地震堰塞湖对山区河流的影响与综合治理

2008年5月12日,中国四川汶川发生里氏8.0级地震,对四川和甘肃的13个县市造成了严重破坏.强烈的主震和余震在地震区造成了大量的滚石、崩塌、滑坡、泥石流、碎屑流等次生山地灾害,大规模滑坡崩塌堵断河道形成堰塞湖,引起山区河流强烈演变.分析了汶川"5·12"地震在四川省境内形成的众多堰塞湖(体)的不同类型、组成特征,提出堰塞体等河道堆积物对河流自然形态、生态环境和人类社会可能存在的影响.针对震后山区河流开发保护与生态环境建设的目标,对堰塞体综合治理提出了具体的指导意见和措施,以便尽可能地避害趋利,有效维护河流的健康.     

地震作用下松散体变形过程及堆积形态的数值模拟

山区流域地表及沟床表层常富集大量由宽级配卵砾石所组成的松散堆积物,在地震及其次生灾害的作用下,大量松散碎屑物质会以崩塌、滑坡、泥石流等形式进入山区河道,进而改变河流的泥沙补给条件。为了研究地震荷载对于松散体变形过程和运动特点的影响,基于3维颗粒离散单元法对不同地震荷载作用下的松散体的运动过程进行了数值模拟,重点分析与讨论了地震波频率、振幅的变化对于松散体运动及变形特点的影响。计算结果表明:松散体的运动过程由起动加速、高速运动以及减速堆积3个阶段所组成;在颗粒运动过程中,颗粒的粒径越小,颗粒的运动速度越慢;颗粒进入河道后粒径较大的颗粒堆积在表面前段,而粒径较小的颗粒位于堆积体的下后部。地震荷载的作用可以大幅度地减小单元接触数量,颗粒越稀疏,颗粒间的相互碰撞越少,颗粒具有的能量越大,这会导致松散体的运动速度和运动距离均有显著提高,并且地震波的频率越低、振幅越大,颗粒的运动速度与运动距离越大,这会使得原本未进入河道的松散堆积物质进入河道,由此导致山区河流的泥沙补给质量明显增大。由此可见,地震对于山区河流的泥沙补给条件具有重要的影响,为深入研究震后山洪泥沙灾害频发致灾提供了理论依据。     

“4·20”芦山Ms7.0级地震次生山地灾害特征

北京时间2013年4月20日08时02分,在四川省雅安市芦山县发生7.0级大地震.大地震同时诱发大量滑坡、崩塌等同震次生山地灾害.据现场应急调查,地震次生山地灾害主要以中小规模崩塌灾害为主,根据灾害发生的地层岩性,分别归纳了砾岩地层崩塌、砂泥岩地层崩塌、灰岩直立地层崩塌、堆积层滑坡及滑坡碎屑流5个主要类型.在对典型灾害体灾害特征、破坏模式和影响因素进行初步分析的基础上,提出区域构造背景为“4·20”芦山地震次生灾害的主控因素.芦山地震次生灾害具有群发性、滞后性特点,在后地震时期降雨激发条件下可能产生严重泥石流滑坡等山地灾害.因此,后地震时期在极震区特别是集中安置区,山地灾害监测预警工作十分重要.     

