基于DEM的马衔山山顶辐射平衡特征分析

基于30m×30m分辨率的DEM,利用起伏地形下的太阳总辐射计算模型和遥感反演地表反照率得到马衔山山顶2013-07-23 11:30的太阳总辐射和短波净辐射的空间分布,并重点分析了多年冻土区的辐射特征.结果表明,局地地形严重影响太阳辐射的空间分布,使得不同坡向、坡度间的辐射存在显著的差异.地势较平的阳坡坡面、山脊的太阳总辐射较大;较陡的阴坡沟谷地带的太阳总辐射较小.多年冻土区地势较低,接收到的太阳总辐射较大,地表反照率较低,短波净辐射相对较大.但蒸发潜热耗热和干泥炭层的导热系数较低,降低了进入浅层土壤的热量,加之进入土壤的热量主要用于融化地下冰,使得土壤温度较低.因此,尽管局地地形对区域辐射收支有着重大影响,但地表特征、土壤性质等通过影响能量的分配状况,对多年冻土的发育和保护起控制作用.     

韩江流域热量、水分平衡及其在自然地理过程中的作用

本文采用适合当地情况的精度较高的方法确定韩江流域地表面热量、水分平衡各分量,分析了它们的时空分布特征;并进一步讨论了热量、水分交换强度和方向,它们在地表面热量、湿润状况形成以及植被、土壤发育和分布中的作用;最后结合农业生产谈到热量、水分利用改造的若干问题。     

考虑地形效应的大型电视塔等效静风荷载分析

以在建的位于南京秀山顶部某大型电视塔工程为背景,考虑山顶地形三维效应的影响,对其进行了周边地形风洞试验和高频天平测力(HFFB)试验.基于改进的等效静风荷载(ESWLs)组合方法,对不同风向角、荷载工况和等效目标下该电视塔的基底内力和各层ESWLs进行了研究.在此基础上,进一步探讨了山顶地形、阻尼比和等效目标对此类电视塔结构风力分布特性的影响规律,并推荐了5种典型的最不利荷载组合工况下的各层ESWLs.结果表明:山地效应对于此类电视塔结构风力分布的影响显著;各层ESWLs沿高度分布规律受风向角、阻尼比以及等效目标的影响较弱;等效目标和阻尼比对主体结构的各层ESWLs数值大小影响明显,但对桅杆部分的影响则较弱.     

复杂地形下甘肃舟曲江顶崖滑坡自动提取方法

为精确获取甘肃省舟曲县南峪乡江顶崖在复杂地形下的滑坡区域分布,利用数字正射影像和数字高程模型准确获取滑坡区域,分析滑坡信息。在基于影像监督分类的基础上,叠加一定的影响因子约束分析进一步筛选滑坡区,利用数学形态学中的腐蚀、膨胀、开运算三种运算方式处理图像实现对滑坡区域自动识别提取。实验结果说明通过与数字正射影像叠加解译和在精度评价中生产者精度为81.25%,用户精度为92.85%验证能够较好地避免因复杂地形中丰富地物类型所带来的干扰,实现对复杂地形下舟曲县南峪乡江顶崖滑坡的自动识别提取,结果表明三种方法的结合可以为识别提取复杂地形下的滑坡区域提供借鉴。     

大兴安岭西坡多年冻土地温变化模拟

多年冻土作为大兴安岭西坡的重要组成部分,其变化发展深刻地影响着该地区的工程经济建设和生态环境建设.为进一步了解大兴安岭西坡多年冻土区的地温变化情况,基于地温波动理论,利用Origin软件对根河、伊图里河和满归3个地温监测站的多年冻土地温进行非线性拟合,建立相应的地温曲线拟合模型对当地多年冻土地温进行模拟研究.研究结果表明:一定时段内,各站点的地温模拟效果较好,尤其是冬、夏两季,地温模拟精度高于0.99.     

