基于RAMMS的冰湖溃决型泥石流演进模拟及危害性

冰湖溃决型泥石流作为目前西藏境内最主要的地质灾害之一,对下游工程的建设与运营造成潜在威胁。以西藏洛隆县冻错曲冰湖为例,基于现场调查、遥感解译、特征值计算和数值模拟方法,对冻错曲冰湖泥石流孕灾条件、动力学特征及溃决演进过程进行研究,分析其对下游工程建设的影响。采用无量纲堵塞指数(dimensionless blockage index, DBI)方法对冻错曲冰湖堰塞体稳定性进行评价,结果表明该堰塞体位于非稳定区与稳定区之间,存在发生溃决的风险。基于三维动态模拟软件RAMMS的Voellmy-Salm单相流模型,模拟分析了冻错曲冰湖泥石流在2种溃决模式下的演进过程。模拟结果显示：冻错曲冰湖泥石流溃决演进过程可归纳为初始溃决、加速运动、减速运动、沟口停淤4个阶段;2种溃决模式下冰湖溃决影响范围都经过拟建工程位置,潜在威胁区泥石流平均深度分别为4.87 m和8.26 m;在瞬时全部溃决场景下,冰湖溃决泥石流在拟建工程处最大流速为5.74 m/s,最大流量为2 843.38 m³/s。研究成果有助于评价冰湖溃决型泥石流的危害性,并为工程防治设计提供参考。     

基于遥感与GIS的朋曲流域冰川及冰湖变化研究

由于全球变暖，冰川正逐年退缩，随之引发的冰湖溃决洪水已不容忽视，但静态和孤立地研究冰湖已不能满足人们对冰湖信息的需求．本文基于20世纪70年代的地形图数据和2000年以来的ASTER遥感影像数据，使用GIS手段矢量化朋曲流域20世纪70年代和近期的冰川及冰湖的空间分布，并进行编目．对于获得的空间数据分析结果表明，在过去30年里该区冰川面积减少近9％，冰湖面积则增加了13％，在此基础上比较二者的联系和变化，识别出了24个可能发生溃决的冰湖，这为朋曲流域建立一套冰湖溃决预警系统提供依据；同时，对于研究其他类似地区的冰湖溃决现象也具有指导意义。     

大中型水库库容测量与库容计算

水库库容是水库调度的重要参数,其精度直接到水库的防洪安全与蓄水兴利。该文介绍了大中型水库容测量与库容计算的方法,论述了水库库容测量合理测图比例尺的选取、具体作业方法;采用Arc GIS建立数字高程模型方式,利用Python脚本文件建立循环,更加快速准确地实现分层库容自动计算和统计。文中给出了Python脚本文件建立循环的实例,对大中型水库库容测量及库容计算有较好的借鉴意义。     

新疆冰湖溃决灾害风险评价与预警研究

受全球气候变暖及人类活动的影响,冰湖溃决灾害已成为当前新疆地区经济可持续发展中的突出问题之一。利用1977(MSS)～2015年Landsat影像、2015年的Google Earth高精度影像和DEM等数据解译获取新疆冰湖的时空分布信息,并选取导致冰湖溃决的主要影响因子,运用MATLAB和SPSS等软件,利用西北地区已有冰湖数据作为训练样本拟合评价方程,建立了新疆冰湖溃决风险评价模型和基于BP神经网络算法的预警模型。结果表明:(1)1977年以来新疆三大山系中冰湖的数量和面积不断增加,冰湖数量上增加了62.0%,冰湖面积增长率为0.98 km~2·a~(-1),但增长率呈现逐年减小的趋势;(2)对分布在新疆范围内的17个典型冰湖溃决风险评价的结果显示:有5个冰湖为高危风险、5个冰湖为中等风险、7个冰湖为低等风险,新疆大约29%的冰湖需要进行实时监测。     

