土石坝渗透破坏过程的一种分析方法

提出了一种描述土石坝渗透破坏溃决全过程的数值模型及数值计算方法,并利用甘肃小海子水库渗透破坏溃坝事件的调查资料对其合理性进行了验证;运用该模型,比较分析了初始渗透通道高程对土石坝渗透破坏溃坝过程的影响。结果发现,初始渗透通道高程对溃口发展过程、溃口洪水流量过程和最大下泄水量具有重要影响,初始渗透通道高程越低,因通道上部坝体发生坍塌而导致的管道流转变成堰流的时间越迟,溃口底部经受的冲蚀也更强烈,最终溃口宽度也更大;初始渗透通道高程越低,溃口峰值流量越小,溃口流量过程曲线更为扁胖,下泄水量也最大。     

龙羊峡水库地震溃坝的可能性及溃坝洪灾程度的分析

讨论了龙羊峡库区将来发生大地震的可能性;分析了万一产生溃坝的灾害链问题。计算了其溃坝后洪水到达下游贵德县、康扬镇、尖扎县、循化县和兰州市的洪水最大流量、洪水起涨时间和消退时间。     

唐家山堰塞湖溃坝洪水模型及应用

在资料稀缺、时间紧急的情况下，设计出快速相应的洪水演进递推模型。该模型以水量平衡、水力学公式为基础，在溃坝过程中通过递推方法得出不同时刻坝口变化的过程。同时采用以立波方式传播的洪水波对洪水演进过程进行研究，从而实现对溃坝洪水过程的模拟。最后利用唐家山堰塞湖2008年6月10日的观测数据，使用Matlab软件编程进行了演算，验证了模型的准确性、合理性。     

考虑调洪的一维漫顶不溃与漫顶溃坝过程模拟

建立了一维数值模型,可模拟包括瞬时溃与逐渐溃的漫顶溃坝过程,同时可模拟对于混凝土坝失事来说最常见的漫顶不溃过程;可考虑泄水建筑物的调洪过程对溃坝过程的影响,且针对泄水建筑物不同的布置形式,能够分别模拟位于坝身与岸边的泄水建筑物。以土心墙堆石坝为例,模拟大坝的漫顶逐渐溃过程,分析了溃口流量、泄水建筑物流量的变化过程,可知溃坝发生后,溃口流量急剧增大,泄水建筑物泄量迅速降低;对比分析了不同漫顶原因、溃决形式以及溃决历时下的流量过程。以混凝土重力坝为例,模拟大坝的漫顶不溃与漫顶瞬时溃过程,分析了不同溃决形式下大坝下泄总流量的变化过程,可知溃坝发生后,大坝下泄总流量突增后降低,不同工况下,随着溃口尺寸越大,总流量峰值越大,流量下降的速度越快,稳定时间越短。     

土石坝管涌溃坝过程数学模型及应用

通过国内外土石坝管涌溃坝模型试验发现,管涌通道断面在溃坝过程中呈现城门洞形,并不断发展扩大直至坝顶发生坍塌。而目前常用的管涌溃坝过程数学模型大多假设管涌通道为圆形或矩形,与实际情况不符。基于土石坝管涌破坏机理,提出一个土石坝管涌溃坝过程数学模型,模型假设初始管涌通道断面为底部正方形顶部半圆形的城门洞形,采用基于水流剪应力的冲蚀公式模拟冲蚀过程管涌通道两侧边向外的发展,采用普罗托季亚科诺夫压力拱理论模拟管涌通道顶拱的发展;通过比较管涌通道上部坝体的重力与管涌通道两侧土体的抗剪强度判断管涌通道的垮塌,分别选择孔流和堰流公式模拟管涌通道坍塌前后的溃口流量;当管涌通道坍塌后,假设坍塌的土体立刻被溃坝水流带走,随后发生漫顶破坏,使用极限平衡法模拟漫顶溃坝过程中的溃口边坡稳定性。模型采用按时间步长迭代的数值计算方法模拟溃口的水土耦合过程,选择国内外25个具有实测资料的土石坝管涌溃坝案例对模型进行验证,比对峰值流量、溃口最终宽度及溃坝历时等参数发现,模型计算结果与实测值的相对误差可满足工程需求,验证了模型的合理性。     

考虑上游洪水因素下土石坝溃决流量研究

当土石坝坝体上游遭遇超标准洪水时,坝体往往会发生漫顶溃决灾害。为了预测溃口溃决流量,采用逐渐溃决方式和水量平衡原理的方法,对宁夏市旗眼山水库进行模拟。计算结果表明:当溃口扩展到第84 min时,溃口流量达到最大值,为3 284. 75 m3/s,对应的坝前水位1 189. 76 m,总的下泄流量亦达到最大值,为3 404. 75 m3/s;计算得出的土石坝溃口处流量值处于二分之一溃坝和全溃理论计算值之间,较符合土石坝的溃决情况,可以为水库下游防洪预警方案的制定提供参考。适当的增加溢洪道和泄洪洞的泄流能力,可以有效地消减溃坝洪水的峰值流量,并且减少洪峰流量对下游城市的淹没风险。     