黑龙江省气候成因

黑龙江省的气候，是在众多的相关地理要素共同作用下形成的，本文从纬度位置、季风环流和地形因素3个主要方面进行了分析．而且，在分析其对气候形成的影响时，涉及的气候要素主要是气温和降水．纬度位置对气候的影响，主要体现在热量条件上．季风环流从气温和降水两个方面影响黑龙江省气候．地形因素干扰、破坏着上述两种因素所形成的规律，在一定程度上隔断了气候要素经向和纬向的空间地带性分布，从而使气候变得更为复杂。     

基于B超图像的水下模型地形提取方法

针对B超仪对浑水中模型地形的成像特性,提出了一种自适应水下地形的快速跟踪提取方法.该方法利用图像中像素点间的梯度与灰度之和的最大值来判别地形边界线上的点,再结合背景特征及地形在水平方向的连续性来快速跟踪地形亮带,进而一次性实现了单像素宽的地形边界线提取.结果表明该方法提取水下地形的误差在2个像素宽以内,实际精度±1mm.该方法能够有效回避B超图像中噪声和伪像的干扰,适用于塑料沙、天然沙、煤粉灰、电木粉等模型地形,具有自适应性强,提取速度快,地形分辨率高的特点,为水下模型地形的动态分析与三维重建提供了一种新的有效途径,并已运用到实际工程中.     

层析成像法监测粮仓粮食水分分布的仿真研究

提出了采用电容层析成像技术(ECT)监测粮仓中粮食水分分布的方法,对所提方法的可行性进行了研究,得到了仿真意义下的研究成果.以玉米作为仿真监测对象的结果表明,利用ECT技术可以对粮仓中粮食水分分布进行监测,特别是对异常含水区域出现的监测.含水率的检测分辨率可达0.5%,空间分辨率为0.13%.提出了利用重建图像的形心点坐标对粮食水分异常区域进行定位的方法.同时,对所成图像的灰度值与含水玉米的等效介电常数之间的关系进行了回归分析,以期由所成图像的灰度值预报粮食含水量.     

基于Arc Hydro Tools的涪江流域特征自动提取分析

以涪江流域为例,基于1∶5万和1∶25万两种比例尺数字高程模型(DEM),利用Arc Hydro Tools对DEM预处理后进行流域提取,分析通过不同方案提取的河网、流域面积等相关参数,同时针对不同分辨率河网出现差异地段的地形坡度和地形标准差进行分析.实验结果表明:提取结果的精度在总体上是符合要求的,但是在地势平坦区域人类活动干扰较大的地区,提取的结果与实际相差较大.从提取的效率和实验结果的精度两方面来看,基于Arc Hydro Tools的流域特征自动提取是切实可行的.     

多年冻土区聚苯乙烯隔热公路路基温度场数值分析

为了研究随外界环境条件改变聚苯乙烯(EPS)冻土路基温度场变化特征,运用ABAQUS有限元分析方法,对多年冻土区EPS隔热路基的温度场进行了数值模拟.计算时采用改变EPS铺设位置,模拟路面下多年冻土季节最大融深在路基修筑完工后8a内随时间的变化.通过对计算结果分析得出,在多年冻土区路基中铺设保温材料对路面下多年冻土具有明显的保护作用.当EPS铺设在路堤底部时,路堤温度场分布比较均匀,路堤内部都为正温,在EPS板下,路基温度都为负温,说明EPS有效阻止了边坡和路面传入的热量.因此,如果要修筑EPS隔热路基,应将EPS板铺设于路堤底部.     

大兴安岭火烧迹地湿地与森林水文功能变化

选取位于主要过火区的图强林业局育英和奋斗两林场作为研究区，基于野外试验以及林相图、卫片等数据，利用地理信息系统软件，对1987年特大森林火灾后的湿地格局变化以及森林水文功能恢复状况、冻土活动层的变化进行了研究。结果显示，湿地面积有所增加，且分布趋于集中；森林的平均水文调节能力已得到全面恢复，但调节能力分布不均；火烧区冻土活动层的厚度显著高于未火烧区。在森林水文调节功能下降的地区、地势较低的谷地，坡度平缓的坡地以及冻土活动层增加的地区，湿地面积明显增加。     

