TIBETAN PLATEAU FIELD EXPERIMENT（TIPEX）AND STUDY ON THE IMPACT OF PHYSICAL PROCESSES OVER TIBETAN PL

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Characteristics and interpretation of the seismic signal of a field-scale landslide dam failure experiment

Outburst floods caused by breaches of landslide dams may cause serious damages and loss of lives in downstream areas; for this reason the study of the dynamic of the process is of particular interest for hazard and risk assessment. In this paper we report a field-scale landslide dam failure experiment conducted in Nantou County, in the central of Taiwan.The seismic signal generated during the dam failure was monitored using a broadband seismometer and the signal was used to study the dam failure process.We used the short-time Fourier transform(STFT) to obtain the time–frequency characteristics of the signal and analyzed the correlation between the power spectrum density(PSD) of the signal and the water level. The results indicate that the seismic signal generated during the process consisted of three components: a low-frequency band(0–1.5 Hz), an intermediate-frequency band(1.5–10 Hz) and a highfrequency band(10–45 Hz). We obtained the characteristics of each frequency band and the variations of the signal in various stages of the landslide dam failure process. We determined the cause for the signal changes in each frequency band and its relationship with the dam failure process. The PSD sediment flux estimation model was used to interpret the causes of variations in the signal energy before the dam failure and the clockwise hysteresis during the failure. Our results show that the seismic signal reflects the physical characteristics of the landslide dam failure process. The method and equipment used in this study may be used to monitor landslide dams and providing early warnings for dam failures.

黑河实验（HEIFE）的一些研究成果

本文回顾了黑河实验（ＨＥＩＦＥ）的执行情况，总结了到目前为止的主要研究成果。得到了干旱地区陆面过程地表参数、地表能量平衡特征和湍流通量参数化的结果。同时得到了干旱地区陆面过程的物理机制同湿润地区有质的差异这一认识：同湿润地区不同，干旱地区地表蒸散和植被过程并不是地表能量平衡中的控制因子，因为感热并不输送到自由大气仅是大气边界层的强迫因子；而潜热输送给自由大气并且潜热的释放是大气环流的主要能源，但干旱地区很少或没有水汽和潜热输送到自由大气，所以干旱地区自由大气不能从地面得到热能；地表反射率大和向上长波辐射强致使净辐射亏损大；基于以上原因，干旱地区可能是一个水汽输送和热能的“汇”。这些结果使我们能更好地理解干旱地区的陆面过程。黑河实验的结果以系统的观测事实证实了绿洲的冷岛效应，临近绿洲沙漠的逆湿现象，即夏季白天常常是绿洲有感热向下输送，临近绿洲的沙漠有水汽向下输送。

广东野外雷电综合观测试验十年进展

雷电野外科学试验是认识雷电发生、发展物理过程及其致灾机理的重要途径,也是开展真实雷电电磁环境下雷电防护技术测试的重要方式。自2006年开始,中国气象科学研究院和广东省气象局在广州野外雷电试验基地,持续合作开展了雷电野外综合观测试验,在人工触发闪电和自然闪电物理过程及其雷电防护技术测试试验等方面取得了若干研究结果。十年期间共成功触发闪电94次,回击电流峰值最大值为42 kA,平均值为16 kA;分析给出了自然闪电预击穿过程电场变化脉冲特征类型和差异;观测发现高建筑物上行连接先导可达几百米甚至超过1 km,其发展速度可达106 m/s量级,下行先导与上行连接先导的连接呈多样性;雷电防护技术测试试验表明人工触发闪电近距离电磁场耦合在架空线路上的感应电压达到千伏量级,多回击、长连续电流和地电位抬升是造成浪涌保护器(SPD)损害的主要因素;闪电定位系统探测性能的评估结果显示粤港澳闪电定位系统的闪电和回击的探测效率分别为96%和89%,定位误差算术平均值为532 m,回击电流强度的估算值约为真实值的0.63倍。

冰雪晶碰并勾连增长的实验与观测分析

冰雪晶碰并勾连成雪花或雪团的过程是降水的重要机制之一。冰雪晶形态不同导致各类晶动力特性的差异,因此,无论从理论、数值试验还是室内模拟研究这一过程都有很大困难。该文就室内、外场试验和自然云的观测,讨论分析其发生机理和条件。结果表明:冰晶的增长过程有一个与云滴碰并增长相似的加速过程,冰晶碰并过冷滴形成霰(雹胚),凇附长成冰雹;冰雪晶相互碰并勾连、攀附增长为雪花或雪团,都是降水质点加速增长的重要过程。此过程仅在水面饱和、过饱和条件下发生,而水面欠饱和、无液滴(无云)时,冰晶很薄、晶型简单,无碰并勾连、攀附现象。冰晶在液滴存在的云雾中伴随气流对流、乱流运动中接触碰并勾连成雪花或雪团,其碰并勾连效率既受晶体形状影响,亦受晶体表面附着力的影响,其机制有勾连亦有粘连,晶型多样,以相同晶型为主,温度范围广(-3^-17℃);其中-13^-17℃碰并勾连效率最高,该层的枝、星状晶是勾连、攀附的主要区域,亦为冰晶繁生的主要区域、生长率最快,是人工增雨播撒人工冰核催化效率较高的温度段。

