Influence of heterogeneity on unsaturated hydraulic properties: (1) local heterogeneity and scale effect

Spatial heterogeneity is ubiquitous in nature, which may significantly affect the soil hydraulic property curves. The models of a closed‐form functional relationship of soil hydraulic property curves (e.g. VG model or exponential model) are valid at point or local scale based on a point‐scale hydrological process, but how do scale effects of heterogeneity have an influence on the parameters of these models when the models are used in a larger scale process? This paper uses a two‐dimensional variably saturated flow and solute transport finite element model (VSAFT2) to simulate variations of pressure and moisture content in the soil flume under a constant head boundary condition. By changing different numerical simulation block sizes, a quantitative evaluation of parameter variations in the VG model, resulting from the scale effects, is presented. Results show that the parameters of soil hydraulic properties are independent of scale in homogeneous media. Parameters of α and n in homogeneous media, which are estimated by using the unsaturated hydraulic conductivity curve (UHC) or the soil water retention curve (WRC), are identical. Variations of local heterogeneities strongly affect the soil hydraulic properties, and the scale affects the results of the parameter estimations when numerical experiments are conducted. Furthermore, the discrepancy of each curve becomes considerable when moisture content becomes closer to a dry situation. Parameters estimated by UHC are totally different from the ones estimated by WRC. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

局部区域模型重力异常快速算法

地球重力场位系数模型可以用于计算局部重力扰动场元。然而随着地球重力场模型阶次的提高、局域重力场计算范围的增大,其计算速度往往不能满足工程需求。针对这一问题,在对位系数模型泰勒级数展开的基础上提出了采用向量运算、混合编程的方法,同时对连带勒让德函数Belikov递推方法中与经纬度无关的量进行了预先计算,有效提高了计算速度。提出的方法对于利用超高阶次重力场模型快速解算大范围、高分辨率重力场元数据以及累加求和计算具有一定的参考与借鉴意义。     

利用Abel-Poisson径向基函数模型化局部重力场

多种类型高分辨率重力场数据的不断增加,使得在局部范围内精化重力场模型成为了可能。本文采用Abel-Poisson核将重力场量表示成有限个径向基函数线性求和的形式,对局部区域的多种重力场数据进行联合建模。为了提高运算速度,运用了基于自适应精化格网算法的最小均方根误差准则(RMS)来求解径向基函数平均带宽。以南海核心地区为例,联合两种不同类型、不同分辨率的重力场资料(大地水准面起伏6'×6'、重力异常2'×2'),构建了局部区域高分辨率的重力场模型。所建模型表示的重力场参量达到了2'×2'的分辨率,对原始的重力异常数据(2'×2')拟合的符合程度达到±0.8×10-5m/s2。结果表明,利用径向基函数方法进行局部重力场建模,避免了球谐函数建模收敛慢的问题,有效提高了模型表示重力场的分辨率。     

一种裸露土壤湿度反演方法

针对目前土壤湿度反演方法研究较少且缺少实时性的现状,该文提出一种土壤湿度反演方法——最小二乘支持向量机技术。以积分方程模型为正向算法,数值模拟不同雷达参数(频率、入射角及极化)下后向散射系数随土壤含水量和地表粗糙度的变化情况。经过数据敏感性分析,选取C-波段和X-波段、小入射角下的同极化后向散射系数作为支持向量回归的训练样本信息;经过适当的训练,利用支持向量回归技术对土壤含水量进行了反演研究;并考虑通过多频率、多极化、多入射角数据的组合,消除地表粗糙度的影响,提高反演精度。模拟结果表明,该方法反演土壤湿度具有较高的精度和较好的实时性;同时,与人工神经网络方法的结果比较,证明了该方法的有效性,为土壤湿度的反演研究提供了一种方法。     

