特大断面板岩隧道施工期围岩变形时空效应分析

目前,关于特大断面板岩隧道施工期围岩时空变形规律缺乏系统性的总结。以沪昆客运专线长昆湖南段姚家隧道为例,结合变形监测资料,分析在不同开挖方法下特大断面板岩隧道施工期围岩时空变形规律,划分围岩变形-时间特征曲线及围岩变形-距掌子面距离关系曲线的类型;分析围岩位移释放率与时间和距掌子面距离的关系,研究围岩级别和空间位置对特大断面板岩隧道施工期围岩变形时空效应的影响规律。结果表明:围岩变形-时间特征曲线的类型可分为"弯弓"型和"台阶"型。"弯弓"型划分三个变形阶段,适用于Ⅲ、Ⅳ级围岩;"台阶"型划分四个变形阶段,适用于Ⅴ级围岩。围岩变形与距掌子面距离的关系曲线的类型可分为"单厂"型和"双厂"型。"单厂"型曲线出现在Ⅲ、Ⅳ级围岩地段,当监测断面距掌子面超过5倍洞径时,围岩变形趋于稳定,空间效应趋于消失;"双厂"型曲线出现在Ⅴ级围岩地段,当监测断面距掌子面超过3倍洞径时,围岩变形基本趋于稳定。最后,提出了不同围岩级别下隧道围岩径向位移释放率随时间和距掌子面距离的变化规律,研究结论对于特大断面板岩隧道围岩长期稳定性的研究具有借鉴价值。     

龙卷风参数趋势性和相关性特征分析

龙卷风参数的时空特性分析,对于了解龙卷风特征、致灾特性及龙卷风风灾评估等具有重要意义。本文结合Cox-Stuart和Mann-Kendall方法,对美国和中国龙卷风的年发生频次、年平均强度和年平均尺寸进行了趋势性检验。通过Pearson系数从整体上研究了不同地域龙卷风年频次的空间相关性特征,以及空间相关性与地理距离之间的关系;进一步采用Moran's I指数度量了不同地域上龙卷风年频次的空间自相关性随时间变化的规律,分析了龙卷风发生的空间集聚性特征。结果表明:(1)美国龙卷风特征参数均表现出了逐年显著变化的趋势,中国龙卷风年频次具有减少趋势,而其他参数没有显著变化的趋势;(2)空间相关系数受到地形的影响,而不完全与空间距离成反比;(3)美国以州为单位分割下的龙卷风年频次的空间自相关关系逐年增强,龙卷风表现出逐年集聚的现象;不同空间距离下的中国龙卷风年频次的空间自相关关系逐年减弱,猜测中国龙卷风的发生在空间上越来越分散。     

陕西省林火特征及与关键气候因子的关系

采用趋势分析法和相关分析法,选择年均湿润系数、年均风速、年均气温日较差作为气象指标,火灾次数和受害森林面积作为火灾指标,对1954-2013年陕西省、陕北、关中和陕南不同地区的气象因子与森林火灾之间的关系进行研究,为气候变暖背景下林火防治提供理论依据。结果如下:陕西省森林火灾次数和受害森林面积与时间序列呈反曲线式下降,1950年代至1960年代前期陕西森林火灾频发,1990年代后火灾减少并趋于稳定。陕西林火每个月都有发生,89.3%的受害森林面积集中在1-5月,每天的10-12时和13-16时是火险高发时段,且火灾等级较高。陕西省火灾分布具有明显的地域特征。年均湿润系数和年均气温日较差表现出下降趋势,年均风速在21世纪以来逐渐加大。气候因子对森林火灾的影响具有地域性和滞后性,年均湿润系数、年均风速和年均气温日较差均对当年森林火灾表现出正相关。目前陕西林火逐渐减少并趋于稳定,气候变化背景下,未来森林火灾风险将进一步加剧。     

