兰州大学学报(自然科学版)

地质灾害与防治

  • 积石山地震诱发金田-草滩村滑坡-泥流灾害链过程与成因

    李亚军;岳东霞;陈冠;张毅;郭富赟;赵岩;祁天君;曾润强;孟兴民;

    2023年12月18日23:59在甘肃省积石山保安族东乡族撒拉族自治县发生6.2级地震,地震在青海省民和回族土族自治县中川乡金田及草滩村引发了一处滑坡-泥流灾害链事件.利用无人机摄影测量、激光雷达扫描和电阻率层析成像等技术,结合详细现场调查及访问对该灾害链事件展开勘查分析,发现地震诱发台塬面下饱水黄土层液化是本次灾害链的主要原因.该饱水黄土层的形成与区域长期的农业灌溉有关,冬季地下水出口被冻结导致的地下水位上涨增加了液化的可能性.黄河上游类似中川乡地质地貌条件的引水灌溉区域有很多,未来地震条件下发生区域液化滑坡-泥流灾害链的风险性极高.

    2024年01期 v.60;No.271 1-5页 [查看摘要][在线阅读][下载 2866K]
  • 甘肃积石山Ms 6.2地震次生地质灾害分布规律与发育特征

    郭富赟;张永军;窦晓东;何斌;田婉婷;祁天君;陈冠;张毅;岳东霞;孟兴民;

    地震是诱发山区地质灾害最主要的原因之一.受发震构造、岩体强度、地貌形态等的综合影响,地震诱发的次生地质灾害通常具有显著的分布规律和发育特征,揭示该规律对抗震救灾和风险评估具有极为重要的支撑作用. 2023年12月18日23:59,甘肃省积石山保安族东乡族撒拉族自治县发生Ms 6.2级地震,在甘肃省和青海省造成严重的人员伤亡和财产损失,地震导致部分在册地质灾害隐患点危害加剧,同时诱发大量新生地质灾害,以崩塌、滑坡、泥石流为主要类型.震后,通过快速的遥感解译和实地调查,获取了此次地震次生地质灾害隐患数据集,结果显示地震导致新生崩塌灾害多于滑坡,而诱发滑坡数量相对较少,加剧泥石流的数量不多;空间特征表现为受逆冲构造“上下盘效应”和软弱黄土地质环境的显著控制;地貌条件,尤其是坡度、坡向和相对高差显著影响同震灾害的空间分布.

    2024年01期 v.60;No.271 6-12页 [查看摘要][在线阅读][下载 3053K]
  • 地震荷载下边坡抗滑桩有效加固区与最优加固位置理论

    张晓曦;彭涛;张志伟;尹平保;

    假设边坡滑裂面为对数螺旋曲线,应用极限分析上限定理,根据典型均质边坡的局部失稳模式,分别计算桩前和桩后坡体的局部稳定性,提出抗滑桩有效加固区理论.采用Ito理论考虑桩-土相互作用,分别计算抗滑桩加固边坡的地震安全系数、已知设计安全系数所需的最小桩径或桩间净距及其对应的所需抗力、抗力合力作用点位置和滑面以上桩长.根据计算结果结合工程的安全性、经济性和施工难度可确定合理的设计桩位,通过算例分析地震荷载和岩土物理力学参数对抗滑桩加固边坡的有效加固区的影响.

    2024年01期 v.60;No.271 13-19+30页 [查看摘要][在线阅读][下载 1905K]

干旱半干旱区气候变化

  • 两种再分析资料和Nudging方法在WRF模式降水模拟中的适用性

    王田宇;迪里努尔·牙生;王星宇;邱学兴;李旭;雷雨虹;孙彩霞;谢祥珊;王金艳;

