坡面流的 Lattice Boltzmann 方法数值模拟

以一维运动波方程为研究对象,给出Lattice Boltzmann方法的D1Q5速度模型在一维坡面流的数值模拟中的具体步骤,并将其计算结果与解析解进行比较,同时分析了步长和弛豫时间的选取对计算精度的影响。结果表明:Lattice Boltzmann方法可以较好地应用于坡面流数值模拟中,空间步长的选取对计算精度的影响较大,弛豫时间的取值应在[1.0,1.2]范围内为宜。     

多层弹性平面问题解的精确刚度矩阵法

从平面弹性力学的基本方程出发,利用Fourier积分变换等数学手段,推导出了单层平面问题的刚度矩阵,然后按有限元法组成总体刚度矩阵。通过求解由总体刚度矩阵所构成的代数方程和Fourier积分逆变换,得到在任意静荷载作用下多层弹性平面问题的精确解。由于刚度矩阵不含有正指数项,计算时不会出现溢出现象,从而克服了传递矩阵法的缺点。推导过程中摒弃了应力函数的选择,使得问题的求解更加合理化,同时也为进一步研究此类问题如温度场、动力学等奠定了理论基础。计算实例证明了推导结果的准确性。     

1984 年以来北京零售业空间发展趋势与特征

在采用虚拟变量对密度函数进行调整的基础上, 借助扩展方法引入时间变量构建计量经济模型测度北京零售业空间发展的分异与趋势, 并利用GIS技术研究了新型零售业的空间布局特征。结果表明:① 1984-2010 年, 近郊区零售业保持着强劲的增长势头, 增速是远郊区的近两倍, 而远郊区快于中心区, 说明中心区零售业地位的相对下降, 类似于20 世纪中期美国大都市区的发展特征。② 2000 年以来, 远郊区零售业增速下降, 近郊区小幅提升, 而中心区发展速度明显回升, 说明部分学者提出的20 世纪90 年代末期旧城区零售业“空洞化”、“边缘化”的发展趋势并未延续。③ 紧随人口的郊区化, 90 年代中期兴起的连锁超市以三环路为基础外向发展, 三、四环路和五、六环路之间数量较多, 而传统百货商店则主要布局在三环路以内。④ 以超市为代表的新型零售业空间布局呈现大分散、小集聚的特征, 没有表现出明显的等级性, 集聚区域既包括近郊人口密集区, 也包括远郊新城和城郊大型居住区。零售业的空间发展趋势与超市的空间特征共同显示, 北京应进一步提升远郊零售业的连锁化水平, 提高服务水平和质量, 促进居住与消费的空间平衡。     

基于Copula函数的连河通江湖泊防洪安全设计:以洪泽湖为例

湖泊作为一种蓄水单元,尤其是大型过水性湖泊,是一种典型的平原型水库,在功能上与山谷型水库具有许多相似之处,但由于其特殊的地理地形构造,使得入湖洪水过程与入库洪水过程存在着较大的差异.在防洪安全设计研究中,山谷型水库关注的多是坝址洪水,即总的入库洪水过程,而对于湖泊来说,还需要关注各个分区的入湖洪水过程对湖区洪水演进的影...     

基于平面波模型重访地震背景噪声互相关及空间自相关(SPAC)

自Aki(1957)提出微震的空间自相关(SPatial AutoCorelation,SPAC)技术以来,SPAC技术一直独立发展,并在工程地震领域获得了广泛应用.近20年来,地震干涉(Seisimic Interferometry,SI)在多个领域引起人们的关注,该技术的核心思想是连续地震背景噪声的互相关函数(Noise Crosscorrelation Function,NCF)可以重建系统的格林函数(Green's Function,GF),对该技术的回溯性研究建立了SPAC和NCF的关系:它们是对同一物理现象的不同描述,SPAC在频率域中描述随机平稳噪声的空间相干,NCF在时间域中描述扩散场的互相关.理论上SAPC和NCF技术要求背景噪声源均匀分布,这样的噪声场可以用平面波叠加来模拟.本文基于平面波模型重访地震背景噪声的互相关和空间自相关技术,从单色平面波的互相关表示出发,对地震背景噪声互相关及空间自相关技术进行评述,试图使这些概念更易于理解.与之前众多研究地震干涉技术的理论相比,本文尤其关注以下几点:(1)基于简单的平面波模型,给出不同维度下,源或台站对方位均匀分布时,平面波互相关对入射波的方位平均和台阵对的方位平均结果,并对格林函数GF和时域互相关函数NCF的关系进行总结.(2)给出声源和(或)交叉台站方位分布不均匀时的互相关表示,指出这种非均匀性对方位的依赖关系,与弱各向异性介质中面波速度的方位依赖关系类似,因此,非均匀源的影响在反演时可能会映射到面波方位各向异性结果中.(3)互相关运算中,哪一个台站是虚拟源.NCF包含因果性和非因果性两部分,NCF的非对称性通常用于研究噪声源的方位分布,但由于源和接收的互易关系,及对互相关运算的不同定义和不同的傅里叶变换习惯,哪一个台站是虚拟源在目前的文献中并不明确.(4)方位平均和时间平均的关系.在SPAC处理中,需要对不同方位分布的台站对进行方位平均,本文从理论上说明,单个平面波入射时,交叉台站互相关系数对台站对的方位平均,等价于单个台站对互相关系数对入射波的时间平均.(5)几种特定分布非均匀噪声源的SPAC表示.包括单独的因果性噪声源和非因果性噪声源给出的互相关函数表示,及由此带来的相移问题.(6)利用SPAC、NCF和面波GF之间的关系,给出交叉分量的空间自相关系数表示.(7)衰减介质的空间相干表示.虽然利用地震干涉技术研究介质衰减在理论上仍然存在一些争议,但人们正试图研究从连续背景噪声记录中提取介质衰减的可能性.本文基于平面波模型,给出了不同坐标选择下,衰减介质的空间相干表示,这种表达的不同,指示了由地震干涉技术提取介质衰减的困难.与众多研究地震干涉的理论相比,比如稳相近似理论、互易定理、时间反转声学等,本文主要考虑均匀介质,不涉及非均匀介质的散射,从最简单的平面波模型,理解背景噪声重建系统格林函数这一地震干涉的核心思想和相应的基本概念.     

