基于流域协同的国土空间雨洪安全格局构建方法

近年来愈发频繁的洪涝灾害暴露出城市建设与雨洪安全之间的矛盾已不容忽视,以防洪基础设施为核心的防灾规划和以各类景观生态基础设施为核心的海绵城市规划,需要内涵和方法的转变。以“多规协同”为理论基础,提出在国土空间规划背景下,雨洪安全格局构建的核心内涵应该是“协同关系”的构建,即不同规划要素之间不仅在空间布局上协调无冲突,更重要的是能够导向同一的目标与结果。基于该内涵,提出了国土空间雨洪安全格局构建方法的理论框架,应以雨洪安全要素的识别为前提,通过强制性约束措施和引导性联动措施构建雨洪安全要素与国土空间结构、资源用途和支撑系统的协同关系,最终实现不同空间尺度上雨洪安全目标的落实与格局的形成。为更好地诠释该理论框架,以江西省万载县城关镇镇域国土空间规划为案例,探索并检验该理论框架在实践中的可操作性及应用价值,以期为落实国土空间雨洪安全格局的目标提供新的思路和理论依据。     

长江三角洲地区城市建筑三维形态对地表热环境的影响

以长江三角洲城市群为例,利用2016~2018年夏季Landsat 8影像数据和三维建筑数据,提取地表温度（LST）并计算三维景观指数,分别在200m、400m、600m、800m、1000m、1200m六个基准空间尺度上,利用空间回归模型探索建筑物三维形态对LST的影响.结果表明：所有城市的内部城区热环境较差,超过50%区域为高温区和次高温区;建筑物三维形态对LST的影响存在尺度效应,随着研究尺度的增大,影响力逐渐减弱,在研究的六个基准尺度中,200m是所有城市的研究适宜尺度;对LST影响最大的指数分别是建筑结构指数（BSI）、建筑平均体积（AV）和分布均匀度（BEI）,其中BSI、BEI与LST正相关,除上海、苏州和台州,AV也和LST正相关,表明瘦高、体积小、分布均匀的建筑物有助于降低城市LST,改善城市热环境.     

基于数值模拟的震区溃决型泥石流入流点选取探讨

FLO-2D模型假定下伏沟床固定,未考虑泥石流沿程侵蚀,但侵蚀作用带来的泥石流沿程补给是强震区泥石流的主要活动特性,在溃决型泥石流中侵蚀作用尤为强烈,忽略该侵蚀过程,将会造成流体规模的严重低估。本文选取汶川震区典型溃决型泥石流沟为研究对象,利用泥石流过程机制的分析,将沟床侵蚀结束的位置设置为入流点,即侵蚀/堆积的分界点。为确定溃决型泥石流入流点流量过程线,将沟道最后一级已溃决的堰塞体参数输入到BREACH模型中,获得与实际相吻合的溃口流量过程线,依据体积浓度划分清水流量过程线在入流点处输入进行模拟研究。引入同时考虑淤积范围与堆积方量的精度评估模型,结合实际暴发情况对模拟结果进行评估,结果表明基于FLO-2D的震区溃决型泥石流数值模拟可将入流点设置在侵蚀与堆积分界点处,为该模型在强震区溃决型泥石流冲出规模预测的应用上提供一定的科学依据。     

青藏高原北部土壤正构烷烃氢同位素及物源意义

采用正构烷烃及其单体氢同位素组成特征相结合的方法研究了青藏高原北部多年冻土区表层土壤正构烷烃（C₂₁~C₃₃）的生物来源.研究表明：表层土壤中正构烷烃呈双峰型和三峰型的分布特征,表明其具有多个生物来源.长链长正构烷烃（C₂₅~C₃₃）主要来源于陆源高等植物.表层土壤中长链长正构烷烃（C₂₅~C₃₃）中奇碳数正构烷烃的δD值比偶碳数的整体偏轻,原因可能是两者的生物合成途径不同.对中等链长正构烷烃聚类分析后分为两种类型,类型I的中等链长正构烷烃（C₂₁~C₂₄）主要来源于陆源高等植物,类型Ⅱ的中等链长正构烷烃主要来源于细菌等微生物降解的产物.表层土壤样品（FHS-10、TG2-10和TG3-10）中等链长的正构烷烃δD值最轻,应为δD值偏轻的水源和细菌等微生物降解共同作用的结果.     

A novel speed model for safety evaluation of freeway alignment in Euclidean 3D space

Objective: Operating speed is a critical indicator to evaluate consistency of road alignment and safety. Although extensive studies have been conducted on developing operating speed models, few researchers have considered the interactive influence of horizontal and vertical alignment in 3D space. The purpose of this study is to develop a speed model based on 3D alignment in Euclidean space rather than traditional horizontal and vertical alignment.

