暴雨-滑坡灾害链应急能力评估——以粤港澳大湾区为例

为量化灾害链应急能力评估中灾害间的链式传递效应,通过叠加(折减)效应系数量化灾害间的链式传递关系,基于灾害链之间的转换概率、阈值,推导灾害链应急能力评价模型和计算方法。综合考虑应急准备能力和响应恢复能力双维度指标,构建暴雨-滑坡灾害链应急能力评估指标体系。运用熵权法、逼近理想排序法(technique for order preference by similarity to an ideal solution,TOPSIS)计算暴雨和滑坡2种单一灾种的应急能力指数,结合灾害链应急能力评价模型计算得到暴雨-滑坡灾害链应急能力,以粤港澳大湾区典型暴雨-滑坡灾害链为例展开实证分析。研究结果表明:粤港澳大湾区中部地区暴雨-滑坡灾害链应急能力与滑坡单一灾害的应急能力相比呈下降趋势,东部地区整体呈上升趋势,西北部地区和西南部地区暴雨-滑坡灾害链应急能力与滑坡单一灾害的应急能力基本保持一致。最终得到的暴雨-滑坡灾害链应急能力评估结果更加科学合理,可为暴雨-滑坡灾害链应急能力评估与提升提供技术支撑。

粤港澳大湾区复合灾害系统暴露度评估

为了针对性地预防和降低复合灾害给城市带来的灾害损失,对于链式复合灾害系统暴露度开展研究具有重要的理论实践意义。通过对链式复合灾害系统暴露度的研究分析,综合考虑现有研究并界定了复合灾害系统暴露度的内涵,推导建立了链式复合灾害系统暴露度评价模型和计算方法。以粤港澳大湾区暴雨-滑坡灾害链为例进行实证分析,从人口、经济、社会等方面筛选构建区域灾害链暴露度评估指标体系,运用序关系分析和TOPSIS法计算得到湾区52个区县的暴雨、滑坡单一灾害暴露度指数,进而运用构建的链式复合灾害系统的暴露度理论模型和ArcGIS得到粤港澳大湾区暴雨-滑坡灾害链暴露度区划图,并根据各区域灾害链暴露度属性提出相应的灾害防范化解重大风险应对措施。研究结果表明:经济发达地区对应的暴露度指数显著高于其他地区,低暴露度区集中在经济相对落后的地区,各指标中人口密度和地均GDP占主体地位,对地区暴露度的影响最高。通过对区域复合灾害系统暴露度的评估,可以为政府和相关部门提供合理的科学依据和决策支持,帮助政府、城市规划者和公众更好地了解和应对灾害风险,从而减少灾害的损失和影响。

线上线下资源互补的实验教学改革与实践

国家一流课程“海岸动力学”建设过程中开发了实验课程微信小程序。小程序具有丰富的实验素材,学生可以通过手机随时访问教学资源、观看演示视频和相关案例。在应用过程中增加了“国家级精品资源共享课”“江苏省在线开放课程”和“实验慕课”等资源访问入口,将课程资源进行整合,建立了以小程序为平台的课程资源共享,节省了学生跨平台访问跳转时间。实验课小程序应用两年来,通过与之前仅采用线下实验教学对比发现,微信小程序改变了学生对实验课的认知,从被动机械式的完成任务改变为主动思考、积极动手、互动交流教学模式的探索与实践,营造了海岸动力学实验课良好的教学氛围,增加了学生对海岸动力学课程的兴趣和认知,提升了学生的自主思考和创新实践能力。

粤港澳大湾区复合灾害承灾体脆弱性评估

由多种自然灾害耦合而成的复合灾害对个别区域的人类健康与城市社会发展有着显著的影响,对其主要承灾体的脆弱性评估便成为防灾减灾工作开展的重要前提.基于对自然灾害形势和脆弱性影响因素的深度学习,以粤港澳大湾区境内地级市以下52个区/县、香港地区、澳门地区为研究对象,从物理脆弱性、人口、经济建设、应对能力4个方面选取地均GDP、耕地面积百分比等13项指标建立评价指标体系,并使用主成分分析法分别评估4个方面的脆弱性,再通过综合评价法得出粤港澳大湾区复合灾害承灾体综合脆弱性评价结果.结果表明:高脆弱性集中在天河区、海珠区等靠近珠江口的位置,其共同特点是物理脆弱性与经济脆弱性较高,城市用地多、道路网发达占主导位置.因此,需要尽快通过气候适应战略来缓解城市化高地区局部变暖导致的复合灾害爆发,研究成果为我国华南沿海地区复杂灾害系统的防治提供重要理论支撑.

