降雨作用下坡面侵蚀的水动力机理

降雨作用下的坡面侵蚀不仅导致严重的水土流失,同时也可能诱发严重的重力地质灾害如滑坡、泥石流等.研究其发生发展的机理以及内部理论规律对减灾防灾具有至关重要的作用.文章以水动力学公式为基础,从坡面颗粒侵蚀的水分环境角度入手,分析了浸泡状态下松散颗粒和固定颗粒的侵蚀机理,揭示降雨作用下坡面水流与坡面颗粒间的相互作用关系,并给出各类型侵蚀发生所对应的临界降雨强度.最后,通过实例计算验证了理论的合理性.     

Numerical analysis of phase behavior during rapid decompression of rich natural gases

The effect of the condensation process on the gas and liquid phase behavior during rapid decompression of rich natural gases is studied in the paper numerically. A one-dimensional mathematical model of transient thermal two-phase flow of compressible multi-component natural gas mixture and liquid phase in a shock tube is developed. The set of mass, momentum and enthalpy conservation equations are solved for the gas and liquid phases. The approach to model a liquid condensation process during rapid decompression of rich natural gas mixture is proposed. The mass transfer between the gas and the liquid is taken into account by introducing the appropriate terms into the governing equations. Thermo-physical properties of multi-component natural gas mixture are calculated by solving the Equation of State (EOS) in the form of the Soave–Redlich–Kwong (SRK-EOS) model. The proposed liquid condensation model is integrated into the GDP model. A simple case of GDP model, where the liquid was not considered, was extensively validated on base and dry natural gases. The proposed two-phase model is validated against the experiments where the decompression wave speed was measured in rich natural gases at low temperature. It shows a good agreement with the experimental data.     

矿井瓦斯爆炸高速气流的破坏和伤害特性研究

针对煤矿瓦斯爆炸事故频发现状,基于爆炸动力学、流体动力学理论对巷道受限空间瓦斯爆炸冲击波波阵面后高速气流的传播特性进行分析,建立高速气流压力和速度关系的数学模型。结合在实验巷道中瓦斯爆炸高速气流压力实验数据,拟合瓦斯爆炸高速气流速度和传播距离的计算公式,其结果表明,井下瓦斯爆炸事故高速气流的传播速度随传播距离的增加而减小。依据我国陆地地面风力等级划分标准比照可得瓦斯爆炸高速气流的等级为飓风级,对井下人员伤害巨大。该研究成果为控制和预防瓦斯爆炸破坏和伤害事故扩大及事故应急救援提供了理论依据。     

大气压力对细水雾灭火系统泵组流量特性及效率的影响

柱塞泵是泵组式细水雾灭火系统的关键部件,它是细水雾喷头实施喷雾的供水源和压力驱动源.为研究大气压力,特别是高海拔低气压环境对柱塞泵流量特性及效率的影响,通过在合肥及拉萨两地的对比试验,给出了环境压力与柱塞泵流量特性及效率的关系.结果表明,大气压力减小使柱塞泵的流量减小,因此,在高原低气压环境下使用柱塞泵,应采用增加柱塞泵进口压力的措施,以保证泵组式细水雾灭火系统的设计性能;不同大气压力下泵组的效率无明显变化,即大气压力对泵组的效率无明显影响.     

强震区小流域泥石流发育特征研究——以四川省绵竹市罗家沟泥石流为例

小流域泥石流因流域面积小,常被人们忽略或未引起足够的重视,却往往造成较大灾害损失;2010年8月13日绵竹市清平乡罗家沟暴发泥石流,一次冲出量约30万m3,而该沟流域面积仅1.4 km2;此次泥石流造成主沟沟口民房被掩埋,1.5 km的道路被毁,3座涵洞、一座小桥被冲毁,并使绵远河改道约200 m左右,直接经济损失约500万.根据现场调查和航空图像解译,分析了泥石流成因,讨论了泥石流形成、运动和堆积过程,并计算了泥石流的力学参数;罗家沟泥石流的实例表明汶川震区小流域泥石流具有较强的隐蔽性和破坏力.因此,在对汶川震区泥石流开展调查和评估工作时,尤其应注意小流域泥石流调查工作,必要时应进行相应的工程治理措施.     

