复杂地形条件下实测风速数据的标准化
《复杂地形条件下实测风速数据的标准化》是依托香港城市大学深圳研究院，由何运成担任项目负责人的青年科学基金项目。
复杂地形条件下实测风速数据的标准化基本信息
| 中文名 | 复杂地形条件下实测风速数据的标准化 | 项目类别 | 青年科学基金项目 |
|---|---|---|---|
| 项目负责人 | 何运成 | 依托单位 | 香港城市大学深圳研究院 |
风场实测数据是研究风场特征、确定风气候资料的基础，也是建筑抗风及风能利用等风工程实践活动的重要参考资料。然而，近地表面风速数据往往受到地形的影响，监测系统对实测数据也存在滤波影响，因而直接使用这些数据而不加相应修正会给计算、评估结果带来很大误差。此外，不同气象站点或不同历史时刻监测系统采用的实测数据的记录格式可能有所不同，这限制了实测数据使用的便利性和通用性。本项目通过大量实测数据系统考察了地貌/地形及监测系统对近地表面实测风速产生的影响；提出了一套对近地表面风速实测数据进行标准化的方法，用以将包括平坦来流地貌、海面地貌、山地等复杂地貌下的近地表面风速数据转化为标准状况下的风速值，即来流平坦空旷地貌（粗糙度长度z0=0.03米）10米高度处10分钟平均风速。对于来流平坦地貌的情况，可借助混合高度理论或梯度风不变假定，通过确定当前地貌粗糙度数值实现对风速的标准化。对于复杂地貌的情况，本项目提出了一种基于风剖线实测数据对周围近地站点风速数据标准化的方法，并通过开展风洞试验及数值模拟计算验证了上述方法的有效性。本项目还对海面孤岛近地表面风速数据的标准化进行了研究，考察了地形影响及海-气交互作用下（即海面粗糙度随来流风速变化）风速数据标准化的情况。此外，本项目还以香港国际机场为例对不同来流地貌下的粗糙度进行了评估；综合采用了不同粗糙度评估技术，对各技术的评估精度、灵敏性、不确定性进行了系统研究；发现了当前国际气象组织所采用的风向均方根值确定地表粗糙度计算公式中存在的错误。本项目的研究意义在于强化了有关地形/地貌对近地表面实测风速数据影响的认识，给出了一套可用于工程实验的地表风速数据标准化的方法并验证了其有效性。我们认为采用本项目所提方法可提高相应数据使用的通用性及后续分析的准确性。 2100433B
复杂地形条件下实测风速数据的标准化造价信息
风场实测数据是风工程及众多相关领域研究和实践应用的基础。建筑物的抗风设计、风力发电厂选址及发电量评估、城镇污染物扩散及空气流通性评估、台风及次生灾害预测等均与之密切相关。然而，风场实测数据通常会受到观测点地貌特征及测量系统的影响，直接使用这些数据而不加相应修正会给计算、评估结果带来很大误差。因此，对风场实测数据进行修正并使其标准化，意义重大。当前，现有的修正方法一般只适用于来流空旷平坦的地貌情况；对于复杂的地形情况，如山地地形情况，这些方法将不再适用。本研究将建立一套能适用于不同地貌条件下修正风场实测数据的方法。该方法以气象站现有的观测数据为基础，简单、经济、适用。所提方法的有效性将通过风洞实验加以验证。作为该方法的应用，本研究将对位于香港境内的40多个气象站点观测得到的平均及脉动风速进行修正，并给出不同来流方向角对应的修正因子。
复杂地形条件下实测风速数据的标准化常见问题
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如何针对复杂的地形地质条件，选择合理有效的石笼网箱形式和地基处理措施，做到安全、经济、有效、合理是设计中的重点和难点。中国是个多山多水的国家，一方面我们享受这种美好的环境，一方面又因为这些山水而担忧。...