多年冻土区桥梁抗震研究进展

本项研究从冻土场地效应、冻土对桥梁地震响应的影响、冻土与桥梁结构相互作用3个方面总结了冻土区桥梁抗震的多年研究现状,旨在推动多年冻土区桥梁抗震理论的发展.结果表明:冻土场地地震效应显著,目前多年冻土区桥梁抗震设计中未充分考虑冻土场地效应的影响,且缺乏相应的抗震规范依据.大量数值分析结果显示,季节与多年冻土层均对桥梁地震响应产生显著影响,而目前多年冻土区桥梁结构-冻土体系的耗能机制及破坏特征的研究不充分,仍需大量震害调查和试验研究.对于多年冻土区桥梁工程广泛采用的桩基础形式,冻土层的存在使得地震作用下桩-冻土相互作用机理复杂化,桩-冻土相互作用理论计算模型有待完善.桥梁抗震分析中未充分考虑冻土水热效应的影响(冻土随温度和含水量等水热特性变化引起的力学性能的改变).上述问题都是今后多年冻土区桥梁抗震研究需重点关注的方向.     

全球变暖背景下青藏高原多年冻土分布变化预测

根据青藏高原及周边地区温度数据和多年冻土分布, 模拟2099年青藏高原多年冻土面积与各类多年冻土分布的变化情况。结果显示: 青藏高原地区在年均温升高1.8ºC的情况下, 大片多年冻土在高原西北部收缩至76.6°E 以东, 岛状多年冻土在高原东南部大面积消融, 高山多年冻土在帕米尔高原、喜马拉雅山地区收缩明显, 多年冻土总面积是现代的83.4%; 在年均温升高4ºC的情况下, 大片多年冻土收缩至77.4°E以东, 岛状多年冻土中部小范围退缩, 高山多年冻土在祁连山地区消融明显, 仅在帕米尔高原、喜马拉雅山山脉、祁连山山脉、横断山脉等高海拔山地发育, 多年冻土总面积是现代的73%; 在年均温升高6ºC的情况下, 大片多年冻土收缩至78°E, 岛状多年冻土仅在中西部发育, 高山多年冻土在部分极高山地区零星发育, 多年冻土总面积是现代的50.8%。     

New discoveries on the effects of desertification on the ground temperature of permafrost and its significance to the Qinghai-Tibet Plateau

The desert and permafrost conditions of the Qinghai-Tibet Plateau are unique.However,the effects of desertification on the ground temperature of permafrost are currently unclear.Recently,understanding this problem has become more urgent because of increasing desertification on the plateau.For this reason,an observational field experiment was undertaken by the authors at Honglianghe on the Qinghai-Tibet Plateau.Thermistor ground temperature probes were used,and synchronized contrasting observations were made in an open area.Observations of the ground temperature of permafrost below sand layers with a range of thicknesses were made from May 2010 to April 2011.The sand layers were found to play a key role in the protection of the underlying permafrost.The ground temperature below a permafrost table overlain by a thick sand layer was lower than that of the average annual temperature for the natural ground surface,and the temperature drop was roughly constant at 0.2°C.During the warmer part of the year (May to September),the maximum temperature drops over the five months were 3.40,3.72,4.85,3.16,and 1.88°C,respectively.The ground temperature near a permafrost table overlain by a thin sand layer was also lower than that of the average annual temperature for the natural ground surface.However,in this case the average of the annual maximum temperature drop was significantly less,0.71°C.The scientific significance of our preliminary conclusions is not only to present an exploration of the interaction between desertification and permafrost,but also to provide new engineering ideas for protecting the permafrost in regions where construction is required on the Qinghai-Tibet Plateau.     

木里矿区四井田冻土(岩)物理力学性质的研究

冻土因其独特的工程性质成为所有寒区工程面监的一大难题,深入研究和解决冻土问题成为了寒区工程的关键.冻土(岩)测试主要是获取岩土体在冻融条件下,岩土体物理力学性质的变化情况,为露天矿在服务年限内安全开采以及相关设计提供依据.该文主要对木里矿区四井田冻土(岩)物理力学性质从力学参数及地温监测两方面进行研究,为该露天矿边坡稳定的研究做基础.     

