淮河流域近50年来气候变化及突变分析

基于淮河流域1961~2015年的主要气象数据,采用趋势分析、M-K检验和R/S方法,对淮河流域的气温、降水和日照时数3个要素的时间序列进行趋势分析和突变点检验,结果显示:1淮河流域多年平均气温在时间上呈现明显突变上升趋势,其中大部分站点气温突变出现在20世纪90年代;流域南部的气温上升程度高于北部地区;从整个流域的Hurst指数分析来看,未来淮河流域的年平均气温仍将持续升高,但上升程度不显著。2淮河流域的年降水量在时间上呈现一定的减少趋势,并且发生多次降水突变现象;各站点的降水量变化不大,但均出现多次突变情况;从Hurst指数来看,流域未来的年平均降水量有上升趋势。3流域的年平均日照时数呈现下降趋势,但变化并不显著;各站点均出现明显的日照时数下降现象;从Hurst指数来看,流域未来的日照时数将继续下降。     

江汉平原主要气候变化特征

根据江汉平原8个气象观测站1961年-2004年的气象资料,对该区气候变化特征进行分析,结果发现,该区年平均气温呈现上升趋势,气温增加倾向率为0．259℃／10a,平均最低气温有明显增加趋势而平均最高气温变化幅度不大;秋、冬两季气温上升明显;1993年是江汉平原气温突变年。该区年降水量呈现上升趋势,降水增加倾向率为42．39mm／10a;降水年际间变化明显,年际问变异系数和极值比分别为0．174和1．97;该区存在明显的3个连丰和2个连枯阶段。该区干燥度指数升高,气候向湿润化发展。该研究结果能够更好的指导该区农业生产和湿地保护,同时为政府部门决策提供气象依据.     

基于能量平衡模型的陇东黄土高原蒸散发遥感反演——以平凉市崆峒区水土保持世行贷款项目区为例

利用TM遥感影像和地表热量平衡模型估算平凉市崆峒区水土保持世行贷款项目区的蒸散发量,并结合地面实测资料进行检验,分析了该区域蒸散发的分布规律,研究了蒸散发量与土地利用、地表参数、地形参数的关系。结果表明：研究区当日蒸散发量介于0．46～7．85mm之间,平均3．81mm,空间分布差异明显;不同下垫面的蒸散发能力有一定差别,其中水体和林地的日蒸散发量最大;蒸散发量与NDVI和斋程等呈线性正相关,而与地表温度呈线性负相关。本研究可为区域地表水循环和生态修复提供数据支持。     

用混合回归模型预测黄河三门峡站年径流变化的初步研究

年径流形成过程受到很多因素的影响,对其未来的精确描述十分困难,常用的成因预测法和统计预测法都有其一定局限性.以年径流作为自回归因子,降水、气温和用水做为回归因子,建立了年径流预测的混合回归模型,并以黄河三门峡站为例,对黄河三门峡站天然年径流未来变化进行了6种方案下的预测.研究表明,混合回归模型既能较好地模拟气温、降水及耗水变化对年径流量的影响,也能体现年径流自身的演变规律.     

山区桥梁桥址区风特性及抗风关键技术

山区地形复杂多变,并且不同特征地形间存在相互的气动干扰,使得山区复杂地形地貌桥址区的风场变得异常复杂,这给山区大跨度桥梁抗风带来了巨大的挑战.本文以典型山区桥址区为背景,通过现场实测明确了山区桥址区风特性的特点,从历史统计资料、数值风洞模拟、现场实测等方面讨论了山区桥梁设计风速标准确定方法,分析了山区桥梁在非均匀来流和非平稳来流下的颤振性能,并讨论了大风攻角下几种优化措施对结构颤振性能的影响.研究表明,山区风场异常复杂,与常规平原地区相比有明显不同,需要通过多种途径确定其复合风速标准;山区非均匀、大风攻角和非平稳来流对桥梁的颤振性能影响明显.     

柔性薄板翼流固耦合振动噪声风洞试验研究

柔性结构在风场中会发生流固耦合振动,其噪声特性要比流场中刚性结构气动噪声更为复杂.通过声学风洞试验,对比研究了流固耦合作用下不同柔性薄板翼模型的气动噪声特性.试验表明,随着结构柔性增加,薄翼气动噪声声压级对风速和迎角变化更加敏感.柔性平板翼噪声的频谱特性和声源位置都与刚性翼明显不同.研究发现,在特定迎角和风速下气动噪声强度会突然显著增强.给出了流固耦合作用下的平板翼气动噪声变化初步规律,为相关流固耦合振动噪声理论分析和数值模拟提供了试验支撑.     

