Satellite SAR Remote Sensing of Great Lakes Ice Cover,Part 2. Ice Classification and Mapping

During the 1997 winter season, shipborne polarimetric backscatter measurements of Great Lakes (freshwater) ice types using the Jet Propulsion Laboratory C-band scatterometer, together with surface-based ice physical characterization measurements and environmental parameters, were acquired concurrently with Earth Resource Satellite 2 (ERS-2) and RADARSAT Synthetic Aperture Radar (SAR) data. This polarimetric data set, composed of over 20 variations of different ice types measured at incident angles from 0° to 60° for all polarizations, was processed to radar cross-section to establish a library of signatures (look-up table) for different ice types. The library is used in the computer classification of calibrated satellite SAR data. Computer analysis of ERS-2 and RADARSAT ScanSAR images of Great Lakes ice cover using a supervised classification technique indicates that different ice types in the ice cover can be identified and mapped, and that wind speed and direction can have an influence on the classification of water as ice based on single frequency, single polarization data. Once satellite SAR data are classified into ice types, the ice map provides important and necessary input for environmental protection and management, ice control and ice breaking operations, and ice forecasting and modeling efforts.     

NUMERICAL SIMULATION OF STREAMBED HEAT TRANSFER

１．　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｓｔｒｅａｍｗａｔｅｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｉｍｐｏｒｔａｎｔｆｏｒｔｈｅｓｔｕｄｙｏｆｎｕｍｅｒｉｃａｌｍｏｄｅｌｉｎｇｏｆｒｉｖｅｒｉｃｅｐｒｏｃｅｓｓｅｓ［１］　．Ｈｉｓｔｏｒｉｃａｌｌｙ，ｔｈｅｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｉｎｇｏｆｔｈｅｔｒａｎｓｐｏｒｔａｎｄｆａｔｅｏｆｈｅａｔｉｎａｗａｔｅｒｂｏｄｙｈａｓｂｅｅｎｔｈｅｓｕｂｊｅｃｔｏｆｅｘｔｅｎｓｉｖｅｓｔｕｄｙｆｏｒｖａｒｉｏｕｓｒｅ…     

塑料布"V"形铺设法在水库引冰爬坡中的应用

通过塑料布“Ｖ”形铺设法在胜利水库引冰爬坡的应用与实践，证明了此法与传统贴坡式塑料布铺设法相 比，大大削减了冰推力对坝坡的破坏，减少了坝坡的修复费用，起到了良好的效果。     

冰覆盖下河道水流特性及床面高程的研究

本文对冰覆盖下的河道水流进行了区域划分,给出了区域分界面上的水流条件。应用水力学中的一些基本概念和基本原理,对冰覆盖下河道水流阻力、水流流速、切力、能坡及床面高程等问题进行了研究,给出了它们的物理概念和计算公式,并用实验观测资料进行了验证,结果令人满意。     

基于TOPSIS-模糊综合评判的模糊推理模型在开河预报中的应用

冰凌开封河受到较多自然和人为因素的影响,具有较高的不确定性,为了进一步提高冰凌开封河预测的精度,考虑各因素的综合作用成为解决问题的关键。先采用主成分分析法初步确定冰凌开封河历时影响因子的权重,运用模糊推理模型依据影响因子矩阵的相似性进行初步预测,进而采用TOPSIS-模糊综合评判模型对预报因子进行识别,筛选出合理的预报因子进行二次预测。运用实例对基于TOPSIS-模糊综合评判模型冰凌预报因子识别的模糊推理模型的效果进行了检验,同时与冰凌预报模糊优选神经网络BP模型进行对比,结果表明:在TOPSIS-模糊综合评判模型因子进行识别基础上的模糊推理模型预测精度较高、效果较好,既能够有效识别预报因子,又能够较好地提高预报封河、开河历时的精度,为凌汛预测提供了新的途径。     

