西安市1971—2011年浅层地温与气温、降水的季节关系特征分析

选用西安1971—2011年的逐月气温、降水、浅层地温观测资料,研究各要素季节变化趋势以及要素间的相关性,并建立关系模型.得出结论:①近40年西安春季和冬季平均气温升温明显,夏季平均降水量增加率最大;四季各浅层平均地温除夏季呈降温趋势外,其余三季均呈升温趋势,春季升温最快.②近40年西安气温与各浅层平均地温呈明显的正相关;春季、夏季浅层地温与降水呈明显负相关,冬季浅层地温与降水相关性不大.③建立四季地温与气温、降水的季节关系模型,并通过验证,得出冬季浅层地温与同期气温的拟合关系最好.     

桥面沥青铺装温度场的特性及预估模型

为了揭示桥面铺装温度场的分布特性并建立预估模型,测试道路和桥面沥青铺装的温度场并进行对比分析。在夏季高温期和冬季低温期实测温度场,收集或计算气温、风速、湿度和太阳辐射等气象要素,对比分析实测温度场,揭示桥面铺装温度场的分布特性;采用统计分析方法,建立桥面铺装夏季日最高温度和冬季日最低温度的预估模型。研究结果表明:桥面铺装温度与气温几乎呈同步周期性变化;与道路铺装相比,桥面铺装的夏季日最高温度高1.4℃(3cm处)、日温差大2.2℃;路表、距路表3cm和7cm处的冬季日最低温度分别高3.3℃、1.8℃和0.9℃,冬季日温差分别小2.0℃、2.2℃和2.1℃;建立了以气温、太阳辐射、风速与湿度为变量的桥面铺装夏季日最高温度和冬季日最低温度预估模型,与LTPP和SHRP模型相比,该模型在预估桥面铺装温度场时具有更好的精度。     

冬春季节耕地与覆膜对地温影响的研究

通过对整个冬季春季土壤在3种处理条件下地温变化的动态观测，对照免耕裸地的地温变化，分析了3种处理条件对地温影响的差异，表明，耕地覆膜处理能加速冻土的解冻过程，使冻土提前解冻，迅速提高地温。     

基于滑动窗口的LSTM地温预测方法

为了连续预测未来多日的日平均地温,采用LSTM和滑动窗口(SW)相结合的方法,以7天为周期更新输入参数,实现连续预测.分析成都市近50年的地温数据的关系发现,日平均地温与前几日平均地温呈现较强的正相关关系,但在夏季这种关系较弱.进一步根据季节特点建立了5个预测模型,分别为:全年、春季、夏季、秋季和冬季.结果表明,冬季模型预测效果最佳,平均绝对误差约为0.2641℃;春秋两季模型预测结果的平均绝对误差接近,分别为0.3867℃和0.4064℃;夏季模型预测结果的平均绝对误差略高,约为0.7516℃;全年模型预测结果的平均绝对误差约为0.6546℃.研究发现LSTM模型对于有明显递增或递减趋势的时间序列,训练和预测效果更好.通过对比,周期性SW+LSTM方法比传统LSTM和BP-LSTM方法的预测效果更好.     

甘肃金川区深层地温变化特征分析

选取甘肃金昌市气象观测站1998-2017年逐月80cm、160cm、320cm地温观测资料,对甘肃省金川区近20年来的深层地温变化特征进行分析。结果表明:甘肃金川区近20年来80cm、160cm、320cm深层地温均呈现出波动下降的趋势,其变化倾向率分别是-0.331℃/10a、-0.301℃/10a、-0.257℃/10a;80cm、160cm、320cm深层地温年平均值分别为12.8℃、12.9℃、12.9℃;各深层地温除了80cm深层地温夏季呈略微上升趋势,80cm深层地温春季、秋季、冬季以及160cm、320cm深层地温四季均呈下降趋势,下降幅度最大的均为冬季。80cm、160cm、320cm深层地温逐月均呈"单峰型"变化趋势,11月至次年3月均呈递减趋势,4～10月份呈递增趋势;地温振幅最大的为80 cm,达22.1℃,其次为160cm,为15.9℃,320 cm振幅最小,仅为9.6℃。     