强潮流作用下桥墩不对称“双肾型”冲刷地貌特征与机理

本文在海图地形资料分析桥轴线附近的海床自然冲刷的基础上,利用多波束测深技术研究大桥主墩附近局部冲刷地形。结果表明,该大桥桥位附近地形冲刷较显著,且大桥主墩位置有持续冲刷的趋势;主墩上、下游群桩最大冲刷深度呈上游最深、中部淤积、下游渐深的不对称形态,最大局部冲刷深度为4 m;桥墩整体冲刷坑形态呈南北“双肾型”;潮流流向与桥墩迎流面存在偏南的入射角,使得各桥墩南侧的最大冲深和冲刷范围均大于北侧。     

京津冀地区低层局地大气环流的气候特征研究

本文采用2007-2016年的中尺度数值模拟结果和15个地面气象站观测资料,定义了局地风场表征风速,研究京津冀平原地区局地大气环流日变化的气候特征,并对区域大气污染及其输送的影响进行分析。此外,对2016年12月30日至2017年1月7日北京地区跨年大气重污染过程进行了个例分析。得到结论:京津冀平原地区低空风场变化是天气系统与局地大气环流共同作用的结果,山谷风环流致使太行山和燕山沿线平原地区大气边界层内的长年主导风向为偏北和偏南;太行山和燕山沿线地区山谷风环流本身呈顺时针旋转的日变化特征,夜间至早晨谷风转向山风,午后至夜间山风转向谷风;在午后谷风向山风转向期间,容易形成沿太行山东麓和燕山南麓、自南向东北的"弓形"气流输送通道,此气流输送通道在1月于21时左右形成,持续时间大约3 h,在7月于18时左右形成,持续时间可达9 h;冬季午后至晚间盛行谷风时,受山体的阻挡,污染物容易在山前累积,导致污染浓度增高;夏季同样的情况会发生在后半夜。     

基于模糊熵的GLLE熵阈值分割方法

图像分割是计算机视觉中基础且重要的一个问题.熵阈值图像分割作为一种有效的分割方法,被广泛应用于模式识别和图像处理中.传统的图像分割方法并不能获得足够有效的图像特征.为解决这个问题且进一步探究熵阈值在图像分割中的应用,引入一种GLLE（Gray Level and Local Entropy）二维直方图改进熵阈值图像分割模型,并提出了基于模糊熵的方法计算所建立的二维直方图模型.通过标准实验数据集上的对比实验表明,基于模糊熵的GLLE熵阈值分割方法可以得到更加准确的阈值,提高了分割精度.同时在处理不同类型图像的表现上优于往常的算法,具有更强的鲁棒性.     

THE SETTLEMENT OF A RIGID CIRCULAR FOUNDATION RESTING ON A HALF-SPACE EXHIBITING A NEAR SURFACE ELASTIC NON-HOMOGENEITY

The present paper examines the elastostatic problem pertaining to the axisymmetric loading of a rigid circular foundation resting on the surface of a non-homogeneous elastic half-space. The non-homogeneity corresponds to a depth variation in the linear elastic shear modulus according to the exponential form G(z)=G₁+G₂e^-ζz. The equations of elasticity governing this type of non-homogeneity are solved by employing a Hankel transform technique. The mixed boundary value problem associated with the indentation of the half-space by the rigid circular foundation is reduced to a Fredholm integral equation which is solved via a numerical technique. The numerical results presented in the paper illustrate the influence of the near-surface elastic non-homogeneity on the settlement of the foundation.     

地震地方平太阴时集中程度的空间扫描在地震研究中的应用

根据显著地震地方平太阴时分布预报地震的思想,定义中小地震地方平太阴时的集中程度,将其当作一个测震学参数,并研制相应的空间扫描程序,为该参数的应用提供软件基础。为了评价其预报效果,该方法在安徽地区得到初步检验,结果显示,在安徽固镇地区的中强地震前半年左右该参数异常现象明显。     

分析云南地震资料给出的近震震级ML和面波震级Ms

云南省区域数字地震遥测台网自1999年建成以来,记录了大量地震波形资料,从2000年1月至2006年2月,云南省及邻区共发生ML≥4.0地震168次,对这些地震的震级重新进行了测定,结果表明,对于云南省的区域地震,近震的体波震级ML和面波震级MS之间不满足昆明地震台网多年使用的MS=1.13ML-1.08这一换算公式,且发现ML也不一定大于MS。