库水位+降雨条件下四方井粘土心墙坝坝坡渗透稳定可靠度分析

针对粘土心墙坝坝坡稳定仅局限于确定性分析,考虑到尚缺乏研究坝体材料空间变异性的问题,以四方井水库粘土心墙坝为例,对库水位联合降雨工况下的坝坡渗透稳定性进行数值模拟,同时基于Monte-Carlo法分析了可靠度规律。结果表明,单纯的库水位骤降监测点孔压随时间呈单调下降趋势,库水位骤降速率越大,孔压下降速率越快。降雨联合库水位工况在降雨时刻孔压有一个突升的过程;库水位骤降情况下安全系数随库水位下降呈先下降后上升最终保持不变,库水位骤降速率越大,最小安全系数越小,出现的时间亦越早;不同类型降雨工况安全系数在降雨过程中有一个突降的过程,最终安全系数回升至初始值,其中后峰型降雨安全系数降幅最大,前锋型降雨安全系数降幅最小;降雨发生在库水位骤降后期最为危险,最小安全系数也越小;库水位骤降情况平均失效概率约为30%,不同类型降雨条件下平均失效概率基本小于10%,降雨发生在库水位骤降不同时刻下失效概率平均约为60%。对降雨发生在库水位后期的情况应加强监测,防止坝坡失稳灾害的发生。     

不同前期降雨类型下涩草湖尾矿坝渗流稳定性规律研究

为探究不同类型前期降雨下涩草湖尾矿坝的渗流稳定性变化差异较大的问题,利用Geostudio软件对涩草湖尾矿坝进行了数值模拟,得到了不同表层、纵深孔压及安全系数变化规律。结果表明,前期降雨过程中表层孔压不断升高,而在前期降雨接近结束时孔压则逐渐降低或增速减缓,短历时、强降雨下主降雨过程中,孔压有个突然升高的过程;前期降雨条件下,尾矿坝安全系数呈持续下降的规律,在主降雨过程中,安全系数降幅更大,最终安全系数降幅逐渐减小并最终趋于稳定。不同类型前期降雨影响了涩草湖尾矿坝的长期安全稳定性的规律。     

方溪面板坝面板缺陷渗流特性及静动力稳定性数值模拟研究

针对目前面板缺陷下的面板坝渗流特性及静动力稳定性研究较少的问题,以方溪面板坝为例,利用Geo-studio软件建立了面板及缺陷有限元计算模型,数值模拟了不同缺陷情况及不同库水位情况下的面板坝动静力渗透稳定性,得到了坝体内部浸润线变化及坝体上下游的静动力安全系数变化规律。计算结果表明,缺陷的产生使面板处出现了渗漏通道,较完整面板来说大大抬升了面板坝内部的浸润线,主要浸润线抬升部位在靠近面板处,在下游坝坡处浸润线区别则较小;缺陷尺寸越大且缺陷高程越高,浸润线的高程越高,坝体渗漏量越大,但缺陷尺寸的影响小于缺陷高程的影响;上游坝坡的静力安全系数整体上随库水位的升高而上升,下游坝坡则相反。库水位水平高于缺陷高程时,缺陷高程越高,缺陷尺寸越大,安全系数则越低,同时上游坝坡的静力安全系数大于下游坝坡的静力安全系数;缺陷面板遇上地震工况时,上下游坝坡整体安全系数明显下降,下游坝坡在部分工况下处于失稳状态。研究成果对于面板坝灾害防治有一定积极意义。     

不同面板缺陷下面板堆石坝渗透稳定性数值模拟研究

为研究不同面板缺陷联合库水位变动(库水位高程、库水位骤降速率、缺陷高程、缺陷尺寸)对面板堆石坝渗透稳定性的影响,以浙江省临海市某面板堆石坝为例,利用岩土软件Geostudio的Seep/w与Slope/w模块对含不同缺陷及不同库水位情况下的面板堆石坝进行了有限元分析,得到了渗漏量、面板后浸润线高程及上下游坝坡的安全系数变化规律。计算结果表明,库水位高程越高,面板坝坝后浸润线高程越高,坝体的渗漏量越大,上游坝坡安全系数越大,下游坝坡安全系数越小;当库水位高程低于缺陷高程时,完整面板坝与含缺陷面板坝的渗透稳定特性一致,当库水位高程大于缺陷高程时,库水位水平越高,面板坝后的浸润线高程越高,同时渗漏量也越大;库水位骤降下面板坝内部浸润线呈现先疏后密的规律,在库水位骤降经过缺陷高程时,坝体内部浸润线有个突然下降的过程;一旦面板发生缺陷,面板坝后的浸润线及渗漏量会出现较大的增长,安全系数下降幅度也较大,缺陷高程越高,面板坝后浸润线高程及渗漏量越大,安全系数也越小;缺陷尺寸越大,面板后的浸润线高程及渗漏量也越大,安全系数越小,但变化幅度较小,同时,上游坝坡的安全系数整体上要大于下游坝坡。     

