基于水动力的典型矿山泥石流运动模式研究

"4·20"芦山地震导致人工堆积矿渣更加破碎,位于震区的石棉县后沟属于典型的矿山泥石流易发区,其泥石流运动模式与所在流域的地形条件、水文条件、物源条件密切相关。由于人为泥石流和自然泥石流在运动模式上存在差异,因此本文从地形、水文、静动力及物源4个条件入手,以石棉县后沟为例,详细论述矿山泥石流的运动模式。研究结果表明,后沟泥石流的运动过程模式包含了初期降雨降低废弃矿渣稳定性、持续降雨侵蚀矿渣坡面、雨水汇集形成洪流起动沟道矿渣、高含矿渣洪流裹挟运移起动泥石流、沿途侵蚀矿渣加强了泥石流规模等5个方面。     

四川省石棉县2013年"7·4"泥石流沟道 侵蚀特征调查及研究

2013年7月4日20时,四川省雅安市石棉县多条沟道暴发了大规模泥石流,且该区为芦山县“4·20”地震作用区,泥石流物源丰富,其中泥石流沟道物源占总物源的64%以上。为了解研究区泥石流沟道物源的侵蚀特征,通过研究区3条典型泥石流沟(后沟、马颈子沟、熊家沟)流通区沟道剖面的野外调查数据,分析该区泥石流在运动过程中,不同剖面位置泥石流沟道的流深、侵蚀厚度与剖面距离、剖面间的相对高差、原沟道宽度之间的关系。在此基础上,首次建立基于沟道曲率半径的泥石流流向差概念,并且得到了研究区泥石流左右岸侵蚀厚度差与沟道剖面间流向差的平均线性函数系数为0.06,泥石流平均侵蚀厚度与沟道剖面坡度的平均线性函数系数为0.09。在此基础上,得到研究区泥石流平均侵蚀厚度与流深的关系为h=5Δh+1.798×10^-15,单位距离侵蚀方量与沟道宽度关系为ΔV=6.845D^0.625。研究结果为对震区泥石流沟道侵蚀特征的认识提供了依据。     

汶川震区清平乡文家沟泥石流灾害特征分析

2010年8月13日凌晨在四川省绵竹市清平乡暴发了16条泥石流,其中1条特大型(文家沟泥石流),1条大型(走马岭沟泥石流),9条中型,5条小型。清平乡场镇暴发的文家沟泥石流规模最大,泥石流冲出固体物质总量达310×104 m3,文家沟泥石流将清平乡老场镇的大部分区段淤埋。由于这场泥石流灾害发生在汶川地震高烈度区,是地震与降雨共同作用的结果,研究其形成原因,对于进一步认识强震区泥石流发育特征具有重要的意义。根据现场调查,从物源条件、地形条件、降雨条件分析了泥石流形成原因,并分析了泥石流成灾特征及成灾过程机制,以及泥石流运动特征等。     

石棉县熊家沟“7·04”泥石流堵江调查与分析

汶川"5·12"地震以来,四川地区地质构造活动进入活跃期。而芦山"4·20"地震后,雅安地区地质灾害进入高发期。2013年7月4日20时,四川省雅安市石棉县熊家沟暴发了大规模泥石流过程,堵塞竹马河,造成重大经济损失和人员伤亡。为了研究地震后熊家沟泥石流的堵江特征及其防止措施,通过泥石流流域野外调查,发现由于石-甘公路,特别是竹马河的河堤工程,使得熊家沟堆积区地形纵坡突增泥石流在其堆积区运动时,其汇入主河的运动方式发生突变。根据堵江型泥石流堆积区的纵坡变化特征,将该泥石流定义为工程纵坡增加型堵江泥石流。而对比熊家沟"7·04"泥石流物源的前后变化情况,可知其泥石流物源的平均转化率为0.307,且位于下游的泥石流物源更容易被侵蚀。通过熊家沟"7·04"泥石流的水上和水下堆积物筛分试验,发现其中值粒径d60增加值为3.4%,容重增加了3%。运用Spss统计软件和理论分析,得到工程纵坡增加型堵江泥石流的流速、流量与流域特征的关系,及其等衰减特征,为该区泥石流的类型研究及其防治提供一定依据。     

