基于GIS空间信息格网的溃坝损失评估模型

为实现溃坝损失的快速评估,在建立溃坝损失评估方法的基础上,引入GIS空间信息格网来组织和管理空间数据,研究了GIS空间信息格网的实现方法,建立了基于GIS空间信息格网的溃坝生命损失计算方法及经济损失计算方法。构建了溃坝损失评估系统的框架结构,结合数据库技术、GIS技术、溃坝水力学、计算机图形学等方法和理论开发了GIS支持下的溃坝损失快速评估系统。     

基于AHP可变模糊集理论的溃坝环境影响评价

水库溃坝的风险不仅取决于大坝自身风险概率,也取决于溃坝导致的后果。我国大坝数量众多,病险大坝所占比重大,一旦溃坝将给下游带来灾难性后果。溃坝后果研究主要包括生命损失、经济损失、社会影响和环境影响4个方面,相比下来,目前国内外对于溃坝环境影响方面的研究稍显不足。针对溃坝环境影响研究内容的复杂性和不确定性,以前人研究为基础,综合考量河道形态、生物多样性等影响因素,采用可变模糊集理论,构建溃坝环境影响评价指标体系和评价等级标准。结合层次分析法(AHP)确定指标权重,建立了溃坝环境影响评价的可变模糊集评价模型,并以沙河集水库大坝作为工程实例进行验证。结果表明:采用可变模糊集评价模型的评价结果准确合理,具有较好的实用性,为溃坝环境影响评价提供了一种新方法。     

中国水库溃坝空间特征分析

水库溃坝受到多种不确定因素的影响,对已溃水库数据资料进行深入分析和凝练,可提高对水库溃坝事故的规律性认识,为我国水库安全管理工作提供技术支持。依据我国各省级行政区（香港、澳门、台湾未统计）历年已溃水库的数据资料,选用年平均溃坝率作为基本指标分析水库溃坝事故的空间分布特征,采用气候状态图对引发水库年平均溃坝率高的气候特征进行了初步研究。结果表明：沿着400mm年降水量线以北及其附近区域年平均溃坝率明显高于该降水量线以南地区;在经历了长时间干旱后的大量降水会增加水库安全事故的发生率;与气候湿润、降水充沛的地区相比,降水量偏少,汛期偏旱地区的水库溃坝率并不低;气温的大幅变化是促使水库发生溃坝的重要因素。     

基于洪水演进数值模拟的溃坝危害性快速评估

采用部分溃坝模型与堰流相交算法计算溃坝最大流量,并基于四次抛物线概化方法得到溃坝洪水的流量过程线;利用洪峰展平法将洪水波概化为三角形,对洪水演进过程进行模拟,分析溃口宽度和溃口形态对洪水演进过程的影响;研究考虑不同溃坝条件下对溃坝洪水的到时、最大流量、水深和洪水历时等洪水演进的主要参数的快速估算方法,以实现对地震可能引发不同溃坝事件危害性的快速评估。     

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。     

尾矿库溃坝灾害链及断链减灾控制技术研究

尾矿库溃坝灾害是影响矿山安全的主要灾害之一,其溃坝机理和控制的研究是当前的热点问题.在尾矿库事故统计分析基础上,根据灾害系统理论,从尾矿库溃坝灾害的形成发育过程入手,构建了五种常见的尾矿库溃坝灾害链模型和灾害链节点横向耦合形成的复杂灾害链网,分析了其成灾特征,并结合工程实例验证了理论模型的合理性.研究结果表明:①尾矿库溃坝灾害链演变过程可划分为早期孕育阶段、中期潜存阶段和晚期诱发阶段;②从各阶段的特征出发,提出了相应断链减灾措施,特别是早期孕源减灾策略;③将尾矿库溃坝灾害链理论应用于湖南省某尾矿库工程治理上,实现了该尾矿库灾害控制.     

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。     

土石坝溃决机理模型试验研究进展

大坝溃决将给人类社会带来巨大的灾难,因此国内外都很关注溃坝问题的研究。由于多数大坝均为土石坝,且土石坝是逐渐溃决的过程,而混凝土坝一般表现为瞬时溃决,因此土石坝溃决机理与溃决过程的研究对于溃坝过程数学模型的建立和致灾后果的评价具有重要的指导意义。自20世纪90年代以来,国内外学者围绕土石坝溃决机理开展了广泛深入的模型试验研究,取得了一系列重要的研究成果。分别从土石坝溃决原因、土石坝溃决机理研究进展、土石坝漫顶溃决模型试验、土石坝管涌溃决模型试验等方面介绍国内外的研究进展。重点针对土石坝坝型(均质坝、黏性心墙坝、面板堆石坝)和主要破坏模式(漫顶溃坝与管涌溃坝),介绍国内外开展的不同尺度的溃坝模型试验,分析研究了土石坝的溃决机理,并对今后的研究工作重点提出了相关建议。     

