基于WARMF模型的杭埠-丰乐河流域水文模拟研究

研究了WARMF模型在杭埠-丰乐河流域(巢湖流域最大支流)的水文模拟适应性能并进行了流域水文系统分析.利用AVSWAT2000模型将流域划分为37个子流域,利用流域地貌-土壤分布对应关系、土壤剖面结构、地下水位埋深等条件,确定了子流域的平面分组与剖面土层结构,较大程度上降低了流域模型参数校准的难度与不确定性.利用2000～2003年的水文观测数据,在参数灵敏度分析基础上,对模型水文参数进行了校准与检验.结果表明,WARMF在研究区具有较好的适应性能.WARMF模型与AVSWAT2000模型的水文模拟结果对比表明,WARMF模型具有更好的日拟合性能.基于模型的模拟结果,在空间尺度上定量分析了流域从降水开始到入湖的水循环过程,在时间尺度上分析了年内降雨、径流的分布及其对应关系.流域概化、模型的校准与检验以及流域水文时空变化的系统分析方法等对流域水文、环境的模拟研究与系统分析具有探索意义.     

面源模式的通用算法探讨

提出了矩形面源扩散模拟计算的数值积分法和中心虚点源法,以及二者结合的综合法,并用算例进行了计算精度、计算速度和结果连续性的对比.结果表明:与传统的后置虚点源法及其改进算法——谷清经验法相比,该算法与理论真值的相对误差可从20%以上降低到3%以下,并且可以准确地反映风向和面源的形状,但在计算量上要增大十几倍到上百倍.对于任意不规则面源,提出了正方形分割算法,并对分割正方形的取舍采用简便的重心判断法,以准确方便地模拟其形状.综合运用笔者提出的适于机算的通用面源算法,对不同的计算任务权衡速度和精度采用合适的算法,可以处理各种气象条件下任意形状面源的扩散计算,并可取得理想的计算精度.      

多热源分散程度的数学模拟及对置换通风影响

通过建立多污染热源置换通风的三维数学模型,根据数值解分析三热源位置变化对多污染源置换通风效果的影响,结果表明:热源的位置变化对多污染热源置换通风效果的影响是很大的,房间内热源应紧凑布置以利于提高通风效果和节能。     

基于仿真的高速公路紧急事件交通流特征研究

研究高速公路紧急事件下的交通流特征,对于减少高速公路拥挤、降低二次事故、提高通行能力有重要的作用。由于高速公路紧急事件具有偶然性、不可预测性的特点,在实际调研中往往难以及时捕捉到交通事件的相应信息,导致源数据不足进而影响研究的进行。本文通过微观仿真手段,结合实地调研获得紧急状态下车辆运行参数,在AIMSUN仿真环境下加载紧急事件,建立了高速公路微观路段的仿真模型。并将路段平均车速、密度、最大排队长度等作为指标,定昔计算紧急事件下各种交通参数的变化规律。最后与调研结果进行了对比,表明仿真结果与实际情况较为一致。     

有限元数值模拟在巷道掘进中的应用研究

利用有限元分析进行数值模拟井下巷道分步开挖,对巷道应力、位移、应变进行了分析,改善了应力分布,有效减少了瓦斯涌出。本文利用数值模拟分步开挖并应用于实践,通过现场试验论证得出合理的分步开挖顺序改变了岩石应力集中,减少了瓦斯涌出量。     

Modeling of air quality with a modified two-dimensional Eulerian model： A case study in the Pearl River Delta （PRD） region of China

A modified two-dimensional Eulerian air quality model was used to simulate both the gaseous and particulate pollutant concentrations during October 21-24, 2004 in the Pearl River Delta （PRD） region, China. The most significant improvement to the model is the added capability to predict the secondary organic aerosols （SOA） concentrations because of the inclusion of the SOA formation chemistry. The meteorological input data were prepared using the CALMET meteorological model. The concentrations of aerosol-bound species such as NO3^-, NH4^＋, SO4^2-, and SOA were calculated in the fine particle size range （〈2.5 μm）. The results of the two-dimensional model were compared to the measurements at the ground level during the PRD Intensive Monitoring Campaign （IMC）. Overall, there were good agreements between the measured and modeled concentrations of inorganic aerosol components and O3. Both the measured and the modeled results indicated that the maximum hourly O3 concentrations exceeded the China National Air Quality Standard. The predicted 24-h average SOA concentrations were in reasonable agreement with those predicted by the method of minimum OC/EC ratio.     

