Estimating Floodwater Depths from Flood Inundation Maps and Topography

Information on flood inundation extent is important for understanding societal exposure, water storage volumes, flood wave attenuation, future flood hazard, and other variables. A number of organizations now provide flood inundation maps based on satellite remote sensing. These data products can efficiently and accurately provide the areal extent of a flood event, but do not provide floodwater depth, an important attribute for first responders and damage assessment. Here we present a new methodology and a GIS‐based tool, the Floodwater Depth Estimation Tool (FwDET), for estimating floodwater depth based solely on an inundation map and a digital elevation model (DEM). We compare the FwDET results against water depth maps derived from hydraulic simulation of two flood events, a large‐scale event for which we use medium resolution input layer (10 m) and a small‐scale event for which we use a high‐resolution (LiDAR; 1 m) input. Further testing is performed for two inundation maps with a number of challenging features that include a narrow valley, a large reservoir, and an urban setting. The results show FwDET can accurately calculate floodwater depth for diverse flooding scenarios but also leads to considerable bias in locations where the inundation extent does not align well with the DEM. In these locations, manual adjustment or higher spatial resolution input is required.     

集成仿真技术在空间光学遥感器设计中的应用

研究空间光学遥感器集成仿真中将光学、机械、热、控制等学科综合考虑的技术,从系统层面考虑各学科对光学性能指标的影响。综述了目前国外比较先进的光学遥感器集成仿真分析方法,主要包括以JWST为代表的STOP学科软件数据交互法和以NGST为代表的DOCS状态空间法,详细阐述了这些方法的集成方法和建模思路。集成仿真技术的实施开展可以减小产品概念设计和方案阶段论证周期,为总体指标的制定提供可靠依据。集成仿真是空间光学遥感器多学科优化的前提,深度集成和子系统协同仿真是未来的发展趋势。     

内陆水体后向散射系数模拟研究

在利用半分析方法结合光学闭合原理模拟水体后向散射系数的过程中,参考波长的选择对最终结果有较大影响.为了得出最佳参考波长的影响因子,利用太湖、巢湖和滇池的野外实测数据,对后向散射系数进行模拟,进而分析水体的最佳参考波长与其对应的水质参数浓度之间的变化规律.同时,建立了太湖、巢湖和滇池水体的后向散射系数曲线的幂函数光谱模型,获得的光谱指数分别为2.643±0.317、 2.719±0.242、 1.638±0.534.结果表明：①以整个湖泊为研究对象时,最佳参考波长随着湖泊水体中总颗粒物浓度c_SPM、有机颗粒物浓度c_SPOM和叶绿素浓度c_CHL平均值的增大而向长波方向移动,太湖、巢湖和滇池水体的最佳参考波长分别为695、 720和730 nm;②以单个湖泊的各个样点为研究对象时,由于内陆湖泊光学特性的复杂性,最佳参考波长的影响因子存在一定差异,但c_SPM是一个共同的影响因子.此外,过高的c_CHL将削弱水质参数浓度与最佳参考波长间的规律性;③在以无机颗粒物为主的水体中,后向散射系数与总颗粒物浓度之间存在更好的相关性,如在太湖水体中,R²达到0.852.     

新型生物膜光纤传感器测定溴化物的研究

用新型生物膜作载体制成的光纤传感器对工业废水中的溴化物进行了测定,溴化物的线性范围为８×１０－７ｍｏｌ／Ｌ～２×１０－５ｍｏｌ／Ｌ;相对标准偏差为０８％;响应时间为２～３ｍｉｎ。     

Experimental investigation of groundwater contamination by surface sources: Determination of adsorption capacity,diffusion, and sorption potential of selected anions in different soils

The present study investigated the fate and transport of two significant anions through soil to explore their potential as groundwater contaminants. The retention properties of chloride and sulfate in soils having several significantly different characteristics (soil‐1 and soil‐2) were determined using adsorption test and adsorption‐diffusion column experiments. The maximum adsorption capacity of chloride was 3.7 and 1.16 mg/g, respectively, in soil‐1 and soil‐2, with organic matter (OM) content of 3.92% and 4.69%, respectively. The sulfate adsorption obtained was 24.09% and 13.83%, respectively, in the two soils. The anions exhibited monolayer adsorption in the soils with replacement of hydroxyl ions from soils as the major mechanism of adsorption. On the other hand, the adsorption capacities obtained from the adsorption‐diffusion column experiment were about 100 times lower compared to that of the column tests of both of the soils. The maximum adsorption capacity of chloride was 0.03 mg/g and 0.01 mg/g, respectively, in soil‐1 and soil‐2, whereas that of sulfate was 0.04 mg/g and 0.03 mg/g. The empirical relation for depth of penetration (d) from a known spillage onto the soil surface was determined as a function of sorption capacity (S) and initial anion concentration (C) as d = 0.0073e^(?57S)C and d = 0.0038e^(?35S)C for chloride and sulfate, respectively.     