球形阴极数控电解加工的流场仿真及试验研究

针对球形阴极数控电解加工的流场设计,以电解液的流道为物理模型建立了相应的数值模型,应用计算流体力学方法对流场的数值模型进行求解,得到流场的速度和压力分布。根据求解结果,分析了阴极内部结构和出液口形状对流场的影响;通过改进阴极的内部结构和出液口形状,得到了较为理想的流场仿真结果;结合工艺试验,验证了仿真结果的准确性。

基于试验数据的滑动摩擦温度场仿真方法研究

建立摩擦温度场的理论计算模型,根据实时变化的摩擦因数,采用三种不同的加载过程对摩擦温度场进行仿真计算,探讨了摩擦热的产生及传导过程。试验及仿真结果表明,热流率平均加载不能体现摩擦过程中摩擦因数的变化对摩擦温度的影响,仿真时考虑接触位置的旋转半径及摩擦因数的实时变化能更准确地反映实际的摩擦温度变化。热量产生后由接触区域向四周扩散,下试样的温度梯度在接触区域正下方达到最大;同样的试验条件下,由于下试样材料热物理性质具有差异性,从而使得热传导率越高的下试样分配的热量越多,且其温度分布越均匀。

27SiMn钢表面激光熔覆的数值模拟与验证

在27SiMn钢表面激光熔覆铁基合金粉末,对激光熔覆成形过程中移动高斯热源作用下的温度场利用ANSYS有限元分析软件进行模拟,并建立了三维模型。进行单因素动态模拟,探讨了各工艺参数对温度场的影响。通过设计三水平三因素的正交试验来验证模拟结果的准确性。结果表明:熔池中心的温度最高。当扫描速度一定时,熔池内最高温度与激光功率成正比例关系;当激光功率不变时,激光扫描速度与熔池内最高温度成反比例关系;不同搭接率对熔池内的最高温度影响较为有限。不同时刻下的温度场激光移动热源中心前方的温度梯度大于激光移动热源中心后方的温度梯度。在激光熔覆过程中,当激光功率为2500 W,扫描速度在16 mm/s,搭接率为1/2时,可得到与基体具有良好冶金结合的熔覆层。

黄河入海泥沙沉积固结过程抗侵蚀性变化研究

河口入海泥沙沉积固结过程中抗侵蚀性的变化直接决定着沉积物的再悬浮和二次迁移,对河口岸滩的稳定具有重要决定作用。在现代黄河三角洲潮滩模拟入海泥沙快速沉积,现场测试不同固结时间沉积物的抗侵蚀性和物理力学指标的变化。研究发现,黄河入海泥沙沉积物的抗侵蚀性随固结时间增长迅速提高,当沉积固结时间达8h时,其临界侵蚀切应力就超过了原状潮滩表层沉积物;新沉积泥沙的临界侵蚀切应力与其重度、贯入阻力、剪切强度呈良好的正相关关系,与含水率呈良好的负相关关系。黄河入海泥沙临界侵蚀流速的试验值随固结时间的增长速率要高于各泥沙起动公式计算值的增长速率,前者是后者的1.5～4.1倍。

北京市朝阳区沙子营垃圾污染物在潜水含水层中迁移规律的现场模拟实验

选择北京平原区水文地质、环境地质等方面都比较典型的沙子营垃圾堆放场,建立了其水文地质模型。在充分收集资料、分析得出部分计算所需参数后,采用现场弥散实验、勘查取样测试等方法,求得了该含水层的弥散系数等参数;用二维非稳定流溶质运移方程对污染物在此含水层中的迁移扩散规律、速度和污染范围等进行了模拟计算;采用现场钻探、取样测试分析等方法,评价了该含水层的实际污染状况。实验模拟计算和现场调查结果表明:污染物在潜水含水层中的运移规律遵循二维非稳定流场中的溶质运移方程,污染物在潜水含水层中的运移速度约为86.25m/a,迁移扩散主要发生在地下水流向上,侧向扩散宽度极小,是地下水流向上的1/17。

高斯法测量地磁场水平分量的改进

本文对高斯法测量微弱磁场的不足之处进行了分析和实验改进,提高了实验准确度,并与磁阻传感器法测地磁场水平分量进行比较.