近50年华北平原干热风时空分布特征

干热风是影响华北平原冬小麦生长发育及产量形成的重大农业气象灾害之一,利用华北平原48个站点1961-2008年的逐日气象资料,分析了近50年来各站点的干热风(高温低湿型/雨后青枯型)日数及区域分异规律,结果表明:就地理空间而言,华北平原干热风日数总体上呈现中部高南北低的分布趋势;在发生时间上,除南部个别地区有增加的趋势外,大部分区域干热风日数呈明显的递减趋势。进一步的分类研究则表明:高温低湿型的与干热风总体时空分布趋势相近,而雨后青枯型虽然也呈下降趋势,但下降幅度远小于干热风总体情况,并且在南部、西北部日数反而呈现增加趋势。了解干热风的时空分布特征,可为进一步建立干热风监测预警模式奠定一定的理论和应用基础,并可为当地农业生产决策提供参考。     

中蒙边境地区草原火时空分布特征分析

草原火灾是中蒙两国共同遭受的比较严重的自然灾害之一。针对中蒙边境地区的草原火灾,以内蒙古东乌珠穆沁旗及接壤的蒙古国三个苏木为研究区,采用2000-2014年的MCD45A火烧迹地产品,利用GIS空间分析方法对中蒙边境地区草原火的时空分布特征进行分析研究。研究结果表明:近15年研究区过火迹地空间分布广泛,而研究区总过火面积的95%分布在蒙古国境内。每个像元上的过火频次较高,最高在蒙古国的哈拉哈郭勒苏木境内,过火频次达到15年内同一个像元上发生7次。而中国的东乌珠穆沁旗境内却没有该现象。研究区过火面积的年际变化表明,2000-2008年呈减少趋势,2008-2014年呈增加趋势。由旬变化可知,4-6月是蒙古国过火面积最大的月份,而10月至来年4月是东乌珠穆沁旗过火面积最大的月份。     

黑龙江省玉米生长期冷害与干旱混合发生对产量的影响

基于1981-2016年黑龙江省玉米农业气象观测站资料,利用国家气象行业标准中≥10℃积温距平、水分亏缺指数(K_(CWDI))指标分别判识玉米出苗-抽雄期冷害、干旱,规定同一站点同一年份内冷害、干旱均有发生为2种灾害混合发生,分析其时空分布特征,以逐步回归方法构建积温距平、K_(CWDI)与玉米单产的关系,并探讨2种灾害混发逆境对玉米产量的影响。结果表明:1981-2016年间,研究区玉米出苗-抽雄期≥10℃积温距平对气候变暖具有明显响应,呈显著增加趋势(P0.01),空间上呈北低南高特征;K_(CWDI)随时间呈波动式下降变化(P0.05),空间上表征为西多东少趋势,较好反映研究区水分资源配置特征;在分析期内,各站玉米出苗-抽雄期冷害、干旱混合发生年数为2～12年,研究区累计发生94年,两种灾害混合发生随时间呈减少趋势,1990年代中期以前密集发生,之后发生频率下降,空间上,两种灾害混合发生表现为由西至东减少趋势,松嫩平原西部为频发区;玉米出苗-抽雄期≥10℃积温距平、K_(CWDI)与玉米单产存在显著或极显著的相关关系(P0.05或P0.01),≥10℃积温距平下降、K_(CWDI)增大,玉米产量呈下降趋势;玉米出苗-抽雄期冷害与干旱混发逆境对玉米产量以负效应影响为主。     

大空间建筑火灾中烟气温度计算模型的比较

基于区域模型和场模型的计算方法，分别计算了大空间建筑火灾的热烟气温度与时间的关系曲线（T-t曲线）。通过比较计算结果可得出：区域模型计算方法对大空间建筑火灾热烟气的填充规律及填充过程中的温度预测具有足够的精度；但随着热烟气层的下降，当下层冷空气逐渐减少至80％被热烟气所取代时，该计算方法对烟气温度预测的准确性不太高。建议对大空间建筑火灾中结构反应全过程分析的T-t曲线，采用基于场模型的计算方法，或者，对基于区域模型的T-t曲线进行修正。     

大空间建筑火灾下钢索的力学反应参数分析

钢索在大空间建筑火灾升温条件下的力学反应是评价索网结构抗火性能的关键依据。基于非线性有限元方法,建立了钢索在高温下的力学分析模型,模拟了大空间建筑火灾升温历程中钢索力学反应全过程,用参数分析方法得到影响钢索在火灾升温历程中力学反应的关键因素。结果表明:在大空间建筑火灾升温历程中,钢索的水平张力呈下降的趋势;随着钢索的预应力比增加、温度场非均匀性的增强和跨度的增加,其水平张力下降速率增大;荷载比的增加对水平张力下降速率影响较小。上述结论与钢索水平张力的解析解一致,可为索网结构抗火性能分析提供参考。     

