多元回归模型在地表水资源量计算上的应用

地表水资源量是指河流、湖泊、冰川等地表水体中由当地降水形成的、可以逐年更新的动态水量,用天然河川径流量表示。通常情况下,有水文站点控制的区域,天然河川径流量等于实测径流量与还原水量之和;无水文站点控制区域,天然河川径流量需要采用水文方法计算。计算方法主要包括水文比拟法、降水径流关系法和等值线法以及水文模型法等。本文利用多元回归法和实测水文资料,在EXCEL平台上创建了不同时段降水量与地表径流量计算模型,并在不同下垫面条件水文站点进行了应用,结果表明,该模型创建方法简单,操作简便,计算地表水资源量有一定精度,有推广价值。     

坡面细沟分形研究的空间数据获取与分析

如何实现细沟沟网分形维数的准确计算是目前坡面侵蚀非线性量化面临的主要问题之一。为了实现分形理论在细沟量化中的应用,在介绍坡面DEM获取、细沟沟网提取方法的基础上,依据分形盒维数的基本原理,提出基于ArcGIS的细沟沟网分维值计算的网格化方法,以黄土坡面侵蚀模型为例,对黄土坡面模型细沟分形维数和数据无标度区进行了计算和分析,通过计算得到分维值为1.126 6,并对计算结果的合理性进行了讨论,认为该方法具有较高可信度。     

澜沧江某水电站控制性结构面对岩质边坡的失稳破坏影响

边坡的控制性软弱结构面是决定岩质边坡失稳破坏模式及稳定性的重要因素。为研究其对边坡的影响,以西藏某拟建水电站中坝址溢洪洞出口边坡为研究对象,运用野外现场调查、工程地质分析等方法对边坡岩体控制性结构面进行了详细分析,并选取典型剖面分析潜在不利滑移面,并运用刚体极限平衡法计算其稳定性。结果表明:边坡发育陡倾坡外优势结构面及一组中—缓倾坡外不利结构面,边坡破坏模式以滑移-拉裂型为主,以控制性不利结构面为边界。边坡可能产生四组潜在滑移面,边坡碎裂松动岩体SL12及SL14区域产生浅表层弯折、脆性倾倒破坏模式。稳定计算结果表明天然工况下边坡基本稳定,暴雨及地震工况下边坡控制性软弱结构面参数会大大降低,稳定性系数大幅减小,边坡可能发生失稳破坏。研究成果可以为水电站工程建设及设计提供一定依据。     

边坡渗流与坡面径流联合求解三维有限元模型

强降雨特别是暴雨常常诱发边坡失稳。边坡渗流场的模拟是准确评价边坡稳定性的前提,然而强降雨条件下的渗流场与坡面径流相互影响,十分复杂。为准确模拟此时边坡水分的运移过程,建立边坡渗流与坡面径流联合求解三维有限元模型。模型采用Richards方程描述边坡饱和-非饱和渗流过程,采用运动波方程描述坡面径流过程;分别采用有限元和特征有限元建立渗流和径流控制方程的有限元格式;以边坡渗流场和坡面径流场之间的交换流量为联系(但不计算流量),将2组有限元方程相加而消去交换流量,从而构建边坡渗流与坡面径流联合求解模型;若坡面产流,则根据坡面径流场修正入渗边界流量。对简单边坡降雨入渗进行数值模拟,对比了该方法与Geo-Seep所得结果,表明当上段边坡渗透性相对下段边坡较小,且上段边坡产流而下段边坡未产流时,该方法所得的累积入渗量更加符合实际情况。     

Slide在库岸边坡路基稳定性研究中的运用

以库岸边坡路基修建为研究对象,建立库区二维边坡模型,基于Slide软件采用Bishop法和Janbu法对边坡的破坏范围及滑裂面安全系数进行模拟计算,同时建立无水模型,对比分析研究水对边坡稳定性的影响。结果表明,Janbu法对该模型的计算更接近实际情况。由于边坡地层主要为板岩,滑裂面切割深度较浅,破坏后二次计算显示路基的稳定性满足设计要求。     