藏东南地区冰川泥石流形成条件初步分析——以天摩沟冰川泥石流为例

针对融雪、降雨融雪等条件诱发的冰川泥石流形成过程,为了更好的认识藏东南地区冰川泥石流形成条件,选取藏东南地区天摩沟为研究对象,根据研究区流域特征、冰川覆盖面积以及气温等条件,在热化学、土力学以及流体力学等理论基础上,分析得到藏东南地区冰川泥石流在融雪条件下的起动流深阀值。结果表明:由于藏东南地区冰川泥石流沟分布高程影响,使得冰川泥石流沟所处的大气压为41. 0×103～54. 0×103kPa,使得雪线位置的冰川熔点上升至0. 352～0. 45℃;天摩沟冰川泥石流沟道冰碛物表层有效粒径(d10=10 mm)起动的临界流深为0. 04 m;天摩沟冰川泥石流沟道冰碛物发生冲蚀剪切破坏时的临界地表流深为其侵蚀厚度的3. 17倍;当天摩沟的降雨强度大于10. 22mm/h时可诱发冰川泥石流过程。研究成果为藏东南地区冰川泥石流的防治提供一定的参考。     

黄土高原小流域分布式水蚀预报模型

本文基于黄土高原丘陵沟壑区小流域地形复杂、径流与侵蚀产沙具有明显垂直分带性的特点，以栅格DEM(Digital Elevation Model)为基础，提出由水文模块和侵蚀模块两部分组成的黄土高原小流域分布式水蚀预报模型。水文模块包括降雨、截留、微地形表面存储、入渗、地表径流和沟道流过程，采用运动波方程实现汇流演算；侵蚀模块考虑雨滴击溅分离、坡面薄层水流、细沟水流、浅沟水流和沟道流剥离与沉积等基本过程，运用泥沙物质平衡原理完成泥沙输移计算。应用模型对次降雨事件模拟的初步结果表明，模型对中度以上侵蚀性降雨事件的模拟精度在85％以上。     

急陡沟道泥石流的消防管效应形成机制研究

通过对震区泥石流沟的地形因素和泥石流沟道物源条件的野外调查和遥感解译,对震区急陡沟道泥石流的起动机制进行研究。结果表明,在急陡沟道条件下,震区急陡沟道泥石流的消防管效应形成机制主要为大高差条件下的势能和动能的转换和"V"形沟道条件下的伯努利效应,势能转换为动能条件下的消防管效应与运动高差呈指数函数关系,而伯努利效应下的消防管效应与沟道横切面积变化密切相关。     

云南东川区烧房沟“7·31”弃渣型泥石流成灾机理

2008年7月31日晚持续强降雨导致云南省东川区舍块乡烧房沟爆发泥石流灾害,造成了人员伤亡、公路、民房以及大量公共基础设施受损。这次泥石流发生在地质环境较为脆弱的工矿区,该泥石流的爆发是弃渣的不合理堆放与强降雨共同作用的结果。通过现场实地调查与试验等方法,分析了泥石流形成的降雨条件、地形条件、物源条件,研究了烧房沟泥石流启动、流通以及堆积过程。研究结果表明:集中的松散弃渣物源以及强降雨是烧房沟发生泥石流的主要原因。从发展趋势上看,烧房沟泥石流处于发展期,仍存在爆发泥石流的可能性。根据泥石流特征提出如下治理措施:拦、护为主,结合潜坝消能;及时清淤,恢复植被;实时监测,临灾预警。     

