泾惠渠灌区旱灾危机预警研究

旱灾是所有自然灾害中影响人口最多,范围最广,驱动因素也最复杂的一种灾害,常威胁区域农业经济发展与社会稳定。而现行的旱灾应对体制多关注气象驱动与旱情监测,对干旱事件发展的过程模拟与危机管理缺乏研究,尤其对人类活动的驱动性影响考虑不足,常因整合性预警体系的缺失,导致旱灾危机诊断和抗旱决策信息不够充分,进而引发农业经济损失。因此,完善旱灾危机预警系统对区域防灾减灾以及社会可持续发展具有重要意义。本文定义了有别于旱情和旱灾的旱灾危机的概念与内涵,考虑了人类活动对旱灾形成过程的影响,并基于旱情评估、水文模拟、水资源调控、危机预警等模型构建了面向灌区的旱灾危机预警系统,以实现对旱灾危机从诊断、预警到决策的全过程支持。系统以泾惠渠灌区为研究区,通过将干旱状态指标与抗旱能力指标相融合,构建了综合旱灾危机预警指标(DCAI),表征灌区未来3个月的危机情势,通过对校验期灌区旱灾危机的滚动预警与决策模拟,发现预警指标与决策建议与官方发布的监测结果较为一致,进一步验证了旱灾危机预警系统与应对机制的科学性与适用性,认为其预期可为灌区干旱管理与危机应对提供决策支持。     

东江流域干旱等级演变及主要因子影响

选用1956～2009年降水、气温、径流、水库出入流和社会经济用水的月系列资料,基于标准化降水指数(SPI)、标准化降水蒸散指数(SPEI)和标准化径流指数(SSI),分别评估东江流域气象干旱和水文干旱的等级分布。通过对比它们之间的干旱等级变化,分析干旱演变特征及降水、潜在蒸散发、下垫面、水库径流调节作用、社会经济耗水对流域干旱等级的影响,为流域抗旱减灾的水资源管理决策提供科学依据。结果显示:(1)气象干旱和水文干旱均主要表现为春旱(1～3月)和冬旱(10～12月),这与流域降水年内分配特征一致;(2)考虑降水和潜在蒸散发共同作用与单一考虑降水影响比较,更多的气象干旱其等级在冬季上升,春季则下降,这与流域气温年内变化规律一致;(3)气象干旱向水文干旱传递过程中,更多的干旱其等级在冬季下降,春季则上升,且存在跨多个干旱等级的跳跃变化,这与流域下垫面在产汇流过程的延滞作用有关;(4)水库径流调节作用显著降低了水文干旱等级,社会经济用水则导致水文干旱等级上升,但水库径流调节作用对东江流域水文干旱的影响更为显著。     

洪涝灾害风险评估研究进展

在气候变化与城市化背景下,洪涝灾害频发造成了严重经济损失和社会问题。科学的洪涝灾害风险评估是洪涝灾害风险管理的前提和需求。首先对国内外典型洪涝灾害进行介绍,用数据和实例说明洪涝灾害的影响之广与损失之巨。然后从理论和方法两个方面,对洪涝灾害风险评估国内外研究现状进行综述。重点介绍了洪涝灾害评估方法,包括:数理统计法、指标体系法、不确定性分析法和情景模拟法。情景模拟风险评估法是当前自然灾害风险评估研究的主流方向,该方法需要以暴雨洪涝模拟和洪灾损失评估为基础,后续梳理了雨洪仿真模型与损失评估模型研究进展。最后提出洪涝灾害风险评估的未来研究方向,主要有三个方面:风险评估综合指标体系的建立与评估指标权重的确定;风险评估框架的构建及模型适应性研究;区域洪涝风险演变趋势及驱动机制研究。     

侧向冲击下CFRP缠绕加固RC悬臂柱动态响应的有限元分析

文中基于LS-DYNA软件对侧向冲击下碳纤维增强复合材料(CFRP)缠绕加固钢筋混凝土(RC)悬臂柱进行了有限元模拟,在与文献试验结果对比验证基础上开展了参数化分析,重点考察了柱轴压比、CFRP层数、冲击速度及冲击质量等参数对柱动态响应的影响规律。研究结果表明：(1)低轴压比0～0.2对CFRP加固柱的损伤形态、冲击力第一峰值和侧向位移的影响较小;(2)增加CFRP层数可减小RC柱的剪切损伤程度和侧向位移;(3)相比冲击质量,冲击速度对CFRP加固柱的冲击力第一峰值和侧向位移的影响更大;(4)在相同冲击能量下,增加冲击质量会引起侧向位移的增加与冲击力第一峰值的下降。     