基于遥感影像的浙江省三门湾近40年海岸线及海岸带时空变化分析

根据1985、1995、2005、2013和2020年的Landsat卫星图像,采用人机交互手段将三门湾海岸线分为基岩岸线、砂质岸线、淤泥质岸线、人工岸线和河口岸线。采用交互式监督分类将三门湾海岸带的土地利用分为水体、林地、裸地、建设用地和农业用地。研究结果表明:近40年三门湾人工岸线和基岩岸线变化最大,分别增加了80.3 km和减少了79.3 km;近40年三门湾海岸带面积累计增加了130 km^(2),建设用地和水体是围填海新增土地的主要利用类型,主要的土地转移形式为裸地向建设用地、农业用地的转变以及林地转为建设用地;近40年三门湾岸线分形维数由1.22减小至1.201,人工岸线比例和建设用地占比分别上升了13%和22.57%,总体上呈现向海推进、人工化加强的趋势。人类活动是造成三门湾岸线及海岸带变化的主要原因,随着对海岸带保护与合理利用的推进,三门湾海岸带开发利用格局正逐渐稳中向好。

中国近海2022年灾害性海浪分析及2023年预测

总结分析了2022年中国近海有效波高≥4m的灾害性海浪过程及灾情概况,并对2022年度的预测结果进行了检验。根据1979—2022年有效波高≥4 m的灾害性海浪的统计资料、2023年副热带高压和热带气旋的分析预测资料,结合采用线性回归方法的趋势预测结果以及相似年分析,预测2023年中国近海将出现灾害性海浪过程39~42次,较2022年增多,较常年略偏多,其中灾害性台风浪过程为15~18次,主要发生在东海、台湾海峡和南海,灾害性冷空气浪和气旋浪过程为23~25次,与常年持平;同时预测了各海区灾害性海浪过程出现天数,预测结果可为2023年的海洋防灾减灾提供重要参考。

“7S”管理在一流实验室建设中的应用实例探析

以河海大学一流学科建设中的实验室建设为例,从实验室效率、安全和师资建设三个方面,分析了当前高校实验室推行“7S”管理的必要性,探讨了整理、整顿、清扫、清洁、安全、素养和节约7个要素在实验室中的实施要领。在仪器设备管理、实验场地管理和人员素养管理等三个方面给出了“7S”管理实施的具体措施。

小程序和二维码在海岸动力学实验教学中的应用

将微信小程序和二维码技术应用于海岸动力学实验教学,与传统的实验教学模式相比,能改变学生被动机械式的实验操作,增加了师生在实验操作过程中的互动性和学生的自主性。将重要的实验文件和视频与二维码链接,方便学生在理论课及实验前对海岸动力学进行预习。通过小程序可实时访问实验指导材料、实验视频和实验案例,保证了学生随时可以学习和查阅,加深与扩充了学生对海岸动力学专业课的认知,加强了学生对海岸动力学理论与实际的结合,提升了对学生创新实践能力的培养效果。小程序的随机测试和信息反馈,促进了学生端正学习态度,提升了教师实验课的指导能力。

现代高校实验室设备动态管理研究

随着智能手机、互联网和云存储等技术的发展,人和物的所有轨迹均可被记录,大数据在互联网服务中得到广泛应用,驱动了高校实验室设备管理模式的变革。该文在全面梳理分析我国高校实验室设备管理现状同时,分析了目前存在的问题,阐明了设备动态管理的必要性和紧迫性,以双一流高校实验室建设为例,提出了高校实验室设备动态管理系统建设的基本原则和思路。

微信小程序在大型实验港池建设与运行中的全过程应用

为了确保投资千万级的大型实验港池建设质量,有必要引入可实现全过程信息监管的技术和管理手段。具有动态共享特性且方便使用的微信小程序,是实现以上功能需求的有效方法。在港池建设初期,设计并开发港池微信小程序平台,用于展示港池建设动态、港池功能、参观预约、技术支持、使用预约等内容;港池建设中,实现港池建设动态透明和规范资料整编;投入运行后,推动智慧预约功能和大仪共享。微信小程序引入后,建设方可实时关注港池建设动态,控制施工进度,保证施工质量;校内外科研团体可提前关注港池功能,熟悉港池可解决的基础研究问题和工程问题,提前预约参观,预约使用,为港池投入运行后的开放共享打下基础,有助于提高资源集约使用效率和创新能力。

畸形波的实验室重构方法

畸形波是一种波高极大的极端非线性波浪,容易对海洋结构物产生巨大破坏。基于畸形波生成机制和水槽自定义造波方法,探讨了畸形波在实验室波浪水槽中的重构方法,主要涉及造波机电压信号的调制解调和迭代优化。在水槽中实现了色散聚焦畸形波典型工况。结果表明,该重构方法能够准确快速地模拟所需的畸形波波面,可为畸形波实验研究提供参考。