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．     

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。     

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。     

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。     

海啸数值模拟及桥梁上部结构冲击动力作用研究

海啸作为一种破坏力较强的海洋灾害,对近海桥梁的威胁不言而喻。上部梁体作为常规桥梁的重要组成部分,其在海啸冲击下的数值模拟研究受到了广大学者的关注。文中利用溃坝波模拟海啸波,在Fluent软件中建立上部梁体数值模型,该模型耦合VOF法和k-ε湍流模型求解雷诺平均N-S方程,并采用PISO算法进行数值迭代。从计算域设置、网格划分和湍流模型选定对数值模型基本情况进行说明,然后对数值结果进行分析,并利用已有试验数据,验证溃坝波冲击下上部梁体数值模型运行结果的准确性。结果表明：若将上部梁体变形耗能差异考虑在内,数值模拟下的溃坝涌波水平力满足试验要求;而对于溃坝涌波竖向力,除了在初始突变段时试验与数值结果有些差别外,在之后的似平稳段大致相同。     

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。     

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。     

基于有效应力原理的溃坝分析

依据前人的研究分析得知,天然坝的溃决主要是受坝体内部孔隙水压力的影响。因此,基于有效应力原理提出了溢流侵蚀溃决型坝的数学模型,该模型为溃坝时的临界孔隙水压力计算公式。通过对坝体孔隙水压力进行监测,可对该类型坝进行实时预报。为了检验该模型的正确性,设计并进行了大型野外溃坝模拟试验。经试验检验得知,该模型的可靠度较高;同时,该试验还得出了孔隙水压力在坝体内部的分布规律。所得成果对溢流侵蚀溃决型坝的预警预报具有参考价值。     

基于弹塑性理论的溃坝尾矿砂下泄冲击力研究∗

为确定溃坝尾矿砂下泄冲击力,以弹塑性力学为基础,从微粒弹性碰撞入手,建立单尾矿砂微粒的冲击模型,并扩展至团聚尾矿砂的冲击力求解模型,推导出均匀级配、固液耦合的冲击力计算公式。结果表明:单尾矿砂微粒可通过弹性力学理论描述碰撞过程、求解碰撞力和碰撞时间;尾矿砂团聚微粒的碰撞模型的构建应考虑液相的粘聚力、颗粒间的接触和局部力系向空间转化三个方面;冲击速度、平均粒径和含沙量对冲击力的影响均呈幂函数型增加,干密度呈线性增加,相同边界条件下,冲击速度的改变对冲击力的影响最大,平均粒径和含沙量次之,干密度影响最小,该结果代表了尾矿砂所特有的细颗粒、级配均匀所展现的特征,为尾矿砂下泄冲击计算提供理论依据。     

重视地理学科中生命意识的培养

近十年来,我国在继日本和美国之后,已成为世界第三个灾害损失最为严重的国家。为此,处理好人与自然的关系,避免人的生存环境受到威胁,是当前十分紧迫且需要解决的问题。汶川大地震警示我们,人的生命是最宝贵的,强调防患未然,须臾不可懈怠。在地理教学中充分利用相应的减灾教育资源,加强减灾的知识和技能教育,可以逐步培养学生关爱生命、尊重生命,与自然和谐相处的生命意识与能力。是真正的以人为本的教育。     

水库地震震害、对策及经验教训

水库诱发破坏性地震时,必将造成震害和溃坝水害的双重灾难。这已成为大型水库水电事业的重要课题。本文以新丰江水库地震为例,揭示水库地震震害、防治对策及经验教训,以期对新建大型水库有所借鉴。     

滑坡风险管理综述

从风险管理的框架入手,按照风险分析、风险评价、风险管理的逻辑流程,总结了有关滑坡风险管理的国内外研究现状和方法体系。风险分析包括确定分析范围、危险性分析、危害后果分析和风险的计算。风险评价包括财产损失风险评价、个体生命风险评价和群体生命风险。评价的结果可以有三种情况:不可接受、普遍可接受、可容忍。滑坡风险评价应根据不同的比例尺,采用恰当的技术手段,获取相应的评价参数,定量化是其必然的发展趋势。风险减缓通常有三种途径:1减小风险发生的可能性;2减轻风险发生的后果;3转移风险。地质灾害风险管理不单纯是一个技术问题,它同样也是个社会问题。