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南极内陆气候条件下的气象塔的结构强度分析及其对风速测量的影响

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冰川冻土 2024年

作者：温海焜周纬田彪张文千中国科学院南京天文光学技术研究所中国科学院天文光学技术重点实验室(南京天文光学技术研究所) 中国科学院大学中国气象科学研究院

南极气象监测对于全球气候变化研究具有重要意义，近年来各国对南极气象的监测愈发重视，在南极建立的自动气象站也越来越多，越来越深入内陆。自动气象站的工作环境存在着气候恶劣、长期无人值守等困难条件，因此对气象塔的结构强度和... 详细信息

南极气象监测对于全球气候变化研究具有重要意义，近年来各国对南极气象的监测愈发重视，在南极建立的自动气象站也越来越多，越来越深入内陆。自动气象站的工作环境存在着气候恶劣、长期无人值守等困难条件，因此对气象塔的结构强度和稳定性有着较高的要求。本文对气象塔的结构强度及其对风速测量的影响进行了研究。使用前期实测得的南极泰山站的较大风力日2017年7月17日24小时的气象数据进行流固耦合的分析，在计算尺度系数为20的情况下循环一个月最小安全系数仍有1.065，说明气象塔目前的结构有着良好的疲劳寿命，保证了气象塔在无人值守的情况下能长时间提供南极气象数据。通过对其屈曲稳定进行分析，得到其在50 m·s-1的大风天气下最小安全系数仍有3.8016，说明了气象塔在南极大风天气下仍可以保持稳定。对气象塔在不同风速下的工作情况进行仿真模拟，得到其相对于原本风速的最大平均偏差仅为1.37%，说明了气象塔的结构对风速传感器的测量数据的影响小，保证了其监测得到的南极气象数据的可靠性。

关键词：南极气象塔流固耦合风致疲劳

基于LSTM和先验知识的高速公路路面温度预报

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应用气象学报 2024年第1期35卷 68-79页

作者：熊国玉祖繁包云轩王可心南京信息工程大学气象灾害预报预警和评估协同创新中心南京210044 中国气象局交通气象重点开放实验室/南京气象科技创新研究院南京210009 无锡学院江苏省物联网设备超融合应用与安全工程研究中心无锡214105

为了精准预报高速公路路面温度,为车辆安全行驶提供气象保障,采用2019—2022年南京市绕城高速公路上9个交通气象站及ERA5-land再分析数据,通过构建时间序列特征工程、引入物理机制相关数据两类方法结合先验知识,运用长短期记忆神经网络... 详细信息

为了精准预报高速公路路面温度,为车辆安全行驶提供气象保障,采用2019—2022年南京市绕城高速公路上9个交通气象站及ERA5-land再分析数据,通过构建时间序列特征工程、引入物理机制相关数据两类方法结合先验知识,运用长短期记忆神经网络模型建立研究区域内4个交通气象站未来3 h逐10 min路面温度多步预报模型并进行验证;在此基础上,将已建立的模型应用于其他交通气象站,探究模型的适用性。结果表明:结合先验知识后,模型预报性能明显提高,准确率在85%以上,且随着预报时效的延长,性能提升更为明显,准确率最高提升36%;模型能较为准确地预报路面极端低温发生的时间和极值,且在预报时效较短时对路面极端高温的预报也具有一定参考价值;利用已建立的模型对其他交通气象站的路面温度进行预报时,准确率在62%以上,在预报时效较短时效果较好,准确率在80%以上,且交通气象站所处的下垫面背景类型对模型的选择起关键作用。

关键词：高速公路路面温度长短期记忆神经网络先验知识多步预报模型

抽蓄电站粘土心墙坝浸润线及坝坡稳定变化特性

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水电能源科学 2024年 121-125页

作者：李连胜郑福杰谢兴华卢斌张宇谢东谊南京水利科学研究院水发规划设计有限公司沂源县自然资源局

基于孔隙介质饱和—非饱和渗流理论,将物理模型试验与数值模拟相结合,研究了库水位周期升降时,粘土心墙坝上游坝壳浸润线及坝坡稳定性的变化规律及其影响因素。结果表明,坝体内部的渗流场较库水位变化具有滞后性。上游坝壳渗透系数是影... 详细信息

基于孔隙介质饱和—非饱和渗流理论,将物理模型试验与数值模拟相结合,研究了库水位周期升降时,粘土心墙坝上游坝壳浸润线及坝坡稳定性的变化规律及其影响因素。结果表明,坝体内部的渗流场较库水位变化具有滞后性。上游坝壳渗透系数是影响浸润线位置和坝坡稳定性的主要因素,上游坝壳渗透系数小1个数量级,上游浸润线位置要高2.60～3.00 m,约占浸润线变化幅度的30%。水位降落速率、上游坝坡坡度对浸润线位置变化影响较小。此外,上游坝坡的稳定性随着水库水位周期性变化而呈周期性变化。

关键词：粘土心墙坝抽蓄电站库水位变化浸润线变化坝坡稳定性

米林地震的断层破裂过程及近断层地震动特性研究

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中国水利水电科学研究院学报(中英文) 2024年第5期 466-476页