新疆冰湖溃决灾害风险评价与预警

受全球气候变暖及人类活动的影响,冰湖溃决灾害已成为当前新疆地区经济可持续发展中的突出问题之一。利用1977(MSS)～2015年Landsat影像、2015年的Google Earth高精度影像和DEM等数据解译获取新疆冰湖的时空分布信息,并选取导致冰湖溃决的主要影响因子,运用MATLAB和SPSS等软件,利用西北地区已有冰湖数据作为训练样本拟合评价方程,建立了新疆冰湖溃决风险评价模型和基于BP神经网络算法的预警模型。结果表明:(1)1977年以来新疆三大山系中冰湖的数量和面积不断增加,冰湖数量上增加了62.0%,冰湖面积增长率为0.98 km~2·a~(-1),但增长率呈现逐年减小的趋势;(2)对分布在新疆范围内的17个典型冰湖溃决风险评价的结果显示:有5个冰湖为高危风险、5个冰湖为中等风险、7个冰湖为低等风险,新疆大约29%的冰湖需要进行实时监测。     

冰湖溃决模式对下游洪水过程的影响

作为西藏地区冰川灾害之一的冰湖溃决洪水,具有范围广、持续时间长、危害大并经常伴随有泥石流等特点。以西藏年楚河流域的典型危险性冰湖——黄湖及其下游区域为研究对象,经过实地调查,获得了相关的水文气象特性和地形、地貌等特征信息。基于数字高程模型(DEM)的地形数据和矩形网格,采用二维溃坝洪水演进数值模型,进行了模型的率定和不同溃决模式下的洪水演进模拟。结果表明:上游近溃口河道,不同溃决模式对洪峰流量、洪水最大水深和洪水最大流速影响较大;中下游河道,不同溃决模式对其影响相对较小。上游近溃口河道,小溃口工况的洪峰流量大于大溃口工况的洪峰流量,逐渐溃决工况的洪峰流量小于瞬时溃决工况的洪峰流量;中下游河道,小溃口逐渐溃坝的洪峰流量最大。一旦洪水发生,最大淹没面积约为88.30km2,溃决洪水到达江孜的时间约为33h,江孜处的洪峰流量约为1 777m3/s,大于江孜地区暴雨洪水万年一遇洪峰流量1 000m3/s。根据预测结果做好预警工作,能一定程度上减小灾害损失。     

塔北隆起奥陶系海相碳酸盐岩刻度区油气资源评价

根据塔北隆起奥陶系海相碳酸盐岩刻度区储层及油气富集的特殊性,对碳酸盐岩刻度区油气资源评价方法及关键参数分布模型等进行研究,并计算刻度区油气资源量。研究表明:塔北隆起奥陶系海相碳酸盐岩层系整体上可划分为风化壳岩溶型及内幕岩溶型储层;碳酸盐岩层系油气纵向上多层段叠置发育、横向连片,大面积分布,油气分布和富集程度主要受有效储层的发育控制;对刻度区油气资源评价的关键参数进行统计模拟确定的关键参数分布模型包括有效储层厚度系数模型、有效储层面积系数模型、有效储层面积丰度和有效储层体积丰度模型等;计算奥陶系风化壳型刻度区油气资源量为油1.47343×10^9t,气2.766×10¹¹ m³,展现出塔里木盆地海相碳酸盐岩层系良好的勘探潜力。     

西藏冰湖溃决频次与径流峰值流量相关性分析

冰湖溃决事件频繁发生,严重阻碍西藏自治区区域社会经济发展,影响社会稳定。随着气候变暖,冰川减薄后退,冰川径流量增大,冰湖溃决风险上升。基于西藏自治区东南地区的嘎隆拉冰川径流观测资料,分析了2017—2019年消融期间5—9月冰川径流变化特征,探讨了西藏1931—2020年冰湖溃决事件发生的频次与径流峰值流量的关系。结果表明：在1931—2020年,西藏地区共发生冰湖溃决事件32次,集中在5—9月发生;在旬变化上,极大值频次呈单峰结构,在7月上旬频次最高;冰湖溃决频次与径流峰值流量显著相关,相关系数为0.673,随着径流增大,冰湖溃决发生的频次逐渐增大。在气候变暖的背景下,冰川融化引发的冰湖溃决灾害应引起重视,要加强冰川消融径流观测及冰湖水位的监测,进行冰湖溃决洪水预报。     

