算u-lnz线性关系出现频率的影响不大，而不同层位组合的影响较为显著，影响流速对数剖面分布的自然因素为波浪、风、潮流旋转、表底层流向差异、滩面坡度和水流加减速等。相邻层位的流速在时间序列上存在很高的线性关系，回归直线的斜率与水层距底床的高度、粗糙长度和摩阻流速有关。涨潮阶段床面粗糙长度大于落潮阶段，涨潮阶段摩阻流速小于落潮阶段。     

沿岸流流速垂向分布的实验研究

进行了沿岸流模型实验,测量沿岸流流速的垂向分布.采用Faria等(1996)的方法对实验结果进行了分析,将水深分为上层和下层两部分:下层采用对数分布来表达沿岸流的垂向分布;上层考虑了波浪引起的自由表面的波动,使流速分布包括了修正的对数分布和质量输移速度两部分.对实验结果得到的相对粗糙度与sleath(1991)的经验公式结果进行了对比,也对摩阻流速结果与已有经验公式计算结果的进行了对比.