海岸裂流的研究进展及其展望

近岸裂流是海岸工程和海岸演变中非常重要的动力因素,对污染物排放和游泳者安全有很重要的意义。详细回顾了国内外对海岸裂流方面的研究与进展,具体包括对裂流的实验室实验和现场观测测量技术、理论分析、裂流的形成机理以及数值模拟等方面,概述了该领域的研究现状与发展趋势。总结了已有研究存在的不足,提出了需要进一步研究的课题。

缓坡开槽沙坝海岸裂流特性分析

为了研究缓坡裂流槽地形叠加波浪的裂流特征,进行了由反射墙反射的交叉波浪叠加形成的沿岸波高周期性变化所产生的裂流实验研究,分析在开裂流槽的缓坡开槽沙坝模型实验地形随机波浪交叉叠加形成的裂流特性。实验中裂流由波浪在垂直岸线的直墙上的反射所形成的2列交叉的波浪生成,交叉波浪由具有等波幅和等频率但入射角相反的2波列叠加产生的。通过对交叉叠加波浪下裂流槽附近范围的波高分布、波浪增减水和ADV流速测量结果分析了缓坡地形开槽沙坝情况下的裂流特性。裂流槽和两侧沙坝位置形成的波浪破碎不同步产生的沿岸平均波面压力梯度是产生裂流的原因。不同周期引起的叠加波浪节腹点位置的变化影响裂流槽中裂流的形态,表明周期和裂流槽共同影响着沟槽中的裂流特性。

基于SL0算法的快速局部稀疏多径信道估计

针对无线通信系统中经常出现的稀疏多径信道,应用压缩感知理论,建立了局部稀疏多径信道的数学模型,利用SL0算法对信道进行估计与研究。在建模的过程中,从数学角度对数学模型进行了推导,验证了在信道估计中应用压缩感知的可行性。采用的模型能够更精确地重构出原始信号,有效抑制干扰,降低误差。与已有的算法相比,SL0算法在均方误差、重构精度、匹配度以及算法复杂度等方面都要优于其它算法。理论分析和计算机仿真均表明,SL0算法的高效性和局部稀疏信道模型的实用性。

甘肃舟曲泄流坡滑坡变形破坏机制研究

泄流坡滑坡是受断裂构造和地震作用共同控制的巨型深层岩质老滑坡。泄流坡滑坡后期主要受降雨,其次是地震作用的影响,其变形破坏力学机制模式为蠕滑—拉裂;由于该滑坡规模巨大,对其进行了分区(滑坡Ⅰ区—滑坡Ⅳ区),并确定了各个分区的变形破坏机制:滑坡Ⅰ区和滑坡Ⅳ区为蠕滑拉裂型推移式,滑坡Ⅱ区为蠕滑拉裂型推移—牵引复合式,滑坡Ⅲ区为蠕滑拉裂型牵引式。在此基础上,利用有限差分法对该滑坡变形破坏机制进行了数值模拟研究。

基于压缩感知的稀疏多径信道估计

提出了一种基于压缩感知理论的稀疏多径信道估计方法。利用训练序列设计了一种简化的Toeplitz结构观测矩阵,证明了观测矩阵满足限制等距特性,可以作为压缩感知的观测矩阵。根据此矩阵的近似正交性特点对正则化迭代硬阈值算法进行简化,并引入精英策略提出一种归档正则化迭代硬阈值估计算法。仿真结果表明,该估计方法相对于迭代最小二乘法具有更优的性能,且提出的归档正则化迭代硬阈值算法兼具收敛速度快和稳定性高的优点。

有槽沙坝海岸交叉波浪作用下裂流特征

研究叠加波浪场作用下的裂流特征,有助于全面深入开展海岸裂流的致灾机理及风险评估。为分析水动力和水底地形共同作用下形成的裂流特征,开展了交叉叠加波浪作用下有槽沙坝海岸的裂流流动特征试验,即同时考虑沿岸地形变化(存在沟槽)和交叉波浪共同作用所形成裂流。通过对裂流槽附近ADV(Acoustic Doppler Velocimetry)流速测量结果,分析叠加波浪场和裂流沟槽同时存在时所产生的裂流分布特征。裂流中心位置和宽度受裂流槽和波浪节点共同控制,裂流长度依赖于波高和海岸坡度。无槽情况裂流的驱动力主要是由波浪沿岸不均匀所产生的平均水面沿岸压力梯度,有槽情况裂流的驱动力由平均水面沿岸压力梯度和辐射应力沿岸梯度共同决定,二者量值相对大小依赖于波浪周期。

裂流垂向分布实验研究

通过物理模型实验给出了沙坝海岸丁坝附近交叉波浪场形成的裂流沿裂流槽水深平均速度剖面中心线的垂向分布,研究了各个测量断面上横向速度、纵向速度以及速度矢量沿水深的分布特征。研究分析了沿岸方向驻波节腹点和裂流槽相对位置的影响以及规则波和不规则波结果的差异,得到了裂流速度时均值和时变值的结果。结果表明,纵向速度在不同的时间段上的平均值基本是相同的,但横向速度不是这样,其在不同时间段上的平均值在大小和正负号上都可能存在较大差别,这导致整个速度矢量在不同时间段上也表现出不同的三维分布特征。但这些不同的分布也存在着共同点,即沿水深速度矢量大部分存在着向丁坝方向偏转,这反映了丁坝存在的影响。特别是,纵向速度沿水深分布都可以采用统一的幂函数表达。