堰塞坝溃口及洪峰参数模型评估与优化

由滑坡等失稳地质体快速堆积并堵塞河道形成的堰塞坝溃决后会对下游人民生命财产安全造成极大威胁。建立快速准确的溃决参数预测模型，是制定有效防灾减灾措施的必要条件。本文收集了75例包含坝高、库容、溃口峰值流量、坝体冲蚀系数等参数的堰塞坝案例，基于均方根误差、回归相关系数、百分比偏差三个指标对具有代表性的土石坝和堰塞坝参数模型进行评估。通过回归分析建立新的堰塞坝溃口深度预测模型及溃口峰值流量预测模型，将新建模型与现有模型对比，在实际案例中验证了模型的适用性。研究结果表明：现有模型中单参数、双参数及土石坝模型对于堰塞坝溃决参数预测效果不佳，考虑坝体易蚀性的参数模型具有较高准确性，本文所建新模型预测效果有所提升，使用范围更广，预测结果可为堰塞坝的防灾减灾措施提供参考。     

超高速碰撞电磁效应数值模拟

采用理论分析和数值模拟结合的方法对超高速碰撞产生等离子体问题进行研究. 通过SPH方法,建立二维轴对称模型,针对不同碰撞速度进行数值模拟,对比不同时刻碎片云的形状以及膨胀速度,验证数值模拟的正确性;利用Thomas-Fermi模型,计算超高速碰撞过程中SPH粒子的温度,对于发生汽化的部分考虑其产生的等离子体参数;以统计物理学为基础,基于化学反应动力学原理,建立了非热平衡等离子体电子数密度、电子温度、宏观温度以及内能之间的关系,用以计算超高速碰撞过程中产生等离子体的参数. 给出不同时刻碰撞产生的总电荷数随时间的变化,将数值模拟结果与文献中经验公式结果进行对比,验证了本文中计算超高速碰撞产生等离子体方法的正确性.     

西藏念青唐古拉山东段冰湖的时空分布特征及其影响因素探讨

冰湖是研究气候变化的重要指标之一,了解冰湖分布和变化的特征,对认识冰湖与气候之间关系和研究冰湖溃决泥石流灾害有着重要意义。本文拟利用1976年、1988年、2001年和2013年四个期次冰川、冰湖的遥感解译结果进行分析,得出1976年至2013年念青唐古拉山东段冰川与冰湖发育分布特征,对念青唐古拉山区东段冰川消融以及气候垂直变化具有一定的指示作用,同时为冰湖溃决泥石流灾害的预测预警提供依据。     

Rapid discharge connects Antarctic subglacial lakes

The existence of many subglacial lakes provides clear evidence for the widespread presence of water beneath the East Antarctic ice sheet, but the hydrology beneath this ice mass is poorly understood. Such knowledge is critical to understanding ice flow, basal water transfer to the ice margin, glacial landform development and subglacial lake habitats. Here we present ice-sheet surface elevation changes in central East Antarctica that we interpret to represent rapid discharge from a subglacial lake. Our observations indicate that during a period of 16 months, 1.8 km3 of water was transferred over 290 km to at least two other subglacial lakes. While viscous deformation of the ice roof above may moderate discharge, the intrinsic instability of such a system suggests that discharge events are a common mode of basal drainage. If large lakes, such as Lake Vostok or Lake Concordia, are pressurizing, it is possible that substantial discharges could reach the coast. Our observations conflict with expectations that subglacial lakes have long residence times and slow circulations, and we suggest that entire subglacial drainage basins may be flushed periodically. The rapid transfer of water between lakes would result in large-scale solute and microbe relocation, and drainage system contamination from in situ exploration is, therefore, a distinct risk.     

1990—2020年那曲地区冰湖变化研究

基于Landsat遥感影像,采用目视解译的方法提取了青藏高原内部那曲地区冰湖和冰川1990、2000、2010及2020年4期边界数据,并分析近30年来该地区冰湖变化的特征与原因．结果表明:那曲地区现有冰湖255个,总面积（27.829±4.62） km2,冰湖主要集中在东南部,其次是西南部;1990—2020年,研究区新增冰湖72个,面积增长6.14 km2;冰湖扩张趋势明显,具体表现为低海拔地区（≤4 700 m）原有冰湖快速扩张,较高海拔地区（>5 100~5 700 m）新增冰湖集中出现;气温与降水是冰湖变化的关键因素,由于降水与气温分布及变化存在时空差异,冰湖变化呈现“南快北慢,逐期加快”的特征;冰湖与冰川的位置关系也会影响冰湖变化,离冰川位置越近,对冰湖发育越有利,同时与冰湖接触的冰川退缩速率相较于其余冰川有更大的退缩速率,但冰川与冰湖面积变化速率并无明显相关性．      