高放废物处置库中缓冲/回填材料膨胀特性研究进展

根据近年来国内外学者的研究成果,重点从缓冲/回填材料膨胀性试验方法、影响膨胀性的主要因素和膨胀机理等方面总结了该课题的研究现状及进展,得到如下认识:(1)在试验方法方面,根据加载条件可将膨胀率试验分为有荷和无荷两种形式,而膨胀力试验方法主要有三种,不同试验方法获得的膨胀力存在差别;(2)三向膨胀试验为研究缓冲/回填材料膨胀性各向异性提供了可行的途径,柔性边界试验可模拟更真实的膨胀环境;(3)影响缓冲/回填材料膨胀特性的主要因素包括矿物成分、孔隙溶液性质、干密度、初始含水率和添加剂性质等;(4)针对膨润土/添加剂混合物的膨胀性,学界基于膨润土含量、密度、孔隙比等参数提出了多种预测模型;(5)缓冲/回填材料的干密度和试样尺寸会影响其收缩特性。针对目前该课题的研究现状和不足,提出了今后的研究重点和方向,主要包括复杂耦合条件下的膨胀特性、三向膨胀试验与多边界条件试验、具体应用研究、收缩特性研究、添加剂与膨润土相互作用机制、大尺度长期室内模型试验和原位试验等。     

台风降水对江西水资源与水稻生产的影响

为了掌握江西省台风降水的分布情况及其降水资源的贡献程度,定量评估其对水资源的影响及时空分布规律,采用1951-2005年影响江西的台风的资料,利用空间插值、趋势分析、个例分析等方法,揭示了江西台风降水的时空分布特点。结果表明:(1)江西台风降水量基本上遵循从南到北递减分布,但赣北的庐山附近有一高值区;(2)台风降水量占年总降水量比例仅为1.9%~9.0%,但对局部地区的降水资源的贡献较大,弥补了部分地区降水量的不足;(3)台风强降水对局地河段、水库有很大影响,局地河段水位一般都有一个快速、大幅度的涨落过程,但水库经调控,水位涨落幅度可调;(4)7-8月份台风降水最为丰富,此时全省易受副高控制,高温少雨,晚稻、中稻需水量仍较大,台风降水适时补充了水资源的不足。     

中美典型水文模型比较研究

流域水文模型是以一个流域作为基本研究单元,以流域水文循环的整体过程作为模拟对象的模型。流域水文模型在进行水文规律的探讨和解决水文及生产实际问题中起着重要的作用。分别介绍中国新安江模型、河北雨洪模型和垂向混合模型这三种典型模型以及美国的三种典型模型:萨克拉门托模型、VIC模型和SWAT模型,并对中国与美国流域水文模型的功能、结构、时间尺度、水源划分、产流机制、汇流计算、模型特点等不同方面进行了比较分析。总结了这6种模型存在的问题并对模型进一步的改进作了分析及展望,将有助于推动流域水文模型的进一步发展及广泛应用。     

基于数字流域的水文过程模拟研究

考虑流域下垫面空间变异性，基于数字高程模型构建了数字流域，并在此基础上对描述流域水文物理过程的数学方法进行了探讨，文章认为，数字水文模型是一种有物理基础的包含大容量信息的现代模拟灌河实例研究表明，数字水文模型可以十分方便地输出水文要素和状态变量的空间分布与时间序列，这对充分利用现有观测信息进行水文信息的深层挖掘创新了条件。     

钢管再生混凝土柱的耐火极限

介绍了考虑再生混凝土粗骨料取代率影响的再生混凝土热工参数模型和热-力本构关系,采用有限元软件ABAQUS对钢管再生混凝土柱进行实体单元建模,模拟火灾作用下该组合柱的力学特性与耐火极限,通过与试验结果的比较验证有限元模型的合理性,并在系统分析各主要参数影响规律的基础上提出钢管再生混凝土柱耐火极限的简化公式。研究结果表明:(1)有限元模拟钢管再生混凝土柱的温度场和耐火极限与实测结果总体符合,验证了提出的再生混凝土热工参数模型和热-力本构关系的正确性;(2)截面尺寸和长细比是影响钢管再生混凝土柱耐火极限的主要因素;(3)简化公式计算钢管再生混凝土柱的耐火极限与试验结果吻合较好。     