中国农业雹灾灾情及其季节分区

根据中国雹灾灾情数据库资料,中国雹灾受灾、成灾面积均呈下降趋势,但成灾率仍呈上升趋势。雹灾季节变化明显,春夏为全国降雹的主要时段,4～9月出现的冰雹次数约占全年总次数的92.3%。降雹与成灾在空间分布上有明显的差异,成灾中心集中在黄淮海平原及江南丘陵地区。本文基于县级雹灾季节类型图和农业综合区划图,采用"自上而下"和"自下而上"相结合的方法对雹灾进行了季节分区,将全国分为5个雹灾类型大区:夏季型(I)、春末夏初-夏季型(II)、春末夏初-双峰型(III)、春季型(IV)、夏季-双峰型(V),以及16个二级雹灾亚区,28个三级雹灾区。     

塔河地区林火时空分布格局与影响因素

根据黑龙江省大兴安岭塔河林业局30年(1974-2004年)的火灾资料,利用地理信息系统、SPSS和STATISTICA等工具,对该林业局林火发生规律及其影响因素进行了研究.30年来火灾次数和雷击火发生次数都有较明显的增加趋势,尤其是近10年来,增加趋势明显.总林火次数和面积的相关性强,显著水平高.人为火和总林火的次数和面积正相关,雷击火次数与面积不相关.对森林火灾发生次数与气候因子的关系进行的相关性分析表明,森林火灾发生次数与气候因子之间无明显线性关系.由林火特征与双气候因子的拟合分析得到,林火次数受双气候因子影响较显著,而火灾面积由于人的因素而具有不确定性.     

我国北方沙尘暴与植被覆盖度关系研究

利用NOAA/AVHRR和旬归一化植被指数NDVI数据,计算了1983-2000年中国北方13省市区的植被覆盖度,分析了这些地区植被覆盖度的时间变化趋势和空间分布规律,研究了中国北方沙尘暴与植被覆盖度之间的关系。结果表明:我国北方沙尘灾害频次与植被覆盖度有很好的对应关系,1983-2000年的18年间,我国北方大部分地区植被覆盖度增加,这段时期沙尘灾害频次总体呈降低趋势,其中20世纪80年代我国北方大部分地区植被覆盖度增加,这一时期我国北方沙尘暴发生频数下降;20世纪90年代,我国北方大部分区域植被覆盖度呈下降趋势,特别是华北和西北干旱与半干旱地区,下降趋势显著,这一时期我国北方沙尘暴发生频数在减少中有回升趋势。研究结果表明,植被覆盖度是影响中国北方沙尘暴频次变化的重要因素。     

气候变化条件下21世纪中国九大流域极端月降水量时空演变分析

基于广义极值分布(GEV)建立了极端降水统计模拟模型,以20 a一遇重现期定义极端降水事件,利用误差订正与空间分解方法(BCSD)降尺度后的耦合模式比较计划第五阶段(CMIP5)的全球气候模式模拟及预估月降水数据,对中国九大流域未来21世纪极端月降水量时空变化进行了预估分析,同时评估了CMIP5数据(降尺度后)对中国区域极端降水事件的模拟效果,探讨了极端降水和平均降水之间的相关性特征。结果表明:CMIP5数据在中国区域模拟效果良好,基本能保证在一个较高的可信度水平;1901-2005年历史极端月降水量呈"东南多、西北少"的分布格局,未来21世纪上下半叶各流域极端月降水量分别表现出+3.2%~+12.8%和+7.7%~+24.7%不同程度的增长趋势,增强变化形成近似由西北往东南"高-低-高"的空间分布格局;未来情景模式假定的辐射强迫加剧了未来极端月降水量的增长变化,尤其表现在21世纪下半叶;极端降水和平均降水在未来变化方面,北部和中部流域基本保持正相关性,而南部东南诸河流域和珠江流域呈负相关性。     