冻融条件下冰碛补给型泥石流物源汇集过程与灾变初探

冻融作用在高寒山区以冰碛作为物源补给的泥石流形成及演化过程中起着重要的作用。针对冻融条件下冰碛补给型泥石流物源的汇集特征,结合泥石流物源区沟道岸坡的微地貌特征,通过分析冻融条件下松散物源汇集的影响因素、汇集阶段及汇集过程与暴发频率的关系,认为冻融条件下冰碛补给型泥石流的物源汇集过程可分为三种汇集方式(循环式冻融汇集、季节性冻融汇集及坡向式冻融汇集)和三个连续阶段(物源空旷阶段、物源丰富阶段及物源充足阶段)。在冰碛补给型泥石流物源汇集阶段划分的基础上,对在不同阶段泥石流发生灾变的可能性进行了分析和预测,并根据不同灾变阶段提出了相应的防灾减灾对策。     

室内火灾烟气运动及机械排烟的大涡模拟

采用机械排烟是控制建筑火灾烟气扩散与蔓延的一种有效手段。利用大涡模拟方法,对建筑物室内火灾烟气运动及机械排烟进行了数值模拟。在室内后侧墙处有机械排烟口的条件下,模拟得到的烟气瞬时温度随时间的变化与实验相符合,计算出的烟气层高度也与实验相符合。通过数值模拟对室内机械排烟口的位置进行了优化选取,表明机械排烟口的不同位置对室内烟气运动有较大的影响。当火源位于房间地面中心时,在顶棚中心或左端中心实施机械排烟比在后侧墙处实施机械排烟可取得较好的排烟效果。这说明将排烟口布置在沿烟气运动趋势较强的路径且远离进风口处,可有效地控制室内烟气层的高度。     

侧开缝对竖通道内旋转热流场影响的实验研究

为了掌握竖通道两侧开缝对于通道内热流场的影响,在一32cm(长)×32cm(宽)×200cm(高)的竖通道内进行了旋转热流场实验研究,对比了在不同热源条件下,竖通道侧开缝宽度为3.0cm和3.5cm时,侧开缝底部5cm高区域被遮挡前后通道内热流场的变化。实验结果表明,与遮挡前相比,遮挡通道侧开缝底部对火焰燃烧和热流场的运动状态都会产生影响。遮挡通道侧开缝底部区域,会在一定程度上限制外界冷空气进入通道内,从而减弱通道内的火焰旋转程度,致使燃料燃尽的耗时更长,平均火焰高度降低,其影响程度随着燃料池增大而减弱;遮挡侧开缝底部区域后,造成通道内下部区域中心轴线处的温度降低,最大影响区域在50cm高度附近,而在150cm高度以上基本没有影响;平均火焰高度与燃料池直径之比的无量纲量H/Φ与Peclet数之间的比例系数近似为1.732,并且是否遮挡侧开缝底部区域对于两者之间比例关系的影响不大。     

泥石流V型排导槽防淤设计方法及其应用研究

排导槽是泥石流治理常用的工程措施,泥石流若在槽内淤积,将极大影响排导槽防治效果。目前国内现行规范中没有关于排导槽淤积情况计算的相关条款,导致排导槽被泥石流淤埋的工程事故时有发生。鉴于此,分析了排导槽淤堵的常见原因,对现有的一些排导槽淤积验算公式进行了分析和整理,提出了一套基于槽宽验算、槽内泥深及流速验算等公式的排导槽防淤设计验算方法。该方法在雅(安)泸(沽)高速公路沿线某泥石流沟V型排导槽淤埋事故的处理中进行了应用,重建的排导槽经受了2011年6月17日特大暴雨形成的泥石流的考验,说明该方法实施效果良好,可供相关研究与设计参考。     

泥石流排导槽磨蚀行为特征研究

磨蚀损坏是泥石流排导槽失效的重要诱因之一.对排导槽底面受泥石流冲刷而产生磨蚀的研究现状进行总结,并基于摩擦磨损理论分析排导槽的磨蚀系统特征,以期促进泥石流排导槽磨蚀损坏的机理研究及抗磨蚀结构的研发应用.通过泥石流排导槽磨蚀的野外现象考察和理论分析,总结了磨蚀系统构成、磨蚀影响因素、磨蚀形貌和磨蚀行为特征.结果表明,泥石...