结构-功能耦合下的城市水系连通方案两阶段优化

传统水系连通方案编制主要以水系结构为主导,忽略了连通后对水系功能的影响,本文在进行城市水系布局时,将水系连通形状和连通功能两部分纳为一体来制定水系连通方案。基于中心性评价方法,提出河段重要性计算方法来定量刻画河段重要性;借助隶属度函数建立连通功能及其表征参数的函数关系,据此量化水系连通功能效果;以河网连通功能达标率和水系连通性满足度为优选目标,建立结构-功能耦合下的水系连通方案两阶段优化模型,优选最佳闸门联合调度方案。以清潩河许昌段为实例,优化原河网及不同水系连通情景的连通性。研究表明：经过优化后,原河网清潩河水系连通性总体较好,但护城河附近和饮马河的连通性较差;连通护城河和清泥河、连通饮马河和小洪河能极大地提升护城河附近和饮马河的水系连通性。     

上海复合极端风暴洪水淹没模拟

河口三角洲和沿海城市面临着台风、暴雨、高潮位和上游下泄洪水叠加的“四碰头”复合极端风暴洪水的严重威胁。构建了大气-海洋-陆地相耦合的一体化数值模拟系统,实现了上海市“风”“暴”“潮”“洪”多灾种复合情景的极端洪涝淹没模拟,并验证了耦合方法的有效性,为复合风暴洪水的一体化模拟提供了一套可行的数值模拟方法。在9711台风影响下,模拟了1998年堤防升级改造后淹没面积(水深>0.2m)比改造前减少了62%,表明沿海沿江堤防设施建设在上海市防台防汛中起着关键性的作用。复合极端风暴洪水的有效模拟可为财产保险和未来市政规划提供参考。     

基于全耦合的地表径流与土壤水分运动数值模拟

针对降雨径流从坡面流下的过程中会发生下渗,导致土壤水非饱和带含水率增大这一动力学过程,从物理机制上对土壤水和地表水进行耦合,将二维平面地表水模型叠置在土壤水模型的顶部,对土壤水、地表水模型进行相同的空间和时间离散,在模型的计算过程中通过达西流关系对两者之间的水量交换进行计算(双层结点法耦合)或整合离散方程的整体法进行耦合。通过对两种耦合方法的比较以及与前人的实验结果对比,该模型与耦合方法能够准确地模拟和预测地表径流与土壤水分运动过程。研究结果可为分析地表水流与饱和-非饱和带水分与溶质耦合机理提供理论支持。     

灰岩冻融循环的劣化规律研究

基于岩石损伤理论推导了冻融循环作用下岩石的损伤劣化模型,并采用冻融循环试验方式测试了后崴子隧道灰岩岩样冻融循环后的物理力学特征变化规律,分析了其损伤劣化规律。获得了岩样的质量、纵波波速随冻融循环呈现先增后减的趋势,单轴抗压强度持续减小,弹性模量和峰值应变逐渐增大的结果。分析获得了冻融循环作用下灰岩总损伤变量与应变的关系,冻融和载荷的共同作用会使总损伤加剧,但损伤曲线表明耦合作用也可适当缓解这一影响,且灰岩应变值趋于一致,表明影响灰岩强度极限的主要因素可以不考虑冻融循环。     

多孔介质热流固耦合问题及研究进展

渗流场、温度场、变形场之间存在复杂的耦合作用,即热-流-固耦合作用。热-流-固耦合问题涉及许多领域,它的研究越来越受到人们的重视。介绍了多孔介质热-流-固耦合研究的基本方法和原理,对多孔介质热-流-固耦合的研究进展加以综述和讨论,并提出了进一步研究的方向。     

三维地下水流中常规观测孔水位的形成机理及确定方法

对地下水三维流中常规观测孔中水位的传统计算方法提出质疑, 认为计算观测孔中水位的Hantush Бочевер方程是缺乏物理基础的纯数学方法.分析了形成观测孔中水位的机理, 提出三维地下水流中常规观测孔中只是孔口的流量为零, 而孔内却存在"抽水"和"注水"的井孔; 多层井(multilayerwell) 不一定要求"多层"的条件, 在均质单一含水层中的井孔可以具有多层井的基本特征; 混合井孔的水位并不"混合", 混合观测孔中存在符合机理的水头分布和流量分布规律等观点.普遍而言, 三维流中的观测孔不能用通常所说的线汇/线源刻画, 也不能用近几年提出的孔内为层流(线性流) 的假定来研究该问题, 然而可用笔者于1993年提出的"渗流-管流耦合模型"和"等效渗透系数"方便、有效地模拟.就说明性算例而言, Hantush Бочевер方程只能近似用于孔径大于0.2m且径距大于10~20m的条件.      