宁夏回族自治区干旱致灾危险性时空变化特征

基于宁夏地区22个气象站1971-2011年月降水量和月平均气温资料,综合考虑降水和蒸发,引入标准化降水蒸散指数(SPEI),分析该地区气象干旱变化情况,并在此基础上通过构建SPEI值与干旱等级的加权综合评价模型,评估该地区干旱致灾危险性,剖析其时空变化特征。结果表明:宁夏地区气象干旱呈显著加重趋势,年均SPEI值1972-2011年以0.37·(10a)-1的速率显著减小;该地区气象干旱呈现自南向北逐渐加重的空间分布格局,且干旱加重速度呈现由中部干旱带向南北分别递增的空间变化特征。1972-2011年,宁夏地区干旱致灾危险性呈显著增大趋势,干旱致灾危险性指数近40年减小速率为0.12·(10a)-1;该地区干旱致灾危险性在空间分布上表现为北部引黄灌区高于中南部地区,且危险性的增速呈现中部较缓、南北较快的空间变化特征。     

交通荷载作用下饱和软粘土孔压-应变分析模型

针对交通荷载的作用特点设计了循环三轴试验,进而对交通荷载作用下饱和软粘土的动力特件进行厂研究.结果表明:循环荷载作用下,饱和软粘土存在临界循环应力比,采用孔压曲线所得到的临界循环应力比要小于采用应变曲线所得到的临界循环应力比.当土样不存在初始剪应力时,随着循环次数的增加,土样的应力-应变关系曲线近似原点对称,但随着初始剪应力的增大,应力-应变关系曲线逐渐表现为一系列平行曲线,峰值孔压与循环孔压幅值均逐渐减少;同时,轴应变的发展加快,但循环应变幅值逐渐减小.当循环应力比小于临界循环应力比时,对于同一初始剪应力,不同循环应力比下的孔压比-动应变曲线近似集中在同一条曲线上.通过对试验数据进行回归分析,得到了交通荷载作用下饱和软粘土残余孔压-累积塑性应变关系模型.     

1960年以来山西秋季连阴雨的气候特征分析

利用山西省66个测站1960-2009年秋季(9-11)月的逐日降水量,采用线性倾向估计、累积距平法、EOF及Morlct小波分析方法,系统地分析了山西秋季连阴雨的变化趋势和时空结构特征,建立了秋季连阴雨强度指数模型。结果表明:山西秋季年际区域性连阴雨次数和阴雨日数呈明显的线性减少趋势,过程雨量呈波动上升趋势,连阴雨次数的累积距平表现为"三升两降"型变化;山西秋季连阴雨的年际和年代际变化特征明显,1960-1970年代中期,有5~6年的周期变化,1990年代后期有2年的周期变化特征,年代际变化呈"波动状"变化规律;全省秋季连阴雨从南到北呈递减分布,除北部的天镇、山阴、繁峙等呈增加趋势外,各代表站表现为一致的减少趋势,南部、东南部及五台山为连阴雨多发区,大同盆地、忻州盆地、太原盆地为少发区;山西秋季连阴雨存在2~3年、8年左右的显著振荡周期。1970年代中期到1980年代中期,8年左右振荡周期的振幅最大,能量最强,是周期振荡最强的阶段。     

基于利奇马台风路径下的FY-4A海洋热含量空间自相关分析

每年我国沿海多地遭受不同程度的台风灾害影响,台风对我国多个省市地区人民造成严重的生命和财产安全危害。海洋热含量(TCHP)是影响台风的主要因素之一,文中将2019年利奇马台风数据与基于FY-4A融合海温数据反演得到的TCHP数据做时空匹配,得到利奇马台风路径上的TCHP。然后在地统计学的基础上,引入全局自相关分析和局部自相关分析方法,对台风路径上的TCHP进行分析研究。结果表明：TCHP的全局Moran′s I值为0.94,即在相邻空间位置上具有高度的正空间自相关性;TCHP局部空间自相关特征主要以高-高,低-低这2种空间聚集形态为主,在局部空间上没有表现出异质性,具有较高的空间相关性;在利奇马台风发生及发展过程中,随空间位置的变化,TCHP属性值逐渐由低-低聚集类型向高-高聚集类型转变,对海-气交换产生负反馈影响,此时TCHP和台风移速在此变化过程中虽然波动较大,但是变化后维持在一定的范围内。台风强度也在变化之后增速也逐渐变缓,形成一个稳定状态。     

