典型喀斯特城市水资源与社会经济发展耦合度评价——以贵阳市为例

运用系统科学和可持续发展理论,结合喀斯特发育典型的贵阳市区域特征,构建评价指标体系及水资源与社会经济发展耦合模型,运用模糊集对模型计算水资源系统和社会经济系统综合指数。结果表明:2002—2010年贵阳市水资源系统综合发展程度相对较低,与社会经济系统发展水平差距较大,水资源与社会经济发展耦合度分别为0.5、0.49、0.42、0.46、0.42、0.34、0.41、0.48,整体处于颉颃阶段。今后应对城市河段和部分工矿企业比较发达的区域实行高污染企业转移或疏散,降低高耗水、高污染排放产业比重,提高水资源利用效率;提高市民节水意识,推广节水型小区建设;加大对石漠化治理力度,提高植被覆盖率,提高生态蓄水能力;加大水利工程、集雨工程建设力度,提高客水资源利用率,调整国民经济布局,使之与水资源时空分布相匹配等,以提高水资源与社会经济发展的协调能力,促进整个贵阳市的可持续发展。      

长三角城市土地扩张与人口增长耦合态势及其驱动机制

长三角是中国城市土地快速变动和人口快速集聚的热点地区,厘清并协调城市土地扩张与人口增长间的关系,对统筹区域土地资源合理配置,调控人口流动及实现新型城镇化意义重大。以长三角16个城市为研究对象,采用重心耦合模型和基于人均约束性构建的协调性系数,对1994-2012年城市土地扩张与人口增长的总体耦合态势及演变、空间耦合特征及格局进行分析,并探讨影响城市土地扩张与人口增长耦合的驱动机制。结果表明：① 长三角城市土地扩张速度整体快于人口增长速度,二者增长具有明显的阶段特征和显著的空间差异特征。② 长三角城市土地扩张与人口增长耦合关系处于不断变化过程中,人地耦合关系整体上呈现出增强—减弱—增强的态势,土地重心与人口重心间的距离不断缩小,土地扩张与人口增长间协调性逐步增强;城市土地扩张与人口增长空间耦合类型中,人口过快增长型和人地基本协调型数量有所减少,但其在空间分布上呈现集中的趋势;土地快速扩张型的数量有所增加,在空间上呈现扩散的趋势,各城市人地配置协调程度不高。③ 经济发展、产业结构升级调整、交通发展与区位条件变化、政策因素等是影响长三角城市土地扩张与人口增长及其耦合变化的重要驱动因素。     

连片特困区贫困县农村基本公共服务与县域经济时空格局演变关系研究

连片特困区农村基本公共服务的均衡化发展是农村扶贫开发“新纲要”的重要方向之一。构建贫困县农村基本公共服务综合评价体系,从片区—省—县尺度多角度揭示2010-2012年间研究区农村基本公共服务的时空发展差异;运用圈层结构和脱钩模型系统分析“新纲要”实施以来其与县域经济间的协同发展程度。结果表明：① 研究区农村基本公共服务的发展呈西低东高的空间非均衡性和时间稳步上升的态势;② 片区间农村基本公共服务发展的整体差异呈缩减之势,县域间农村公共卫生发展较为均衡,农村公共安全服务发展差距悬殊;③ 农村基本公共服务与县域经济的协同发展程度随圈层辐射作用的减弱呈正相关降低状态,且前者的发展整体滞后于后者。     

黏土的张拉-剪切耦合强度研究

现有的土体强度研究主要集中在土体受到压缩剪切作用,而针对单轴拉伸、拉剪耦合或多向拉伸作用的研究较少。当前土的联合强度理论仍建立在土体受压缩剪切作用的基础上,不适用于分析土的抗拉强度和拉剪耦合强度。针对饱和黏土中的拉剪联合作用,建立了饱和黏土的张拉-剪切耦合强度模型,给出了饱和黏土张拉-剪切耦合强度公式以及多向拉伸作用下的强度公式;基于已有的饱和黏土试验数据以及所做的饱和黏土室内试验数据对所建立的强度模型预测能力进行了验证,并与其他联合强度模型进行对比分析,检验了强度模型的适用性和准确性;强度模型全面、合理地描述了饱和黏土的压剪强度、张拉-剪切耦合强度及多向拉伸强度特征,为饱和黏土张拉-剪切耦合问题的解决奠定了理论基础。     

季节冻土区光伏支架螺旋桩基的冻胀数值分析研究

利用有限元软件COMSOL自定义模块功能,将建立的水热力三场顺序耦合模型导入,模拟二维轴对称条件下多种螺旋桩在土体冻结过程中发生的冻拔,并设置光滑桩作对比.在冻深达到桩长全长时,全螺旋小叶片桩具有良好的抗冻拔效果（仅为光滑桩的19.5%）.使用COMSOL内嵌热应力模块,模拟三维条件下螺旋桩抗冻拔过程,并与室内试验结果作对比.结果显示冻深只有桩长一半时,双螺旋小叶片桩明显减少桩体冻拔量.表明：通过数值分析可比选出抗冻拔的最优桩型,对于现场试验的光伏支架螺旋桩型设计提供参考.     