利用简化PIV方法测量水底浮帘后方流场

粒子图像测速(PIV)是一种快速全流场测量方法。为克服PIV设备昂贵和操作复杂等缺点,文中介绍一种新的简化PIV方法。它是根据PIV测速原理,并利用现有的连续抓图软件,CAD和Origin等绘图软件对示踪粒子进行捕捉及图像处理,并将其应用于水底浮审截留促淤装置的实验中,成功获得了浮帘后方回流区的瞬时流场分布图。

浅海地声参数宽带匹配场反演的实验研究

根据不同浅海环境参数在不同的频段对匹配场功率具有不同贡献的特点 ,提出了宽带匹配场反演的多步优化策略 ,并与直接全参数反演进行了实测数据的性能对比。采用多步反演策略对亚洲海实验 ( ASIAEX2 0 0 1 )数据进行处理 ,按照不同海区水文条件的差异 ,分别进行了水平不变和水平变化的环境参数反演 ,得到了东中国海

基于GPU的图像增强实验设计与实现

图像增强旨在改善和提高图像的显示质量,通过梯度进行增强是一种十分有效的方法。图形计算单元(GPU)因为其较高并行性和其特殊的结构特性,正被广泛地应用在算法加速和科学计算领域。为了提高学生对图像增强原理的理解,以及使学生掌握利用GPU进行算法实现的原理与过程,设计了基于GPU的图像增强实验。

同轴旋转分层流燃烧器出口空气动力特性的可视化研究

运用CCD摄像机对一种全新的同轴旋转分层流低NOx燃烧器出口空气动力特性进行了可视化研究 ,并对采集的图像进行了一系列处理。定义了一次风扩展角和一次风转捩长度 ,并对其变化规律进行了研究 ,为同轴旋转分层流燃烧器分层机理的研究打下了基础 。

天然气水合物钻井泥浆冷却系统的设计及现场应用

从天然气水合物赋存的温压条件入手,说明了制冷泥浆的重要性。介绍了天然气水合物钻井泥浆冷却系统的结构组成、工作原理及设计过程。进而阐述了该套系统在中国冻土区天然气水合物科学钻探施工中的应用情况。试验证明:该套系统完全达到了设计要求,并首次成功地在青藏高原木里盆地永冻区钻获天然气水合物样品。

生物接触氧化法净化供水原水现场试验

为了考察生物接触氧化法对供水原水的净化效果,以不同填料为基质构建了4组生物接触氧化池,开展野外现场试验。结果表明:组合填料、弹性填料、SDF阿科蔓和BDF阿科蔓4组生物接触氧化池对TP的平均去除率分别为59.4%、59.4%、44.7%和51.9%;对NH_4^+—N的平均去除率分别为36.5%、33.4%、35.0%和36.6%;对TN的平均去除率分别为21.6%、18.8%、22.3%和18.0%;对COD_(Mn)的平均去除率分别为13.9%、13.7%、14.5%和13.4%;对TOC的平均去除率分别为10.7%、13.6%、13.4%和11.5%;对UVA_(254)的平均去除率分别为31.1%、34.0%、25.3%和26.2%;对UVA_(410)的平均去除率分别为54.2%、62.0%、47.2%和49.3%。综合而言,组合填料生物接触氧化池对原水氮、磷营养盐的净化效果最好,弹性填料生物接触氧化池对原水有机物的净化效果最好,其次是组合填料生物接触氧化池。

低品位固体钾矿驱动溶解开采扩大试验研究

在研究盐湖矿床溶解开采低品位钾矿时,采用配方溶剂和双井管补采技术,选择马海盐湖进行了溶解驱动扩大工程试验。用surfer软件分析水动力场和化学场。结果显示随着补卤的进行水动力场变化趋势与环境变差一致,采卤管K+浓度由1.41%上升达到2.3%,有效溶出矿体的K+。Na+的浓度变化是由补卤配方试剂加入3.5%左右的Na+引起,而矿体所含的Na+未参加溶解过程,保证了矿体骨架完整,不出现坍塌现象,这种溶解驱动开采工艺技术可行。

基于光场成像的双目深度图像获取

提出了一种利用Lytro相机光场图像进行双目立体测距的方法,首先对原始光场图像进行重编码获得宏像素水平排列的光场图像,由重编码图像提取出子孔径图像阵列并进行校正,相当于获得了相机阵列所拍摄得到的图像阵列。然后选取其中2个平行子孔径图像构成双目立体测距系统,通过matlab标定工具箱和Open CV函数库进行联合标定、立体校正和立体匹配生成深度图像,对目标物体进行距离测量。实验结果表明,该方法的距离测量在精度范围之内,双目测距方法可以应用于通过微透镜阵列获得的子孔径图像上。

超声外场对微模具型腔填充性能的影响

针对微模具型腔填充困难问题,以细胞培养皿微型制件为对象,设计制造了具有抽真空排气和超声振动功能的微注塑模具。采用单因素短射成型实验方法,研究了高密度聚乙烯(HDPE)和聚丙烯(PP)材料,在不加和施加超声振动时,熔体温度与模具温度、注射压力及注射速度变化对微模具型腔填充率的影响规律。结果显示,不同工艺参数条件下,施加超声振动比不加超声振动时2种材料的微型腔填充率均明显提高;当改变熔体温度时,施加超声振动比不加超声使HDPE材料的微型腔填充率平均提高了10.14%,PP材料平均提高了6.28%。而工艺参数一定时,增大超声功率也使微型腔填充率增加;超声功率增加到300W时,HDPE材料的微型腔填充率提高了10.12%,PP材料提高了4.98%。这表明施加超声外场作用能够促进聚合物熔体流动,提高微模具型腔填充率。