水下抗分散水泥土正交试验及配比优化方法研究

水流经过桩基时会形成漩涡侵蚀床面,影响桩基及上部结构的稳定性,冲刷治理是工程界关注的热点问题。为促进固化土技术在桩基冲刷修复中的应用,设计开展了抗分散水泥固化土系列正交试验。针对高岭土和淤泥土,选用PAM、EVA、黄原胶、HPMC四种抗分散剂,采用平均效果分析和极差分析,研究了抗分散剂种类、抗分散剂掺量、含水量和水泥掺量对流动度、浊度、7 d和28 d无侧限抗压强度的影响。结果表明:对于高岭土,抗分散剂掺量从0.25‰增大到1‰,水泥土流动度减小20%,浊度减小25%,抗分散剂掺量对流动性和抗分散性的影响显著。对于淤泥土,对抗分散性影响显著的仍是抗分散剂掺量,而对流动性的影响显著的则是含水量,含水量从1.4倍液限增大到2.0倍液限,水泥土流动度增大45%。基于综合平衡法、矩阵分析法和多元线性回归模型,提出了一种抗分散水泥土配比设计方法,研究得到了高岭土和淤泥土抗分散水泥固化土的推荐配比,其在泥沙起动实验中的抗冲刷特性明显优于原始土样。

WavewatchⅢ模拟和统计方法在最大波高预报方面的评测分析

为了研究WavewatchⅢ(WWⅢ)海浪模型对最大波高的模拟能力及其与传统统计关系方法的差异,通过对两次台风浪过程的后报模拟和半年的业务化预报,分析了WWⅢ数值模拟的准确度及其与统计关系方法的精度差异。研究结果表明:WWⅢ数值模拟的最大波高(Hmax)的精度略低于有效波高(Hs),但也达到了24 h预报相对误差(H_(max)≥1 m)低于18%、相关系数高于0.94的水平,模拟精度可靠,可以用于业务化预报;与两种统计关系方法(H_(max)和H_(s)分别为1.42和1.52)计算的最大波高相比,数值模拟的精度总体与其相当,但在H_(max)和H_(s)比值大于1.65这种易出现危险的海况下,数值模拟具有更高的准确性,更适合应用于海浪预警报服务。

风暴期间Beaufort-Mackenzie海域海冰对海浪强度的影响

为了研究风暴过程中海冰剧烈运动情形下Beaufort-Mackenzie海域各区位的海浪变化特性,基于该海域2008年开冰期西北向北极风暴(2008年10月5-8日)的风、浪及逐日海冰数据,分析了风暴期间海冰的密集度、发展阶段和尺寸的变化,并采用SWAN模型模拟了风暴过程中剧烈变化的风速、风向和海冰对海浪强度的影响,同时对比分析了2种海冰模式(采用实际海冰信息(密集度、发展阶段和尺寸信息)的海冰模式、不同海冰密集度为固定边界)的海浪数值模拟结果。结果表明:2种海冰模式均在离海冰较远海岸水域得到合理模拟结果;风暴期间以涵盖实际海冰信息的海冰模式能模拟得到更精细的海浪强度;以实际海冰信息的海冰模式进行模拟,发现风暴期间风速、风向和海冰的剧烈变化导致Beaufort-Mackenzie海域海浪强度、分布发生剧烈变化,最大海浪发生在风速最大时刻。

规则波作用下悬跨海缆垂向动力响应试验研究

为探究不同规则波要素下悬跨海缆垂向动力响应的变化规律,本文开展了波浪作用下海缆振动模型试验。基于水弹性相似原理制作海缆模型,改变试验波高以及波周期,并引入Morison方程描述海缆所受垂向力。试验结果表明:波浪作用下海缆的振动频率以波浪频率为主,同时伴随着海缆表面弱涡脱落活动产生的波浪多倍频;波高的增大使得海缆周围水质点水平运动速度增大,导致漩涡脱落所引发的升力增大,进而垂向力增大;波周期的减小使得水质点垂向运动速度增加,海缆所受垂向波浪力增强,进而垂向力增大;海缆自振存在约2.8 N的临界垂向力,低于临界垂向力时,海缆未产生自振,大于临界垂向力时,波浪动力作用增强,海缆出现波浪周期的间歇性自振,垂向力增大,应变幅值显著增大。