汶川地震危害道路交通及其遥感监测评估-以都汶公路为例

摘要：汶川地震诱发了大规模、群发性次生山地灾害,严重损毁道路设施,中断交通,阻碍了抗震救灾和灾后恢复重建进程。通过对都汶公路漩口-雁门段地震次生山地灾害的遥感监测和实地调查,阐述了次生山地灾害类型与分布规律,初步分析了都汶公路沿线路基、路面、桥梁、隧道的损毁情况,并结合次生山地灾害的时空活动特性,提出了道路交通系统防灾减灾和恢复重建的对策与建议。研究结果表明：(1)研究区内强震引发大量崩塌、滑坡、泥石流、堰塞湖等次生山地灾害,其中崩塌3863处、总面积达68.9km2,泥石流沟74条,滑坡18处,堰塞湖5座,长度大于1km的地裂缝5条;（2）地震以及次生山地灾害严重损毁道路交通,汶川县漩口至雁门段,都汶公路阻断299处、掩埋和断道23.814km、80%的道路被破坏、87座桥梁和10座隧道受损,省道303线阻断18处、损毁比例75.1%,县乡等道路阻断3015处、断道长度178.213km、损毁比例37.97%;（3）崩塌、滑坡、泥石流、堰塞湖等主要次生山地灾害的分布受地震烈度、地质构造、地形地貌、地层岩性的控制,并具有明显的滞后性和延续性;（4）利用GIS和遥感技术,能够快速有效地进行地震次生山地灾害的动态监测与灾情评估,从而为应急救灾和灾后重建工作提供科学依据和借鉴参考。     

汶川地震堰塞湖分布规律与风险评估

2008年5月12日,中国四川汶川发生里氏8.0级地震,对四川和甘肃的13个县市造成了严重破坏。强烈的主震和余震在地震区造成了大量的滚石、崩塌、滑坡、泥石流、碎屑流等次生山地灾害,大规模滑坡崩塌堵断河道形成堰塞湖。利用5月15日～28日期间基本覆盖重灾区的124幅ADS40航空影像,解译出地震滑坡和崩塌堵塞河道形成的存留时间14天以上的堰塞湖256处。遥感调查发现,堰塞湖集中沿地震破裂带呈带分布,沿河流成串珠状分布的特征;堰塞湖数量分布与地震破裂带距离的关系符合对数衰减规律,负相关系数达到0.9699。结合部分野外实际考察资料,选择物质组成、坝体结构、坝高和最大库容等作为堰塞湖危险性评估指标,制定出极高危险、高危险、中危险和低危险四个危险等级,对查明有危害的32个堰塞湖进行了溃决危险性分级和排序,除已经溢流的11处堰塞湖以外,共分出极高危险的1处、高危险的7处、中危险的5处和低危险的8处。评价结果全部被国家抗震救灾指挥部水利组采纳,用于堰塞湖应急排险工程布设,在堰塞湖应急排险中发挥了作用。并且,对堰塞湖的发展趋势进行了分析,震后5至10年内,由于斜坡失稳,物源丰富,仍有可能产生新的大规模滑坡和泥石流,堵塞河流形成堰塞湖;但随着其后滑坡和泥石流活动趋于减弱,堰塞湖的形成概率将逐渐降低。     

冰碛土滑坡—泥石流—堰塞湖灾害链发展过程机理与模拟技术研究构想（特约稿）

青藏高原区域滑坡-泥石流-堰塞湖灾害频繁发生,灾害损失巨大,与之相关的科学研究一直是国内外研究的热点和难点。我国在堰塞湖减灾领域已经积累了丰富的实践经验,但是冰碛土滑坡-泥石流-堰塞湖灾害演化过程非常复杂,涉及众多的物理力学机制和学科理论,复杂气象条件下冰碛土滑坡-泥石流-堰塞湖的动力形成机制、溃决冲刷及洪水演进灾害链的全过程演化分析与数值模拟方面尚需进一步研究。揭示冰碛土滑坡-泥石流-堰塞坝的链生放大机制和冰碛土堰塞湖溃决演进的动力灾变机理是实现冰碛土滑坡-泥石流-堰塞湖灾害有效防控的关键,结合国内外冰碛土滑坡-泥石流-堰塞湖形成与溃决的相关研究现状,提出了冰碛土滑坡-泥石流-堰塞湖灾害需要关注的几个重要研究方面：(1) 复杂气象条件下冰碛土力学性能演化;(2) 冰碛土滑坡-泥石流动力灾变过程与运移模型;(3) 冰碛土滑坡-泥石流-堰塞湖形成机理与仿真模拟;(4) 冰碛土堰塞坝冲刷溃决机理与流道拓展过程;(5) 下游河道水沙互馈作用机制与洪水演进模拟。并开展了大量前期探索和研究工作,初步揭示了冰碛土滑坡-泥石流运移与多期堵江机制,构建了能考虑水流侵蚀与溃口边坡间歇性崩塌的堰塞坝溃决演化模型,并探讨了冰碛土-滑坡-泥石流-堰塞坝灾害链演化过程模拟方法。研究结果为进一步弄清冰碛土滑坡-泥石流-堰塞湖灾害链过程的复杂动力学机制、构建灾害链过程的控制性理论模型、开发全过程数值模拟系统奠定了基础,以期为冰碛土滑坡-泥石流-堰塞湖灾害链的成灾机理分析提供理论依据及为非工程避险与应急处置决策提供技术支撑。     