Methods: According to the curve theory of differential geometry, a novel method to estimate operating speed is proposed in our study using 3D space curvature instead of traditional horizontal or vertical parameters to describe the spatial geometric properties for a freeway alignment. Speeds of 54 different alignment segments are observed to develop the speed model. Several observing sites of each segment are selected beforehand, and the speeds of more than 300 vehicles in each site are observed. Space curvature is used as an important index to estimate operating speed.

Results: The findings of this study indicated that both horizontal alignment and vertical alignment contribute to space curvature. Space curvature mainly affects direction control operating performance. However, vehicles overcome the effects of gravity along the vertical alignment in the z direction. Results indicate that operating speed exponentially declines with space curvature and that quadratic parabola decline with vertical grade.

Conclusions: It can be concluded that there is a clear correlation between velocity and spatial curvature, which is proved by variance analysis. The estimation results of the speed models are reliable as tested using a real engineering example. The study would provide a scientific basis for safety evaluation of freeway alignment.     

林华煤矿13~#煤层底板突水危险性模拟研究

以林华煤矿为例,运用FLAC3D软件对林华煤矿开采13#煤层进行模拟,在模拟中通过开采对底板的破坏情况进行分析,对林华煤矿开采13#煤层底板是否有突水危险性进行预测研究。     

SF6气体绝缘设备的放电特性研究

采用间接边界元法,给出了层状半空间中沉积谷地对斜入射平面SV波的三维散射解答,并通过与已有结果的比较,验证了本文解答的正确性。进行数值计算,研究了斜入射角度对散射效应的影响,并以基岩上单一土层为例,讨论了基岩刚度和覆盖土层厚度对沉积谷地附近地表位移的影响。研究表明,三维散射与二维散射之间存在本质差别,不能简单地将斜入射平面SV波分解到沉积谷地横截面的面内方向,然后按平面问题进行计算;基岩与土层刚度比对沉积附近地表位移幅值有着较大的影响,但对位移幅值的空间分布影响不大;土层厚度变化不仅影响地表位移幅值的大小,还会改变地表位移幅值的空间分布。     

基于FLO~(2D)与3DMine耦合的尾矿库溃坝灾害模拟

为预测和评价尾矿库溃坝的致灾情况,提高库区防灾减灾能力,建立尾矿库溃坝数值仿真模型。采用FLO2D泥石流模拟软件对湖南某尾矿库进行溃坝灾害过程仿真,并将模拟结果与3DMine数字矿山软件耦合,实时反演溃坝灾害过程。分析结果表明,该尾矿库溃坝时的最大溃决流速为40.2 m/s,下游沟谷最大淹没深度达13.6 m,溃坝瞬时最大冲击应力达100 MPa。三维动态反演了尾矿库溃坝前稳定状态、溃坝后0.01,0.02和0.05 h的尾砂流动状态和淹没范围。根据溃坝泥砂流动强度,对该尾矿库全部溃坝和半溃坝时的灾害程度进行三色图判别。     

尾矿库运行期DADT循环管控技术

为提高尾矿库这一矿山重大危险源安全监管系统化水平,实现数字化安全监管,提出了全寿命周期DADT循环管控技术理论。这项技术首先需要整合管控对象的三维数字化测控成果与调研资料,建立全寿命周期“健康档案”,其次运用DADT循环管控方法,同时耦合相关专业技术,“诊断、分析、设计、治理”管控对象的安全特征要素,发现并解决安全隐患。结合尾矿库自身特点与测控成果,阐述了尾矿库全寿命周期DADT循环管控技术的运行流程。以白马尾矿库为例,在三维点云数据基础上建立实体模型,运用全寿命周期DADT循环管控技术,耦合调洪演算过程,结果表明,尾矿库在后期堆排过程中,库区会出现“封闭水域”,提前发现并科学解决了尾矿库排洪隐患。全寿命周期DADT循环管控技术的运用,克服了以往安全监管对管控对象安全状况系统性掌控的不足,有利于精确处理安全隐患,为数字化安全监管的实现提供了一种全新思路。     

采空区精确建模信息系统实体模型交互接口开发

随着矿业的快速发展,Surpac,Dimine,3DMine等三维矿业软件在矿业领域得到了广泛的应用。为进一步完善自主研发的采空区激光扫描三维精确建模信息系统功能,在解析stl,dxf及dtm格式文件的数据结构及其三维实体数据存储规律的基础上,成功地开发了基于上述三种实体模型存储文件格式的采空区三维实体模型交互接口,实现了信息系统与目前主流三维矿业软件之间三维实体模型的交互。实用表明,所开发的接口能有效实现信息系统与其他三维矿业软件之间采空区三维模型的交互与共享,进一步完善了信息系统的模型数据输入输出功能,提高了其应用价值。