Three dimensional numerical simulation of residential building on shrink–swell soils in response to climatic conditions          下载免费PDF全文

Xiong Zhang  Jean‐Louis Briaud 《国际地质力学数值与分析法杂志》2015,39(13):1369-1409

Shrink–swell soils can cause distresses in buildings, and every year, the economic loss associated with this problem is huge. This paper presents a comprehensive system for simulating the soil–foundation–building system and its response to daily weather conditions. Weather data include rainfall, solar radiation, air temperature, relative humidity, and wind speed, all of which are readily available from a local weather station or the Internet. These data are used to determine simulation flux boundary conditions. Different methods are proposed to simulate different boundary conditions: bare soil, trees, and vegetation. A coupled hydro‐mechanical stress analysis is used to simulate the volume change of shrink–swell soils due to both mechanical stress and water content variations. Coupled hydro‐mechanical stress‐jointed elements are used to simulate the interaction between the soil and the slab, and general shell elements are used to simulate structural behavior. All the models are combined into one finite element program to predict the entire system's behavior. This paper first described the theory for the simulations. A site in Arlington, Texas, is then selected to demonstrate the application of the proposed system. Simulation results are shown, and a comparison between measured and predicted movements for four footings in Arlington, Texas, over a 2‐year period is presented. Finally, a three‐dimensional simulation is made for a virtual residential building on shrink–swell soils to identify the influence of various factors. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

Experimental characterization of the impact of temperature and humidity on the breakdown of soil water repellency in sandy soils and composts          下载免费PDF全文

Amii Whelan  Cedric Kechavarzi  Frederic Coulon  Stefan H. Doerr 《水文研究》2015,29(8):2065-2073

Soil water repellency is a widespread phenomenon with the capacity to alter hydrological and geomorphological processes. Water repellency decays with time, and the consequences are only of concern during the timescale at which the water repellency persists. This study aimed to characterize the influence of temperature and humidity on the breakdown of water repellency. Apparent contact angle measurements were carried out on samples consisting of sand treated with stearic acid as well as naturally repellent dune sands and composts. Temperature and humidity were controlled using a cooled incubator and a purpose designed enclosed box in which humidity could be raised or lowered. Results showed the contact angle of the stearic‐acid‐treated sands decayed with time and that there was a significant increase with stearic acid concentration. For all samples, the decay in apparent contact angle could be described with a continuous breakdown model. The stearic‐acid‐treated sands showed a significant increase in contact angle with relative humidity at a temperature of 10 and 20 °C. These differences diminished with increasing temperature. Similar results were seen for the dune sands and composts. Despite the influence of temperature and humidity on contact angles, there was no significant change in the rate at which the contact angle decayed in any sample. Absolute humidity was found to provide a more relevant indicator than relative humidity when assessing the influence of humidity on repellency over a range of temperatures. The contact angle initially increased with absolute humidity before plateauing owing to the confounding effect of temperature. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

Development of a rain‐on‐snow detection algorithm using passive microwave radiometry          下载免费PDF全文

Caroline Dolant  Alexandre Langlois  Benoit Montpetit  Ludovic Brucker  Alexandre Roy  Alain Royer 《水文研究》2016,30(18):3184-3196

Currently observed climate warming in the Arctic has numerous consequences. Of particular relevance, the precipitation regime is modified where mixed and liquid precipitation can occur during the winter season leading to rain‐on‐snow (ROS) events. This phenomenon is responsible for ice crust formation, which has a significant impact on ecosystems (such as biological, hydrological, ecological and physical processes). The spatially and temporally sporadic nature of ROS events makes the phenomenon difficult to monitor using meteorological observations. This paper focuses on the detection of ROS events using passive microwave (PMW) data from a modified brightness temperature (T_B) gradient approach at 19 and 37 GHz. The approach presented here was developed empirically for observed ROS events with coincident ground‐based PMW measurements in Sherbrooke, Quebec, Canada. It was then tested in Nunavik, Quebec, with the Advanced Microwave Scanning Radiometer for the Earth Observing System (AMSR‐E). We obtained a detection accuracy of 57, 71 and 89% for ROS detection for three AMSR‐E grid cells with a maximum error of 7% when considering all omissions and commissions with regard to the total number of AMSR‐E passes throughout the winter period. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

电感耦合等离子体质谱法测定铅合金中的微量杂质元素镉和锡   总被引：1，自引：1，他引：0  

郝原芳  刘新  宋丽华  李丽君  徐英奎 《岩矿测试》2016,35(4):378-383

铅合金中的镉和锡由于含量较低,国家标准方法均为单一元素分析,步骤繁琐,检出限高,难以达到理想的检出要求。本文建立了应用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定铅合金中微量级(μg/g级)杂质元素镉和锡的分析方法。采用单一的低浓度硝酸溶解铅合金,用低温慢溶的方式使样品溶解更加完全,减少了多离子对仪器的干扰;通过铅基体匹配和加入酒石酸保证了标准与样品介质的一致性,同时避免了锡的水解;以~(103)Rh作为内标元素,~(111)Cd和~(118)Sn作为测量同位素克服了质谱干扰。方法检出限为镉0.05 ng/g、锡0.04 ng/g,比国家标准方法的检出限(1~6μg/g)低,精密度小于4%。该方法试剂用量少,减少了处理样品的复杂性,实现了合金中微量级元素的准确测定。  相似文献   

