颗粒材料剪胀性的微观力学分析

剪胀性是颗粒材料在加载过程中表现出来的重要变形特性。以孔隙胞元描述颗粒材料内部结构的最小单元,通过对单个孔隙胞元进行剪切受力分析,探讨了剪切过程中颗粒材料体积的改变对应力比和单个孔隙胞元形状的依赖关系,解释了排列密实的颗粒材料在剪切过程中先压缩后剪胀的微观机制。用离散元数值模拟得到了在双轴剪切过程中单个孔隙胞元形状以及孔隙胞元体积变形的演化过程。离散元数值结果表明,加载过程中孔隙胞元形状由初始各向同性到沿大主应力方向变大变长、体积变形先压缩后膨胀,并且体积变形在加载过程中存在局部化现象,体积变化大的孔隙胞元在较大变形时,排列成倾斜的窄带。综合孔隙胞元的受力分析和离散元数值结果表明,致密排列颗粒材料的剪胀性与微观尺度上孔隙胞元的几何结构及其内部的力链传递方式密切相关。     

洋山港海域潮动力特征及其对工程的响应

距上海陆域外约32 km的洋山港是以小洋山岛链为基础建造的中国首个离岸式深水港口, 其港区陆域是通过封堵北岛链三个主要汊道并抛填成陆而成。大规模的封堵陆连工程改变了该海域的地形边界条件, 海域潮动力特征也随之响应。通过对洋山港海域堵汊陆连工程前后潮位及潮流实测资料的分析研究, 发现洋山港海域的潮动力特征主要表现在:海域潮波倍潮及复合潮增幅随工程的进行而增大, 潮动力表现出明显的非线性特征;海域中部发生壅水;海域潮波向驻波性质变异并于憩流时段引发环状流场。     

微生物膜对海洋无脊椎动物幼体附着变态的影响研究

一般来说,一旦把表面洁净的载玻片等附着基浸入海中,在数分钟到数小时内,该附着基的表面将迅速形成微生物膜[1].起初,各种有机物会吸附在附着基的表面,进而引起附着基表面的电荷变化.随后,海洋细菌开始在该基质上附着和繁殖,并分泌胞外多糖类等有机物,在附着基的表面上形成细菌黏膜[1-2].由于细菌分解有机物产生CO2、 NH3,附着硅藻、原生动物以及其他微细藻类开始在基质上附着,最终形成微生物膜[1-3].     

东海低氧区及邻近海域固氮蓝藻丰度与分布

分别对2006年6月、8月和10月东海低氧区及邻近海域(26°N～34°N,120°E～126°E)进行综合调查,探讨了东海低氧区及邻近海域固氮蓝藻物种、丰度与分布变化特征。调查区蓝藻主要物种有铁氏束毛藻(Trichodesmium thiebautii)、汉氏束毛藻(Trichodesmium erythraeum)和红海束毛藻(Trichodesmium hildebrandtii),在个别区域检测到胞内植生藻(Richelia intracellu-laris),铁氏束毛藻为优势物种。8月蓝藻细胞丰度最大,藻丝体和细胞平均丰度为12.58×103和954.67×105cells/L,其次是10月,藻丝体和细胞平均丰度为44.08×103fikaments/L和68.37×105cells/L,最低为6月,藻丝体和细胞平均丰度为1.07×103/L和1.53×105cells/L。蓝藻主要分布在靠近外海受台湾暖流影响的海区,在靠近长江河口透明度较低的区域蓝藻丰度很低,甚至在河口门区未检测到蓝藻,垂直分布特征为主要分布在水深50m以上,丰度高值区域为表层和10m。环境因子中温度对蓝藻生长具有明显的影响,6月时温度与蓝藻丰度呈显著正相关。盐度与蓝藻丰度没有相关性。     

云南泸西皮家寨岩溶大泉束流调压壅水开发示范

皮家寨岩溶大泉为上升泉,流量1072．75～1957．5L／s,出露于岩溶盆地边缘槽谷底部松散土层覆盖区,出口及天然径流途径位置低下。根据该泉所处的具体水文地质及工程地质条件,构思设计了新颖的岩溶大泉束流调压壅水技术方案。方案利用了皮家寨岩溶大泉较高的承压水头和下游存在弱透水岩体、上覆弱透水盖层的有利条件,采用帷幕灌浆形成地下防渗帷幕,与地上束流调压池联合,通过开、闭束流调压池上的引水闸和泄水闸调节水位,对大泉进行束流调压壅水开发,使水位壅高,就势将水流输往更高的地区,实现自流引水灌溉。示范工程的建成不仅取代了原有的提水泵站,节约了抽水费用,而且还消除了下游低洼地带农田的长期积水危害。      

