应用新安江-海河模型研究下垫面变化对设计洪水的影响

为了探明流域产汇流参数变化特征及其演变机理,分析流域下垫面条件变化对设计洪水的影响.通过新安江海河模型研究卫河流域代表区下垫面变化情况,采用综合线性权重法对元村集站设计洪水资料系列进行一致性修正.结果表明:自由水蓄水容量、河网水流退水系数、地表填洼蓄水能力和地下水库出流初始水深这4个参数在1980年后都变大,可见代表区下垫面1980年前、后发生了明显的变化,导致流域内径流量大幅减少;合河—新村—五陵区间在1980年前15场洪水和1980年后32场洪水的预报径流深合格率都超过80%,达到乙等精度;元村集站最大5日洪量修正后比修正前平均减小27.1%;最大15日洪量修正后比修正前平均减小25.4%;最大30日洪量修正后比修正前平均减小23.0%.本研究可为水利工程的建设规模的确定提供科学依据,保障地区的防洪安全,满足人民生活和生产用水需求.     

基于偏微分方程的模型光滑处理在偏移成像中的应用

本文针对射线类偏移成像当中的速度模型光滑处理问题,借鉴数字图像处理当中的偏微分方程法,基于能量泛函,应用变分方法导出基于速度模型的偏微分方程实现射线类偏移成像当中的速度模型的光滑处理.由于偏微分方程法具有线性叠加特性、模型解的唯一性和局部特征保持性,因此,应用该算法可以实现基于原始速度模型空间结构的模型光滑处理.通过在原始速度模型以及光滑处理后的速度模型上计算速度的空间分布以及地震波走时、射线路径可以得出,偏微分方程法对速度模型的光滑处理能够很好地保持原始模型的空间结构,偏移成像结果也证明了该方法的实用性.     

CMIP5全球气候模式对中国上空空气静稳日数模拟能力评估

空气静稳日数变化与污染物浓度变化密切相关,评估气候模式对空气静稳日数的模拟能力是进行未来预估的基础.本文利用15个CMIP5(Coupled Model Intercomparison Project phase 5)全球模式的模拟结果与观测数据,分别计算了1961-2005年逐年中国上空空气静稳日数,并利用统计方法分析了中国上空空气静稳日数的标准差、相对均方根误差、区域平均的时间序列、趋势分布和EOF(Empirical Orthogonal Function)主要模态变化特征,评估了CMIP5模式对中国上空空气静稳日数的模拟能力.结果表明:多模式集合平均结果可以模拟出空气静稳日数由沿海向内陆逐渐增加的分布特征,单个模式对空气静稳日数空间分布的模拟能力相差较大.多模式集合平均可以较好地再现夏、冬季的空气静稳日数.15个模式中,CanESM2和:IPSL-CM5B-LR对中国大部分区域的模拟效果较好,多模式集合平均的模拟能力优于单个模式.与观测相比,多模式集合平均的1961-2005年空气静稳日数年际变化波动较小,多数区域的多模式集合平均的空气静稳日数高于观测值.对于逐年的冬季空气静稳日数,大多数区域的多模式集合平均存在高估.在中国东部和新疆大部,多模式集合平均可以较好的模拟出空气静稳日数变化趋势的空间分布特征,但是数值偏小.多模式集合平均也能较好的模拟出空气静稳日数的EOF1和EOF2特征向量分布型,但对前三个EOF的时间系数序列模拟能力差.     

Evaluating a process‐based model for use in streambank stabilization: insights on the Bank Stability and Toe Erosion Model (BSTEM)

Streambank retreat is a complex cyclical process involving subaerial processes, fluvial erosion, seepage erosion, and geotechnical failures and is driven by several soil properties that themselves are temporally and spatially variable. Therefore, it can be extremely challenging to predict and model the erosion and consequent retreat of streambanks. However, modeling streambank retreat has many important applications, including the design and assessment of mitigation strategies for stream revitalization and stabilization. In order to highlight the current complexities of modeling streambank retreat and to suggest future research areas, this paper reviewed one of the most comprehensive streambank retreat models available, the Bank Stability and Toe Erosion Model (BSTEM), which has recently been integrated with several popular hydrodynamic and sediment transport models including the Hydrologic Engineering Center's River Analysis System (HEC‐RAS). The objectives of this paper were to: (i) comprehensively review studies that have utilized BSTEM and report their findings, (ii) address the limitations of the model so that it can be applied appropriately in its current form, and (iii) suggest directions of research that will help make the model a more useful tool in future applications. The paper includes an extensive overview of peer reviewed studies to guide future users of BSTEM. The review demonstrated that the model needs further testing and evaluation outside of the central United States. Also, further development is needed in terms of accounting for spatial and temporal variability in geotechnical and fluvial erodibility parameters, incorporating subaerial processes, and accounting for the influence of riparian vegetation on streambank pore‐water pressure dynamics, applied shear stress, and erodibility parameters. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于开源数据和条件生成对抗网络的地形重建方法