复杂非均质场地条件下核电厂HPX泵房的静动力联合分析

EPR核电厂循环水泵房(HPX)给循环冷却水(CRF)系统供水,为抗震Ⅰ类物项,厂址地基中非均质特性的影响尤为重要。以国内某核电厂实际厂址条件为背景,基于ANSYS分析平台建立了泵房-地基三维有限元整体计算模型,细致模拟捕虏体的力学特性和空间分布形态,并提出基于隐式Newmark的静动力时程分析法,对地基竖向变形及承载能力,基础底面接地率、抗滑和抗倾覆稳定性以及泵房主应力分布等进行了综合评价。计算结果表明,在该厂址实际的分布状态情况下,捕虏体的存在对泵房地基的安全性影响较小,局部压应力超标不影响整体稳定性,所评价指标均能满足规范要求,不需要进行地基处理措施,也验证了所建立静动力联合分析模型的可靠性及良好的工程适用性,结合ANSYS软件丰富的单元模型及非线性分析能力,该模型具有解决复杂核电结构非线性动力问题的潜力。     

大型复杂地质体三维数值模型构建方法比较研究

真实地质体三维数值模型构建是进行岩体工程数值分析面临的难题,开展大型复杂地质体三维数值模型构建方法比较研究具有重要意义。以3DMine数字化模型为基础,提出了3DMine-FLAC3D耦合建模方法和3DMine-Surfer-Rhino- ANSYS-FLAC3D多软件耦合建模方法,详细阐述了各建模方法具体步骤,深入分析了各建模方法优缺点及适用性,通过对比各建模方法的优势与短板,取长补短,改进了3DMine-FLAC3D耦合建模方法存在的缺陷,解决了复杂地质体三维数值模型构建难题。以广西铜坑矿锌多金属矿体开采为背景,利用大型复杂地质体三维数值建模方法,构建了锌多金属矿三维数值模型,分析了矿体上行开采地表沉陷规律。研究成果对准确构建大型复杂地质体三维数值模型具有重要指导作用。     

青海湖高寒湿地生态系统CO2通量和水汽通量间的耦合关系

利用涡度相关技术对青海湖高寒湿地生态系统不同时间尺度CO₂通量和水汽通量间的耦合关系进行了研究。结果显示：不同天气条件下青海湖高寒湿地生态系统30 min净CO₂交换量（NEE）与水汽通量间均显示了极显著负相关关系（P<0.0001）;30 min总生态系统生产力（GEP）与水汽通量呈极显著线性正相关关系（P<0.0001）;阴天水汽通量参与生态系统净CO₂交换和生态系统总碳吸收的比例最高。月均30 min NEE与水汽通量呈极显著线性负相关（R²=0.71,P<0.0001）。从植物返青期、生长期至枯草期,月均30 min的GEP与水汽通量不仅呈极显著线性正相关（P<0.0001）,且在生长期和枯黄期阶段表现出极显著一元二次多项式关系（P<0.0001）。在日尺度上,NEE日总量与日蒸散量呈极显著一元二次多项式负相关关系（R²=0.58,P<0.0001）;GEP日总量与日蒸散量呈极显著指数正相关（R²=0.42,P<0.0001）。在月尺度上,NEE月总量与月蒸散量呈极显著线性负相关（R²=0.60,P<0.0001）,两者还表现为极显著一元二次多项式负相关关系（R²=0.63,P<0.0001）。GEP月总量与月蒸散量呈极显著线性正相关（R²=0.51,P<0.0001）,且表现出极显著指数正相关关系（R²=0.64,P<0.0001）。     

混合多位移模式的非连续变形分析法研究

传统的非连续变形分析法（DDA）法采用简单的线性位移模式计算效率高,描述大块体的高阶多项式位移模式在一定程度保留了该特点,并提高了计算精度。近年来流行的耦合有限元、自然单元的DDA法实质上是引入相应的插值形函数构成块体位移函数,计算相对低效,但具有计算更精细、更容易施加边界条件等优点。为结合传统DDA法与DDA耦合法各自的优点,建立了一种同时利用传统DDA法线性位移模式与耦合型DDA法非线性位移模式的混合法。该方法非线性模式主要针对大块体,采用了自然单元插值,缘于其具有一定无网格特征,且效率比有限元高。建立了混合模式下的整体矩阵并推导出接触等因素刚度子矩阵和荷载子向量的具体表达式。该方法建模更加方便合理,计算精度、效率介于线性模式的传统DDA法和非线性位移模式的耦合法之间。通过基本算例验证了混合法的有效性,并给出了节理围岩-隧道衬砌整体分析模型的计算结果,体现了新方法的优越性。     

盾构隧道-土体接触耦合机制的模态特征分析

盾构隧道动力特征受隧道衬砌结构及壁后土体相互耦合作用影响,为了分析隧道-土体接触耦合机制,以上海地铁某区间盾构隧道为研究背景,采用Bucket搜索法通过分析节点接触和弹性地基接触两种不同类型接触耦合下隧道结构的模态特征,并将分析结果与地铁隧道现场动力实测提取的模态特征进行比较。结果表明：隧道结构受土体耦合约束作用,呈现低频特性,前10阶模态频率在0～100 Hz范围内,模态振型幅值在10?4 m的数量级上。弹性地基接触与实测提取模态特征误差较小,可用于隧道结构动力分析模型简化和理论研究,为隧道结构动力损伤识别提供依据。