蒸发互补关系在不同时间尺度上的变化规律及其机理

蒸发互补关系中的湿润环境蒸散发量一般采用Priestley-Taylor（P-T）公式进行计算.基于海河流域38个子流域的水文气象观测数据及山东位山通量实验站的观测数据,发现P-T公式中参数α值的年际变化规律是随降水量的增加而增大;季节变化规律是冬季大夏季小;日内变化则从清晨到正午逐渐减小,从正午到傍晚逐渐增大.上述变化的机理可以解释为：年际变化是因为大气系统对陆面蒸散发变化的负反馈作用,同时大气系统本身的开放性削弱了这种反馈作用;季节变化是由海陆间平流输送的季节性变化引起;日内变化是因为大气系统对地表能量变化的响应具有一定的滞后性.     

冰芯记录揭示Lambert冰川谷地是东南极洲重要的气候分界线

横穿Lambert冰川流域和沿该流域东侧中山站-DomeA断面考察现场观测结果显示，该流域东、西两侧降水量的空间分布明显不同，东侧符合从海岸内向陆不断减小的普遍规律，西侧最大降水量在距海岸300-500km区域，东侧平均积累速率较西侧高。冰芯研究提出，过去50年来温度和降水变化呈现相反趋势：东侧温度和降水都为升高；西侧降水明显降低，温度虽有降低迹象，但变化不明显。海岸带考察站温度记录以及南极地区水汽传输模拟研究也得出谷地两侧的温度和降水有很大差异。在100-200年时间尺度上，其差异虽有所减弱，但Lambert冰川流域仍然比较独特。因此，可以认为Lambert冰种谷地是东南极洲重要的气候分界线。     

塔里木河干流水资源的形成及其利用问题

新疆塔里木河干流是典型的干旱区内陆河, 自身不产流, 水资源全部依靠其源流补给, 为纯耗散性河道. 采用时间序列分析方法对塔里木河干流上游三源流(阿克苏河、叶尔羌河、和田河)的年径流量动态变化进行了分析, 建立了源流区的耗水模型, 对源流区来水及耗水的增加趋势给出了定量结果. 分析了干流各测站年径流量的变化趋势, 从而粗略推算了现状条件下各站发生间歇性断流的时段. 建立了干流区耗水模型, 分析了干流上、中游各段耗水特点, 得出了各段耗水随干流来水减少而减少、因人类活动而增加的定量关系.     

基于遥感叶面积指数的水文模型定量评价植被和气候变化对径流的影响

摘要针对经典概念性降雨径流模型较少考虑植被信息的问题,本文以澳大利亚南部典型中尺度Crawford River试验流域为研究基础,采用基于NOAA/AVHRR 遥感叶面积指数的Penman-Monteith蒸散发模型对原新安江模型和SIMHYD模型进行改进,借助改进的水文模型模拟植被变化后的径流过程,并尝试定量划分植被变化和气候变化的径流响应.结果表明：新安江-ET 模型和 SIMHYD-ET 模型与原模型相比,模拟精度有一定提高.另外,在 Crawford River 流域有 25%的面积植树造林情况下,流域年径流总变化量为 32.4 mm,为造林前多年平均径流量的 47.6%. 其中,由植被变化引起的径流变化量为 20.5 mm,为造林前多年平均径流量的 30.1%;由气候变化引起的径流变化量为 11.9 mm,为造林前多年平均径流量的 17.5%.说明造林使该流域径流量明显减少,而且相对于气候变化而言,植被变化对径流量的影响更为显著.     

黄河流域土壤水分遥感计算及水循环过程分析

在1982～1998年AVHRR pathfinder遥感数据和黄河流域土壤水分、降水与蒸发观测资料基础上,应用土壤水分遥感估算方法,计算出17年来黄河流域1 m土体各层土壤水分;在获得土壤水分数据基础上,以黄河流域中兰州、头道拐、龙门、三门峡、花园口和利津水文站为控制断面,将黄河流域划分为7个子流域,结合1982～1998年的径流资料和气象观测资料,利用水量平衡方法分析了17年来黄河流域水循环动态特征.通过研究表明建立的大区域、连续时间段、厚层土体土壤水分遥感估算方法及其框架是可行的;黄河流域多年平均降水量一般在4000 × 108 m3,蒸散量一般在3000 × 108～3500×108m3,土壤水年变化量在正负500×108m3之间;兰州以上河段是黄河流域中比较湿润的地区,多年平均蒸散发占降水量的比率为57％左右;黄河流域中最干旱的地区是内流区和山陕河段,多年平均蒸散比占降水的比率为78%左右.     