水下流态固化土强度与流动性能试验研究

为了完善流态固化土水下施工性能与无侧限抗压强度研究,通过向不同初始含水率的土体中添加减水剂、水泥和絮凝剂,研究含水率、减水剂掺量、水泥掺量和絮凝剂掺量对流态固化土浆体的流动性、抗分散性和流态固化土的力学性能的演化规律。结果表明,只使用水泥不能明显调节流态固化土浆体的流动性和抗分散性;絮凝剂和水泥掺量的增加可以提高流态固化土浆体的抗分散性和固化土的力学性能,对流态固化土浆体的流动性有抑制作用;减水剂和含水率升高对流态固化土浆体的流动性具有促进作用,对流态固化土浆体的抗分散性和力学性能有抑制作用。

盐城自然保护区盐沼植被分布动态监测及驱动力分析

为探究江苏盐城湿地珍禽国家级自然保护区盐沼植被时空演变规律,采用物候特征合成方法反演了1984—2021年保护区核心区4种盐沼植被(互花米草、芦苇、碱蓬和茅草)面积,分析其时空演变规律和驱动机制。结果表明:核心区盐沼植被总面积从11113.2 hm^(2)增长至16528.14 hm^(2),年均复合增长率为1.11%,主要得益于互花米草的保滩促淤能力;互花米草和芦苇通过占领大量碱蓬滩、茅草滩和光滩,面积分别增加了4968.62 hm^(2)和8806.95 hm^(2),年均复合增长率分别为26.67%和6.88%;受生态位竞争等自然因素和水产养殖基地等人工干扰的叠加影响,碱蓬和茅草面积分别减少了3494.25 hm^(2)和4867.38 hm^(2),年均复合增长率分别为-3.14%和-8.11%,适宜生境破碎化严重。

三维理想河口盐水入侵对径潮驱动变化的响应

为探究在人类活动与气候条件改变的影响下,径潮动力以及水深的改变对河口区域盐水入侵的影响,建立了三维理想河口盐水入侵数值模型,分析了纵向环流及盐度的垂向与横向沿程分布,研究了垂向与横向剪切作用以及潮泵效应引起的纵向盐输运对盐水入侵的影响以及盐分输运过程对径潮动力与水深变化的响应。结果表明:盐水上溯程度对流量与潮振幅的变化有明显响应,流量增大与潮振幅增大对盐水入侵均有抑制作用;在较浅的河口,潮驱动增大在河口上下游引起相反的潮平均盐度变化趋势,这与横向、纵向剪切与潮泵效应分别引起的纵向盐输运对径潮水深条件的响应相关。

水泥土大直径单桩水平承载性能试验研究

为研究水泥土中大直径单桩的水平承载性能,开展了水泥土中大直径单桩水平承载性能离心机试验,分析了加固前后桩基水平承载力、弯矩和水平土抗力-水平位移(p-y)曲线的变化规律.基于黏土典型p-y曲线,考虑土体径向非均质性和桩径效应,修正初始地基反力模量和极限土抗力,提出了一种适用于水泥土加固桩水平承载力的计算模型.结果表明,相比未加固桩,加固桩的水平承载力明显提升,单桩初始刚度和极限承载力分别增加2.61倍和6.29倍.加固桩和未加固桩的桩身弯矩随荷载和深度变化趋势大致相同,但加固桩的最大弯矩位于泥面附近.水泥土加固可以提高桩身p-y曲线的初始刚度和极限土抗力,进而提高桩基水平承载力.计算值与实测值吻合较好,从而验证了所提计算模型的合理性.

基于装置得分的北太平洋波浪能资源评估

针对波浪能发电量取决于当地波浪特征和波浪能发电装置,而传统单一的波能流密度评估法则只考虑了地区波浪特性,未结合装置加以分析,评估结果偏向理论的问题,本文利用欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts, ECMWF)提供的第五代大气再分析数据集(ECMWF Reanalysis v5, ERA5)中的再分析波浪数据,通过装置得分的波浪能评估方法对北太平洋区域1979—2020年波浪能的空间分布进行了分析。结果表明:在本研究所涉及的地区中,纬度较高的地区波能流密度大且装置得分高,本研究所用评估方法的结论同传统评估方法一致,但在中国南海和部分太平洋纬度较低的地区,发电装置有着较好的连续发电条件,发电效率较高。不同装置间的适配区域也有很大不同,AquaBuoy和Pelamis装置的最佳适用区位于北太平洋纬度较高的地区,而Wave Dragon装置的最佳适用区范围更广,在150°E—160°W之间的纬度较低的地区也表现突出。对于中国南海海域,AquaBuoy装置的适配性最好,而北太平洋纬度较高的地区则最适合布置Pelamis装置,北太平洋纬度中游和较低区域最适合布置Wave Dragon装置。