重庆地区地壳各向异性及其构造启示

文中搜集了重庆地震台网14个宽频带地震台站记录的远震波形资料,利用接收函数Pms到时的方位变化首次获取了重庆地区的地壳各向异性结果,同时采用接收函数H-Kappa方法获得了研究区的地壳厚度及泊松比。结果显示:重庆地区的地壳厚40～50km,在大巴山推覆构造带附近存在明显的梯度变化;地壳泊松比平均为0. 23～0. 31,在重庆中部泊松比值达到最大。重庆地区的地壳快慢波时间延迟为0. 08～0. 48s,平均为0. 22s;绝大部分地区地壳的快波方向与断裂走向比较一致。结合GPS观测、构造应力场和XKS分裂测量等研究资料,分析认为:川东褶皱带和川黔断褶带的地壳和岩石圈上地幔为解耦变形,其南、北段具有不同的变形特征;盆山边界可能存在复杂的深部构造变形,影响了局部地区平均方位各向异性的快波方向,不同走向的断裂活动还弱化了部分区域的平均各向异性强度;大巴山推覆构造带南部的地壳变形可能主要受到断裂带构造的影响。     

利用接收函数研究郯庐断裂带鲁苏皖段及邻区地壳结构特征

利用郯庐断裂带鲁苏皖段及邻区的261个宽频带地震台站5年记录的763个远震波形数据,计算并筛选得到了10846条远震P波接收函数.采用P波接收函数H-κ法得到了该区的地壳厚度和壳内平均泊松比值,并采用共转换点叠加法进一步揭示台站下方Moho界面的起伏形态.研究发现：⑴研究区Moho界面埋深在27~40 km范围内变化,平均深度在~34 km,总体上以郯庐断裂带为界呈现出东薄西厚的特征.地壳厚度在不同块体之间或者是块体内部存在着明显差异,表明不同的地质构造单元经历了不同的构造演化过程.⑵研究区地壳泊松比在0.15~0.32之间变化,平均泊松比为0.24,略低于全球陆壳和中国陆壳平均泊松比值;然而,较大的泊松比浮动范围却意味着研究区内地壳物质具有强烈的横向非均匀性及物质组成的复杂性.沿郯庐断裂带展布着一条NNE-SSW方向的泊松比高值异常带,推测是镁铁质基性岩沿郯庐断裂带上涌至地壳所致,亦或是高温高压的幔源热物质底侵至下地壳所致.⑶研究区的地壳厚度和壳内平均泊松比存在着反相关的关系;地壳厚度和地表地貌特征呈镜向关系,即造山隆起区Moho界面埋藏较深,而平原盆地区Moho界面埋藏较浅.Moho埋深等值线分布图和研究区布格重力异常特征对应良好.⑷共转换点（Common Conversion Point,CCP）叠加法对Moho界面的刻画与H-κ叠加法求得的地壳厚度结果具有较好的一致性.CCP剖面表明郯庐断裂带不仅是扬子断块区和华北块体的分界断裂,更是一条切割Moho面、深抵上地幔的深大超壳断裂带,错距达4~7 km.⑸研究区内部分台站下方存在壳内分界面,仍能通过改变壳内速度后采用H-κ法获得其埋藏深度.

     

推测火力发电厂地震易损性的计算方法

发电厂的地震易损性研究对于电力系统的震害防御和地震经济损失风险分析工作具有重要意义。本文提出一种推测火力发电厂地震易损性的计算方法。根据美国关于火力发电厂的研究成果和中国变电站地震易损性矩阵,假定在火力发电厂与变电站的震害指数期望值相同时,其分布的离散性也相同的前提下,利用Beta分布函数和对数正态分布的累积函数,计算了火力发电厂在不同地震烈度下的地震易损性矩阵,拟合了基于地震动峰值加速度的火力发电厂地震易损性曲线,确定了基于地震动峰值加速度的火力发电厂地震易损性矩阵。结果表明：该方法计算得到的火力发电厂地震易损性适用于我国以燃煤和天然气作为燃料的火力发电厂。     

沉积物供给影响下厦门岛东南部海滩响应差异性研究

以厦门岛东南部海滩为例,基于10条剖面连续6年野外实测地形数据,利用经验正交函数分析方法（EOF）提取海滩变化的主要模态,分析海滩中长期蚀淤变化特征及其控制因素。EOF提取方差总占比超过90%的前三种模态反映研究区海滩时空演变特征：沙源条件对海滩蚀淤过程起主导作用为第一模态,受上游沙源条件及沿岸输沙方向影响,海滩剖面在纵向上存在差异性,研究区北侧剖面持续淤积,南侧剖面则呈现侵蚀状态;第二模态为波浪季节性变化导致海滩滩肩在冬季变窄和夏季变宽之间旋回;人类活动影响滩面形态变化为第三模态,人类活动对岸滩形态及其变化产生一定影响,其中人工构筑物对研究区海滩影响较大。从多年海滩变化来看,沙源条件控制海滩响应差异性,沉积物供给充足的海滩形态变化幅度及系统可调节范围比沉积物匮乏海滩大,泥沙供给贫乏的海滩地形变化幅度虽小,其系统缓冲能力及自适应能力却弱。