随机模拟在水源论证中的应用

对用水文比拟法求得的盘石、里店两水库的天然年径流量序列进行了随机过程分析,根据天然年径流量序列的相关结构特性,建立相应的随机水文序列模型,生成模拟序列,并对其作长系列可供水量调节计算,以与样本序列的成果作比较,来检验盘石、里店两水库设计枯水年时向核电厂供水的可靠性。     

矿坑边坡稳定性分析及施工技术探究

基于某露天矿修复治理工程,对矿区边坡稳定性进行了分析,计算了在不同荷载组合下,天然工况(岩体饱和)、削坡压脚后天然工况(岩体饱和)、地震和不同回填高度下的矿区边坡安全系数的分布范围。根据矿区边坡特点,提出沿边坡角度17°进行削坡和压脚设计的施工方法,保证矿区边坡稳定性,为矿区治理工程提供了设计及施工依据。     

黄河流域天然径流量计算解析

黄河流域天然径流量的计算是黄河流域水资源规划、调度、生产、科研的基础性工作。天然径流量主要包括实测径流量和人类活动影响的径流量两部分，其中实测径流量由水文测站进行断面控制，而人类活动河川径流影响的量需要通过还原，这部分还原水量的计算工作是天然径流量计算中最重要的部分。对黄河流域还原水量的计算，黄委目前已有一套较为成熟的方法，即通过国民经济各生产部门从黄河干支流引出的水量扣除回归河道后的水量，便可计算出还原水量，也就是通常所说的净耗水量。通过介绍还原水量计算方法，阐述了河川径流量与水资源量的区别。     

基于GA-BP算法的岩质边坡稳定性和加固效应预测模型及其应用研究

针对岩质边坡稳定性预测及加固效应具有的非线性和非明确性等特征,为了准确的预测稳定安全系数和加固效应,采用在实际工程中较为常见的二折线滑动面边坡概化模型,以边坡潜在滑块高度、上下滑动面倾角、坡面倾角、滑块面积,以及上下滑动面的黏聚力和摩擦系数作为影响因素,进行基于强度折减法的数值计算获得安全系数,得到足够数量的样本。然后利用遗传算法GA优化BP神经网络的权值和阈值,建立边坡稳定性的安全系数GA-BP预测模型,将其预测结果与标准BP神经网络进行对比分析。在此基础上,建立混凝土置换加固和锚索加固的方案优化方法。最后,将该方法应用于白鹤滩水电站泄洪洞出口边坡典型剖面在天然和开挖状态下的安全系数预测,并分别对混凝土置换加固和锚索加固进行了方案优化。结果表明:GA-BP神经网络模型精度更高,收敛速度更快,比使用标准BP网络模型的效果更优。研究成果对边坡稳定性评价和加固方案优化具有参考意义。     

锦屏一级水电站左岸坝肩边坡的3DEC变形和稳定性分析与认识

鉴于锦屏一级水电站左岸坝肩边坡地质条件复杂,结构面发育,本文采用三维离散元3DEC方法,结合左岸边坡监测数据对整体计算模型和结构面计算参数进行设计,在此基础上分析其开挖变形特征及潜在变形失稳模式。分析表明,开挖变形受结构面控制明显,且上部倾倒变形特征显著,体现出2 150~2 230m高程区间倾倒型解体型的潜在破坏方式,其整体滑移稳定安全系数大致在1.2~1.3。     