作者：谢星钟菊芳胡祎石张艳红胡晓南昌航空大学土木建筑学院中国水利水电科学研究院

为了从应力角度揭示2017年西藏米林Ms6.9地震的断层破裂过程，获取该次地震的地震动近断层特性，基于动力学震源模型，以有限断层运动学震源模型反演结果为约束，通过试错法给定震源动力学计算参数，采用谱元法(SPECFEM3D程序)进行了201... 详细信息

为了从应力角度揭示2017年西藏米林Ms6.9地震的断层破裂过程，获取该次地震的地震动近断层特性，基于动力学震源模型，以有限断层运动学震源模型反演结果为约束，通过试错法给定震源动力学计算参数，采用谱元法(SPECFEM3D程序)进行了2017年米林Ms6.9地震的单、双断层模式震源破裂过程模拟，对比分析了断层模式对震源破裂过程的影响，分析了模拟地震动的近断层效应。结果表明：构建的动力学震源模型可以很好地再现米林地震的破裂特征；地表地震动具有显著的上盘效应和集中性效应；诱发断层会抑制孕震断层的破裂发展，会局部促进地表地震动的发展，但在整个地震事件中作用有限。

关键词：米林地震动力学震源谱元法滑移量断层破裂过程地震动近断层效应

基于一维水动力模型的小水电站最小生态需水量研究

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小水电 2024年第2期 14-17,31页

作者：王亮崔振华牛帅周丽娜高雁南水利部农村电气化研究所浙江杭州310012 水利部农村水电工程技术研究中心浙江杭州310012 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院江苏南京210029 浙江省气象科学研究所浙江杭州310017

小水电站在确定下泄生态流量时多采用多年平均流量法、最枯月平均流量法及流量历时曲线法等方法。南方地区小水电站多位于山溪性河流,水文资料不足。通过浙江省天台县某水电站坝下崔岙溪河道实测断面数据建立一维水动力模型,运用湿周法... 详细信息

小水电站在确定下泄生态流量时多采用多年平均流量法、最枯月平均流量法及流量历时曲线法等方法。南方地区小水电站多位于山溪性河流,水文资料不足。通过浙江省天台县某水电站坝下崔岙溪河道实测断面数据建立一维水动力模型,运用湿周法得出各断面的湿周-流量关系,均符合幂函数或对数函数变化规律;然后采用曲率最大法确定各断面的最小生态需水量,取各断面最小生态需水量的算术平均值作为该水电站的生态流量,结果大于多年平均流量法确定的生态流量,可满足崔岙溪的生态流量需求。图3幅,表1个。

关键词：小水电站数值模拟湿周法最小生态流量

最新版GSMaP与IMERG日降水产品在中国大陆的可利用性评估

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水文 2024年

作者：王银堂高锐李伶杰孙骞王磊之苏鑫刘勇南京水利科学研究院水灾害防御全国重点实验室长江保护与绿色发展研究院山西省水利厅

基于中国大陆2411个气象站日降水观测数据，从有雨无雨辨识、降水定量表征以及极端事件监测3个方面，对GPM时代最新GSMaP V8（GSMaP-NRT，GSMaP-Gauge-NRT）与IMERG V06（IMERG-Early，IMERG-Late）近实时日降水产品在中国大陆及八大地... 详细信息

基于中国大陆2411个气象站日降水观测数据，从有雨无雨辨识、降水定量表征以及极端事件监测3个方面，对GPM时代最新GSMaP V8（GSMaP-NRT，GSMaP-Gauge-NRT）与IMERG V06（IMERG-Early，IMERG-Late）近实时日降水产品在中国大陆及八大地理气候分区的可利用性进行系统评估。结果表明：（1）GSMaP-Gauge-NRT与IMERG-Late较同族产品在多数分区提升了分类和定量精度。（2）在有雨无雨辨识方面，GSMaP-Gauge-NRT在所有分区的临界成功指数均高于IMERG-Late，在华北（GSMaP-Gauge-NRT：0.491，IMERG-Late：0.416）和长江平原地区（GSMaP-Gauge-NRT：0.598，IMERG-Late；0.527）优势突出。在降水定量表征方面，除西南、华北和东南地区外，GSMaP-Gauge-NRT的改进Kling-Gupta效率系数均高于IMERG-Late，特别在青藏高原（GSMaP-Gauge-NRT：0.299，IMERG-Late：0.081）优势明显。（3）卫星降水产品倾向于低估持续干燥指数而高估持续湿润指数。GSMaP-Gauge-NRT与IMERG-Late监测的长江流域2022年夏季和新疆地区2023年夏季持续干燥指数的高值范围明显偏小。GSMaP-Gauge-NRT较好捕捉了珠江流域2022年和澜沧江流域2023年持续湿润指数的空间格局，但IMERG-Late监测的高值范围明显偏大。总体上，GSMaP V8已展现比IMERG V06更强的分类辨识和定量估计精度，但在极端事件监测方面仍存在不足。这些认识可为GPM时代合理选用卫星降水产品提供参考。