基于月尺度马尔科夫模型的塔河流域洪旱灾害研究

基于月尺度马尔科夫链模型,系统研究了塔河流域各洪旱状态之间的转移概率、期望停留时间和平均首达时间,在此基础上,预测了未来该流域洪旱灾害状态发生的概率风险。研究表明:(1)塔河流域丰水月和枯水月变化显著,其中,阿拉尔4-9月份枯水发生平均概率最高,大山口枯水发生概率最低;(2)塔河流域10月至次年3月连续枯水频率最高,而开都河流域连续丰水事件发生频率最高,表明该流域有较大的大旱或大涝风险;(3)丰水事件重现期低值主要集中在开都河和阿克苏河,而和田河和叶尔羌河丰水事件重现期较高;(4)塔河流域4-5月份干旱影响较大,加剧了塔河流域的水资源短缺问题。     

综合灾害风险防范凝聚力研究进展与展望

"凝聚力"一直以来是地理学和众多相关学科开展综合研究关注的焦点。不同研究领域各有侧重,旨在通过"凝聚力"的理解与应用,回答本领域的"综合性"和"系统性"问题。在灾害风险防范领域,近年来引入了"凝聚力"概念,为该领域开展综合研究开辟了一条新思路。该文从人文、自然、综合地理过程的角度,分别梳理了凝聚力研究的理论与方法,总结了各相关领域对开展综合灾害风险防范凝聚力研究的启示。结果表明:(1)人文过程的凝聚力研究,主要关注"人与人、人与社会"的人文地理过程关系,其强调通过制度设计、将各个要素团结起来,最终使得社会资源发挥最大效益。主要方法包括多指标综合、概念模型分析和情景模拟等;(2)自然过程的凝聚力研究,主要从自然地理系统的角度分析凝聚力,探讨维护自然地理系统各要素功能在其系统中的稳定性。主要方法包括实验法、力学模型、属性比值法等;(3)灾害风险防范的凝聚力研究,主要从社会-生态系统的角度分析凝聚力,认为凝聚力是综合减灾过程中,人们的共识与减灾资源利用效率和效益最大化的实现过程。主要方法包括多元回归分析、凝聚力概念模型、凝聚度模型以及仿真模拟等。进一步从多灾种、多过程角度开展凝聚力的实践研究,加强定量化和模拟计算对综合灾害风险防范具有重要理论和应用价值。     

基于分布式SCS模型的山地景区山洪灾害模拟研究

暴雨山洪灾害是影响山区中小流域的重大自然灾害之一。特别是对山地景区而言,暴雨山洪灾害冲毁基础设施、对景区游客生命财产造成严重威胁,因此,山地景区暴雨山洪灾害的预警预报更为重要。利用DEM数据,结合美国SCS(Soil Conservation Service)模型,建立了分布式的山区中小流域山洪灾害模拟模型,并在长白山景区松江河流域进行验证。通过验证发现,本模型对山地景区的山洪灾害具有较好的模拟精度,可以为无水文资料的山地景区暴雨山洪灾害预警预报提供基础。     

黄土高原降雨径流调控利用潜力定量评价模型

降雨径流的调控利用是缓解黄土高原干旱缺水与控制水土流失的有效手段,研究区域降雨径流调控利用潜力的定量评价对黄土高原降雨径流合理利用的宏观决策与规划设计具有重要意义.以黄土高原为例,将可以调控利用的最大降雨径流量作为资源化潜力值,从宏观尺度上,系统分析了影响该潜力的各个因素,确定出黄土高原降雨径流调控利用潜力的各项评价指标,利用GIS技术,建立了降雨径流各个影响因素的专题图层,提取出各个影响因素专题信息.在上述基础上,引入人工神经网络建模方法,建立了黄土高原降雨径流调控利用潜力BP网络模型,并利用实际资料对网络模型进行了训练和预测,取得了较好的结果.评价模型可供黄土高原降雨径流调控利用及其生态与环境保护工作参考.     