杭州过江隧道火灾时人员安全疏散研究

以杭州过江隧道为研究对象,分析了隧道火灾时人员安全疏散准则及影响因素,介绍了隧道内人员安全疏散研究的一种思路和方法。设定包含最不利情况的火灾场景,然后对各种火灾场景下的烟气蔓延及人员疏散进行模拟,得到了各种火灾场景下隧道内的可用安全疏散时间ASET曲线和必需安全疏散时间RSET曲线;比较分析这两条曲线,得到了疏散救援通道的设置参数,给隧道消防设计提供了依据。     

考虑空间效应的毒气扩散当量危害研究

为揭示空间尺寸对扩散毒气当量危害的影响规律,参考毒气危害程度评价标准,提取有限空间毒气危害程度评价因素,运用均一质量浓度模型与仿真方法,以毒物负荷准则为基础,融合空间毒气动态变化浓度与暴露时间等因素,构建毒气扩散当量危害模型。模拟不同尺寸空间的毒气扩散浓度与人群疏散时间,生成不同有限空间中毒气扩散浓度动态变化曲线,仿真计算人群暴露时间,揭示空间效应对扩散毒气当量危害的影响机制,量化分析有限空间中扩散毒气的危害程度。模拟结果表明:随着空间尺寸的增加,毒气扩散当量危害值呈现先增后减的趋势,并在空间大小达到某一值时,毒气当量危害值达到峰值,在峰值点的左右邻域内,空间尺寸越大,毒气扩散当量危害值的增长与衰变速率就越低。     

地球工程对中国未来降雨时空分异格局的潜在影响(2010-2099)

《巴黎协定》确定的1.5℃和2℃温控目标下,全球减排压力剧增,因此地球工程温控手段被多次讨论。针对地球工程中讨论最多的太阳辐射管理,基于BNU-ESM模式的地球工程(G4实验)和非地球工程(RCP4.5)两种情景,以2010-2099年中国日值降雨量数据对两种情景下的中国降雨量时空分布及其差异进行统计分析。结果表明:(1)在时间序列上,地球工程有利于中国整体降雨量的增加。2010-2099年和2020-2069年两种情景下的中国降雨量呈增加趋势,且2010-2099年地球工程情景下的降雨量增加趋势大于非地球工程,而2020-2069年两种情景下变化趋势的相差幅度不大。2070-2099年,地球工程实施结束后,地球工程情景下的降雨量呈增加趋势,而非地球工程呈减少趋势;七大地理分区的降雨量变化趋势在地球工程情景下高于非地球工程。(2)在空间格局上,不同研究时段在两种情景下的中国降雨量空间分布相似,仅面积分布有所不同。地球工程实施期间多数地区降雨量减少,地球工程结束后的2070-2099年降雨量明显显著。(3)2010-2099年地球工程情景下的降雨量呈增加趋势的面积多于非地球工程,尤其是2070-2099年地球工程实施结束后中国降雨量增加区域明显增多。降雨量波动特征在地球工程情景下相比非地球工程整体有所减小,地球工程情景下的中国降雨年际变化相对稳定。     

关中咸阳地区Q_2黄土蠕变特性试验研究

通过对关中咸阳地区Q2黄土进行三轴蠕变试验,得到了关中咸阳地区Q2黄土不同围压及不同含水率下的应变—时间曲线和应力—应变等时曲线。分析试验曲线表明:围压及含水率对关中咸阳地区Q2黄土的蠕变特性具有较大影响,表现在其蠕变变形量与含水率在相同围压时呈正相关关系,与围压在相同含水率时呈负相关关系。再进一步对关中咸阳地区Q2黄土蠕变破坏应力与围压及含水率试验数据做拟合分析,得到了其蠕变破坏应力与围压呈线性正相关关系,与含水率呈负对数关系的变化规律。在以上分析的基础上,通过改进常用的五元件模型(H-K-K)参数性质及结构,得到了可描述Q2黄土加速蠕变的七元件非线性蠕变模型,并应用试验数据对其进行拟合辨识,最终得到较为理想的结果。