崩滑体动力学机理分析及全过程速度计算——以四川省汉源县8.6大型崩塌滑坡为例

"5·12"汶川特大地震破坏性强,影响范围广,在地震区造成了大量的滚石、崩塌、滑坡、泥石流等次生山地灾害.汉源县是汶川8.0级大地震Ⅵ度烈度区内唯一的Ⅷ度异常区,是十分典型的远震烈度异常区,由于地震导致山体松动,因而触发了大量的崩塌、滑坡.以2009年8月6日四川省汉源县顺河乡境内猴子岩发生的大型崩塌滑坡为例,将滑坡划分成起动、运动、撞击3个阶段,根据大渡河堰塞坝的形成过程,运用滑坡几何学、滑坡运动学理论,论述了汉源高位山体崩滑的形成及机理;基于岩质滑坡动力学、能量平衡原理,分析了岩质山体崩塌滑坡的运动规律,并对各阶段的岩体介质速度进行了计算.计算结果表明:猴子岩崩滑全过程中,崩滑体运动速度呈先增大后减小的趋势,行程运动阶段的速度高于起动速度和撞击后速度.研究结果可为水库的设计及涌浪高度的确定提供基本参数,同时为边坡失稳及堰塞湖的防治提供理论依据.     

震后次生山地灾害对山区道路的危害及防治体系

山区地质地貌条件复杂,使得我国山区道路沿线的山地灾害广泛发育,5.12汶川地震诱发的生山地灾害使得山区道路沿线的环境进一步恶化。分析了汶川地震震后两年多时间内崩塌滑坡、泥石流的活动特征及其对山区道路的危害,其中震后崩塌滑坡主要以小型的堆积层崩滑为主,且分布范围广,而震后的泥石流则表现为规模大、频发性、群发性、持续时间长等特点。为保证山区道路的畅通,必须采取有效的措施对威胁道路的次生山地灾害进行综合防治,提出了震后山区道路灾害防治与管理体系。     

考虑坝后淤积的泥石流冲击拦挡坝动力响应研究

"5·12"汶川强烈地震导致山体破碎,激发大量崩滑体堆积于坡面、沟道中,为震后泥石流的形成提供了巨量松散固体物源,使得泥石流起动临界雨量大幅降低,爆发频率急剧增加,成为震后主要的次生灾害类型.在多期泥石流作用下,拦挡工程会部分或全部淤满,从而逐渐失去减灾能力.然而,关于坝后淤积体对泥石流拦挡坝减灾效果影响仍缺乏定量研究...     