南北过渡带地区浅层地温的全球变化响应——以信阳城区为例

利用中国南北过渡带中部河南省信阳城区1961-2017年逐月平均气温和逐月0～20 cm浅层地温资料,采用统计学、Mann-Kendall和功率谱分析等方法分析了过去57 a信阳城区浅层地温的变化特征及其对全球变化的响应.结果表明:(1) 1961年以来信阳各层年平均地温均呈显著升高趋势;(2) 1961-2017年信阳各层年、季平均地温周期多以2～4 a为主,且秋季和冬季周期现象明显;(3) Mann-Kendall分析显示,5～20 cm地层年均地温于20世纪90年代初发生突变,而0 cm地温却于20世纪末发生由冷转暖的转折;(4)信阳浅层地温对气温变化极为敏感,0 cm地表温度对气候变化的响应最为敏感.     

路表纹理多尺度特性表征及演化行为研究综述

为了量化路表纹理的多尺度特征,厘清路表纹理的演化行为,概述了路表纹理尺度特征及其影响,总结了多尺度表征的数学理论方法,分析了表面纹理演化机理及磨光演化模型。结果表明：不同尺度的路表纹理影响着安全、环境、经济等方面。路表纹理在结构特性上具有统计几何、频谱及自仿相似特征。在路表纹理形成期,材料、级配及施工等决定了表面纹理水平,而在劣化期主要受到表面雨雪冰霜、沉积污染物以及荷载磨光等因素影响。解析胎-路接触应力是预测路表纹理磨光演化行为的有效途径。未来研究有必要研究纹理尺度之间的相关性、表面纹理与内部结构的映射关系、碳排放的量化关系以及接触状态理论力学等问题,为材料力学设计、快速检测评价及智能养护提供理论和应用支持。     

德州气温、地温分析及对冬小麦发育期的影响

用德州观测站1971-2009年气温、0～20 cm地温,分析月、季、年温度变化的倾向率,分析德州农气基本站1980～2009年冬小麦发育期变化,计算0～20 cm地温与小麦发育期的相关系数及典型年份地温对小麦发育期影响的对比分析.结果表明,年平均气温增温0.47℃/a,地面温度增温0.45℃/a,气、地温差值以0.16℃/10a的速度减小.冬季地温对小麦返青—拔节期影响显著,r为-0.48～-0.60,信度达0.01.春季地温对播种—出苗期、抽穗—开花期影响显著,r分别为0.51～0.63,-0.64～-0.85,分别通过0.005和0.001的信度检验.     

近46年临汾浅层地温气候特征分析

利用临汾1962年～2007年0cm～20em各层逐月平均地温，采用气候倾向率、滑动t检验等气候统计方法，研究了近46年临汾浅层平均地温的变化趋势、异常年份和气候突变等．结果表明：近46年来临汾各季节浅层平均地温均呈现为显著的变化趋势（-0．07 ℃／10a～0．53℃／10a），春季最大，夏季最小；各浅层年平均地温均呈明显的升高趋势，平均每1-年升高0．15℃-0．26℃，以表层地温增温率最大；春季、秋季和年浅层平均地温表现为“暖-冷-暖”的变化趋势；浅层地温春季、冬季多异常年份，年平均地温异常偏高发生在2000年后，异常偏低发生在1996年；用滑动t检验法和Yarnamoto法发现地温在1996年附近发生了突变，用M—k法发现地温在2002年附近发生了突变；气温升高是导致地温上升的主要原因．     

近50年黔东南浅层地温时空变化特征分析

利用黔东南地区16个地面气象观测站1961-2010年逐月地面0～20 cm浅层地温实测资料,分别统计四季浅层地温的时间序列,采用正交函数分解(EOF)、小波分析,Mann-Kendall突变检验、经验模态分解(EMD)趋势等方法,分析各季浅层地温的空间分布结构和时间演变特征.结果表明,黔东南各季浅层地温均为正值,表明浅层地温高于0℃以上,但各季节的时空分布存在较大差异,其中夏季最大,冬季最小;在大尺度气候异常和地形等影响下,各季变化大值中心分布不同,次区域特征存在明显差异;同时各季表现出显著年代振荡特征,振幅强度均在2000年以后达到最强,四季振荡周期各自不尽相同,但四季浅层地温近50年来均为增温趋势.     