    采用Grid Nudging(GN)和Spectral Nudging(SN)方法,用再分析资料ERA5和FNL驱动中尺度数值天气预报模式(WRF),探究不同再分析资料和Nudging方法对降水模拟效果的改进效果及机理.对2021年3月15日中国南方地区降水过程设计6组试验进行数值模拟,分析不同试验方案对降水及相关物理量的影响.结果表明, WRF模式能较好地模拟出本次降水事件,进行Nudging驱动后显著提升了降水分布、降水中心落区和降水量的模拟效果.与观测数据综合对比, GN的模拟效果优于SN,尤其是使用ERA5资料结合GN模拟效果最佳,能够准确地模拟出发生在安徽省南部的降水中心以及超过33 mm/d的降水强度.模式结果与两个观测站点记录的降水发生时间和降水强度变化较为一致. GN方法使模式有效提高了西南低空急流的强度,校正了风向,对水汽通量和水汽通量散度的刻画更符合实际情况.

    2024年01期 v.60;No.271 20-30页 [查看摘要][在线阅读][下载 3185K]
  • 利用DQCT实现2018年8月超历史极值暴雨的高质量模拟

    李博;李帅康;陈超;钟水新;华灯鑫;徐波;

    构建较全面的双级质量控制技术(DQCT).利用中尺度天气预报模式(WRF)对2018年8月下旬华南地区一次超历史极值的暴雨过程进行高分辨率数值模拟,并用DQCT评判暴雨的模拟效果.结果表明,在暴雨形势背景场中用WRF成功模拟大尺度季风风场、西南暖湿气流与低压交汇过程,并准确复制了造成高潭镇极端降雨的中尺度对流系统.总降雨量中的中γ尺度极值暴雨中心模拟得较为准确.该模式在24 h降雨量模拟中成功复制了暴雨中心的演变过程;在6 h降雨量模拟中较好地再现了中γ尺度雨带的演变过程.在暴雨重灾区高潭镇1 h降雨量演变过程的模拟中,总体降雨趋势与实况吻合较好.定性分析结果同步得到定量指标的验证.

    2024年01期 v.60;No.271 31-39页 [查看摘要][在线阅读][下载 2452K]

黄河流域生态保护和高质量发展

  • 基于兴趣点大数据的兰州新区城市多中心空间结构演变

    高新宇;张旺锋;钟会;张晓山;韦建芳;

    基于2012-2020年兰州新区兴趣点数据,利用核密度分析和探索性空间数据分析等方法,根据多年整体及不同类型兴趣点数据的空间分布特征和聚集程度,分析城市多中心空间结构的演变过程和特征.结果表明,兰州新区呈现出明显的“多中心、组团式”的空间结构,公共服务、生活服务和商务类中心发展较快,休闲和居住类中心发展较慢;兰州新区“多中心、组团式”空间结构的形成表现出依托起步核心,通过路网等基础设施构建,串联起“高-低”和“高-高”聚集增长核同步发展的特征;兰州新区城市多中心空间结构演变的驱动力主要包括约束力、引导力、推动力、支撑力,多因素共同作用于城市,在助力城市发展的同时,造成不同中心发展的时空差异.

    2024年01期 v.60;No.271 40-48页 [查看摘要][在线阅读][下载 2571K]
  • “流空间”视角下西北地区城市群内部网络空间结构及其驱动机制

    郭倩倩;张志斌;马晓敏;陈龙;

    运用社会网络分析和ArcGIS空间分析方法,从交通、经济、人口等多要素流视角分析西北地区城市群网络的层级结构、联系格局与子群特征,借助二次指派程序回归分析方法剖析多元网络结构的影响机制.结果表明,网络中心性地区差异显著,且重心位于东翼.交通网络差异相对较小,呈单中心结构,经济网络规模分布最为集中,呈双中心结构,人口网络规模分布相对分散,呈多中心结构;城市联系表现出“东密西疏”的空间网络格局,且等级性显著.交通网络呈带状组团结构,经济网络呈中心辐射状结构,人口网络呈以省会为主的蜂房状多中心结构;网络内部均存在小团体.交通网络子群构成与联系凸显干线的串联带动作用,经济网络择优链接效应明显,人口网络受行政区划约束;地理邻近、交通可达性和经济发展是产生网络共性的主要因素,企业成长、产业结构和社会服务是网络差异性的主要贡献者.