基于溃决机理的堰塞湖溃决快速风险评估方法研究

堰塞湖发生后极易形成溃决灾害链,亟需构建基于有限数据包的溃决快速定量风险评估方法。通过快速获取堰塞湖影响区域的三维地理信息,构建溃决-致灾的快速定量评估模型。基于堰塞湖坝体颗粒级配组成,实现精细化、简单化的稳定性快速评价;基于冲蚀特性和崩塌过程溃决机理,实现溃口流量变化过程分析与洪水演进过程模拟(1 h内);基于极限学习机网络模型建立风险人口与生命损失的函数,实现了生命损失评估预警,明晰了溃决-致灾的灾害链效应。将其应用于唐家山堰塞湖实例发现：研究方法能够较好地预警溃决灾害链;开挖引流槽可降低堰塞湖的溃口峰值流量、最大流速、溃口宽度和溃决库容,但无法防止溃决发生;若不开挖引流槽,溃决库容将达到3.14×10⁸ m³,溃口峰值流量达到9 343.35 m³/s,溃口顶宽增大到151.6 m,开挖引流槽可使溃口峰值流量减少12.6%,溃决库容减少36.5%,降低了堰塞湖的溃决风险;当提前预警时间超过2 h后,及时疏散下游淹没范围内的居民可使生命损失率降低为0。研究方法可实现堰塞湖应急处置时的快速定量风险评估,并为其应急处置决...     

堵江滑坡坝的溃坝方式模拟与环境效应分析

大型堵江滑坡坝的溃坝方式决定了溃坝洪水的流量、演变及其对下游生态、地质的影响。实地调查岷江上游分布的大量古堵江滑坡土石坝后，重点对扣山古堵江滑坡坝形成的地质环境和坝体的几何特征、溃口形态进行了野外勘察，并用坝体土石样品进行了室内大型土工试验。考虑湖水、坝体渗流和岩土体的耦合作用，采用基于有限单元法的数值模拟软件，进行了古堵江滑坡坝的稳定性分析，模拟结果显示，该天然堵江滑坡坝的溃决方式为漫坝瞬时全溃，溃坝洪水将对沿岸及下游地区的生态环境产生巨大的影响。     

基于溃坝洪水模型的山区堰塞湖避难场所选址

针对山区堰塞湖地理条件复杂多变,溃坝时间、范围不确定且可用于避难的场所不足的问题,本文基于溃坝洪水演进模拟结果提出一种适用于山区堰塞湖的避难场所选址方法。该方法结合堰塞湖区域地理条件,利用层次分析法对避难场所选址因子灵活分配权重值,根据经验理论确定评分标准;权重值和评分标准确定后,基于溃坝洪水演进模拟程序获取的淹没数据以及区域数据构建堰塞湖区域避难场所选址模型并计算得出选址结果;最后结合溃坝洪水演进模拟结果动态分析避难场所的最大利用时长。选择肖家桥堰塞湖为案例区域开展试验分析,试验表明本文的选址方法能灵活解决山区堰塞湖环境差异性大的问题并最大化地利用临时避难场所,为堰塞湖区域制定应急处置预案提供科学依据。     

山区乡村房屋模型洪水冲击试验研究

洪水对山区乡村房屋冲击作用的试验研究成果,可为山区乡村房屋的抗洪设计和抗洪能力评价提供依据。试验主要研究到溃口不同距离处的乡村房屋所受的洪水冲击作用。采用3种开洞率模型进行试验,研究洪水在不同距离、不同开洞率的情况下对房屋结构的冲击荷载分布、冲击力大小以及冲击弯矩的影响,得出了荷载分布规律和冲击力、冲击弯矩的变化规律。研究结果表明,迎水面冲击荷载沿水平方向的变化无明显规律,沿竖直方向随着高度的增大而逐渐减小;冲击力随着房屋到溃口距离的增大而增大,而开洞率对其影响不明显;冲击弯矩、冲击作用力随着距离的增大而增大,随着开洞率的增大而减小。     

水库溃坝损失及其计算方法研究

主要研究水库渍坝损失及其计算方法．分析了水库溃坝及其损失的特点，提出了溃坝洪水淹没损失的直接经济损失的实物型损失与收益型损失、间接经济损失、非经济损失的内容及其计算方法，并探讨了库区坍岸损失与清决工程损失计算方法．     

基于模糊信息分析的洪水预报

洪水影响因素复杂,洪峰水位和洪峰流量之间呈一种模糊关系.利用模糊信息分析方法,对洪峰流量进行了预报分析,其结果是比较好的,是洪水预报的一条比较有效的途径.     