库水位变动及降雨共同作用下心墙坝坝坡稳定性研究

为研究库水位变动和降雨共同作用对心墙坝上下游坝坡稳定性的影响,考虑渗流场和应力场的耦合作用,基于非饱和渗流原理,考虑不同降雨强度、不同降雨类型（4种）及不同库水位升降速率,对心墙坝遭遇库水位变动和降雨时的渗流和坝坡稳定性情况进行有限元模拟。结果表明,水位变动速率主要影响上下游坝坡安全系数趋于稳定的时间;降雨类型和降雨强度是影响心墙坝下游坝坡安全系数的主要因素,但对上游坝坡的安全系数变化影响较小;在下游坝坡安全系数〖JP2〗趋于稳定时,各降雨类型的安全系数大小为前锋型≥中锋型＞〖JP〗平均型＞后锋型;无论是水位上升阶段还是水位下降阶段,降雨都会降低下游坝坡的安全系数。该研究结果为心墙坝遭遇极端工况条件时进行风险分析和应急管理提供了参考依据。     

非稳定状态下土石坝渗流及坝坡稳定分析

以云南省鱼龙水库为例,基于达西定律与渗流理论,并结合Geo-Studio有限元模块分析了上游正常蓄水位分别在10、15、20d内降落至死水位时坝体内部渗流场及临水坡面安全系数变化情况。结果表明,库水位在10、15、20d由正常蓄水位降落至死水位时,20d降落工况的坝体内部渗流场对坝坡稳定影响最小,坝体内部浸润线的降落速率与库水位下降速率密切相关,其浸润线分布密集变化缓慢,且该工况安全稳定系数最大为1.80,说明坝体内部渗流场变化越缓慢,土石坝坝坡安全稳定性越好。     

极端气候条件对某土石坝稳定特性的影响研究

受全球气候变化和人类活动的影响,干旱、降雨等极端气候导致水库大坝产生了滑坡等灾害,同时碾压式土石坝设计规范未考虑蒸发、降雨对大坝坝坡渗流和稳定性的影响。对此,构建了某土石坝有限元计算模型,研究了蒸发、降雨和库水位作用对土石坝孔隙水压力、浸润线和坝坡抗滑稳定安全系数的影响,并结合地勘和监测资料分析了滑坡的成因机制。研究结果表明,蒸发、降雨对下游坝坡0～2 m范围土体的孔隙水压力影响较大;测压管实测水位与有限元计算浸润线差值小于0.4 m;初始阶段蒸发作用提高了坝坡稳定性,但蒸发作用导致坝体表层填土不断收缩、开裂,为降雨入渗提供了通道,随着降雨、蒸发循环次数的增加和库水位上升,裂缝不断增加,裂缝底部附近的局部滞水区相互连通形成饱和带,从而导致大坝下游浅层坝坡失稳破坏;研究结果为完善土石坝设计规范和水库大坝滑坡预警提供了科学依据。     

虹吸井对尾矿坝地震液化的影响分析

为了解虹吸井对尾矿坝地震液化的影响,以东北地区弓长岭尾矿坝为例,通过在坝体施加虹吸井的方法进行动力计算,比较了排渗措施失效后与施加虹吸井后对坝体及库区液化区分布的影响,并通过有限元方法和拟静力法计算了坝坡的安全系数。结果表明,排渗措施失效后液化区主要分布于坝体溢出点以下区域及尾矿库库区内,坝体安全系数不符合规范要求,且尾矿坝不安全;施加虹吸井后液化区显著减小,仅分布于尾矿库库区内,库区水边线附近分布区域最大,且坝体安全系数能满足现行规范要求,尾矿坝安全稳定。     