基于DEM的黄土丘壑区动力学流域水沙数学模型应用研究——以黄河中游两个典型小流域为例

该文以黄土丘陵沟壑区典型小流域—岔巴沟流域为研究对象,首先采用地理信息系统(GIS)对坡度和土地利用方式等侵蚀产沙环境因子提取分析,提出基于网格的超渗产流模型和基于运动波理论的栅格型坡面汇流模型,然后采用Preissmann四点隐式差分进行方程的离散求解。另外根据研究区地形及地貌特点将其分为梁峁坡、沟谷坡和沟槽三种垂直分带侵蚀单元,采用力学分析建立其侵蚀产沙公式和分布式坡面流运动波模型进行耦合求解。本模型在岔巴沟流域1970~2001年17场水沙过程的模拟和验证结果表明:产汇流、产沙计算平均确定性系数分别为0.69、0.58。杏子河流域验证结果也表明该模型对黄丘区水土流失时空过程的模拟计算具有一定精度,模型预测成果可为黄土高原水保规划和生态建设等提供更为精细和科学的决策依据。     

黄土边坡稳定计算中参数的敏感性分析

用瑞典圆弧法对黄土边坡稳定计算中参数对计算结果影响敏感性进行了分析,并根据分析结果提出了各参数合理的取值办法,可供黄土边坡工程设计时参考。     

黄土区坡面侵蚀时空分布与上坡来水作用的实验研究

本文采用多坡段模型，运用模拟降雨实验方法研究了坡面侵蚀时空分布特征和上坡来水来沙的侵蚀作用，结果表明：坡面各部位的侵蚀方式与雨强密切对应。定量分析得出径流量、产沙量与坡度呈对数关系，与坡长呈线性关系，与雨强呈幂函数关系，建立了产沙量与坡度、雨强及径流量的关系式。同时也建立了产沙量、产沙增量与上坡来水来沙的关系方程，上坡来水使梁峁坡和谷坡产沙量增大了20.2%～63.5%和42.9%～74.5%。     

晋西北典型黄土陡坡急流冲刷调查研究

随着气候的变化,近年来晋陕北部暴雨集中,来势快急,对当地黄土高原造成巨大影响,陡坡急流造成坡面大量崩塌、滑坡,形成了侵蚀堆积体和沟道泥石流,对乡村和中小城镇造成安全威胁。为了研究晋西北典型黄土高原陡坡急流冲刷情况,通过资料搜集、野外勘察和测量,选取黄土裸坡冲刷状况进行取样和现场实测,获得当地降雨资料,并得到 3 种典型裸坡的侵蚀特征、形态参数和颗粒级配。通过建立边坡泥沙颗粒受力模型,分析裸露黄土边坡坡面急流冲刷的发生条件。研究发现: 降雨特征、土层特性与边坡形态共同影响着边坡冲刷侵蚀的发展。边坡冲沟沟深沿程呈波动趋势,直线型边坡冲沟沟深随径流量的增加而增大; 凹型边坡冲沟沟深随径流量的增加而增大,随坡度的增大而减小; 凸型边坡冲沟沟宽沿程沟深随径流量的增加而减小,随坡度的减小而减小。边坡冲沟沟宽沿程呈抛物线变化趋势,沟宽沿 BC 坡段减小,沿 DE、FG 坡段增大。     

基于FLAC的极限状态黄土高边坡强度参数反演

评价边坡稳定性关键问题是确定滑动面和可靠的抗剪强度参数。基于数值模拟技术,提出一种新的方法,可在无需事先假定滑动面的情况下得到可靠的强度参数。通过对兰州地区30个极限状态黄土边坡的坡高和坡宽参数进行统计,发现二者呈线性关系,且拟合度较高。根据所得到的回归方程,采用FLAC建立边坡模型,利用强度折减法对兰州地区边坡进行强度参数反演,将4个邻近高度边坡得到的参数反演曲线绘于同一坐标系中,得到该坡段综合强度参数值。反演结果表明:随着坡高的增加,黄土内摩擦角逐渐减小,黏聚力增大。根据计算结果,绘制60～120 m边坡高度下强度参数综合反演曲线,可直接进行黄土高边坡稳定性评价,提高了工作效率,也为高边坡几何形态的设计提供可靠的数据支持。     