长沙地区湖泊水库水温变化及影响因素研究

以长沙地区用于水源热泵的湖泊水库水体作为研究对象,建立一个湖泊水体水温计算模型,通过模型求解结果与实测数据的对比,验证了模型的正确性.利用建立的水温模型研究了长沙地区的湖泊水体水温变化规律及其影响因素,计算出长沙地区湖泊水体冷凝热与取热量热承载能力,并且对冷热承载能力的影响因素进行了分析,其结果可作为以湖泊水体为热源的水源热泵系统的设计参考.     

封装式蓄冰单元蓄冰特性的灰色预测

为了比较准确的掌握冰蓄冷空调系统中封装式蓄冰单元蓄冰量随时间的变化关系，以便有效地对冰蓄冷空调系统进行控制，将灰色控制理论有效地应用于冰蓄冷空调蓄冰时间的预测，建立了GM（1，1）基础模型，修正模型，建立拓扑模型并编制了相应的计算程序，实例计算结果表明：修正模型牛成数列和拓扑模型生成数列准确性较高，利用其能够高效、准确地完成对达到某蓄冰厚度所需时间的预测，从而为有效控制冰蓄冷空调系统的运行提供可靠依据。     

1.5m~3独立C型LNG储罐蒸发率简化算法

提出一种考虑罐壁、垫木、管路、绝热层等漏热因素的1.5m3独立C型LNG储罐蒸发率的简化计算数值模型,验证了各漏热因素的独立性,建立了计算体系,统计回归蒸发率与环境温度之间的关系,提出简化的计算公式.将罐体温度场参数化、将漏热因素简化并参数化,使用有限元方法对罐体的温度场进行数值模拟,得到罐体漏热量.比较罐壁、垫木、管路、绝热层等对蒸发率的影响,分析得出各漏热因素温度场在工程设计情况下不会产生叠加效应这一结论.罐壁对蒸发率影响较大,垫木、管路影响较小.结果表明,该算法可快速有效预报1.5m3独立C型LNG储罐蒸发率,减少建模计算流程,在LNG储罐方案总体设计阶段有着较高的实用价值.     

Glacial distribution and mass balance in the Yarlung Zangbo River and its influence on lakes

Glaciers in the Yarlung Zangbo River witness severe glacial retreat nowadays, which gives important influence on lake processes in the region. We have studied glacial distribution, glacial mass balance and found large deficit in glacial mass and its impact in the region. Our study also integrated the variation in glacial-fed lakes of the Nam Co and Ranwu Lake, and presented an initial assessment of the impact of glacial mass balance on lakes. The study has shown a significant contribution of glacial melting to recent lake expansion and lake level rising.     

Enhanced ice sheet growth in Eurasia owing to adjacent ice-dammed lakes

Large proglacial lakes cool regional summer climate because of their large heat capacity, and have been shown to modify precipitation through mesoscale atmospheric feedbacks, as in the case of Lake Agassiz. Several large ice-dammed lakes, with a combined area twice that of the Caspian Sea, were formed in northern Eurasia about 90,000 years ago, during the last glacial period when an ice sheet centred over the Barents and Kara seas blocked the large northbound Russian rivers. Here we present high-resolution simulations with an atmospheric general circulation model that explicitly simulates the surface mass balance of the ice sheet. We show that the main influence of the Eurasian proglacial lakes was a significant reduction of ice sheet melting at the southern margin of the Barents-Kara ice sheet through strong regional summer cooling over large parts of Russia. In our simulations, the summer melt reduction clearly outweighs lake-induced decreases in moisture and hence snowfall, such as has been reported earlier for Lake Agassiz. We conclude that the summer cooling mechanism from proglacial lakes accelerated ice sheet growth and delayed ice sheet decay in Eurasia and probably also in North America.