    2024年01期 v.60;No.271 49-59页 [查看摘要][在线阅读][下载 1975K]

干旱区农业与生态

  • 祁连山青海云杉林下苔藓层持水及截留特征

    周碧莲;顾继雄;易玉媛;赵传燕;

    为了探究祁连山青海云杉林下苔藓层的水文截留特性及其对土壤层水文功能的影响,设置不同坡度因子界定自然降雨条件下对土壤层水文功能的影响,研究祁连山青海云杉样地内苔藓层蓄积量、最大持水量和吸水速率等水文特征参数.结果表明,在自然降雨事件中,青海云杉样地的苔藓层在坡度为43°开始补充给土壤水分的降雨阈值最大(14.3 mm);在0°时开始补充给土壤水分的降雨阈值最小(10.7 mm),说明坡度会对苔藓植物的持水能力产生影响.林下苔藓层持水量随浸泡时间的延长而增加,其规律遵循对数方程W=k ln(t)+p.苔藓层吸水速率随浸泡时间延长按方程V=kt~b的趋势下降.在模拟小降雨强度条件下,苔藓层最大持水量随降雨强度的增加而升高,最大持水量均高于浸泡法测定值的80%.

    2024年01期 v.60;No.271 60-67页 [查看摘要][在线阅读][下载 1748K]
  • 高寒草地植物和土壤线虫群落对模拟放牧的响应

    杨玉青;刘艳方;熊有才;李文龙;胡华伟;白丽丽;王文颖;

    以青海海北高寒草地为研究对象,进行连续8 a的模拟放牧和围栏封育野外试验,研究模拟放牧和围栏封育对高寒草地地上植物群落和地下土壤线虫群落组成、物种多样性及其营养类群的影响,揭示植物群落结构与土壤线虫之间的相关性.结果表明,与围栏封育相比较,模拟放牧使植物群落物种丰富度、物种多样性指数升高,禾草类重要值显著下降而杂类草重要值显著上升.模拟放牧会显著降低食细菌线虫和杂食-捕食线虫的密度,对植物寄生线虫和食真菌线虫密度没有显著影响.总体上模拟放牧会显著降低土壤0~10 cm表层线虫群落组成和数量,但对线虫优势属没有产生影响.模拟放牧管理措施通过影响植物群落间接影响土壤线虫群落多样性,对土壤线虫与植物群落的相关关系产生一定的影响.

    2024年01期 v.60;No.271 68-75页 [查看摘要][在线阅读][下载 1650K]
  • 兴隆山典型林分土壤呼吸的空间异质性分析

    凌雷;马成艳;陈徵尼;仲怡铭;王子乔;王翠英;

    为探明兴隆山森林生态系统典型林分土壤碳呼吸的日变化、月际动态特征及其影响因子,利用LI-8100土壤呼吸测定室对辽东栎林、山杨-白桦混交林、油松林和青杄林土壤呼吸速率(R_s)进行连续观测,采用指数方程拟合R_s对土壤温度(T_5)、土壤含水量(W_5)的响应.结果表明,各林分覆枯落物与裸地的R_s日变化均呈先增加后下降的单峰型曲线,但达到峰值的时间各不相同,各林分R_s与T_5间均有显著相关性.各林分R_s在8月达到峰值,为2.6~7.0μmol/(m~2·s),与其土壤性质的表现一致:辽东栎林和杨桦混交林土壤容重较低,具有较高的全氮、全磷及有机质含量,其R_s亦较高,油松林、青杄林表现相反.枯落物对各林分R_s的贡献率分别为59.83%(辽东栎林)、41.46%(山杨-白桦混交林)、28.68%(油松林)和11.83%(青杄林),各林分覆枯落物时的R_s明显高于裸地.不同林分R_s的变化特征是水热因子联合效应的结果,R_s受T_5影响最大,受W_5的影响作用相对较小.