基于GIS黄土丘陵沟壑区分布式侵蚀产沙模型的构建——以蛇家沟小流域为例

分布式侵蚀产沙模型是土壤侵蚀模型的重要发展方向,本研究将蛇家沟流域下垫面划分为5 ×5m的栅格,每个栅格内赋予相应的高程、坡度、地貌、土地利用等属性信息.根据流域DEM,确定流域的汇流方向、流路与汇流累积面积.在蛇家沟流域内采用“穷举算法”对SCS-CN模型的参数值进行校正.基于DEM、地貌、土地利用以及降雨等资料,利用黄土丘陵沟壑区良好的水沙关系,运用VB.NET+ARC ENGINE9.2+ SQLSERVER2000构建分布式侵蚀产沙模型.模型结构简单,输入参数比较少,利用求产流来求产沙,考虑了土地利用、汇流等因素具有一定的物理意义,并能达到一定的预报精度.其中产沙模型是建立在黄土丘陵沟壑区普遍的水沙关系基础上,通过校正水沙关系式系数及产流模型中的CN、λ值可在其它相似的小流域内使用.该研究可为黄土丘陵沟壑区水土保持治理效果评价提供依据.     

黄土与紫色土抗侵蚀机制试验研究

应用人工模拟降雨试验,在同等试验条件下对黄土和紫色土坡面产流及产沙特征进行了对比研究。研究发现黄土坡面属于超渗产流,坡面发育较深的侵蚀沟;紫色土属于蓄满产流,坡面沟道不发育或发育微弱,且同等条件下黄土的坡面侵蚀量远大于紫色土。在制订保土措施时,应结合土壤特征选择适当的方法,以达到理想的效果。     

北京山区坡地水土流失量计算方法研究

简要回顾了北京山区坡地水土流失计算方法,分析了径流小区推算区域水土流失计算方法存在的问题,提出了基于土壤流失方程和径流曲线数模型的坡地水土流失量计算方法,探讨了坡地水土流失量计算的具体步骤,并以2013年为例,计算了北京山区坡地年土壤流失量和径流量。本研究结果有较好的实用性,不仅提出了可以作为北京地区计算水土流失量的方法,而且可为其他地区测算辖区水土流失量提供参考。     

红壤坡地降雨产流的数学模拟及其过程分析

本文采用一维运动波理论建立了自然降雨下红壤坡地产流模型，应用Preissmann隐式格式对模型进行了数值求解，通过实测资料进行验证，计算值与实测值的相对误差最大不超过17%，说明该模型是合理的，可以描述不同雨型下不同水土保持措施的红壤坡地产流规律。将试验实测的降雨过程输入到本文建立的模型中计算，得到不同雨型下的产流过程。通过分析表明：百喜草覆盖与敷盖措施的起始产流时间明显滞后于裸露地，而洪峰流量也明显小于裸露地，说明百喜草覆盖与敷盖措施都有明显的削峰滞后作用。     

波状坡耕地工程减蚀技术设计与试验

为解决波状坡耕地水土流失的治理问题,针对波状坡耕地的形态特征及其水土流失特点,设计了波状坡耕地拦挡淀排技术,并提出了相关参数计算方法。在河北省平泉县东北沟小流域布设径流小区2个(对照小区和措施小区)并观测产流产沙量。3年观测结果表明,波状坡耕地的土壤侵蚀主要是由几场强降雨引起的,拦挡淀排措施在强降雨情况下的平均减蚀率仍能达到98.37%;通过对次降雨资料分析发现次降雨量是影响波状坡耕地侵蚀的重要因子,经过拦挡淀排措施对径流的调控作用,措施小区径流量明显减少,措施小区径流量与次降雨量的相关性系数减小;按照野外径流小区的实际修建费用估算出拦挡淀排技术的公顷造价为30075元,仅为北方土石山区石坎梯田公顷造价的49.60%,具有良好的经济适用性。因此,拦挡淀排技术能够有效防治波状坡耕地水土流失,可作为一项新型坡耕地水土流失防治技术。