京津冀晋地区80年代的干旱及其对水资源的影响

本文利用１９５１～１９８９年气象资料及１９５６～１９８４年水文资料，统计分析了京津冀晋地区降水量和水资源各分量的变化趋势，强调了８０年代干旱对水资源的影响，建立了水资源总量与降水量之间关系的统计模式。     

参数对地震动随机模拟结果的影响分析*

随机有限断层法是模拟近场高频地震动常用的方法,且被国内外研究者证实是成功的且有效的模拟高频地震动的工具。由于随机有限断层模拟方法输入参数较多,造成对模拟结果的不确定因素也相应较多,因此在使用随机有限断层法时如何合理地确定输入参数则成为研究者需要考虑的首要问题,也是成功重建场点加速度纪录的关键环节。简要地介绍了地震动模拟的基本理论、流程和主要参数的意义,在国内外研究者的研究成果基础上以芦山 M_w6.6 地震为例重点分析了地震动持时对峰值加速度(PGA)、5% 阻尼比加速度反应谱(PSA)和加速度傅里叶谱(FAS)模拟结果的影响。主要得出以下结论：(1)在特定震级下,持时模型对峰值加速度影响较大,特别是断层距越小时,这种影响作用越明显;(2)通过四种持时模型得到的傅里叶谱和反应谱以及模型偏差分析可知,根据记录 90% 有效持时拟合其与震中距得到的持时模型表现较好。最后分析了脉冲百分比和断层上缘埋深等参数对模拟反应谱的影响,结果显示：(1)在相同震级下,反应谱幅值随脉冲百分比的变化差异不大;(2)在断层方位尺寸给定的前提下,反应谱幅值随上缘埋深的增加而减小。这些结论可以为随机有限断层模拟方法的工程实际应用时更合理地挑选参数提供理论依据,也可以相应的提高模拟精度。     

Parkfield地震预报试验概况和弹性多孔介质变形—流体扩散的研究现状——Roeloffs博士学术报告综述

本篇简要综述了美国加州Parkfield地震预报试验,水文前兆观测中的布井原则,影响因素排除,水文前兆的特点和前兆模型.着重介绍了弹性多孔介质变形—流体扩散的研究现状,如水库蓄水造成的应力与孔隙压力的计算和断层稳定性变化,同震水位变化和断层蠕动造成水位变化的模拟.     

计算机模拟在火灾科学与工程研究中的应用

计算机模拟技术尤其是场模拟技术是近年来发展完善的高新技术,在许多工程领域和基础研究方面得到广泛应用。但其在大灾科学和工程领域的应用研究刚刚起步。本文在介绍场模拟基本方法的基础上,重点介绍了场模拟方法中大涡模拟技术的基本理论和方法,并将其引入火灾动力学的研究中。列出了火灾动力学大涡模拟的基本方程、湍流模型、燃烧模型和幅射模型。并用此方法模拟了油罐区火灾动力学演化实例,据此可提出更有效的控制和补救措施。 通过利用场模拟方法中的大涡模拟技术研究典型工业重点火灾危险源——油罐区火灾动力学演化实例,可以看出场模拟技术在安全工程领域方面的发展前景。预计它将成为安全工程领域中的安全管理、危险性评估以及安全事故处理决策支持等的有效手段。     

地铁盾构施工土体变形与临近结构失效机理研究

地铁施工可能诱发临近结构失效,这是城市轨道交通建设安全施工与灾害防控的重点之一。基于实际典型工程,对地铁盾构施工引起的土体变形与周边结构失效机理进行研究。研究结果表明:(1)地铁盾构施工过程中,周边土体会产生显著变形,各环施工引起的土体沉降最大值为10.26cm,施工中应引起重视。(2)地铁施工引起的土体变形是诱发周边结构失效的主要原因之一,衬砌产生的最大应力为10.90 MPa,小于C50混凝土抗压强度23.1MPa,管片强度具有一定的安全储备;(3)最不利工况下,箱涵最大应力为4.62 MPa,位于混凝土箱涵与砌体箱涵交接位置,可能诱发结构开裂;(4)左线开挖完成后,进行右线开挖时,箱涵最大应力位置向隧道右线移动,箱涵结构最大应力基本稳定;(5)本文数值模拟结果与工程监测数据误差在可接受范围,能为类似工程提供参考。     

污水灌溉风险概率分布的研究

针对目前我国水资源紧缺、用大量污水进行农田灌溉造成环境污染的现状,指出了污水灌溉风险研究中的不足.利用农业干旱模型,通过非参数检验对污水灌溉风险的概率分布进行了研究,并利用江苏省南京地区某污灌区的实际资料,计算了当地污水灌溉风险的概率分布.     

建筑火灾烟气运动数值模拟方法的回顾与评价

系统地介绍了建筑火灾烟气运动的各种数值模拟方法。将收集到的59种建筑火灾模型分为4大类，包括9种网络模型、32种区域模型、15种场模型及3种复合模型；从理论角度阐述了各类模型的计算方法，着重介绍了其中有代表性的几个模型；提出复合模型是未来模型的发展方向。为初涉建筑火灾烟气运动数值模拟的研究人员提供了思路。