    2024年01期 v.60;No.271 76-83页 [查看摘要][在线阅读][下载 1828K]
  • 兴隆山青扦液流特征及其与环境因子的关系

    吴国宏;陈徵尼;王芳;王翠英;

    在2018年5月1日-10月31日,对兴隆山青扦树干液流、气象因子、土壤温湿度和土壤电导率进行连续监测,分析监测期内青扦液流特征及其与环境因子之间的关系.结果表明,不同时间尺度上青扦液流量均呈单峰变化,呈先增后减趋势,相比于晴天,青扦阴天液流启动时间和液流峰值出现时间均存在滞后现象.当年生长季内,青扦蒸腾总量为273.79 mm,日均蒸腾量1.49±0.71 mm.青扦夜间液流活动与日间液流量呈极显著相关.小时和日尺度上影响青扦液流的主要环境因子是土壤电导率和空气温度,可以分别解释78.4%和81.1%的液流量变异,饱和水汽压差是月尺度上的主要影响因子,可以解释月尺度97.3%的液流量变异.

    2024年01期 v.60;No.271 84-89+97页 [查看摘要][在线阅读][下载 1816K]

人工智能

  • 面向缪子成像的计算神经动力学算法

    刘梅;任永杰;金龙;刘军涛;

    基于缪子成像中需考虑被测物体密度的双端约束以及噪声对探测数据的影响,提出一种面向缪子成像的计算神经动力学算法,可保证结果处于约束范围内.理论分析结果表明,在无噪声或恒定噪声的情况下,该算法全局收敛于缪子成像的理论解,并能有效抑制随机噪声.仿真结果表明,该算法在求解缪子成像问题时具有有效性和优越性.

    2024年01期 v.60;No.271 90-97页 [查看摘要][在线阅读][下载 1967K]
  • 基于割集矩阵算法风速监测智能优化

    贾瞳;马恒;高科;

    为建设传感器网络监测井下参数波动以实时反映风网运行状态,实现矿井通风参数智能感知,以最能体现风网变化的风速参数作为监测对象,以传感器优化数作无约束目标函数,利用割集矩阵算法进行函数解算,确定传感器安设分支条数,利用分支被影响度分布进行传感器布设选址寻优,实现传感器网络优化,利用适量风速传感器收集数据反映通风系统全局运行状态.为验证网络优化可靠性,以李雅庄煤矿为工程背景进行实例寻优,结果表明只需在32条分支布设传感器即可实现全矿井通风参数监测.

    2024年01期 v.60;No.271 98-105页 [查看摘要][在线阅读][下载 1843K]

其他

  • 大熊猫栖息地裕河片区鸟类多样性及其季节动态

    孔令望;白永兴;程志昌;王守城;马小强;杜星南;袁浩哲;包新康;

    于2020和2021年,分不同季节,通过样线法开展调查,辅以红外相机监测,对大熊猫栖息地裕河片区的鸟类多样性及其季节动态进行研究.共记录鸟类14目47科166种,其中国家Ⅱ级重点保护鸟类25种;世界自然保护联盟红色等级均为无危.鸟类区系以东洋界(46.10%)和广布种(44.81%)为主,分布型最多的是东洋型(占27.72%).鸟类居留型组成以留鸟为主(占66.87%),夏候鸟也占有较大比例(占25.90%).鸟类群落的多样性指数以夏季最高(3.772),春季最低(3.166);物种数量以夏季种类最多,冬季鸟类的数量最多.各季节鸟类群落均以留鸟为主,季节变化不明显.区域的地理位置及其鸟类居留组成决定了裕河片区鸟类群落的季节动态特点.

