低影响开发措施(LID)对天津市暴雨径流影响模拟研究

在城市化的大背景下,针对天津市暴雨洪水的特性,通过建立天津市中心城区及环城四区的SWMM模型并对其进行了率定验证,计算了不同重现期设计暴雨下的降雨径流,对比了城市实际排水管网能力。结果表明,城市现状排水管网排水能力不足,大部分地区遭遇强降雨时形成的径流过程超出了控制泵站的排水能力。针对这一情况,设计利用低影响开发措施(LID)中的生物滞留区与透水铺装措施来控制洪峰及径流总量。结果表明,LID控制措施能有效削减洪峰及径流总量达40%,但随着所遭遇设计暴雨重现期的增大,削减效果有所下降。     

基于协同改造理念的城市雨洪削减效果模拟研究

城市雨洪汇流单元的雨水处理能力因下垫面条件和土地利用类型的分布存在明显差异,将局部区域内雨洪处理能力较强单元与雨洪处理能力较弱单元进行协同改造使其具有水力连通性,有助于海绵城市建设的推进与优化。根据这一理念,采用SWMM模型,以西安市某辖区为例,模拟分析了不同降雨频率下汇流单元协同改造的效果。结果表明:通过汇流单元协同作用,可有效减少1年一遇、2年一遇、5年一遇和10年一遇降雨频率下的雨洪处理能力较弱单元的面积;径流洪峰得到了削减,径流总量降低,区域整体径流系数减小;协同改造可有效减少LID(Low Impact Development)调蓄容积,4种降雨频率下减少比例分别为19. 34%、14. 31%、13. 73%和10. 05%。在以中小降雨为主的城市地区通过法律制度、工程措施与经济手段实现协同改造可显著减小洪峰洪量与蓄滞容积,进而减小LID措施建设规模,辅助LID措施共同调洪,具有较强的适用性和良好的应用前景。     

洪水灾害与防御

8月5日拍摄的三峡大坝开闸泄洪景象,从中国三峡总公民获悉,今年入汛以来的长江首次洪峰开始进入三峡水库,5月14日三峡入库流量达52500平方米/秒,预计本次洪峰峰值为55000立方米/秒,将于6月8时至14时之间进入三峡水库。三峡大坝同时开启8座深孔和2座排漂孔,将正在持续增大的长江洪峰流量大规模下泄。     

钢筋混凝土柱偏心受压性能的尺寸效应试验研究

为揭示钢筋混凝土偏心受压柱的力学性能随尺寸的变化规律,在5组不同偏心距、3种截面尺寸为(200×200)mm、(400×400)mm、(800×800)mm的钢筋混凝土柱偏心受压试验数据基础上,对比分析了试件几何尺寸及偏心距对破坏形态、承载力、峰值荷载下混凝土及钢筋应变、弯矩、变形能力的影响。结果表明:试件的屈服及峰值承载力均随偏心距的增大而减小,且峰值承载力随尺寸的增大而减小;峰值荷载下,混凝土应变随偏心距的增大而减小,钢筋应变随偏心距的增大而增大,且两者应变均随尺寸的增大而减小;试件的变形能力随偏心距的增大而减少,尺寸越大,延性越差。     

本构模型特性对深厚场地非线性地震反应的影响

采用基于Davidenkov和Matasovic骨架曲线构造的不规则加卸荷应力—应变滞回圈,数值模拟了2个剖面的苏州第四纪深厚场地二维非线性地震反应。结果表明:(1)采用Matasovic模型计算的地表峰值加速度稍大于采用Davidenkov模型计算的地表峰值加速度,但前者计算的地表地震动持续时间稍小于后者计算的。随着基岩输入地震动强度的增大,两者给出的地表峰值加速度差异呈现逐渐增大的趋势,并与土体的横向不均匀特性有关;(2)两者给出的地表谱加速度谱形基本相似,其差异随基岩输入地震动强度的增大而增大;远场地震动作用下地表谱加速度的卓越周期也随输入地震动强度的增大而增大;(3)两者给出的峰值加速度随土层深度和横向的空间变化特征基本一致,远场地震动作用下的地表峰值加速度明显大于近场地震动作用下的地表峰值加速度。     

混凝土动态力学性能数值模拟研究

数值模拟是研究混凝土动态力学性能主要手段之一。编写二维混凝土多边形粗骨料随机分布程序,利用大型有限元软件ANSYS/LS-DYNA对直径74mm、高70mm混凝土在不同冲击速度下的动态响应进行模拟,分析冲击速度、粗骨料最大粒径、最小粒径和体积含量对多边形粗骨料混凝土动态特性影响,考察多边形粗骨料混凝土动态破坏模式。数值模拟表明:混凝土表现出明显的率敏感性;随着粗骨料颗粒最小粒径增大,多边形粗骨料混凝土峰值应力逐渐减小;随着粗骨料颗粒最大粒径增大,多边形粗骨料混凝土峰值应力呈现先增大后减小趋势;当粗骨料体积含量小于40%时,随着粗骨料体积含量增加,多边形粗骨料混凝土峰值应力逐渐增大,当粗骨料体积含量大于40%时,随着粗骨料体积含量增加,多边形粗骨料混凝土峰值应力逐渐减小。     

