GIS模型在火灾过程模拟中的应用研究

基于地理信息系统（GIS,Geograhical Information System)，探讨了火灾过程GIS模型化的方法，并给出GIS-FP（GIS-Fire Process)系统的模型整体结构和基本功能模块，包括：数据采集，数据编辑，预处理，内嵌人工智能处理，模型运算，还有结果可视化表示。最后还给出了若干实例图示。     

基于溃决机理的堰塞湖溃决快速风险评估方法研究

堰塞湖发生后极易形成溃决灾害链,亟需构建基于有限数据包的溃决快速定量风险评估方法。通过快速获取堰塞湖影响区域的三维地理信息,构建溃决-致灾的快速定量评估模型。基于堰塞湖坝体颗粒级配组成,实现精细化、简单化的稳定性快速评价;基于冲蚀特性和崩塌过程溃决机理,实现溃口流量变化过程分析与洪水演进过程模拟(1 h内);基于极限学习机网络模型建立风险人口与生命损失的函数,实现了生命损失评估预警,明晰了溃决-致灾的灾害链效应。将其应用于唐家山堰塞湖实例发现：研究方法能够较好地预警溃决灾害链;开挖引流槽可降低堰塞湖的溃口峰值流量、最大流速、溃口宽度和溃决库容,但无法防止溃决发生;若不开挖引流槽,溃决库容将达到3.14×10⁸ m³,溃口峰值流量达到9 343.35 m³/s,溃口顶宽增大到151.6 m,开挖引流槽可使溃口峰值流量减少12.6%,溃决库容减少36.5%,降低了堰塞湖的溃决风险;当提前预警时间超过2 h后,及时疏散下游淹没范围内的居民可使生命损失率降低为0。研究方法可实现堰塞湖应急处置时的快速定量风险评估,并为其应急处置决...     

白龙江流域大型高位滑坡成灾动力过程模拟研究

白龙江流域山高坡陡,分布大量高位滑坡,是我国高位地质灾害风险极高的地区。舟曲县立节镇北山古滑坡位于白龙江左岸,滑坡剪出口与江面高差约700 m,历史上曾发生过多次变形破坏。通过资料搜集、遥感调查与解译、现场调查等手段,查明了立节北山滑坡的地质环境与变形破坏特征,基于光滑质点流体动力学与等效流体模型,开展滑坡后破坏运动过程模拟,对远程致灾危险进行预测分析。模拟分析表明,立节北山滑坡若发生失稳剧滑,将形成高位高速远程滑坡-碎屑流灾害,滑动距离达1 600 m,最大运动速度45.7 m/s,沿途铲刮方量77.7万m³,滑体扩容系数1.32。滑体约200 s后完全停止运动并堆积,堆积区面积2.2×10⁵ m²,覆盖坡脚立节镇一半的范围,最大堆积厚度17.8 m,最大冲击速度30 m/s。研究结果为立节北山滑坡开展风险评价与分区提供定量化数据,为白龙江流域大型高位滑坡精细调查与风险评估提供参考依据。     

东北冷涡下两次雷电过程特性对比分析

利用卫星、闪电和电场等资料对2009年6月江苏的两次受东北冷涡影响所致的雷电过程进行对比分析,探讨了发生雷电过程的天气形势和卫星产品等对强对流天气的指示作用,初步得出了同一环流背景下的两次雷电过程的特征:两次雷电过程都具备了较好的不稳定条件,但由于能量分布的差异,过程影响范围有所不同;5日雷电过程伴随冰雹,其正闪比明显高于只有闪电发生的21日;相当黑体亮度温度高低预示着对流活动活跃程度,大部分闪电分布在云顶温度低值区,或者温度梯度较大的对流旺盛区域;两次过程电场快变抖动都提前于地闪发生。     

