基于情景应对模式的突发地质灾害应急防治探讨

突发地质灾害应急防治宜采用“情景-应对”模式,应急预案制定及应急决策离不开情景分析与推演。情景静态特性表现为地质灾害风险认知,可描述为灾害地质体特征、承灾体特征和地质环境条件等要素;情景动态特性可通过演变后果体现,即关键节点的应对需求变化。通过情景要素的应急响应特性分析,选择响应启动时间、灾害空间范围为一级标准,灾害地质特征和引发因素为二级标准,应对能力满足程度为辅助标准,初步提出了情景分类的框架。并针对单点滑坡、单体危岩（崩塌）、单沟泥石流、跨区地质灾害、区域强降雨、地震次生地质灾害和跨区地质灾害等常见情景,分别给出了应急调查处置方案要点。     

基于主控结构面锁固段模型的危岩稳定性计算

基于危岩体主控结构面地质结构特征,探讨了危岩体主控结构面模型中“规范法”和“贯通率法”在等效抗剪强度参数取值上的不足,提出了包含主控结构面贯通段和锁固段的危岩主控结构面计算模型。建立了基于主控结构面锁固段的三类危岩体稳定性计算的物理模型和力学模型,提出了三类危岩体危岩稳定系数计算方法。以重庆万州首立山5个典型危岩体为例开展了算例验证。分析结果表明,利用提出的计算方法得到的结果与原始勘探资料及2009~2013年现场观测资料相符合,弥补了重庆市地方标准在危岩体稳定性计算方面的不足,为规范的进一步修订提供了理论依据。     

水库大坝监测资料整编分析系统的研究与开发

针对水库大坝的监测资料整编与分析需求,研发出一套水库大坝监测资料整编分析系统。系统首先建立了通用的监测资料整编模板和数学分析模型,并借助现代信息技术实现了资料整编与分析的自动化。该系统可自动进行粗差剔除、特征值统计、各类时间和空间分布图形的绘制、定量分析等工作,生成相应的年、季、月等资料整编报告,并可将报告输出为Word格式文档,大大降低水库管理人员的工作量,提高监测资料整编的质量和规范化。      

中国水土资源开发利用特征及匹配性分析

水资源和土地资源的开发利用程度及匹配关系决定了一个地区的经济发展规模和生态安全形势。为了客观地评价我国水土资源的空间匹配情况,以我国346个地市级行政区为研究对象,分析了2005年、2010年、2015年各地市级行政区的水资源开发利用率和土地资源开发利用率,并通过基尼系数法探讨了不同省级行政区的水土匹配特征。计算结果表明:华北平原、河西走廊和塔里木盆地西侧地区是我国水资源开发里程度最高的地区;东北平原、华北平原、关中平原、四川盆地以及广东沿海地区是我国土地资源开发利用程度最高的地区;甘肃、陕西、内蒙古和西藏是我国水土空间匹配状况差距最悬殊的省份,其中甘肃、陕西和内蒙古水土匹配差异悬殊是由于当地水资源无法支撑如此多的土地资源,西藏则是由于大量的水资源无法被当地短缺的土地资源充分利用。     

基于临界雨量推求复合预警指标的方法及应用

基于全国山洪灾害调查评价获取的山洪灾害防治断面临界雨量数据,依据流域产汇流原理充分考虑前期影响雨量Pa、临界雨量P和预警时段H对复合预警指标的不同影响,提出了由临界雨量推求复合预警指标的公式,并以江西婺源县为例说明了该公式的可行性及其应用过程,提出了一套完整的山洪灾害预警方案。结果表明:婺源县复合预警指标值的平均极差为5.4,平均变差系数为0.029,由临界雨量推求复合预警指标可行。将降雨开始时的前期影响雨量、实测或预报的雨量及其时段长代入公式得实时复合预警指标值,再与断面复合预警指标阈值比较,达到或超过预警阈值即发布山洪预警,否则根据后续降雨情况重新判断是否预警。该方法充分利用事发之前的已有信息,能计算任意时段预警值,可为山洪灾害预警提供一种新的有效方法。     