路面温度场的数值解及几个关键问题探讨

利用有限差分法,研究了不同边界条件下路面温度场有限差分解的收敛性及网格的合理划分;分析了将路面结构温度场求解简化为半无限体热传导问题的可行性及误差、路表与天空相互辐射中路表温度和天空有效温度作一阶泰勒近似所引起的偏差;讨论了天空有效温度的估计偏差对路面温度场的影响,以及路面初始温度值偏差的消散时间.     

6种城市下垫面热环境效应对比研究

选择6种具有代表性的城市下垫面(沥青路面、水泥路面、荷兰砖地面、草地、嵌草砖地面、大理石地面)作为观测对象,基于热红外成像技术对其地表温度特征进行观测,系统分析不同城市下垫面地表温度的日变化以及季节变化特征,并利用不同下垫面温度的时间标准差、空间标准差及时空数据标准差定量揭示城市不同下垫面地表温度的时空变化特征,对比研究不同下垫面的热环境效应,结果如下。1)不同下垫面地表温度的日变化一般呈先上升后下降的单峰形态,草地地表温度在不同季节的日变化波动差异较大。沥青的地表温度在全年均为最高,对热环境的影响较大;嵌草砖和大理石在全年的温度均较低,对热环境具有较好的缓解作用,且缓解作用在夏季最显著。2)不同下垫面地表日均温度全年均高于大气温度,表明城市下垫面对大气在一年中都有加热作用。3)气温、太阳辐射以及空气相对湿度对下垫面地表温度的影响均较为显著;气温和太阳辐射与下垫面地表温度之间呈正相关关系,对下垫面以增温作用为主;空气相对湿度与下垫面地表温度之间呈负相关关系,对下垫面增温起抑制作用。4)嵌草砖的热环境稳定性较草地和大理石要好;沥青路面的温度变化特征最能代表本研究观测区域下垫面地表温度的时空变化特征。研究结果对了解城市不同下垫面热环境具有一定参考意义,可为缓解城市热环境提供科学依据。     

有效辐射计算对沥青路面温度场的影响

从气象学的基本原理出发,建立了路表有效辐射的日变化过程曲线的计算方法,并与 Barber、严作人及舒尔茨分别给出的结构温度场计算中有效辐射的近似计算方法进行了比较,分析结果表明:正确计算路表有效辐射对准确估计沥青路面温度场有重要影响.     

沥青面层的疲劳等效温度

分析了沥青面层疲劳寿命与面层温度的均值和梯度的相互关系.基于疲劳损伤等效原则,给出了沥青路面面层疲劳等效温度的计算方法.根据全国95个地区多年的路面温度场数据,对沥青面层疲劳等效温度进行了计算和分析,总结了沥青面层基准疲劳等效温度与地区海拔、路表温度特征值(多年路表温度均值和标准差)之间的回归关系,据此推算得到了全国738个地区的沥青面层基准疲劳等效温度值,并绘制了可供设计采用的全国沥青面层基准疲劳等效温度等值线图,归纳了非基准条件下各因素对沥青面层疲劳等效温度的影响规律,给出了各因素修正计算式.最后通过对比分析,验证了沥青面层疲劳等效温度计算方法和结果的可靠性.     

路面结构层温度特征值的估计

基于宁波、大同、广州三地的路面结构温度测站及江苏镇凓高速公路、山东济莱高速公路的现场温度测站超过1年的路面温度数据,从研究路面结构温度日较差、日平均温度和温度正较差之比的基本特征和相互关系着手总结了它们随路面深度的衰减规律并给出了回归式,通过引入"广义"深度坐标z/槡α(z为距离路表深度,α为材料导温系数)消除了路面材料不同引起的差异,提出了用路表温度特征值估计路面结构层任一深度日温度特征值的方法和公式,并推广至任一深度日温度特征值已知的场合,最后利用LTPP(LongTerm Pavement Performance)项目中01-0101(State code-SHRP ID)试验段的数据对模型进行验证.结果表明:本文提出方法和公式在估计路面结构不同深度的日最高温度、日最低温度时具有良好精度,其偏差的均方值不超过2.0℃,偏差的平均值小于0.6℃,可满足工程要求.     