云南致灾雷电过程的大气物理量结构特征

通过利用NCEP再分析气象资料和闪电定位系统监测资料对2007年云南主要致灾雷电过程进行对比诊断分析,结果表明:尽管雷电活动和导致的雷击灾害的地域差异较大,但频繁的雷电活动是导致雷击灾害的主要原因;云南雷电活动区域与高CAPE区域具有较好的对应关系,雷电一般发生在CAPE≥200J/kg的区域内,另外上升下沉气流之间形成的稳定垂直环流、倾斜深厚上升气流以及中低层上升气流、高层下沉气流的大气垂直结构非常利于云南雷电形成和雷击灾害事件发生,雷电易发区域从低层到高层垂直速度小于-1.0hPa/s,并且对流有效位能越大、上升运动越强烈,越有利于雷电产生和雷击灾害发生。     

爆破地震波模拟研究

从工程实际出发,基于非平稳随机过程模型,首先确定要模拟的爆破震动信号的功率谱并将其作为目标谱,在所需研究的爆破震动频率范围内产生一定数量的随机数来作为模拟爆破震动波的频率,在假设爆破震动信号是由不同频率的谐波函数合成的基础上,利用谐波函数叠加的方法合成需要模拟的爆破震动。根据提出的数学模型,编制了相应的计算程序,实现了爆破地震波的人工模拟。提出了模拟两点(微差)爆炸和多点(微差)爆炸产生的地震动时程的非平稳随机过程实用模型,模拟了两点(微差)爆炸和多点(微差)爆炸产生的爆破地震波时程特性。结果表明,模拟得到的爆破地震波时程能够很好地再现爆破地震波的特性。     

风暴潮灾害预报信息的时空过程表达技术

风暴潮灾害是我国主要海洋灾害之一。对风暴潮预报数据进行时空过程表达和网络发布技术研究,有助于对风暴潮灾害的了解和防御。在研究风暴潮预报流程及数据结构的基础上,提出了基于XML对预报数据进行标准化与网络传输的技术方法,通过单站点数据过程表达和场数据序列表达技术,实现了其时空过程表达。最后,以两次风暴潮过程预报数据为例,说明了所提方法的可行性。     

基于传递熵与KELM的炼油化工过程风险传播路径分析方法

基于炼油化工过程复杂,设备众多,某一设备的监测变量发生扰动可能会传播至其相邻设备引发出一系列故障链。现有方法多是针对某一设备进行监测与诊断,以期降低事故后果,而忽视了对过程风险传播路径的预测以防止事故的发生。因此,提出一种基于传递熵与核极限学习机的炼油化工过程风险传播路径分析方法,该方法针对某一工艺扰动,分析其在风险发展过程中的扰动传播过程,基于传递熵分析法建立炼油化工过程风险传播推绎模型;并提出一种基于KELM的风险传播搜索方法,预测风险传播路径;将该方法应用于分馏塔冲塔过程。研究结果表明:该方法可辨识出未来一段时间内风险的可能传播路径,以便操作人员及时采取预防措施,保证过程安全及产品质量。     

鄱阳湖区氮磷污染物分布、转移和削减特征

根据入湖污染负荷监测、调查资料和不同水文条件下流场-水质同步监测资料,应用数理统计方法,研究了鄱阳湖氮磷营养物质分布、转移和削减特征。研究结果显示:(1)总磷、总氮是影响鄱阳湖水环境质量的主要污染物,入湖污染负荷与入湖径流水量紧密正相关。(2)鄱阳湖换水周期短,水流更换频繁,氮磷污染物在湖区不会充分混合;氮磷超标水域随着水体流动,逐步向下游转移、扩散;湖水位处于消落状态,通江水道部分水域氮磷浓度超标。(3)湖相状态水环境比河相好,湖相状态一般不会出现大面积的总氮和总磷同时超标。(4)鄱阳湖水环境勉强维持Ⅲ类标准,如果出现损害环境的人类活动,脆弱的水环境将会恶化。针对这些特征提出了保护鄱阳湖"一湖清水"的对策建议。