汶川地震区次生山地灾害监测预警体系初步构想

“5·12”汶川地震诱发了大量的崩塌、滑坡等地质灾害,崩塌滑坡堵塞主河形成堰塞湖,并为泥石流的形成提供了丰富的固体物质来源,在未来3～5年内泥石流灾害将成为震区的主要灾害之一,危害居民、交通、通讯和重要工程设施安全。构建系统的次生山地灾害监测预警网络和体系是震区减灾的重要措施,也是灾区恢复重建防灾体系的重要组成部分。按照规划,四川地震区将专业监测灾害点2998处以及建设6处重点城镇和区域山地灾害监测预警系统。为了保证山地灾害监测预警网络健康运行,监测预警系统须具有无线通讯、无人职守、低功耗且独立电源支持、实时性等功能,参照国内外监测内容,已由山地灾害形成背景条件、激发因素、成灾体、监测系统、综合信息处理平台、预测预报与警报发布等模块,分析了地震条件下山地灾害的形成的临界指标和适应震后环境的监测预警信息传输网络,并建立地震区山地灾害监测预警体系的初步构想。特别针对信息传输问题,提出引入无线传感器网络,绘制应用示意图。     

无升力双体水动力干扰计算

根据势流理论给出任意运动的2个水下无升力物体间流体动力干扰的二维和三维计算模型.从壁面附近圆柱干扰力计算结果出发,指出水下物体相互接近过程中,理论上存在某种干扰最小的路径.采用3种不同的网格划分比例计算回转椭球体附加质量,单元数确定时,加密纵向网格则与纵向运动有关的计算精度提高,横向的精度降低,因此网格划分应合理分配纵横比例.对三维Rankine体进行了壁面干扰规律的模型试验和计算研究,间距较大时物体受到壁面的吸力,随间距的减小,该吸力先逐渐增加后减小,最后变为排斥力,分布源计算值与试验值的比较表明:分布源法可有效预测壁面间距较大情况下的流动干扰力,随着Reynolds数的增加,分布源法有效性的壁面间距下限增大.论文中的数值模型也适用于多个无升力物体作6自由度运动的情况.     

关于天体角动量的思索

利用统计方法,对太阳系中太阳-行星系统和行星-卫星系统中的星球的角动量的规律进行了分析和研究,并在天体的角动量中引入了“背景角动量”这一概念。根据天体的背景角动量的数值和天体的自旋角动量的数值之间的正相关关系,提出了角动量在更深层面上可能具有的某些潜在的物理属性。尝试了从新的视角解释银河系中所观测到的一些天文现象和规律,如银河系的质量分布规律、九大行星自旋运动规律、某些行星自旋运动的异常行为等。     

烟草液泡前体的分离与超微结构研究

从含有液泡前体荧光标记物的烟草转基因细胞系中分离纯化液泡前体.用荧光共聚焦显微镜跟踪观察纯化过程,明显观察到荧光信号的逐渐增强.纯化后的组分经负染后直接用电子显微镜观察,可见大小形态均一的细胞器,经脱水包埋超薄切片处理后在电子显微镜下可见多小泡体结构的细胞器,该细胞器可被液泡前体的特异标记物VSR标记.荧光信号的逐渐增强和液泡前体特异标记物的标记结果证明,所分离得到的多小泡体是液泡前体.     

Dynamical separation of rigid bodies in supersonic flow

A computational investigation of the unsteady separation behavior of rigid bodies in Mach-4 flow is carried out. Two rigid bodies, a sphere and a cube, initially stationary, centroid axially aligned, are released and thereafter fly freely according to the aerodynamic forces experienced. During the separation process, the smaller cube can experience different types of movement and our principal interest here is the non-dimensional transverse velocity of it. The separation behavior is investigated for interactions between a sphere and a cube with different mass ratio and a constant initial distance between them. The qualitative separation behavior and the final transverse velocity of the small body are found to vary strongly with the mass ratio but less sensitive to the initial distance between the two bodies. At a critical mass ratio for a given distance, the smaller body transit from entrainment within the flow region bounded by the larger body's shock to expulsion and the accumulated transverse velocity of the small body is close to maximum. This phenomenon is the so-called ‘shock-wave surfing' phenomenon noted by Laurence Deiterding for two spheres at hypersonic Mach numbers. Then we investigate the separation behavior of a sphere interaction with a rotary cube and with a non-rotary cube for a given mass ratio and different distance between them. The rotary is found to increase the likelihood of ‘surfing'. Only at a certain initial distance for a given mass ratio the rotary effect of cube can be neglectable.     