汶川县肖家沟泥石流物源演变及冲出规模研究

为研究强震区泥石流流域内物源演化特征并预测其冲出规模特征,以映秀镇肖家沟为研究对象,利用搜集到的4期高清遥感影像和DEM数据,结合ArcGIS技术对肖家沟流域内的崩滑体进行详细的解译。通过统计分析得出其震后多年间的物源演变规律及特征。结果表明:未来3～5 a间,在没有强降雨等外力作用的条件下,肖家沟的物源状态会持续呈现衰减趋势,并最终达到稳定状态。但现场调查表明:现阶段沟内仍存有大量沟道物源及少量崩滑物源,而且该沟的地貌在地震、山洪、泥石流的下切冲蚀作用下,更有利于水动力条件的形成,进而诱发物源的起动,这也在一定程度上降低了泥石流暴发的临界雨强,因此在持续性强降雨的作用下仍有暴发泥石流的可能性,仍需要加强泥石流的预警、防治及活动性预测等研究工作。运用FLO-2D软件模拟不同频率条件下的泥石流的冲出特征,结果显示:在5%,2%的降雨频率条件下,肖家沟泥石流将造成河流的部分淤塞,但均不会造成堵江,而在1%的降雨频率的条件下将造成堵江。     

矮子沟泥石流影响因素及运动参数分析

通过对矮子沟流域进行现场勘查,收集相关气象及水文等资料,获取矮子沟流域的地形地貌特征、不良地质体分布规律、地震活动等数据,结合矮子沟流域的地质条件及降雨特征,对矮子沟泥石流的影响因素进行分析,探讨矮子沟泥石流的形成过程。在此基础上选取五个典型断面结合经验公式进行运动参数的分析计算,经计算沟口处断面的泥石流的流速为7.54 m/s,流量为948.63 m3/s,此次泥石流总量为60.08万m3,这些运动参数可以为矮子沟泥石流防治方案的选择及防治工程的设计提供参考。更多还原     

大坝对鱼类栖息地的影响及评价方法述评

本文总结了大坝建设造成水流状态、水温、水质、底质和地形等因素的变化对鱼类栖息地造成的影响，并归纳了目前国内外对栖息地预测评价的主要方法，对每一种评价方法的特点进行了分析，最后对可采取的生态补偿措施进行了介绍。本文得到的结论为，大坝建设对鱼类的影响很大，但可以通过补偿措施加以恢复。     

坝后背管结构有限元分析探讨

以李家峡坝后背管为依托,借助具有强大结构分析功能的有限元软件ANSYS分析坝后背管结构应力状态。经分析单元尺度对坝后背管混凝土、钢筋的应力影响小于对钢管的影响;坝体与背管混凝土接缝面的力学效应对背管混凝土、钢筋、钢衬的应力影响很小;计算所得的应力大小规律与类似工程模型试验所得的应力分布规律完全一致,其计算值与规范中用弹性中心法所得的应力值基本接近。     

基于AutoCAD的二维建模研究

复杂地质体的二维建模,一般采用自下而上依次建立点、线、面的方法,其中面的定义需要手工完成,费时费力,针对ADINA二维建模的不足,用VC编写了AutoCAD To Adina平面建模程序,实现了点、线、面的自动定义,大大缩短了ADINA二维建模的周期,节省了体力,通过实例表明,该方法具有较大的实用价值。     

基于VB下的渡槽设计研究

渡槽是一种重要的水工结构。将渡槽设计与Visual Basic编程理论结合,通过应用计算机编程可实现对渡槽结构进行各部位验算与校核。文章阐述了该软件系统的开发思想和实现过程,同时对总体框架的设计、模块的划分、具体环节的实现作了详细论述。依据各部位的关键技术参数,对渡槽设计相关的水力计算、槽身、刚架和基础结构计算作了论述,并给出了计算机软件设计的流程图,以期为工程设计人员采用计算机程序设计提供参考。     