    2024年01期 v.60;No.271 106-114页 [查看摘要][在线阅读][下载 1784K]
  • 化学复合激发对新疆和田地区火山岩的活性影响

    夏兆轩;王怀义;杨桂权;程宁宁;石洪刚;

    针对天然火山岩粉早期活性低的缺点,利用不同化学试剂进行单掺优选、正交复合的试验方案,配合X射线衍射及扫描电子显微镜的微观分析,揭示化学复合激发对火山岩粉胶凝体系活性的影响规律和提升机理.结果表明,化学试剂单掺和复合掺加均能提升火山岩粉胶凝体系的活性,且7 d龄期活性指数表现最佳,试剂单掺最大可提升活性指数至73%,正交试验确定由6%CaO+2%CaCO_3+2%CaSO_4·2H_2O的试剂复合可使7 d龄期活性指数提升至85%,微观水化产物测试发现化学复合激发促使胶凝体系早期Ca(OH)_2向高硫型水化硫铝酸钙(AFt)转换的速率加快,使早期胶凝体系内部C-S-H凝胶及AFt晶体生成量增大,水化反应加速,水化产物填充作用明显,提升火山岩粉胶凝体系的早期强度.

    2024年01期 v.60;No.271 115-119页 [查看摘要][在线阅读][下载 1840K]
  • 特重车辆荷载作用下独柱墩连续箱梁弯桥抗侧倾和抗滑移分析与加固构造

    李岚;黄福云;何凌峰;池万杰;张健;

    在分析特重车辆作用下独柱墩连续箱梁弯桥倾覆倒塌事故的基础上,提出导致连续箱梁桥发生倾覆的重要原因是主梁在特重载偏心作用下产生侧倾与滑移的共同作用.以湖北省鄂州市发生倾覆落梁事故的三跨连续箱梁弯桥为工程背景,开展抗侧倾和抗滑移理论计算和有限元分析,提出桥梁整体化的抗滑移加固构造.结果表明,该桥梁具有较高的抗侧倾能力,但抗滑移能力明显不足,特重载偏心作用下产生的切向力显著大于支座的最大抗力,主梁极易发生滑移而倾覆.单纯增大桥梁抗侧倾能力的加固方法对提高主梁的抗倾覆效果不佳,应同时增加桥梁的抗滑移能力.该桥梁采用整体化抗滑移加固构造后,具有较强的抗滑移和抗侧倾能力,在特重载偏心作用下主梁不会发生倾覆破坏.

    2024年01期 v.60;No.271 120-126+133页 [查看摘要][在线阅读][下载 1947K]
  • 简谐激励下声学黑洞梁的疲劳裂纹扩展分析

    魏彩凤;杜伟奇;

    针对含有裂纹的声学黑洞(ABH)梁,基于假设振型法建立振动力学方程,采用包含裂纹位置及深度信息的等效弯曲刚度模型描述裂纹对ABH梁振型的影响.利用Paris公式模拟疲劳裂纹的扩展速率,提出ABH梁的振动疲劳寿命预测流程图. MATLAB数值模拟与COMSOL有限元分析结果表明,基于等效弯曲刚度模型的数值模型与有限元仿真结果吻合.裂纹扩展分析表明, ABH梁特征频率的阶数与疲劳寿命没有内在关系.振动疲劳模拟表明ABH结构的特征参数会影响疲劳寿命分布.

    2024年01期 v.60;No.271 127-133页 [查看摘要][在线阅读][下载 1847K]
  • 满足条件(P)的循环序S-系对序幺半群的同调分类

    马娉婷;乔虎生;王欣欣;

    研究同余λ(x~p,x~q)的一些重要性质,单循环序S-系S/λ(x,x~2)满足条件(P)和强平坦性的等价刻画以及满足条件(P)的循环序S-系对序幺半群的同调分类.

    2024年01期 v.60;No.271 134-137页 [查看摘要][在线阅读][下载 1430K]
  • 插值算子和Gr?bner-Shirshov基(英文)

    樊馨蔓;

    在一个范畴中,自由对象是非常重要的,其可以通过Gr?bner-Shirshov基的方法去构造.证明在算子代数的框架下,插值算子等式是一个Gr?bner-Shirshov基,作为应用,构造了自由的插值代数.

    2024年01期 v.60;No.271 138-142页 [查看摘要][在线阅读][下载 1757K]