剪跨比和箍筋率对钢筋混凝土框架柱动态特性的影响效应

基于通用有限元软件ABAQUS,分别在准静态和动态加载条件下,对不同剪跨比和箍筋率的钢筋混凝土柱进行了数值模拟。对比现有试验结果发现,ABAQUS的模拟效果与试验结果吻合较好;加载速率的影响随着剪跨比和箍筋率的增大而降低;钢筋混凝土柱的峰值承载力随着加载速率增大而增大的趋势明显,刚度无明显变化,延性比趋于稳定。因此,在进行地震作用下钢筋混凝土结构的抗震分析时,对加载速率的影响效应要给予足够的考虑。     

窗口坝对黏性泥石流的流量调控性能研究∗

基于水槽试验,探讨了窗口坝对黏性泥石流的流量调控特性,并结合数值模拟对其调控过程进行了初步分析。结果表明：窗口坝对黏性泥石流的流量调控作用不仅表现在窗口坝对黏性泥石流峰值流量的削减能力上,还表现在对泥石流过流的延时效应上;不同工况条件下,窗口坝对黏性泥石流的调控能力不同,泥石流峰值流量削减率与窗口坝相对开口宽度、高宽比、开口率整体呈负相关,与泥石流容重整体呈正相关,但对容重较低的泥石流,窗口坝的调控作用较小;窗口坝对黏性泥石流的调控作用是窗口坝实体部分和开口部分共同作用的结果：窗口坝通过实体部分拦挡泥石流,降低泥石流的流速,并使泥石流于窗口坝库内发生流速“重分布”,再利用窗口坝大开口对其进行有控制的排导,以此来发挥窗口坝对黏性泥石流的调控效果。     

深圳市1980-2005年河网变化对水灾的影响

深圳近30年来的快速城市化使河流水系发生了较大变化,从而对城市水灾致灾一成灾机制产生影响,水灾发生频次增加。在地形图、河道普查数据、航空相片和遥感影像等多源数据支持下,探讨了深圳市1980—2005年河网水系的时空变化规律及其成因。结果表明：（1）近30年来河网水系结构简单化、主干化趋势明显,总长度减少355．4km,总条数减少378条,河网密度从0．84km／km。降低到0．65km／km^2,河网支流发展受到了较大的限制;流域所处位置和是否为直接人海,导致各流域河网变化特征出现较大差异。（2）河网水系在一定程度上“放大”或“缩小”了水灾致灾的可能性,因此在目前城市化带来的暴雨产水量增加的情况下,城市发展中应充分尊重自然河网的时空分布规律,合理规划河网,保障其生态服务功能,使之成为快速城市化地区降低水灾风险的有效措施。研究结果为不同区域恢复河网水系及定量表达其变化特征提供了方法上的借鉴和实证案例,亦可为城市化过程中合理规划河网水系,最大限度规避水灾风险提供依据。     

燃气爆炸作用下地下综合管廊动力响应模拟

针对地下综合管廊结构的抗爆性能,依托某工程实例,建立综合管廊结构在燃气爆炸荷载作用下的三维有限元模型,确定燃气爆炸荷载曲线及其在地下管廊上的加载方式,分析了地下管廊在燃气爆炸荷载作用下的动力响应,讨论了燃气爆炸荷载峰值、持时等主要参数对地下管廊衬砌动力破坏特征的影响。结果表明,燃气爆炸荷载作用下,管廊衬砌的损伤破坏具有局部性和弱传递性;当超压峰值小于0.2 MPa,管廊损伤程度不大;随燃气爆炸荷载峰值的增大,管廊衬砌的损伤程度逐渐加重,达到0.7 MPa时,即便较短持时,燃气室也将出现明显破坏;随燃气爆炸荷载持时的增大,管廊结构损伤破坏加重;相同冲量时,荷载达到峰值时间越短,管廊衬砌的损坏范围和损伤程度越大。     

基于河网水系变化的水灾危险性评价——以永定河流域京津段为例

城市化过程中不合理的土地利用导致河道填塞、河网缩减现象普遍，城市水灾增加。基于灾害系统思想，构建了基于河网水系变化的水灾危险性评价体系，并以永定河京津段为例进行了实证分析。结果表明：（1）近40年来研究区水系结构简单化趋势明显，河道长度减少了20．5％，条数减少了36．4％，水系调蓄能力下降，在同样的致灾强度下水灾危险性加大；（2）在假设暴雨重现期为50年的条件下，经济密度差异决定了水灾潜在危险区的空间格局，居民用地将成为水灾重度危险区；平原段水灾重度危险区占5．7％，中度危险区占33．1％，滨海段重度危险区占13．9％，中度危险区占26．8％。研究结果可为区域综合减灾、水灾预报提供依据。     