对推行以设计为主体的工程总承包(EPC)的认识与思考

EPC(设计—采购—施工)工程项目管理模式是20世纪80年代国际上逐步发展起来的一种工程承包和管理模式。介绍了EPC工程管理模式的背景和国内外开展EPC总承包管理模式发展现状,总结了EPC总承包管理模式的特点。从水利工程角度出发,阐述了水利行业推行EPC总承包管理模式的必要性和可行性,并提出了建议。     

基于振动的混凝土坝损伤检测的可行性初探

混凝土坝在服役期间很容易出现各种损伤，其中裂缝是最常见的一种损伤形式。裂缝开始的时候一般出现在坝的局部，如果在出现损伤的范围内没设观测点，现有的观测手段很难监测到损伤。而基于振动的方法则有可能克服这一困难。为了研究这种方法，在大坝的不同位置模拟了不同条数和张开程度的裂缝，并给出了相应的振动频率和振型，在考虑了测试噪声的情况下，用统计神经网络进行了损伤识别。这种基于振动的混凝土坝损伤检测方法还会受到水位、温度变化的干扰以及环境噪声、仪器精度等的限制，还需作进一步的研究。     

基于可变模糊集理论的地质灾害危险性评价研究

针对地质灾害影响因素的不确定性、随机性和模糊性的特点,建立了基于可变模糊集理论的地质灾害危险性评价模型。通过确定评价单元指标对各级指标标准区间的相对差异函数和相对隶属度,得到各评价单元的地质灾害危险性等级。最后,通过工程实例验证该评价方法的可行性。     

基于KPCA-PSO-SVM的径流预测研究

为提高径流预测模型的准确性与稳定性,对KPCA-PSO-SVM的径流预测方法进行了研究。在分析径流影响因素的基础上,利用核主成分分析(KPCA)法对径流影响因子进行非线性特征提取,获得主成分作为支持向量机(SVM)的输入变量,建立了径流预测SVM模型,其中模型参数通过粒子群算法(PSO)进行优化。模型建立后,以新疆伊犁河雅马渡站中长期径流预测为例进行分析。预测分析结果表明,在拟合和检验阶段模型的平均相对误差分别为0.77%和7.64%,与其他预测模型比较,基于KPCA-PSO-SVM方法建立的径流预测模型有较好的预测和泛化能力,是一种行之有效的中长期径流预测方法。     

大坝安全信息权研究

大坝原型观测数据本身包含了丰富的信息，内在反映了监测项目之间的某种客观关系，基于此，应用PCA法及PPA法建立了确定大坝安全评价信息权重的正分析模型，一方面能够对数据进行降维处理，另一方面能挖掘数据内在信息，提取指标的相对重要性；并基于最优化准则，建立了信息赋权整合模型，解决了多种数学方法计算结果不一致性问题，最大限度地保持原始信息的完整性。     

深层岩石二次人工致裂缝效果影响因素分析

针对深层岩石二次人工致裂缝过程中影响因素复杂、施工技术界限模糊等问题,以泌阳凹陷赵安鼻状构造 HTY 三段地层为例,采用二维二相油藏 － 裂缝系统模型结合正交试验方法,定量分析含水饱和度、地层压力、有效渗透率、压裂规模等因素对岩石二次人工致裂缝效果的影响,确定深层岩石二次人工致裂缝施工过程中的关键因素,确立施工技术界限。结果表明: 岩石二次人工致裂缝效果与地层压力、储层渗透率、施工规模、地层含油饱和度及油层有效厚度成正比,影响该区块二次人工致裂缝效果的主要因素为含水饱和度、有效渗透率、地层压力和人工致裂缝长度; 岩石二次致缝技术界限为地层压力保持水平 ＞ 70% 、含水饱和度≤50% 、有效渗透率≥0. 5 × 10^ － 3μm^2。以此作为该区块人工致裂缝选井选层依据,配套施工工艺,现场单井二次人工致裂缝效果良好。