冰-冻破坏是寒区冬季输水渠道结构破坏的主要原因,而目前尚缺乏准确的分析方法和评价准则。本文从冰盖生消过程中结冰初期、流冰期和封冻期3个阶段衬砌结构冰冻破坏机理出发,考虑在冰-结构-冻土协同作用下,基于弹性地基梁Winkler理论推导了衬砌结构的挠曲线微分方程,分别建立了3个阶段衬砌结构的冰冻破坏力学模型,并结合相应荷载组合和边界条件对模型求解获得了衬砌结构的挠度、内力和应力的解析表达。应用该模型对南水北调京石段某输水渠道进行冰冻破坏分析计算,结果表明:结冰初期、流冰期和封冻期3个阶段衬砌结构的法向冻胀位移最大值分别为10.62、13.89和5.05 cm,对应3个阶段衬砌结构的截面最大拉应力分别为3.63、 4.11和2.05 MPa,且破坏位置均在冻结区坡板的中下部,与现场监测渠道冰冻破坏分布规律吻合。据此,建议寒区冬季输水渠道控制运用中应尽量缩短结冰初期、流冰期时间,延长第3阶段稳定封冻期时间,同时应合理控制地下水位和冰盖厚度。研究结果可为寒区冬季输水渠道抗冰冻设计提供理论依据和分析方法。
本研究旨在寻找影响东亚冬季气候的海温和北极海冰配置型。研究两者的协同作用与实际情况更符合。一方面，观测中海温和海冰对大气的影响是同时存在的；另一方面，它们对大气的影响可能存在非线性作用，使得不同配置型的协同作用并不等于各自单独作用的简单线性叠加。因此，研究影响东亚冬季气候的海温和海冰配置型对改善短期气候预测更有实际意义。 首先基于观测资料，利用奇异值分解、主成分分析等统计方法寻找与东亚冬季气候存在联系的海温和海冰配置型。再运用大气环流模式进行数值试验，研究上述海温和海冰配置型对东亚冬季气候的影响，分析两者单独作用的线性叠加与协同作用之间的差异。最后结合观测和数值模拟，分析海温和海冰配置型影响大气的物理机制，以及与各自单独影响机制之间的不同。
2014-01