动荷载与温度场作用下沥青路面坑槽修补界面力学特性研究

针对沥青路面坑槽修补后接缝破损现象突出问题,利用有限元软件建立沥青路面坑槽的三维有限元模型,分析了半波正弦荷载与移动均布荷载作用下坑槽修补界面的应力变化规律,并计算了周期性变温条件下坑槽修补界面的温度场与应力场的分布规律。研究结果表明：沥青路面坑槽修补界面主要受压和受剪,拉压应力交替变化的波形是使路面修补区域产生破坏的主要因素;修补区域路表由于温度应力的影响,很容易造成接缝开裂和向下延伸的趋势,且日温差越大沥青路面修补区域界面的温度应力也越大。     

基于改扩建工程的路面温度场对沥青混合料动态模量影响规律

为了研究沥青路面温度场与材料模量的关系,通过实测高速公路改扩建工程旧路与拓宽段路面温度场,分析了沥青路面各结构层的温度变化规律,进而研究了路面结构温度场对沥青混合料动态模量的影响规律。结果表明,沥青路面温度的全年分布呈现双驼峰曲线,分别在5～10°C和25～30°C区间存在两个峰值;路面材料动态模量与温度累积天数之间,随着温度的增加,动态模量呈减小趋势;上、中面层材料存在部分40°C以上的累积天数,此时的材料模量较低。而其他更深结构层次的材料则基本不受40°C以上的影响;随着路面材料模量的变化,早上路面各结构层内温度全天最低,计算出的沥青层底拉应变也最小;下午温度全天最高,计算得到的拉应变也越大。     

红外差热技术评价沥青混合料渗水性研究

主要针对目前渗水仪定点检测沥青路面渗水系数方法的效率低、代表性差的不足,首先成型不同连通空隙率的沥青混凝土板状试件,经过一定时间的饱水,利用红外测温技术检测不同连通空隙率沥青混凝土试件表面温度差异度,从而提出利用红外差热技术快速、连续检测评价沥青混合料渗水性的方法.     

运用无损检测方法评价沥青混合料转运车的使用效果

本文对转运车使用与否两种工况，对12m、8.75m和6.25m三个不同摊铺宽度时的摊 铺效果分别进行检测，分别采用激光纹理构造深度仪对已碾压成型的沥青路面进行全幅检测， 比较分析表面均匀性；分别采用无核密度仪比较评价已碾压成型的沥青路面进行全幅检测， 比较分析内部均匀性；分别采用红外热像仪对松铺的热沥青混合料的温度拍摄红外热图，比 较分析温度均匀性。检测结果表明，使用转运车时表面无离析率大于不使用转运车时；使用 转运车时路面内部无离析率较不使用大；内部离析评价结果和红外热像均反映出使用转运车 改善离析的作用超过了一幅摊铺宽度偏大的影响，使用转运车减小温度离析作用明显。     

沥青面层的车辙等效温度

分析了沥青面层车辙寿命与面层温度的均值和梯度的相互关系,讨论了沥青面层压应力分布规律.根据全国90个地区多年的路面温度场数据,对沥青面层车辙等效温度进行了计算和分析,总结了沥青面层准车辙等效温度与年均气温、月均气温的年极差之间的回归关系,据此推算得到了全国738个地区的沥青面层基准车辙等效温度值,并绘制了可供设计采用的全国沥青面层基准车辙等效温度等值图,归纳了非基准条件的各因素对沥青面层车辙等效温度的影响规律,给出了它们的近似计算式.最后,通过对比分析,验证了沥青面层车辙等效温度计算方法和结果的可靠性.