宁波市城市防洪能力分析与评价

针对宁波市城市化快速发展所带来的流域下垫面条件的显著变化，建立了甬江流域水文模型，对流域设计洪水分析计算，包括流域设计暴雨、产汇流、水库调蓄、洪潮组合、河网汇流等计算。对宁波现状和规划城市防洪工程的防洪能力进行评估，并提出了相应的对策建议。为保护宁波市的防洪安全，促进宁波市城市防洪能力的提高提供了科学依据。     

美国防洪政策演变

回顾了近３００年来美国防洪战略转移的历史进程。美国陆军工程兵团曾根据国家防洪与发展航运的需要,实施“堤防万能”的防洪政策,然而,１９２７年的大洪水冲毁了“堤防万能”的神话,迫使国会通过１９２８年的防洪法,进行水库、行洪区、分洪区与堤防协调防洪。随着联邦洪水及其它灾害救济费用的不断攀升,促使美国颁布１９６８年的洪水保险法与１９７３年的洪水灾害防御法,实行洪水风险区划与土地利用规划,以减轻洪水灾害。１     

深圳市洪涝灾害的数值模拟与分析

深圳市自建特区以来,沿河沿海低地迅速城市化,流域内大规模的开发活动加剧了水土流失,河道淤塞严重,行洪能力降低,新增市区防洪排涝设施不足,使深圳市洪涝灾害更趋频繁,经济损失急剧增长,为配合深圳市制定新的防洪(潮)规划,本研究开发了城市洪水演进一、二维不恒定流混合模型,分现状与规划措施实施后两种情况对各典型年暴雨、高潮的组合在深圳市可能造成的洪涝灾害进行了模拟和分析,其结果为深圳市合理评价防洪(潮)规划提供了依据。     

防洪物资储备决策方法初探

根据防洪抢险物资储备属于一种信息不全型决策问题的特点,本文提出了一种用于确定每年防灾物资准备量概率排序决策模型,并以孙不河流泥石流灾害预报火灾决策为例进行说明。     

长江荆江分流河的河型及其洪灾防治探讨

从长江荆江分流河的河道平面形态及其近百年来的演变特征、河道比降、河道沉积特征、地质背景和地貌特征等方面进行了论述,认为这些河道是一个统一的网状河流体系。对各主要河道的输水输沙特征及其演变趋势和洪水灾害特征进行了讨论,结合网状河流系的基本特征,提出了洪灾防治的主要措施。     

渭河流域"05.10"洪涝灾害特征分析

利用2005年9~10月渭河流域内各气象站和水文站的资料,对2005年渭河流域致洪暴雨的雨情、水情及灾情进行分析。对洪水的特征,水情、河道的概况,特大洪灾的降水特点进行总结,得出“05.10”洪水具有降水范围广、水位高、洪水倒灌、灾害重等特征,造成的经济损失严重。揭示了洪灾形成的主要原因,从而对减少洪灾的形成和流域的治理提出有关建议,达到防灾减灾的目的。     

沈阳市浑河南堤防洪标准的数值模拟计算

浑河原为沈阳南部的一条河流，随着经济的发展，市区扩展迅速，按沈阳市的规划，浑河以南地区不久将发展成为有３０万人口的新区。因此，需在浑河南岸修建堤防，以保护浑南新区不受洪水的危害。但南堤的修建是否会对北岸大堤的防洪安全造成威胁成为防洪规划决策中一个亟待回答的问题。     

泥石流入汇对河流河床演变的影响

通过对现有文献资料的总结,探讨了泥石流入汇后随主河水流运动的几种可能形态和运动特点,分析了主河河床的演变情况,并提出按主支流水沙相互作用的大小,将主河河床演变分为弯曲、摆动和急流－深潭3种类型;对不同类型河流河床演变进行了分析,为进行泥石流入汇对主河水流运动与河床演变影响的研究奠定了基础。     

黄河下游河道萎缩成因分析

基于原型定位观测资料分析，结合河工动床模型试验和数学模型计算，研究了黄河下游河道的萎缩成因，并提出了河道萎缩的含义，以及表征河道萎缩的因素及其判别因子。研究表明，河道萎缩的根本原因是水沙过程变异与河道边界因素共同作用的结果；主河槽过水断面面积变化量、同流量水位变化量、河底平均高程抬升速率和横断面形态等可作为河道萎缩的表征因子。