基于离散元方法的竖直群桩冰荷载分析

在高纬度海域或高寒地区的江河中,碎冰对海洋平台桩腿和桥墩等直立群桩结构产生很大的冲击作用,并在一定条件下造成不同程度的破坏。依据碎冰在自然条件下的离散分布特性,采用Voronoi切割算法构造随机分布和具有非规则几何形态的碎冰初始状态,在此基础上采用若干个具有黏结-破碎功能的球形颗粒构造具有一定厚度、尺寸和形状等物理参数的河冰离散单元模型,将竖直群桩简化为刚体结构,从而对碎冰的运移及其对群桩的冲击作用进行数值模拟。在此基础上可确定碎冰撞击下的群桩冰荷载,并分析冰块尺寸、冰速和冰厚对桩结构所受冰荷载的影响。     

波浪对渤海近岸海冰冲击作用的数值模拟

海冰在波浪冲击作用下可能会发生断裂,通过数值模拟定量地描述波浪引起的海冰断裂对海工结构的运行安全以及分析海冰断裂处海水与大气之间的热交换有重要作用。该文利用建立的三维数值波浪水池,将海冰视为刚性平板,结合渤海冬季海冰、波浪的相关参数,研究海冰受波浪冲击的垂向冲击力、水平冲击力、弯矩和最大弯曲正应力随波高、冰长及冰厚的变化规律;并结合渤海海冰的弯曲强度,推断海冰发生断裂的极限参数,结果表明:在渤海海域某些特定条件下,海冰断裂极限波高、冰长和最小冰厚分别为0.504 m、4.273 m和0.098 m。     

PIV技术在冰盖下复式断面渠道流速测量中的运用

在测定冰盖下复式断面流场、流速的模型试验中,水体中的运动粒子是重点研究对象。粒子图像测速(Particle Image Velocimetry,PIV)技术已在水力学研究领域得到普遍应用,但该技术在冰盖下复式断面渠道模型试验的应用为国内首次。基于试验特点,设计砖砌混凝土的循环水箱,采用变频器配合水泵、流量计实现对流量的定量控制,对不同流量下不同断面的流场、流速进行测定,采用PIV技术对水体中运动的粒子的位移场进行具体分析。试验结果表明,PIV分析结果能够直观反映流场中的状态,且可以避免测量盲区,其所测的流速与多普勒超声测速仪测得值吻合较好,并给出了横向流速分布图,弥补了传统方法无法获得冰盖下的流场分布的难题。     

基于分形理论的冰下水流流速垂线分布研究

冰下水流流速分布是冰凌生消、泥沙输移、河床演变及冰期输水的重要参考依据,基于分形理论,在前人的研究基础上,研究了冰下水流流速垂线分布规律。结果表明,依托明渠水流的若干成果,从分形理论出发,基于Einstein假定,可推出已有冰下不同形式的流速垂线分布公式;理论分析认为,冰下分区水流流速分布近似镜像,均具有分形特征,可用双对数公式表达,实测结果证明,对于弯曲河道,水流核心区流速分布均匀,并不服从对数分布,公式在运用时需考虑适用性或引入因子项;稳封期,冰盖区水流流速分布的分维值大于河床区,流速分布更均匀,而在弯道卡冰区域,由于弯道冰下水流结构的复杂性,河床区水流流速分布的分维值无规律。对冰下水流流速的研究,拓展了分形理论在水流流速垂线分布研究方面的应用成果,概化的冰下水流结构,对工程运用有一定借鉴意义。     

寒区流冰撞击输水隧洞的数值模拟分析

位于西北寒区的长距离输水工程在流冰期输水过程中,不同流速和不同碰撞角度的流冰对输水隧洞衬砌会形成不同程度的撞击作用,导致输水隧洞衬砌产生破损,因此为了研究该地区流冰对输水隧洞的撞击作用,采用了理论分析结合数值模拟的方法。研究结果表明:当流冰速度一定时,随着流冰与隧洞衬砌碰撞角度的增大,其对隧洞衬砌的影响呈现出近似的非线性(多项式)关系;当碰撞角度一定时,随着流冰速度的增大,其对隧洞衬砌的影响呈现出近似的线性关系;综合不同组合工况还可以发现流冰速度对隧洞衬砌的影响作用要强于碰撞角度对其的影响作用,且碰撞角度对隧洞衬砌所受的撞击力及隧洞碰撞区位移的影响较为不明显。