关键词： GSMaP V8 IMERG V06 日降水精度评估中国大陆

基于冲击回波法的钢衬混凝土内部缺陷探测研究

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水电能源科学 2024年第5期42卷 111-116页

作者：徐宁远杨建喜李军石中文沙迎春潘文明翟俊杰南京水利科学研究院江苏南京210029 广东粤海珠三角供水有限公司广东广州511458

针对冲击回波法多用于单一结构厚度和缺陷检测且在组合结构缺陷识别领域应用较少的问题,提出了基于冲击回波法检测钢衬混凝土组合结构构件厚度公式。首先采用数值模拟方法探究弹性波在钢衬混凝土内部的传播特性,分析缺陷埋深对冲击回波... 详细信息

针对冲击回波法多用于单一结构厚度和缺陷检测且在组合结构缺陷识别领域应用较少的问题,提出了基于冲击回波法检测钢衬混凝土组合结构构件厚度公式。首先采用数值模拟方法探究弹性波在钢衬混凝土内部的传播特性,分析缺陷埋深对冲击回波法特征参数的影响,然后开展室内模型试验研究,进一步验证公式的准确性。结果表明,提出的冲击回波法检测组合结构构件厚度计算公式能较好地适用于钢衬混凝土构件现场检测,现场冲击回波法检测获取的卓越频率可真实反映钢衬混凝土结构混凝土内部质量缺陷。

关键词：钢板衬砌冲击回波法无损检测数值模拟模型试验

基于纳米磁性指示剂的混凝土裂缝深度可视化探测研究

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水利水电技术(中英文) 2024年

作者：田辉贾宇汤雷王玉磊张盛行李坡南京水利科学研究院水灾害防御全国重点实验室南京水利科学研究院天津大学建筑工程学院

裂缝深度检测是行业难题，传统的超声波检测法存在测量误差大、操作复杂等问题。为精确高效探测混凝土裂缝深度，本文以5nm磁性Fe3O4为分散质，合理分散在纳米改性硅酸盐水溶液中，形成了一种纳米磁性液态指示剂，提出了向裂缝腔体中灌... 详细信息

裂缝深度检测是行业难题，传统的超声波检测法存在测量误差大、操作复杂等问题。为精确高效探测混凝土裂缝深度，本文以5nm磁性Fe3O4为分散质，合理分散在纳米改性硅酸盐水溶液中，形成了一种纳米磁性液态指示剂，提出了向裂缝腔体中灌注纳米磁性指示剂并结合手持雷达扫描的可视化探测裂缝深度的方法。同时构建了混凝土裂缝深度物理模型，比较了有无纳米磁性指示剂的手持雷达检测剖面图并定量评价了检测误差。结果表明：纳米磁性指示剂具有较高的介电性，介电常数为278.3、反射系数为73.49%；纳米磁性指示剂，实现了对宽度为0.057mm的垂直裂缝深度可视化检测，检测精度在95%以上。

关键词：指示剂裂缝深度混凝土手持雷达可视化

云微物理参数化的改进及其对川藏铁路沿线降水的模拟优势

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中国科学：地球科学 2024年第3期54卷 874-891页

作者：徐晓齐衡志炜李跃清王顺久李建王元陈景华张佩文陆春松南京气象科技创新研究院中国气象局交通气象重点开放实验室南京210041 中国气象局成都高原气象研究所高原与盆地暴雨旱涝灾害四川省重点实验室成都610072 中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室北京100081 兰州大学西部生态安全省部共建协同创新中心兰州730000 南京信息工程大学中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室/气象灾害预报预警与评估协同创新中心南京210044

川藏铁路是我国铁路网的重要组成部分,该区域山洪、滑坡等地质灾害多发,而降水是诱发这些灾害的重要原因,因此该区域降水的准确模拟是至关重要的.本文改进了西南区域业务预报模式云微物理方案中不确定性较大的物理过程,包括云滴活化、... 详细信息

川藏铁路是我国铁路网的重要组成部分,该区域山洪、滑坡等地质灾害多发,而降水是诱发这些灾害的重要原因,因此该区域降水的准确模拟是至关重要的.本文改进了西南区域业务预报模式云微物理方案中不确定性较大的物理过程,包括云滴活化、云水自动转化、云雨碰并和混合蒸发过程.原方案中,不同大小的云水含量对应着相同的云滴浓度,与实际不符,造成云滴尺度过大,相关物理过程速率(比如云水自动转化率)过快,导致降水高估.新方案克服了云滴尺度过大的问题,云水自动转化和云雨碰并过程均与随机收集方程更为接近,云滴蒸发机制更符合云中实际物理过程.基于新旧方案,模拟了川藏铁路沿线2021年汛期的多次降水过程,利用地面观测和卫星反演资料,评估了模拟结果.新方案对云物理量的模拟变得更为合理,使原方案对液水路径和液滴半径的模拟偏差从2倍减少到1倍以内,并显著缓解了原方案对降水强度和范围的高估情况,降水的平均均方根误差减小22%.本文所得结果能够为提高模式在该区域预报降水和灾害防控能力提供科学参考.

关键词：川藏铁路云微物理降水模式改进