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《复杂地形条件下重气扩散数值模拟》共分7章，主要内容包括：重气扩散的个旧地形风洞实验和nomcy场地测试数据引用；重气扩散相关机理，包括传输模型、泄漏源喷射模型和重气液滴云团参与的重气扩散模型的建立；流体动力学偏微分方程组算法优化和改进；以存在规则障碍物的Thorney场地测试26和以曲折山地城市地貌为背景的风洞实验的测试结果为复杂地形条件的两种典型情景，使用实验数据对改进的浅层模型和CFD模型进行验证；模型对动态、气态喷射源条件下不同泄漏口面积重气扩散污染模拟的比较和恒定喷射源条件下存在重气液滴相时的重气和液滴重气云团的扩散行为模拟。
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【学员问题】复杂地质条件下岩土工程的勘察实践？
【解答】1、采用创新、先进的岩土工程勘探技术
岩土工程的勘探技术的基本原则是实用性高、针对性强，在复杂地质条件下进行岩土工程的勘察时，为得到有效的岩土层的测量评价指标和相关参数，主要的勘察技术有：工程地质测绘、地质钻探、原位测试以及室内测试等。
（1）地质测绘技术
岩土过程进行地质的测绘，主要目的是：细致调查、分析工程区域的地形，并深入研究该地区的地貌特点、地层、地质构造以及不良地质等情况，能更好地了解复杂地质条件地区的地貌单元、岩土的性质、岩土分布情况、形成原因及年代等，从而完成岩土层风化程度的鉴定工作等。
（2）岩层钻探技术
岩层的钻探可使用100A—D型钻机、KY一250型钻机等，钻探方法可采用泥浆护壁、全部采芯、回转钻进等。砂土层的岩芯和粘性土的岩芯的采取率要分别大于75%和90%，对各个土层的宏观特点要仔细观察并进行描述。为了对地层结构的分布特点进行更好地研究，应对不同深度的底层进行采样，之后认真进行分析，并详细记录各土层在水平与垂直方向上发生的变化，最终确定岩土工程勘察的相关指标。
（3）原位测试试验技术
采用静力触探试验测试，使用原装的液压静力触探探头完成，并将采集的信息传至电脑上进行分析、整理。标准贯入的试验使用标准落锤自由落体法进行时，注意试验前做好清孔工作，保持锤击速率在2O次/rain左右。也可以采用动力触探法，该方法能有效确定风化基岩的物理力学指标。
（4）室内测试试验技术
即模拟场地环境中可能出现的岩土工程问题，在室内进行针对性地分析试验。这样能够科学地判定与岩土相关的物理力学性质的指标，为工程的评价、分级提供更有效的标准。物理性指标的试验一般包括：土层物理性质的测定、水质分析、颗粒分析、压缩试验等。
2、复杂地质条件下岩土工程的地基的处理技术
我国许多地区的沉积地层的土壤颗粒构成属于细砂、粉细砂一类，直径在1.6~2.2mm之间；部分地区表层的砂子含水量低，粉细砂多呈松散状，不适于作天然地基，因此必须进行必要的处理，主要有以下几种方法：
（1）垫层法：又称水坠法，主要应用在黄土地区的松散粉细砂层上。首先，将基坑挖至设计处理的深度，在基坑的两侧设置样桩，并铺设砂层，将砂层的厚度控制在0.25m；接着向基坑注水至与砂层齐平的位置；之后向砂子中插入钢叉并摇匀。若砂子已经沉实，则提出钢叉，并间隔0.1m重新插入进行摇匀，然后反复。
（2）强夯法：一种有效加固软土地的方法。因为其施工简单、速度快、成本低等优点，广泛应用于地基的处理。通过夯锤下落时产生的巨大冲击波、能量，地基土层可以很快被夯实，有效降低了沙土的振动液化现象、土地湿陷性以及地基压缩性，达到地基高承载力、稳定性的双重目标。
（3）振冲法：主要分为两种，一种需要添加填充材料（砾石、砂子等），另一种则不需要，采用就地振密的方法。黄土地区常采用振冲砾石桩的方法，而对于中等、较粗的沙砾地基则振密法使用较多。借助水冲和振动来进行土壤加固的振冲法，常用于振密松砂类的地基，通过振动器带来的强力振动，松散饱和的砂层得到了一定的液化，再借助振动使得砂粒重新排列，空隙度减小，同时再加回填料，最终实现砂层的挤压、加密。
以上内容均根据学员实际工作中遇到的问题整理而成，供参考，如有问题请及时沟通、指正。
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