如何使用少量的地形特征复原地形地貌一直为地学领域的难题。本文使用开源数据集提取地形特征要素,使用地形特征要素作为约束条件构建了用于生成DEM的条件生成对抗网络(Conditional Generative Adversarial Networks, CGAN),设计了基于开源DEM、开源DEM与遥感影像组合、以及5m高精度DEM提取地形特征要素生成DEM的对比实验,并对结果进行视觉效果、相关性分析以及地形因子的对比与评价。结果表明:(1)在视觉效果上,3种不同方式生成的DEM在视觉效果上均十分逼近原始5 m DEM,都远好于传统插值方法生成DEM,基于开源12.5m DEM提取要素和1m遥感影像的重建效果最接近于原始5 m DEM;(2)在相关性上,三种不同方式生成的DEM与原始5m DEM相关性均能达到0.75以上,组合开源数据提取要素重建DEM与原始5 m DEM相关性可达到0.85以上;(3)在地形因子方面,基于开源12.5 m DEM和1 m遥感影像提取要素重建DEM的坡度和坡向的分布趋势与原始5 m DEM最为一致。本文为高精度DEM建模提供了新的思路,在高精度DEM难以获取...     

内蒙古分区地壳速度模型的建立及应用分析

内蒙古测震台网自"十五"数字化网络建成以来,一直使用华南速度模型。多年的大震速报和地震编目结果显示,华南速度模型不符合内蒙古地区的地质构造特征; 2016年开始使用的内蒙古2015速度模型也不能完全满足内蒙古各区域地震定位的需求。本文对内蒙古地区2009～2016年记录的所有M_L≥3.0地震震相数据利用速度拟合和折合走时方法,反演适合内蒙古西部、东部、中部各区域的分区地壳速度结构模型,并对西部速度模型、东部速度模型、中部速度模型进行应用对比分析。各分区的地壳速度模型定位误差较小,可靠性和稳定性优势明显。     

国家安全发展示范城市建设的震灾预防对策研究

我国地震多、强度大、分布广,强地震的现实危害和潜在威胁是我国城市安全发展所面临的重大挑战。国内外城市地震灾害惨痛经验表明,震灾预防能力建设不足的城市往往在强震中毁于一旦。实现我国城市安全可持续发展,必须高度重视和持续推进城市震灾预防能力建设,切实防控和消除地震灾害风险。本文在深入分析城市地震灾害影响因素的基础上,从震灾预防能力建设、城市地震灾害风险防控工作、法规及技术标准和评价体系等方面入手,提出了进一步加强城市震灾预防能力建设的对策建议。     

内蒙古东南部地区夏季旱涝的环流特征分析及预测

主要从与内蒙古东南部地区(指赤峰市和通辽市)夏季旱涝关系密切的西太平洋副高、亚洲地区环流和蒙古冷涡三个主要的天气系统入手,分析旱涝年的环流差异。结果表明:⑴夏季蒙古冷涡偏多、副热带高压偏强和北半球盛行经向环流,是造成夏季降水偏多的主要环流形势;⑵冬季北半球极涡纬度和亚洲地区的环流指数对夏季环流形势有一定的指示意义;二者相互动态地影响了夏季旱涝,据此建立夏季旱涝预测模型。经过1995—2008年14年的实际应用,趋势准确率为85.7%。     

三峡澎溪河水-气界面温室气体模型估算及其敏感性分析

模型估算法是水-气界面温室气体通量监测的主要方法,所得成果也不胜枚举.然而监测过程中诸多环境因素会对最终结果产生不确定的影响.结合三峡库区澎溪河背景条件,利用模型估算法进行水-气界面温室气体通量(以CO_2为例)估算,并且采用修正Morris筛选法尝试分析模型估算法中各个参数对温室气体扩散通量(以CO_2为例)的局部敏感性.研究结果表明:利用模型估算法计算三峡澎溪河流域水-气界面温室气体通量具有较高的可行性和可靠性;风速、水温以及pH值会对监测结果产生影响,且风速越强、水温越高、pH值越小,CO_2扩散通量就越大;pH值是高灵敏参数,风速和水温是灵敏参数.在三峡库区澎溪河监测过程中更应注意pH值的精确性,每次采样前需校正仪器.     

A method to estimate the longshore sediment transport at ebb-tidal deltas based on their volumetric growth: Application to the Guadiana (Spain–Portugal border)

Current techniques assessing longshore sediment transport rates have large uncertainties, pleading for the development of alternative and complementary approaches. The present study proposes a method to estimate the decadal average rate of longshore transport at modern ebb-tidal deltas based on a sediment budget analysis of the outer shoal growth. This transport is obtained as the balance of the other contributions to the shoal with the total sediment input rate obtained from an inverse application of the inlet reservoir model. The method is applied to the Guadiana ebb-tidal delta, yielding an average longshore sediment transport rate (~85 000 m3 year⁻¹) in good agreement with expectations for the region. It is exemplified that this decadal averaged rate can be used to improve longshore sediment transport expressions in order to study its variability over shorter time scales. At the Guadiana, the yearly longshore sediment transport from the improved formula ranges from ~25 000 m³ (westward) to ~245 000 m³ (eastward) and is related to the North Atlantic Oscillation index. Overall, the proposed method constitutes an alternative tool to constrain the average longshore sediment transport rate over decades in the vicinity of tidal inlets. It is applicable to ebb-tidal deltas where the outer shoal growth (from an early to a mature stage) is well documented by bathymetric maps, and where the main transport pathways towards the outer shoal can be specified. © 2019 John Wiley & Sons, Ltd. © 2019 John Wiley & Sons, Ltd.