气候变化与人类活动影响下大清河流域上游河流径流响应研究

河北雄安新区的设立,引起了各界对雄安新区所在的大清河流域的广泛关注,特别是其水资源的变化特征与影响因素是了解雄安新区水资源情势的重要参考。研究解析了人类活动和气候变化对大清河流域上游径流过程的相对影响,采用SWAT模型模拟了大清河流域上游径流过程,并结合弹性系数法验证比对,分离了人类活动与气候变化对大清河流域上游径流过程的贡献率。结果表明,1981-2015年,大清河流域上游山区倒马关站及紫荆关站径流量均呈减少趋势,倒马关站及紫荆关站年径流量递减速率分别为0.10m3/s及0.07m3/s。人类活动为影响径流的主导因子,其贡献率为53.4%～60.8%;气候变化较人类活动影响径流稍小,其贡献率为39.2%～46.6%。研究结果可为支撑未来雄安新区建设区域水资源规划和管理提供依据。     

基于粒子群算法优化极限学习机的区域地下水水质综合评价模型

地下水环境质量的准确评价可降低由水质不确定性导致的农业水管理决策风险,对于指导区域发展绿色农业、清洁生产等均具有重要的实践意义。针对ELM会随机产生输入层与隐含层的连接权值和隐含层阈值,导致网络泛化能力降低以及过度拟合引起的评价结果失真问题,提出一种基于粒子群算法优化极限学习机的地下水水质综合评价模型。选取黑龙江省建三江地区为研究区域,通过典型农业机井中地下水体的实地采样,利用构建的PSO-ELM模型对地下水水质进行综合评价。结果表明:PSO-ELM模型拟合性高于传统的ELM模型和RBF模型,并提高了区域地下水水质的模拟评价效果。建三江地区下辖的15个农场,整体地下水水质较好。研究区范围内地下水水质等级呈现出集中式分布特点,地下水综合水质较差的农场集中在研究区中东部,水质较好的农场集中在研究区的东西两侧。建三江地区地下水水质地域性规律主要与化肥施用量有关。为此,在保障粮食安全与用水安全的同时实现清洁生产应注意控制化肥的使用量,积极探索作物高产新举措。     

石漫滩水库坝基廊道析出物组成特征与成因分析

大坝廊道析出物是坝基水对基岩及混凝土等侵蚀作用的产物,其形成与演变可能对大坝运行安全产生不利影响。石漫滩水库除险加固前其廊道内广泛分布各类析出物,为探明其物质组成并分析来源,对析出物及其附近渗漏水进行了采样分析,对析出物分别采用X射线衍射和荧光光谱分析方法确定其矿物和化学组成,并通过水化学图示和模型计算等方法研究渗漏水的化学组成及演变。结果表明,分布最广泛的白色析出物主要化学组分为CaO和烧失量、矿物组分为方解石,其来自于坝体混凝土中水泥结石的溶解与再沉淀,而部分黑色析出物主要化学组分为MnO,来源于坝基水对基岩中锰质胶结物的化学侵蚀。分析结果结合扬压力等观测资料,可为除险加固工程中坝体及坝基对应补强提供科学依据。     

水泥改性膨胀土强度与变形特性试验研究

以驷马山中-弱膨胀土为研究对象,以水泥作为改性材料,通过室内常规三轴试验,研究水泥改性膨胀土的强度与变形特性。试验结果表明:掺入水泥后,能提高膨胀土的塑限,降低塑限指数和自由膨胀率;水泥改性膨胀土三轴应力-应变曲线存在弹性、非线性强化、应力软化等三个阶段,并随围压的增大,由软化型逐渐向硬化型发展;峰值强度、残余强度均随围压的增大而增大,试样为剪切破坏形态,剪切破坏角符合摩尔-库伦理论计算值。     

基于PCA和ArcGIS空间分析的河北省农业节水区划

农业节水区划是区域农业规划的前提。针对河北省水资源匮乏的问题,选取灌溉需水指数、农田生产潜力、作物净初级生产力、土壤类型、地下水利用情况、地形地貌、人口及GDP等8项指标,通过ArcGIS的空间分析功能结合主成分分析法,构建了河北省节水区划模型,对河北省进行合理的农业节水区划,以提高灌溉水利用效率和农业生产效率。结果显示,河北省各县/区间模型评价结果差异明显,根据模型评分将河北省149个县/区划分为农业节水急切发展区、农业节水重要发展区和农业节水暂缓发展区3类区域,总体上河北省东南部农业节水建设需求高于西北部。最后根据各类区域特点,提出了各区存在的问题及未来发展建议。