基于耦合的地理模拟优化系统

尽管GIS在涉及空间信息的许多学科和行业有广泛的应用,但其在对过程进行模拟和优化方面存在严重的功能不足。本文提出地理模拟优化系统GeoSOS的概念与实现方法。进一步建立了GeoSOS1.0的模拟优化平台,作为GIS的重要补充工具。包含了三个重要部分:地理元胞自动机(CA)、多智能体系统(MAS)、生物智能(SI)。其核心内容就是根据微观个体的相互作用,达到模拟和优化的目的。根据Tobler地理学的第一定律,提出了GeoSOS的统一的相互作用规则。GeoSOS具备将模拟和优化耦合起来的功能。将动态模拟模型与空间优化模型耦合起来,使得优化的方案具有一定的前瞻性。对比实验结果发现,耦合模型产生的效用值比非耦合模型分别高出4.3%(点状优化)和4.1%(线状优化),表明GeoSOS能够改善优化的结果。     

基于生命周期理论的煤矿区 土地利用演化模拟

准确、可靠地模拟和预测煤矿区土地利用结构的变化,是矿区制定土地利用规划、土地复垦措施的重要依据。考虑到元胞自动机模型(CA)在土地利用结构变化模拟和预测方面的优越性能,将CA模型引入了矿区土地利用结构变化的模拟和预测。但矿区在不同的发展阶段,土地利用类型之间的转换具有不同方式,使得土地利用结构的演化存在阶段性的特点。因而利用CA模型对矿区的土地利用变化进行模拟和预测,就要求在不同阶段使用不同的转换规则,而传统CA模型难以满足这样的要求。本文基于矿区生命周期理论,改进了传统CA模型,通过控制变量的引入,实现了元胞转换规则的动态获取和应用。为了验证模型的有效性,以潞安矿区为研究区域,常村矿为研究对象,利用改进的模型对常村矿的土地利用空间结构进行了成熟期和衰退期的预测。通过和传统CA模型预测结果的比较,表明该模型的预测结果和矿区的不同阶段的土地利用演化特点比较吻合。因此该模型能够提高矿区土地利用结构演变模拟和预测的精度,是有效可行的方法。     

基于区块特征的元胞自动机土地利用演化模型研究

针对传统元胞自动机模型中栅格式规则空间模拟复杂地理元素精度不高的问题,提出一种基于土地区块特征的非规则空间元胞自动机模型,以地理单元实质不规则实体形状作为元胞空间单元,进行土地利用变化的仿真模拟,运用MapInfo建立非规则空间元胞自动机模型的应用软件.对头灶镇土地利用演化的实证研究表明,非规则空间元胞自动机模型可以更真实地描述元胞地理信息、局部空间关系和演化规则,可为城市规划提供决策支持.     

基于核主成分元胞模型的城市演化重建与预测

通过元胞自动机(CA)模拟和重建城市演化的复杂非线性过程,对于城市土地利用规划和决策具有指导意义。利用传统线性方法获取的地理CA转换规则,较难刻画城市演化的时空动力学过程。基于核主成分分析方法(KPCA),通过核函数映射,在高维特征空间下不仅能够对多重共线的空间变量进行非线性降维,且由此建立的地理元胞模型KPCA-CA参数物理意义明确,能够较好地体现城市化过程的非线性本质。基于GIS环境下自主研发的地理模拟框架SimUrban,利用该KPCA-CA模型模拟和重建了快速城市化区域上海市嘉定区1989-2006年城市演化过程,并预测了研究区2010年的城市空间格局。模拟结果显示,嘉定区城市主要沿中心区域及主干道路而扩展,体现了KPCA方法提取的前两个主成分的作用,与城市实际发展情况相符。利用混淆矩阵和面积控制精度等指标,对模拟结果进行了评价,得到总体精度为80.67%、Kappa系数为61.02%,表明模拟结果与遥感分类结果及统计结果符合程度较好;与传统基于线性方法的地理CA模型比较,KPCA-CA模型模拟结果精度更高。