长江流域中游地区的治水策略与可持续发展

分析了近年来长江流域中游地区洪灾频敏 提出了发生且愈演愈烈的原因,指出流域生态环境的恶化是灾害形成的根本原因,主要表现在：上游地区的水土流失日益严生长江中游的江潮关系严重失调。提出了现阶段相应的治水对策措施,并强调了治水在区域可持可续发展中的重要作用。     

土地利用变化对城市洪涝灾害的影响

选择经历了快速城市化过程的深圳地区一典型小流域——布吉河流域，使用分布式水文模型就土地利用变化对城市化流域暴雨洪水汇流过程的影响进行了模拟。模拟结果表明，土地利用结构与格局的变化，使得暴雨洪水的最大洪峰流量和洪量加大，汇流时间变短。与1998年相比，2000年在前期土壤较干的情况下，频率为1％，2％和5％的3种设计暴雨洪水的最大洪峰流量，其增大幅度分别为20．2％，23．0％和28．9％。同时，土地利用状况对暴雨洪水的影响还与土壤前期湿润程度和暴雨强度有关：随着前期土壤由较干向较湿润变化和暴雨强度的增大，土地利用状况向城市化方向的发展对暴雨洪水的影响趋于减弱。深圳1980年以来洪涝灾害加剧的统计结果证实了这一模拟结果。     

汶川地震灾区小流域洪水计算方法初探

汶川地震灾区小流域山洪不仅造成巨大损失,同时也是泥石流等灾害的激发因素,探寻一种准确且可操作的洪水峰值流量计算方法对防灾减灾具有重要意义。本文选择不同产流和汇流计算方法,组合成不同水文模型,进行小流域洪水过程计算,对模拟结果和参数选择进行对比,旨在探究最适合该地区的小流域水文计算方法。分别选择SCS曲线法、Green-Ampt入渗法、初损稳渗法进行坡面产流计算,应用SCS单位线法、Snyder单位线法和运动波方程进行坡面和沟道汇流计算,组合成5种小流域产汇流计算模型,利用6场洪水进行参数率定和结果验证。模拟结果对比分析,得出SCS曲线法是最适宜的产流模型,其与SCS单位线、运动波汇流计算方法组合而成的SCS和SKK模型,峰现时间的模拟误差最小,在0~25 min之间;洪峰流量模拟的相对误差较小,平均误差不超过4%;洪水总量模拟误差在10%左右。另外,这两种模型参数设置及确定较简单,更适合在数据稀缺的小流域中进行洪水模拟应用。研究可为汶川地震灾区小流域山洪和泥石流等灾害的流量估算提供方法和参数借鉴。     

1998年长江流域洪水灾害成因分析

通过实测气象,水文数据分析和洪水期雷达卫星影像判读,论述了１９９８年长江流域洪水的雨情,水情和灾情的主要特征,并与１９９４年的相关数据进行了比较,可以认为,１９９８年长江流域洪水是由异常降水引起的,其洪水灾害的主要物征为高水位,长历时,大洪量,１９９８年长江干流洪水总量与１９５４年规模相当。     

基于MODIS和GIS的洪水识别及淹没区土地利用信息的提取

介绍了MODIS数据晴空和薄云下水体的有效识别算法——CH2/CH1比值方案,并应用于2007年淮河流域大洪水事件,选取泄洪前、泄洪期和退水期3时相的MODIS数据进行水体识别分析,有效确定洪水淹没区。利用GIS技术提取洪水淹没区土地利用信息,进一步统计安徽省沿淮县市淹没区土地利用各类型的面积,从而为区域洪水灾害评估提供参考依据。相关研究成果已在ArcGIS中建成模型,为洪水监测业务服务。     

某水利枢纽工程泄洪排砂洞进口边坡稳定性监测分析

边坡的失稳破坏,都有一个从渐变到突变的发展过程,在破坏前会显示出一些即将破坏的征兆。通过安装精密的仪器对坡体的变形进行监测,则可能捕捉到破坏前坡体稳定性的异常信息,可以及时发现问题和采取措施进行处理。坡体的位移是观测的最主要、最直观的物理量;用应力观测检验坡体的支护效果,与变形监测对照分析还可验证监测成果的可靠性。某水利枢纽工程通过埋设3支多点位移计和2支锚索测力计,对裂隙发育、坡面破碎的泄洪排砂洞边坡施工过程中的变形进行了监测分析,监测成果表明泄洪排砂洞进口边坡目前是稳定的。     

洪灾风险评价等级模型探讨

采用特尔菲法,选择4个一级因子和14个二级因子,建立洪灾风险评价等级指标体系。利用层次分析法,根据对同一层元素相对重要性比较,决定各指标权重。应用模糊综合评判方法,将福建省67个县(市)分为高风险区、次高风险区、中度风险区、低风险区4个等级。评价结果可为防灾减灾提供科学依据。     

区域洪水灾害风险评估体系(Ⅱ)——模型与应用

准确了解区域洪水灾害风险分布状况及规律,对于洪水灾害预警与管理具有重要意义。首先分析了模糊综合评估法的原理,以GIS空间技术为手段,建立了基于GIS的洪水灾害风险评估模型。然后以马来西亚洪水灾害风险评估应用为例,剖析了洪水灾害风险模糊评估的方法及过程,利用该模型计算出洪水灾害风险并制作了洪水灾害风险等级图和风险指数图。结果表明,该模型对于评价洪水灾害风险是行之有效的。