一种基于遥感数据快速提取水体信息的新方法

“数字流域”建设已成为水利现代化的重要组成部分。利用遥感技术进行水体信息提取可为构建数字流域提供重要的数据来源。在对Landsat ETM+影像上的水体及其背景地物进行光谱特征分析的基础上,发现水体在近红外和中红外波段（对应于Landsat数据的Band 4、Band 5和Band 7）同时具有强吸收这一典型特征,据此提出了一种新型的水体指数NWI（New Water Index）。其中,将Band 7用于水体指数模型的构建和水体信息的提取目前较少见于文献报道。以厦门岛为研究区,将该指数在经过大气校正的遥感影像上进行实验的结果表明：NWI可用于水体信息的快速有效提取,且具有较高的精度。     

降雨条件下大孔隙土体含水率变化规律研究

为探究发育类型各异的孔隙在降雨条件下引发的优势流效应对土体含水率变化规律的影响,采用一维降雨入渗试验、数值模拟等方法分析孔隙竖直贯通样、死端孔隙样、孔隙各向展布样原状土与重塑土在降雨入渗条件下含水率分布规律及大孔隙渗流特征。结果表明:水流沿土体孔隙由浅至深迁移,浅表层以均匀入渗为主且含水率均匀增大至峰值,而土体深处优势渗流效应占优,其含水率增长模式各异;竖直贯通型孔隙的含水率缓慢增大,后期增长速率小幅增加,水流沿优势通道优先侧渗,下渗速度由慢到快后迅速出流;死端型孔隙的水流在死端位置滞留,深部含水率最高,水流由下渗转变为侧渗延缓出流;各向展布型孔隙的水流先快速通过优势通道后向周围缓慢扩散,含水率的增长速率先增大后减小,水流运移至底部出流耗时较长;双重渗流模型数值模拟能较好地刻画不同大孔隙的发育特征和水分运移规律,可由不同模型参数的取值表征不同孔隙类型的水分迁移特征。     

马尾松树皮在离子液体中的溶解及组分分离研究

针对目前树皮组分难以有效利用的问题,以离子液体1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐（［Amim］Cl）为溶剂,对球磨后的马尾松（Pinus massoniana L.）树皮进行溶解,随后以NaOH溶液及乙醇为沉淀剂,对树皮中的纤维素、木质素和半纤维素组分进行分级分离。结果表明,球磨24 h后的马尾松树皮在100℃、溶解5 h的条件下,能够在离子液体中完全溶解;再生后树皮中纤维素的晶型由I型转变为II型,结晶度降低,但再生后树皮主要化学成分与原料相同。采用1% NaOH溶液及乙醇溶液处理溶解后的树皮可有效分离得到纤维素、木质素和半纤维素,分离后各组分的化学结构未发生明显改变。离子液体经5次循环再利用后,其回收率依旧可以保持90%以上。     

水泥材料静爆过程中的微震信号特征

为了研究水泥材料在胀裂破坏过程中的微震信号特征,利用无声破碎剂实现不同强度等级的水泥试件胀裂破坏,采用ZDKT-1型煤岩动力灾害实验模拟系统采集试件静爆过程中的微震信号,通过希尔伯特-黄变换变换(Hilbert-Huang transform,简称HHT)对信号进行降噪及频谱分析。研究结果表明:a.水泥试件的胀裂过程可分为前、中、后3个阶段,微震信号振幅及能量的变化并不呈现单调性,而是弱强相间的分布;b.不同强度的水泥试件胀裂过程中微震信号规律相似,但强度大的试件微震信号出现时间更晚,持续时间更长,且幅值和频率较高;c.试件的静爆破裂过程持续时间较长,但其微震信号是阵发性的,持续时间一般在2s以下,且微震信号幅值较小。破裂中期频域分布较前、后期宽,但三者优势频率均在50Hz以下。     

基于堆置效应的排土场稳定性分析

为研究不同堆置方式的适用性,认识不同堆置方式时空效应对排土场稳定性的影响,以不同堆置方式形成的排土场概化模型为分析基础,研究排土场各区域堆置过程中安全系数的变化规律。研究结果表明,压坡脚式排土场适用于凹形山谷地区,堆置时应利用山谷的夹持效应,及时对坡脚进行加固;覆盖式排土场有较高的安全系数,适用性广,工程中应注意验算终了台阶的安全系数;工程中可灵活组合压坡脚式与覆盖式两种堆置方式,合理利用夹持效应、坡脚阻滑等空间效应,促进排土场的稳定堆置。研究成果对排土场的堆置稳定分析具有理论与实际意义。     

动载作用下煤体损伤特性的电磁显现特征

电磁是煤岩动力灾害预测的重要手段,掌握电磁信号特征与煤体损伤程度间的关系是灾害预测的关键。通过原煤SHPB试验及瞬变电磁监测,分析煤体冲击破裂过程中的电磁信号(0~3 k Hz频段)特征,从破裂耗能及破碎程度两方面分析试件损伤特性,并探求电磁信号特征(幅值、能量)与煤体破裂损伤特性间的关系,研究发现:(1)分形维数与最终破裂程度规律相似,利用分形维数来定量评价煤体破裂程度是可行的;(2)煤岩冲击破裂电磁信号呈瞬时脉冲状,持续时间仅为微秒级,信号幅值及能量总体随着破碎程度的增大而增大;(3)煤岩冲击破裂电磁信号的幅值及能量与其损伤程度(分形维数)符合较好的线性关系,利用电磁信号特征监测煤岩损伤程度是可行的;(4)受煤岩材料固有缺陷的不确定性及共振破坏现象的影响,煤岩的损伤程度与冲击耗散能间的相关性较弱。研究成果对于利用电磁信号特征评价煤体损伤程度进而预测动力灾害的发生具有重要意义。     

HMGMRF模型及其在高分辨率影像分割中的应用

通过修改离差预测的方式,对高斯马尔可夫随机场(Gauss Markov Random Field)模型加以改进,提出层次型多光谱高斯马尔可夫随机场 (Hierarchical Multispectral Gauss Markov Random Field,HMGMRF) 模型及其相应的分割算法。影像分割时,先通过HMGMRF模型分析地物在各波段光谱特征的变化趋势（即地物各波段的纹理特征）,期间结合了"谱间相关"这一特性,将离差预测时的邻域空间由原先的单层扩展为多层,增加了纹理特征的维度,从而提高了模型在描述纹理特征方面的能力;接着,基于贝叶斯原理,采用EM (Expectation Maximization)算法对各类地物的模型参数进行迭代估算;最后,基于增强型纹理特征,依据MAP (Maximum A Posteriori)原则,实现影像分割。实验结果表明,所提出的基于HMGMRF模型的分割算法具有较强的识别地物能力,可以获得较高的分割精度。