青藏铁路清水河地区路堤最小设计高度的计算

在青藏铁路多年冻土区路基的设计中,临界高度和最小设计高度是两个关键指标.本文针对青藏铁路清水河试验段特定条件下的试验路堤进行了研究,分析了路堤高度与上限上升高度的关系,并根据试验所得的路堤临界高度值,计算得到了该地区特定条件下路堤的最小设计高度值.研究表明:①青藏高原清水河地区铁路路堤存在临界高度;②清水河地区铁路路堤的临界高度为0.65 m;③清水河地区铁路路堤的最小设计高度为1.63 m.     

土工格栅在青藏铁路多年冻土区的应用

从土工格栅的工作原理出发,分析了在多年冻土区特殊路基中土工格栅加固过程.通过土工格栅在青藏铁路五道梁地区的应用实例,结合现场变形温度的监测,认为土工格栅对减小路基的沉降影响不大,但能有效地减小侧向变形,从而有效地减小纵向裂纹.采用商业数值计算软件ABAQUS,引入接触单元,模拟青藏铁路五道梁地区的加筋路基的温度、变形过程.数值模拟结果与实际测得的结果吻合,说明土工格栅在青藏铁路应用的合理性.     

冻土退化过程中植被覆盖度的变化研究

在全球气候变暖的背景下,青藏高原的多年冻土出现了不断退化的现象.退化的多年冻土隔水作用减弱或消失,并导致依赖于冻结层上水的植被变化.在模拟高原多年冻土分布的基础上,分析了冻土的退化过程植被覆盖度的变化,结果表明,冻土的变化可分为3个阶段:冻土稳定段(80年代)、冻土快速退化段(90年代)和冻土缓慢退化段(最近十几年).同时,采用GIMMS(global inventory modeling and mapping studies)第3代NDVI数据(1982—2012年)分析青藏高原植被覆盖度的斜率变化特征,结果显示:在近31a来,青藏高原的植被覆盖度斜率整体上呈微弱增加趋势;植被覆盖在冻土退化的3个时段内的变化特征为:从20世纪80年代冻土相对稳定期到90年代的冻土退化期,比退化面积增大11%;近十几年来,冻土退化逐步减缓,植被退化的增幅减弱,面积比90年代增大了3%,但退化的区域更为集中.冻土退化与植被的变化机制复杂,本文的分析与发现对理解冻土对生态的影响有一定的意义.     

海洋和陆域天然气水合物开发的环境影响比较

我国在南海和青海冻土区发现了天然气水合物矿藏,但正视并研究天然气水合物开发的潜在环境影响风险是安全合理开发利用它的前提.由于海洋和陆域天然气水合物有其自身的赋存条件,它们的环境影响风险必然存在差异：海洋天然气水合物具有气候效应、海洋生态威胁、海底地质灾害等潜在环境影响风险,而陆域天然气水合物的潜在环境影响风险表现在气候效应、冻土层和高寒草甸破坏、陆地生态威胁、地陷和塌方等方面.可以通过采用安全可靠的具有针对性的开发技术并控制工程过程等措施来应对环境影响风险.     

青藏高原冻土区活动带天然气水合物异常特征

通过对西大滩—安多油气地球化学剖面的研究表明：土壤样品酸解氢、酸解甲烷、酸解乙烷、酸解丙烷和热释汞异常的综合解释有助于对地下是否存在水合物做出推断;在烃类出现“负异常”时,可能是地下赋存水合物的标志。并结合前人文献初步建立了多年冻土区活动带天然气水合物的形成和地球化学勘查模式。分析认为土壤地球化学测量可用于在多年冻土区活动带探测水合物,但其异常解释不能完全照搬油气藏化探模式,必须把渗透性极差的冻土层对烃类气体向地表运移的影响考虑进去。