利用微波等离子体炬四极杆质谱在线测定稀土矿样中的多种稀土元素     

初晨  张瑛  王尚贤  周润芝  蒋涛  朱志强  卢爱民 《岩矿测试》2016,35(5):468-474

随着稀土的应用越来越广泛,开发稀土元素的快速在线检测技术已日趋成为行业发展的需求。本文以微波等离子体炬(MPT)为离子源,以四极杆质谱仪(QMS)作为质量分析器建立了一种快速、直接检测水样中稀土元素的质谱检测方法,并将其应用于分析稀土矿样中的多种稀土元素。研究表明,应用MPT-QMS测定水样中的钇、镧、铈、钕、铕五种稀土元素,检出限(LOD)可达11.0~60.5μg/L,测定范围为50~1000μg/L。当分析固体稀土矿样时,样品经酸溶处理后通过气动雾化形成气溶胶,再进行冷却干燥,气溶胶由MPT的中心管道进入等离子体中,产生稀土元素复合离子,再引入QMS中进行分析,即可以定量地测定矿样中稀土元素的含量。同一样品用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)进行对比实验,两者的检测结果在数量级上接近,证明了MPTQMS方法在半定量的意义下是准确、可靠的,因而这种快速的检测方法可发展成为水体中金属元素的现场分析方法,应用于环境水、生活水质量在线监测等领域。  相似文献   

相对湿度和PM_2.5浓度对大气能见度的影响研究:基于小时资料的多站对比分析          下载免费PDF全文

樊高峰  马浩  张小伟  刘樱 《Acta Meteorologica Sinica》2016,74(6):959-973

为了全面分析浙江省不同区域能见度变化基本特征及影响机理,基于杭州、宁波、温州3个国家基本气象站2013-2014年逐时能见度观测资料,比较分析了3市能见度变化的基本特征。发现3市不同等级能见度出现频率基本一致,随着能见度等级的提高,出现频率逐渐降低;从能见度的日变化来看,07时（北京时）前后最低,之后缓慢上升,14-15时达到最高,随后逐渐下降;全年有两个能见度较低时段,分别出现在12月-次年2月和5-6月;总体而言,宁波能见度最优,杭州和温州大体相当。功率谱分析结果表明,3市能见度均有显著的日周期,高频波段呈现出多个显著谱峰,低频波段存在若干显著谱峰。进一步开展机理分析,发现相对湿度和PM_2.5浓度是调制大气能见度的关键因子,相对湿度增大、PM_2.5浓度升高导致能见度降低。在同一相对湿度等级下,初始阶段能见度随PM_2.5浓度的升高迅速降低,到达“拐点”之后降低速率趋于缓慢。在同一PM_2.5浓度水平下,相对湿度越大,能见度越低,说明水汽对能见度也有重要影响。基于相对湿度和PM_2.5浓度两个因子,采用非线性拟合方案构建了大气能见度定量统计模型,总体而言模型拟合效果较好。最后针对研究中存在的不足和未来值得进一步发掘的科学问题进行了讨论。  相似文献   

中国中东部冬季霾日的形成与东亚冬季风和大气湿度的关系   总被引：11，自引：1，他引：10       下载免费PDF全文

吴萍  丁一汇  柳艳菊  李修仓 《Acta Meteorologica Sinica》2016,74(3):352-366

利用1961-2013年中国地面台站长期观测资料和同期NCEP/NCAR再分析资料,以华北、江淮和华南为研究区,分析了中国中东部冬季霾日的形成与东亚冬季风以及大气湿度的关系。结果表明:(1)冬季霾日与东亚冬季风强度成显著的负相关。首先,东亚冬季风强度的减弱使得地面风速减小,进而导致冬季霾日增多。其中,华北7-8 m/s最大风速日数和江淮6-8 m/s最大风速日数的减少,及华南≤2 m/s最大风速日数的增多对各区冬季霾日的增多作用较大。其次,东亚冬季风减弱引起冬季气温的持续升高,易导致冬季霾日的增多,这在华北地区较之在江淮和华南更为明显。(2)由于气候变暖,冬季气温升高,使得近地面相对湿度减小。在江淮和华南地区,冬季霾日的增多与近地面相对湿度的减小显著相关,而在华北地区这种相关较弱。(3)冬季气温升高也有利于大气层结稳定度的增强,3个区域冬季霾日的增多均与大气层结稳定度的增强显著相关,特别是与对流层中低层(850-500 hPa)大气饱和度的降低显著相关。(4)冬季霾日数变化与区域水汽输送关系密切。其中,华北地区的冬季霾日数与水汽总收入成显著正相关,江淮地区与纬向水汽收入成显著正相关,与经向水汽收入成显著负相关,华南地区与经向水汽收入成显著负相关。  相似文献   