湖北省土地利用减碳增效系统仿真及结构优化研究

土地利用变化是引起碳排放的重要原因之一,土地经济效益是利用土地的目标之一,如何通过优化土地利用结构实现土地利用减碳增效是值得研究的重要问题。基于系统结构与功能相互作用的视角,梳理复杂系统内变量间的反馈关系,运用系统动力学(SD)进行建模,将约束条件纳入到多目标规划(MOP)中,实现MOP与SD模型整合,进行系统仿真并得出优化后2020年湖北省土地利用结构。结果显示,利用SD-MOP模型能够实现减碳增效目标下土地利用结构优化,与2008年真实值相比,耕地、林地、牧草地及建设用地分别增加了0.33×10~4、30.17×10~4、0.08×10~4和16.37×10~4 hm~2,其他农用地及未利用地分别减少7.23×10~4、33.15×10~4 hm~2;与无约束SD单模型仿真相比,土地利用碳排放量减少了58×10~4 t,经济效益年增长率维持在3.58%,优化方案具有可行性。SD-MOP模型优化的土地利用结构符合区域可持续发展要求,兼顾了土地利用碳减排和经济效益增长的双重目标,能为区域土地资源优化配置提供参考。     

降雨过程中红壤团聚体粒径变化对溅蚀的影响

为揭示团聚体粒径动态变化对溅蚀的影响,通过室内人工模拟降雨试验,以第四纪粘土、泥质页岩发育红壤为研究对象,研究了酒精预湿润后的2~5 mm团聚体在降雨过程中粒径动态变化及溅蚀率的变化。试验结果表明：在60 mm/h雨强下,团聚体受雨滴机械打击破碎主要发生在降雨的最初阶段,团聚体＞0.25 mm百分含量（P＞0.25）及平均重量直径（M）均随降雨时间（T）增加呈幂函数减小,溅蚀率（Dr）随降雨时间（T）增加呈幂函数增加,而溅蚀率（Dr）随团聚体平均重量直径（M）减小呈幂函数增大。为揭示不同土样在降雨溅蚀过程中溅蚀率的变化规律,利用团聚体稳定性特征参数-机械破碎指数（R）及降雨时间（T）,建立了不同团聚体稳定性土样溅蚀率随降雨时间变化的经验方程,且方程可决系数较高（R2=0.82）,揭示出团聚体稳定性越好,其破碎过程越缓慢,溅蚀率越小。研究结果为红壤区土壤侵蚀的防治及侵蚀机理研究提供了新思路     

基于BP神经网络的鄱阳湖水位模拟

考虑到鄱阳湖水位受流域五河与长江来水等多因素的共同作用而表现出高度非线性响应,采用典型的三层BPNN神经网络模型来模拟鄱阳湖水位与其主控因子之间的响应关系。分别将湖口、星子、都昌、棠荫和康山水位作为目标变量进行BPNN模型构建和适用性评估。结果显示：综合考虑流域五河及长江来水（汉口或九江）的BPNN水位模型,空间站点水位模拟精度（R2和Ens）可达090以上,各站点的均方根误差（RMSE）变化范围约050～10 m,若忽略长江来水的影响作用,仅将流域五河来水作为湖泊水位的主控影响因子,模型训练期与测试期的纳希效率系数（Ens）和确定性系数（R2）显著降低,且低于050,均方根误差（RMSE）也明显增大（124～288 m）,意味着综合考虑流域五河与长江来水是获取结构合理、精度保证的鄱阳湖水位模型的重要前提。同时建议针对鄱阳湖湖盆变化对水位的影响,尽可能选择一致性较好的长序列数据集来训练和测试BPNN模型。所构建的BPNN神经网络模型可进一步结合流域水文模型,用来预测气候变化与人类活动下流域径流变化对湖泊水位的潜在影响,也可作为一种有效的模型工具来回答当前鄱阳湖一些备受关注的热点问题,如定量区分流域五河与长江来水对湖泊洪枯水位的贡献分量,为湖泊洪涝灾害的防治和对策制定提供科学依据     

高铁扣件弹条疲劳断裂原因分析

通过对WJ-7型扣件中60Si2MnA弹条在拉伸-扭转试验过程发生断裂的原因进行分析和数值模拟研究,得出弹条断裂的原因.对60Si2MnA弹条承受的荷载进行分析可知,WJ-7型扣件在铁垫板与弹条后端接触区域内弯处应力集中最大,是造成弹条断裂破坏的主要原因之一,而弹条断裂的根本原因是弹条长期处于极限强度下工作,使弹条最终...