降雨类型对浅层深层滑坡渗流及稳定性的影响

为研究不同降雨类型对浅层及深层滑动面渗流特性及边坡稳定性的影响,采用有限元分析软件Geo-slope中的Seep/w和Slope/w模块,分析了相同降雨量不同降雨模式(平均型、前锋型、中锋型、后锋型)下浅层及深层体积含水率、孔压变化规律,得出了其安全系数随时间的变化曲线。结果表明,降雨期间边坡表面体积含水率增大至饱和,孔压趋向于0,停雨后边坡上部体积含水率及孔压逐渐减小,而坡脚处几乎不变,不同降雨模式影响了土体含水率及孔压的分布;下部浅层滑动面安全系数变幅大于上部浅层滑动面,深层滑动面安全系数变化滞后于降雨;平均型降雨对于深层滑动面安全系数影响最大,而后锋型降雨对于浅层滑动面安全系数影响最大。研究结果为边坡滑坡机理的认识及滑坡治理提供了参考。     

极端降雨条件下灰渣坝渗流与变形特性分析

灰渣坝为贮灰场的控制性工程,若灰渣坝发生溃坝将造成极大的工程事故,而极端降雨对贮灰场的安全有严重影响。对此,以许家沟贮灰场为例,采用有限元瞬态流固耦合计算方法,分析灰渣坝在极端降雨条件下的渗流和变形规律。结果表明,当降雨强度较大时,随着降雨量的逐渐增加,坝坡下部孔压显著升高、有效应力降低,坝体产生显著的卸载回弹现象。其中,二级子坝由于处于一级、三级子坝的中间,排水条件最差,强降雨过程中,孔压最大,回弹量最大。当降雨强度降至一定程度时,子坝孔压逐渐降低,坝坡回弹量降低。结合该灰场现场情况,二级子坝坝坡出现显著隆起,验证了有限元分析结果。     

西北城市雨水资源化利用

随着城市化的快速发展,近年来城市缺水现象越来越严重,尤其是西北干旱半干旱地区,已严重影响到工农业生产和居民的正常生活。本文结合北西地区城市的实际情况,以及物理、化学原理及土地处理技术,提出雨水资源化的利用模式:一、雨水贮留;二、雨水就地下渗;三、雨水回灌。     

不同降雨条件下的某航电枢纽工程砂砾体围堰稳定性分析

降雨入渗对岩土的力学性质和力学行为有较大影响,不同的降雨条件会导致土体内部产生不同的水力响应。基于江西省某航电枢纽工程,结合Abaqus通用有限元软件,分别考虑实际降雨的三个影响因素(降雨强度、降雨历时、降雨雨型)进行不同降雨条件下的砂砾体围堰渗流及稳定性数值计算与分析。结果表明,围堰体内部渗流速度、孔隙水压力及变形位移随降雨强度和降雨历时的增加而增加,而堰体安全系数则随之下降。同时,堰体渗流和稳定性与不同雨型的峰值分布有较强的相关性,雨强峰值出现越晚,在降雨终止时,堰体的非饱和区孔压、渗流速度等越大,堰体安全系数越小。     

不同自然降雨雨型下红壤坡地地表径流和壤中流输出特征

我国南方红壤丘陵区受降雨和土壤性状影响,洪涝灾害与季节性干旱等问题并存,研究坡地降雨过程中径流输出特征具有重要意义。为此,利用江西省水土保持生态科技园内大型土壤渗漏装置,研究了3年期间32场天然次降雨下植草覆盖、干草敷盖和裸露3种不同处理的红壤坡地径流输出特征。结果表明,小雨雨型下,研究区红壤坡地均不产生地表径流;中雨雨型下,植草覆盖、干草敷盖、裸露处理的壤中流所占地表径流和壤中流总量比例分别为58%、80%和12%;对于促进降雨入渗,干草敷盖最优。大雨及以上雨型下,植草覆盖和干草敷盖处理以壤中流为主,占比分别为63%和64%,裸露处理以地表径流为主,占比93%。在红壤坡地开发中除栽种植物加强植被覆盖外,辅以敷盖措施能起到更好的保水保墒效果。     