北京气象塔湍流风速谱的统计模型

分别采用希黄变换和傅立叶变换计算北京气象塔实测湍流的风速谱,提出了一种同时符合惯性子区和大涡范围内能谱特性的风速谱模型,采用最小二乘法确定了风速谱模型中的参数,比较了傅里叶变换风速谱和希黄变换风速谱的异同.研究结果表明,希黄变换风速谱在含能区范围内的谱值略大于傅里叶变换风速谱,在惯性子区和耗散子区的谱值非常接近傅立叶变换的风速谱;采用希黄变换统计分析风速谱能够更细致、准确地反映风速谱低频区的谱值;拟合得到的风速谱模型为北京城区近地面风场的风洞再现及数值模拟提供了参照依据.     

低温下混凝土单轴压缩破坏及尺寸效应细观有限元分析

考虑混凝土材料各相组分特征,建立了细观层次有限元分析方法,模拟了不同尺寸几何相似混凝土试块在室温及低温下的静态单轴压缩破坏响应,探讨了低温下混凝土单轴压缩名义强度退化行为及尺寸效应影响规律.研究结果表明,随着温度的下降,单轴压缩名义强度显著增强,混凝土脆性不断增大,尺寸效应行为更显著.当温度达到-120℃时,混凝土材料的压缩强度和脆性达到最大,表现出最明显的尺寸效应.随着温度的继续下降,压缩强度略有小幅度的下降.经典的Type-2尺寸效应律在不同温度下可以描述本文有限元分析得到的尺寸效应结果.     

列车通过大跨度桥梁桥塔区域过程中的风-车-桥耦合动力分析

大跨度桥梁位于强横风环境时,桥塔的遮挡作用会使列车进出桥塔区域时车体受到的风力发生变化,这种风荷载的突变效应会对车辆的动力响应造成影响,此外车辆动力响应的改变还会影响桥梁的动力响应.本文以瓯江大跨公铁两用悬索桥为工程背景,以快速谱分析模拟风场,对桥梁子系统施加抖振风力,对桥梁子系统施加稳态风力,考虑桥塔宽度与车辆长度的关系,建立风-车-桥耦合系统运动平衡方程,以全过程迭代法求解该方程,分析计算了不同车速与风速下桥塔遮风效应对车辆桥梁动力响应的影响.结果表明风速和桥塔宽度越大,车辆的动力响应越大,而桥梁动力响应受桥塔遮风效应影响很小.     

赣江流域高分辨率卫星降水数据的精度特征与时空变化规律

提出了一种基于地面雨量计空间插值数据,从栅格单元、子流域以及全流域3种空间尺度上综合验证和比较卫星降水数据精度的方法.采用该方法,针对长江中下游赣江流域,以2003~2009年325个雨量站空间插值数据为基准,在日时间尺度上,综合评价了TRMM 3B42,TRMM 3B42RT,CMORPH,PERSIANN,GSMaP MWR＋和GSMaP MVK＋共6种高分辨率卫星降水数据的精度,揭示了精度指标的时空变化规律.结果表明经地面雨量计校正的3B42综合精度最高,在日均意义上略为高估了基准降水量,其他未经校正的5种数据均有较大程度低估.同时,6种数据在汛期的精度显著高于非汛期.随着时间尺度的扩展,卫星降水数据的精度有不同程度提高,其中3B42最明显.在赣江流域西部山区及北部山前区,卫星降水数据的精度较低,而在中部及东南部丘陵、盆地相对较高.随着空间尺度的扩展,6种数据的精度不断提高.本文为验证其他区域卫星降水数据精度提供了范例,并为进一步研究利用卫星降水数据分析流域水文过程提供了直接依据.     