光纤传感器FBG和BOTDR应用于结构监测的若干比较研究

对建筑结构进行健康监测,可以防止和避免灾害的发生。传感器的选择和使用是进行结构监测时首先要考虑的问题。光纤传感器是一种新型的传感器,因种类不同在性能方面也相差较大。FBG(FiberBraggGating,光纤Bragg光栅)和BOTDR(BrillouinOpticalTimeDomainReflectometry,布里渊光时域反射计)是近些年来发展比较快的光纤传感器,本文介绍了这两种光纤传感器,并着重从两者传感的基本原理、传感系统组成、温度补偿研究和性能优劣等方面进行了详细的比较,得出了各自作为结构监测传感器的优缺点,为今后的监测选用提供了依据,使应用两者时能够做到扬长避短。     

西安市大气棕碳污染特性及发色团种类

为探究西安市大气棕碳（BrC）的光学特性及化学组成,利用大气颗粒物采样器和吸附剂同时采集了颗粒相和气相大气样品,并运用紫外-可见分光光度计和三维荧光光度计测定了样品中BrC的吸光和荧光特性,基于平行因子分析（PARAFAC）法解析三维荧光光谱得到BrC的种类和组成信息.结果表明,在波长为365 nm时,颗粒相和气相BrC的吸光度分别为（13.8±7.9）Mm^-1和（8.0±3.1）Mm^-1,两者占比分别为63%和37%.本研究并未发现气相和颗粒相BrC吸光度之间有显著的相关性.PARAFAC结果表明,西安市大气BrC含有类腐殖质发色团、类酚类发色团和类蛋白发色团,而它们分别在气相和颗粒相BrC中的占比是不同的,类腐殖质发色团和类蛋白发色团在颗粒相中分布较多,分别为41%和36%,而气相中主要包含酚类发色团,其占比为78%.本研究结果揭示了气相BrC也可能是贡献大气正辐射强迫的重要因子,以及参与大气光化学反应的重要大气组分,将来的研究需要给予足够重视和关注.     

基于Landsat数据的关中盆地腹地AOD时空格局及城市化对其影响

气溶胶光学厚度（aerosol optical depth,AOD）是气溶胶最基本的光学特性之一,表征气溶胶对光的消减作用,对区域大气污染有一定的指示作用.首先,以2000~2019年长时间序列MOD09A1产品数据为基础,利用ASTER波谱数据库,构建了Landsat TM/OLI蓝光波段地表反射率数据集,利用深蓝算法（deep blue algorithm,DB）对关中盆地腹地AOD进行了反演估算.其次,通过测算2000~2019多年平均/各年平均AOD和季节AOD值,研究分析了AOD空间分布特征和时间变化趋势;利用经验正交函数分析方法（empirical orthogonal function,EOF）剖析了AOD主要的空间分布模式.最后,探索分析了城市化对AOD时空分布特征的影响.结果表明：①研究区多年平均AOD空间分布受地形和人类活动影响显著,低海拔且人类活动强度大的盆地内部AOD值和变化幅度均高于周围山系.AOD呈现出明显的季节差异性：春季（0.34） > 夏季（0.33） > 秋季（0.23） > 冬季（0.12）,夏季AOD区域差异性最大.②年均AOD呈先增大后减小再增大的变化趋势,2005年达到最大值;春夏两季AOD数值分布离散,而冬季则表现为低值集聚的状态.③EOF分析结果表明,研究区AOD存在3种主要的空间分布模态：第一,AOD空间分布模式表现为区域一致型,特征向量空间分布与海拔梯度一致,反映了不同海拔下AOD变化程度的差异;第二,以秦岭山脉为界,大致呈现南北反相的分布特征,反映出关中盆地地域发展的独特性和与南部秦岭山区的差异性;第三,"东南-西北"的分布格局,表明了AOD在"城镇-乡村"呈反相变化趋势;④研究区AOD值与常住人口密度（R²=0.707,P<0.05）、不透水面密度（R²=0.377,P<0.05）以及工业POI密度（R²=0.727,P<0.5）呈正相关关系,说明城市化对AOD时空分布有一定影响.本研究对加强关中盆地空气质量监测和城市生态环境建设具有重要的意义.     

北京一次严重雾霾过程气溶胶光学特性与气象条件

对北京地区2013年10月2~7日一次严重雾霾过程中的气溶胶光学特性开展研究,分析了气象条件对雾霾过程的影响,并结合HYSPLIT模型分析污染物的来源.结果表明,在污染天气中气溶胶光学厚度、?ngström波长指数、细模态体积尺度谱峰值浓度远高于清洁天.10月5日雾霾最为严重,440nm波长处气溶胶光学厚度高达3.89.在雾霾发生前后,单次散射反照率日均值随波长增大而增大,而在10月5日,单次散射反照率值随波长增加先增大后减小,在675nm波长处达到最大值0.965.雾霾过程中大气气溶胶以强散射型细粒子为主,人为因素贡献较大,且受气象条件影响明显.     

埋藏深度对盐岩储气库溶腔变形的影响研究

以典型的单一溶腔盐岩地下储气库为例,采用ANSYS15.0建立了盐岩储气库计算模型,并通过ANSYS-FLAC3转换软 件将所建模型导入岩土通用计算软件FLAC3D中,最后通过FLAC3D模拟了七种不同埋藏深度情况下盐岩储气库溶腔的变形 情况。数值模拟结果为:随着埋藏深度的增加,盐岩储气库位移近似呈直线增加,盐岩储气库应力同样近似线性增加; 溶腔中上部及溶腔直径最大处位移及应力最大,溶腔变形最大。根据模拟结果,推荐类似本文所建的盐岩储气库埋藏深 度应控制在800～1 000 m为宜,才能保证其运行过程中最大位移不高于1.19 m,最大应力不高于80 MPa。尽管通过 FLAC3D模拟的盐岩地下储气库溶腔形状过于单一,与实际盐岩地下储气库具有一定距离,但是不乏代表性,同样能够为 盐岩储气库运营期间的安全稳定性提供有益的借鉴作用。