一种新的温度传感器湿度补偿方法     

邹水平  行鸿彦  于祥 《南京气象学院学报》2016,8(6):533-539

针对温度传感器测量中易受湿度影响的问题,通过对思维进化算法（Mind Evolutionary Algorithm,MEA）中的趋同操作、异化操作及收敛条件进行研究改进,对趋同操作中的散布权值进行自适应调整,在异化操作中引入差分进化算法的变异操作,并考虑收敛条件中搜索平面平缓的情况,提出了基于改进思维进化算法的BP神经网络湿度补偿方法.由湿度影响检定实验得到的样本数据,利用此补偿方法建立湿度补偿模型,将补偿结果与未经优化的BP神经网络模型的结果进行比较研究.结果表明,基于改进思维进化算法的BP神经网络模型补偿精度较高,收敛速度快,计算量小,可有效提高温度传感器的测量精度和可靠性,便于实际应用.  相似文献   

冰雹云降水过程中微波亮温的变化特征     

何文英  陈洪滨 《气象与环境科学》2016,39(1):3-11

通过冰雹云模式模拟的一次冰雹云降水过程中降水粒子廓线和微波辐射传输模式结合,分析了冰雹云发展的不同阶段的微物理含量垂直结构变化及其对微波亮温的影响,得到以下几点结论:1)如果微波通道受到降水粒子散射和辐射的共同作用,如降水云早期的85 GHz亮温,成熟期的19 GHz亮温及消散期的37 GHz亮温,由于辐射和散射信息互相抵消,致使亮温随雨强的变化较复杂,这些通道亮温和雨强的相关性明显降低,不宜被用来反演地面雨强。2)根据19 GHz亮温随地面雨强或冰相粒子柱含量的改变,可以大致确定降雨云的不同阶段:在发展阶段,主要是降雨层以上的冰相粒子,尤其霰粒影响19 GHz亮温,致使其亮温与冰相粒子柱含量具有较好的负相关,而与地面雨强相关性较差;在成熟阶段,主要受雨水上层逐渐增加的辐射和冰相粒子散射共同作用,使得19GHz亮温与地面雨强和冰相粒子柱含量的相关性都不太好;在消散阶段,19 GHz亮温主要受较强的雨水辐射影响,与地面雨强和冰相粒子柱含量均有着较高的正相关。3)37 GHz是相对比较稳定的通道,其亮温与地面雨强有较好的线性关系,尤其与冰相粒子柱含量相关性更好,因此是反演地面雨强和冰相粒子柱含量的最佳通道。85 GHz亮温对降雨云体的中高层结构较为敏感,使得其亮温随地面雨强增加而降低的变化比较离散,不如37 GHz的集中。  相似文献   

中国东部夏季暴雨的年代际跃变及其大尺度环流背景   总被引：4，自引：0，他引：4  

陈栋  陈际龙  黄荣辉  刘永 《大气科学》2016,40(3):581-590

本文利用1960~2011年中国东部地面测站的逐日降水资料和JRA-55再分析资料探讨了夏季暴雨分布的年代际跃变及其相关联的大尺度环流异常特征。基于暴雨频数和占比(夏季暴雨占比是指5~8月暴雨降水量对总降水量的贡献百分比)的分析结果表明:中国东部夏季暴雨分布在20世纪70年代末和90年代初经历两次反相的经向"三极子"跃变。中国东部夏季暴雨的年代际演变过程可分为三个时段:1960~1979年为华南和华北暴雨偏多、江淮流域暴雨偏少的经向"三极子"分布;1980~1991年为南方和华北暴雨偏少、江淮流域暴雨偏多的经向三极子"分布;1992~2011年为南方暴雨显著偏多、华北暴雨持续偏少,逐渐形成经向"偶极子"分布,并导致近十多年我国夏季"南涝北旱"的整体格局。1970年代末(1990年代初)跃变相关联的大尺度环流异常配置:东亚夏季风的减弱(增强),西太平洋副高的增强西伸但南撤(北抬),南亚高压的减弱南缩(增强东扩),以及蒙古高原中低层的气旋式(反气旋式)环流异常。与此同时,低层局地环流也发生调整:华北和黄淮地区以及华南和江南地区均为反气旋式(气旋式)环流异常,而江淮流域和四川盆地受控于风场切变式辐合(辐散)异常;涡度场发生相应变化,南北方大部分地区的负(正)涡度异常不(有)利于低涡的发展,而江淮流域和四川盆地的正(负)涡度异常有(不)利于低涡的发展,进而引发江南和华南暴雨减少(增加)、江淮流域和四川盆地暴雨增加(减少)、黄淮和华北暴雨减少(增加)的经向"三极子"跃变。  相似文献