三峡水库二期蓄水初期螺山站水位流量变化响应

三峡工程二期蓄水对坝下游江段水情的变化产生了一定的影响.在水库蓄水的初期阶段,分析螺山江段水位流量的变化响应,采用综合落差指数法描述了该河段水位流量关系的变化,并通过同流量水位法初步撂悉了访河段近几年河床冲淤变化情况.结果表明,水库蓄水后.枯水期该站月径流量占径流量的百分比上升了0.43%,丰水期和平水期分别下降了0.2%和0.23%;从该站水位距平值来看,枯水期有所上升,丰水期和平水期均有所下降.时该站水位流量关系进行单值化处理后,发现蓄水后水位流量关系曲线较蓄水前偏左.同时,同流量下水位的变化也反映了该河段泥沙冲淤情况,对此本文作了初步探悉,发琨在同一江段的不同时段都有冲淤的变化.     

反向系间窜越和三重态激子湮灭共存体系的有机发光磁效应

利用具有反向系间窜越(RISC)特性的荧光材料4-(Dicyanomethylene)-2-tert-butyl-6-(1,1,7,7-tetramethyljulolidin-4-yl-vinyl)-4H-pyran(DCJTB)制备了掺杂型有机发光器件,并在20~300 K温度范围内测量了器件的磁致发光曲线(即magneto-electroluminescence,MEL).实验发现,这些MEL曲线表现出奇特的线型:先在低场部分(10 m T)小幅度地快速下降,再随着磁场的增加大幅度地缓慢下降,最终低场和高场都表现为负的MEL,这与具有系间窜越的激子型器件的MEL明显不同.另外,MEL曲线在低场和高场的下降幅度都受注入电流和工作温度的调控.通过分析三重态激子参与的自旋相关过程,认为这些负的MEL是由RISC与三重态激子湮灭(TTA)过程共同引起的,并且三重态激子的寿命是影响RISC过程的主要因素.     

酥粉陶质文物含有可溶盐NaCl溶液的结晶分析

针对可溶盐溶液在陶质文物多孔孔隙中的运移与分布、结晶过程中的热力学变化以及引起陶质酥粉的破坏作用力等研究报道的空白,本文利用红外热成像分析和超景深显微观察引起陶质文物酥粉最为典型的可溶盐Na Cl溶液在结晶过程以及在不同毛细孔中所发生的温度、形态、运移和结晶速率等变化,结果表明:可溶盐晶核的形成和晶体生长主要处于低于环境温度的液相区域内进行,之后处于潮解状态的盐结晶体由于液相水分挥发的吸合作用变得更为紧密.同时,盐溶液在不同孔径毛细孔中结晶状态有所区别,在毛细管中的运移和结晶主要以3个阶段为主;采用自行设计的双层接触表面内压法以及超景深显微系统测试盐溶液结晶过程中对接触表面所产生的作用力,发现除了水分子的范德华力和结晶过程中的结晶作用力外,引起变化最为明显的是处于潮解状态的盐晶体在到完全失水干燥过程中水分挥发引起结晶体的吸合作用,这种作用对周围接触表面产生明显的收缩影响,变化非常显著.本文从微观角度研究可溶盐溶液的结晶变化以及作用力分析,作为基础研究,以期为进一步如何有效地防止可溶盐对多孔文物破坏采取的保护方案提供科学依据.     

基于FRCM和FLAR的水文过程遍历特征分析模型及其应用

提出利用模糊粗糙聚类（FRCM）、自相关趋势图和模糊最小一乘回归（FLAR）对水文过程的遍历性特征进行研究，以上海54年（1951～2004）的降水为例，进行了具体的计算和分析，并利用离差系数作了印证性分析．结果表明：上海4～6和9月具有过程遍历性特征，所以，从长时间尺度来看，上海4～6和9月的降水量总体上不会呈长期下降趋势，在某个时期都会向该月份的降水均值回归．     

黄河源区水循环变化规律及其影响

黄河源区的水文循环规律在20世纪90年代发生了很大的变化.河源地区水循环变化的主要特点是在降水量变化不大而且略有增加的前提下,径流量有比较明显的下降,而且径流也更加集中在汛期.河源地区的水平衡调蓄量一直处于负均衡状态,从而导致了该地区生态环境的恶化.径流减少的主要原因是蒸发量的增加.河源区径流量与上游各水文站的径流量有较好的相关关系,河源区径流减少,整个黄河上游地区的来水量也有下降趋势,影响全流域的水资源供需平衡.径流减少后当地生态环境恶化,河道系统的水文循环发生深刻的变化.今后的演变趋势是由于西北地区温度持续变暖,21世纪的水循环的演变趋势将是蒸发量增加,径流量进一步减少.因为水利工程的修建,局部生态环境恶化态势会有所缓解,但是对于下游的生态环境影响却很复杂.