基于RSAMP算法的OFDM稀疏信道估计

为了提高稀疏度自适应贪婪迭代(sparsity adaptive greedy iterative,SAGI)算法的重构性能,缩短重构时间,提出了一种基于有限等距性质(restricted isometry property,RIP)的稀疏度预测自适应匹配追踪(RIP based prediction-sparsity adaptive matching pursuit,RSAMP)算法,并成功将其应用于正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)系统信道估计。首先,提出一种基于RIP的稀疏度预测方法,可以在稀疏度未知的情况下快速精确地逼近真实稀疏度,大大缩短了算法的运行时间。其次,利用主成分分析法对观测矩阵采取了优化处理,提高了算法的重构性能。仿真实验显示,相较于SAMP、SAGI算法,本文提出的RSAMP算法可以获取更好的估计性能和更短的运行时间。

水声变换域通信技术中的MMP-DCD稀疏信道估计方法

针对带限的水声通信系统在干扰严重的水下环境中性能严重恶化问题,本文将变换域通信系统(TDCS)技术引入水声通信领域,利用水声信道的稀疏特性,提出了一种基于对分坐标下降(DCD)技术的多路径匹配追踪(MMP)稀疏水声信道估计方法,该方法满足约束等距限制(RIP),每次搜索出与残差向量最相关的多个可能的支撑集,而DCD技术可以解决MMP信道估计算法中矩阵求逆带来的运算量大以及数值不稳定问题,特别适用于FPGA等定点硬件平台。研究结果表明:MMP-DCD算法估计所得的水声信道均方误差、误码率性能比最小二乘法好;卷积码编码可以降低该通信系统误码率。

中南通道发鸠山隧道4号斜井挑顶进正洞施工技术

结合工程实例,介绍了隧道斜井挑顶和托梁门架配合门架导坑法进正洞的施工技术,交叉口段正洞一次开挖成型、支护及时、施工安全、质量得到有效保证,为其他斜井进入正洞施工提供有力的技术支撑和借鉴意义。

近岸沙坝海滩裂流数值模拟与动力学分析

裂流是海滨旅游区的重要安全隐患,世界范围内80%以上的海滩救援事件都与裂流有关。本文基于FUNWAVE非线性波浪分辨模型,对近岸常见沙坝海滩裂流灾害进行数值模拟,给出裂流过程中的平均海平面水位、均方根波高、涡流场和裂流流场的分布特征。设计敏感实验,研究了入射波高、波角和潮汐水位大小对裂流灾害的影响。入射波高增加,裂流风险增大,低潮汐水位,对应的裂流强度在增加。入射波角的增加,能够使离岸流速分量减少,使裂流风险减少。通过计算不同时间间隔的裂流平均流速,研究不同时间平均对裂流流速的影响,说明利用波浪平均模型,得到较大时间间隔的裂流平均流速,通常能够低估裂流流速,计算的裂流风险不够准确,而利用FUNWAVE波浪分辨模型,能够精确地模拟计算裂流瞬时流速和流速阈值,适合对裂流灾害进行模拟和评价。

叠加波浪场作用下裂流三维分布特征研究

明晰叠加波浪场作用下裂流三维分布特征,有助于全面深入开展海岸裂流的演化规律和致灾机理研究.为分析丁坝、沙坝和沟槽对裂流三维特征的影响,通过对沟槽内和槽外沙坝上两个不同节点位置ADV流速测量,实验研究了有槽沙坝海岸交叉叠加波浪的裂流垂向分布.结果表明:对沟槽内和沙坝上节点断面,裂流头区域表现为靠近水表面具有较大速度的表面流特征.而对于裂流颈位置则有不同,沙坝上的裂流垂向结构变化较大,沟槽内的裂流垂向数值较为均匀.沟槽内断面的裂流垂向分布符合对数分布规律.裂流沿岸速度分量表现为上大下小的规律,但对于不同周期略有不同.丁坝通过控制近岸环流系统而影响裂流沿岸速度分量的波动特征,导致沟槽内裂流的沿岸速度分量指向丁坝方向,对距离丁坝较远的沙坝上裂流的沿岸速度分量影响减弱.

单沟槽沙坝海岸的裂流实验研究

该文实验研究了单沟槽沙坝海岸上产生的波生裂流流场,重点关注了不同波浪条件下流场水平形态以及最大裂流流速的变化。实验在波浪水槽中进行,采用规则波作为入射波浪,应用高精度浪高仪阵列和流速仪阵列,在全场范围内较密集地采集波面升高和流速数据,通过分析实验数据,获得全场波高、平均水面以及流速分布,对裂流及两个存在的补偿流进行了描述,分别比较和分析了不同波高对于裂流强度及整个流场形态的影响,并对最大离岸流速与波高间的关系进行了分析。

叠加波浪有槽缓坡沙坝地形裂流试验

进行了有裂流槽缓坡沙坝地形下,由反射壁反射的交叉叠加波浪形成的沿岸波高周期性变化所产生的裂流试验研究.试验中波浪场由斜向入射波浪在反射壁上的反射波和入射波交叉生成,交叉波浪是具有等波幅和等频率但入射角相反的两列规则波波列.通过对交叉叠加波浪下裂流槽附近范围的波浪场和流速场测量分析了有裂流槽缓坡沙坝地形情况下的裂流特性.通过不同周期引起的叠加波浪节腹点位置的变化,分析了不同周期对裂流槽中裂流的影响,表明在裂流槽地形下裂流受到周期和裂流槽的共同影响.