基于环境污染损失的环境资源耦合价值计算

从环境资源的价值论出发,介绍了环境资源的界定,陈述了环境资源的内容与性质;阐释了环境资源的利用和开发势必要产生正、负价值,进而构成环境资源的本身价值、增加价值和损失价值;论证了环境资源的整体价值是其本身价值、增加价值、损失价值相互作用和相互影响的耦合价值;探讨了环境资源耦合价值与环境资源利用模式的关系;提出只有环境资源耦合价值大于0才是环境资源可利用的经济发展运行模式.     

复杂应力条件下长江口原状饱和软黏土门槛循环应力比试验研究

针对取自于长江口的海洋原状饱和软黏土,利用土工静力-动力液压三轴-扭转多功能剪切仪,在控制不同初始固结参数的三向非均等固结状态和不排水条件下,分别进行了轴向和扭转双向耦合循环剪切以及循环扭剪等多种复杂循环剪切试验。分别研究了初始大主应力方向角、初始偏应力比、初始中主应力系数以及循环剪切应力模式等因素对门槛循环应力比的影响。试验结果表明,在三向非均等固结条件下,初始大主应力方向角、初始偏应力比对门槛循环应力比影响显著,门槛循环应力比随着初始大主应力方向角与初始偏应力比的增大而明显减小;而初始中主应力系数对门槛循环应力比基本没有影响。循环剪切应力模式对门槛循环应力比具有显著影响,在相同的初始固结应力条件下,循环耦合剪切试验确定的门槛循环应力比明显小于循环扭剪试验所确定的门槛循环应力比。     

Spatial coupling relationships of gas hydrate formation in the Tibetan Plateau

At present, gas hydrates are known to occur in continental high latitude permafrost regions and deep sea sediments. For middle latitude permafrost regions of the Tibetan Plateau, further research is required to ascertain its potential development of gas hydrates. This paper reviewed pertinent literature on gas hydrates in the Tibetan Plateau. Both geological and ge- ographical data are synthesized to reveal the relationship between gas hydrate formation and petroleum geological evo- lution, Plateau uplift, formation of permafrost, and glacial processes. Previous studies indicate that numerous residual basins in the Plateau have been formed by original sedimentary basins accompanied by rapid uplift of the Plateau. Ex- tensive marine Mesozoic hydrocarbon source rocks in these basins could provide rich sources of materials forming gas hydrates in permafrost. Primary hydrocarbon-generating period in the Plateau is from late Jurassic to early Cretaceous, while secondary hydrocarbon generation, regionally or locally, occurs mainly in the Paleogene. Before rapid uplift of the Plateau, oil-gas reservoirs were continuously destroyed and assembled to form new reservoirs due to structural and thermal dynamics, forcing hydrocarbon migration. Since 3.4 Ma B.P., the Plateau has undergone strong uplift and extensive gla- ciation, periglacier processes prevailed, hydrocarbon gas again migrated, and free gas beneath ice sheets within sedi- mentary materials interacted with water, generating gas hydrates which were finally preserved under a cap formed by frozen layers through rapid cooling in the Plateau. Taken as a whole, it can be safely concluded that there is great temporal and spatial coupling relationships between evolution of the Tibetan Plateau and generation of gas hydrates.     

Construction and progress of Chinese terrestrial ecosystem carbon,nitrogen and water fluxes coordinated observation

Eddy Covariance technique (EC) achieves the direct measurement on ecosystem carbon, nitrogen and water fluxes, and it provides scientific data for accurately assessing ecosystem functions in mitigating global climate change. This paper briefly reviewed the construction and development of Chinese terrestrial ecosystem flux observation and research network (ChinaFLUX), and systematically introduced the design principle and technology of the terrestrial ecosystem carbon, nitrogen and water fluxes coordinated observation system of ChinaFLUX. In addition, this paper summarized the main progress of ChinaFLUX in the ecosystem carbon, nitrogen and water exchange and environmental controlling mechanisms, the spatial pattern of carbon, nitrogen and water fluxes and biogeographical mechanisms, and the regional terrestrial ecosystem carbon budget assessment. Finally, the prospects and emphases of the terrestrial ecosystem carbon, nitrogen and water fluxes coordinated observation of ChinaFLUX are put forward to provide theoretical references for the development of flux observation and research in China.