太湖雨洪资源利用可行性分析

评价雨洪资源利用现状和潜力是开展雨洪资源利用、缓解水资源短缺矛盾的重要工作。以太湖为例,界定了太湖雨洪资源的定义,建立了太湖雨洪资源利用评价指标体系框架,阐述了雨洪资源利用相关概念,计算了太湖雨洪资源的总量、可利用量及现状利用水平,分析了太湖雨洪资源利用的需求和潜力,并提出了太湖雨洪资源利用策略建议,可为太湖雨洪资源利用决策管理提供科学依据。     

人工降雨条件下坡面流试验分析

采用5个固定坡度的试验水槽和人工降雨系统模拟了不同坡度和雨强下的坡面薄层水流,分析其水动力学特性随坡度和雨强的变化规律,为坡面侵蚀理论提供了试验依据.研究结果表明,人工降雨条件下坡面薄层水流各水力学特性与坡度和雨强呈较好的函数关系.     

基于SWMM的武汉市城区雨水管网初雨特性分析

以武汉市黄孝河城区雨水管网系统为例,基于SWMM模型对初期雨水特性进行模拟分析,以COD≥50mg/L为初期雨水的界定标准,分别从初雨持续时间、污染物冲刷比例及径流深度三方面综合分析降雨强度和汇水面积大小对初雨特性的影响。结果表明,初雨持续时间整体变化范围较大;初雨污染物冲刷比例和径流深度主要受降雨强度的影响,且变幅较大;武汉市城区最佳控制初雨径流深度可取7.00mm,初雨径流中污染物占整场降雨冲刷污染物总量比例的均值为56.8%。     

PMP估算中地形对山地暴雨增幅作用的影响

在山区可能最大降水(PMP)估算中,当确定移置附近气候相似区某场灾害性特大暴雨后,就必须定量估算山地地形对暴雨的增幅作用,以便在移置之前定量消除地形对被移置暴雨的影响。为了定量估算辐合雨分量及其时空分布形态,以福建莆田地区和香港地区两场不同类型的暴雨为例,基于福建东南沿海地区84个站点和香港地区77个站点1、3、6、12、24h的5个时段的历史年最大雨量资料和实测降雨资料,应用"分时段地形增强因子(SDOIF)"暴雨分割技术分割香港20080607和莆田19991009两场暴雨,探讨山区暴雨期间地形对暴雨的定量影响及其空间分布模式。研究发现山区地形对暴雨有着增幅作用,且随历时增加而逐渐增强,越靠近暴雨中心增强幅度也越显著。同时地形增强因子也受高程的影响,低海拔处地形增强因子的增速高于高海拔处。经暴雨分割后的辐合雨空间分布形态与实测降雨的形态也基本一致。可见基于极值暴雨历史系列统计特性分析及暴雨天气背景和地形地貌特征分析相结合的SDOIF暴雨分割技术,能够有效地反映特定地形对暴雨的增幅作用及其空间分布形态,为山区暴雨移置提供了可靠依据。     

多源降水信息在海河流域洪水预报中的应用

将气象数值预报降水格点信息、雷达反演降水信息插值到实测雨量站点中,分别通过覆盖、插补方式将插值的雨量信息统一整合到标准的实时水雨情库中,从而实现与该站点实测信息的融合,从降雨数据层面实现了测站的历史、实时、未来降水信息的统一。在此基础上,利用现有水文预报系统进行多源降水信息支持下的洪水预报,在确保一定精度的前提下,延长了洪水预报的预见期。将该方法应用于2012年海河流域洪水预报和防洪调度中,取得了较好的效果。     

山洪灾害分析评价预警雨量应用机制与实践

山洪灾害预警是山洪灾害防治的重要手段,现有遥测自动雨量站可为山洪灾害预警提供基础支撑。针对各沿河村落已有预警雨量而无法有效投入使用的问题,提出了按流域分区使沿河村落与雨量站进行一一对应,使用泰森多边形法确定了预警雨量站及雨量站预警关联机制,并将其应用于商城县化眉笼小流域中。结果表明,提取出沿河村落上游流域范围,并在该范围内搜索雨量站,将沿河村落与这些雨量站进行逻辑关系对应,在流域中使用泰森多边形法确定雨量站的预警关系,符合流域降雨在空间上的分布,能够解决目前预警雨量站空报、错报问题。