人体胸围尺寸的拟合方法

为客观、准确地测量人体尺寸而保证服装CAD顺利实施，本文基于非接触式测量方法，分析了人体胸围尺寸拟合中的难点，介绍了回归分析方法的特点和原理，提出了用最小二乘和偏最小二乘回归实现人体胸围尺寸的拟合方法，取得了较为满意的结果。     

多刚体滑模姿态协调控制

本文研究了多刚体分布式姿态协调控制问题．基于图论和滑模控制理论,针对修正罗德里格参数描述的姿态跟踪控制系统,设计了滑模姿态协调控制律．首先引入图拉普拉斯矩阵,采用Lyapunov稳定性分析方法设计了滑模面．然后在干扰存在时设计了滑模姿态控制算法,并在转动惯量不确定存在时研究了控制算法的鲁棒性．最后对给出的算法进行了数值仿真,其结果验证了所提出的多刚体滑模姿态协调控制算法的可行的、有效的．     

一种快速精确的连续碰撞检测算法

为了实现运动刚体间快速精确的碰撞检测，提出了一种新的连续碰撞检测算法。利用图形硬件的计算能力，该算法在每个时间区间上实时处理，把单个时间区间划分成若干个子时间区间，使用静态和连续的定向包围盒（OBB）相交性检测方法，计算出在子时间区间内的潜在碰撞集(PCS)，并结合基于图形硬件的可靠碰撞剔除方法、三角面片之间的碰撞检测方法和回退方法，计算出刚体间的初始碰撞时刻和碰撞位置.并应用于一个三维建模系统中的装配模块.实验结果表明，与传统的碰撞检测方法相比，该算法可以缩短计算时间，具有更好的性能和精度.     

利用水生植物对污染水体进行生态修复

以深圳市洪湖公园污染水体为试验基地,通过种植20多种水生植物,建造10000m2的人工湿地,对水体进行生态修复.经过近5年的修复治理和运行,使公园水体水质达到GB383888V类标准.湖中的鱼类、蛙类、虾类及底栖生物逐年增多,成为鹭、鹤、野鸭等多种鸟类的常年栖息地,水体生态系统趋于平衡,其生物多样性明显改善.     

Fast analysis of wide-band scattering properties of inhomogeneous dielectric bodies

The asymptotic waveform evaluation (AWE) based on the volume integral equation (VIE) is applied to accelerate wide-band electromagnetic scattering properties of arbitrarily shaped inhomogeneous dielectric bodies. For the analysis over a single frequency, the discontinuity of the normal component of the volume current on both sides of the medium interface should be considered. Nevertheless, the problem can be solved well by adoption of VIE and expansion of the electric flux density with SWG basis functions. However, the wide-band analysis requires repeated radar cross section (RCS) calculations over different frequencies, which takes excessively much time. To acquire the prediction of wide-band RCS rapidly, in this paper, AWE greatly reduces the computation time by deducing and computing the high derivatives of the impedance matrix and excitation vector, expanding the electric flux density with the Taylor series and further broadening the bandwidth using padé approximation. Finally, numerical examples are displayed to demonstrate the accuracy and efficiency of this method.     

由LeNet-5从单张着装图像重建三维人体

提出基于LeNet-5的从单张着装图像恢复人体三维形状的方法,建立着装人体正面轮廓和人体形状空间之间的映射模型,实现了高效、精确的三维人体建模,可以应用于对人体表面形状精度要求较高的场合,如虚拟试衣. 基于PGA在流型空间上对公开的三维人体数据集进行数据扩增,给虚拟人体进行着装,构建着装人体数据库. 从着装人体正面投影图像中提取信息,以人体形状参数及正、侧面轮廓信息为约束,基于LeNet-5完成三维人体重建. 实验证明,对于身穿不同款式服装的人,采用的模型通常都能从单张着装图像中重建得到较高精度的三维人体模型.