我国堰塞湖溃坝特点及其防治

堰塞坝是一种未经人工碾压夯实的天然土石坝,主要由于降雨、地震等引起山体滑坡、崩塌堵塞河道所致。堰塞坝由于快速堆积形成,其坝体结构一般较为松散,基本没有胶结,在渗透水压力作用下易溃决。堰塞坝一旦溃决,将导致大量的洪水短时间内下泄,溃决产生的洪水或泥石流拥有巨大的能量,能够冲走房屋、牲畜、庄稼,给下游人民的生命财产带来巨大威胁,同时影响下游的自然生态。掌握堰塞坝的溃决机理,提前预测溃坝的发生,对于合理组织堰塞坝的治理和下游人民的转移具有重大意义。     

堰塞坝溃口及洪峰参数模型评估与优化

由滑坡等失稳地质体快速堆积并堵塞河道形成的堰塞坝溃决后会对下游人民生命财产安全造成极大威胁。建立快速准确的溃决参数预测模型，是制定有效防灾减灾措施的必要条件。本文收集了75例包含坝高、库容、溃口峰值流量、坝体冲蚀系数等参数的堰塞坝案例，基于均方根误差、回归相关系数、百分比偏差三个指标对具有代表性的土石坝和堰塞坝参数模型进行评估。通过回归分析建立新的堰塞坝溃口深度预测模型及溃口峰值流量预测模型，将新建模型与现有模型对比，在实际案例中验证了模型的适用性。研究结果表明：现有模型中单参数、双参数及土石坝模型对于堰塞坝溃决参数预测效果不佳，考虑坝体易蚀性的参数模型具有较高准确性，本文所建新模型预测效果有所提升，使用范围更广，预测结果可为堰塞坝的防灾减灾措施提供参考。     

滑坡堰塞坝坝体溃决机理与溃决实验研究综述

相对于人工土石坝,天然形成的滑坡堰塞坝缺少加固、防渗及泄洪等工程措施来稳定堰塞湖水位,坝体结构不稳定、基础资料缺乏,发生的溃决现象具有突发性强、几率高、危险性大、排险处理紧迫的特点,亟需深入系统的研究.作者结合国内外堰塞坝形成及其溃决问题的研究现状,介绍了滑坡堰塞坝与人工土石坝的溃决特性、滑坡堰塞坝的溃决模式及寿命特征,以及滑坡堰塞坝溃决特性的物理模型试验研究、原型观测及大比尺现场试验研究、梯级滑坡堰塞坝溃决特性试验研究进展.最后提出了关于堰塞坝溃决机理、堰塞湖处置、溃决模式、原型及模型试验比尺效应、溃决过程原型监测预警等方面建议的研究方向.     

基于模糊层次法和广义熵值法的堰塞坝病险情风险分析

堰塞坝是由地震、降雨等因素诱发的自然灾害而形成的一种坝体结构,其溃坝风险和溃坝后果严重性远高于人工土石坝.为综合评估堰塞坝病险情风险等级,选取堰塞湖规模、堰塞体物质组成、堰塞体高度、集雨面积、降雨量等5个自然属性指标和人口密度、心理恐慌度、经济密度等3个社会属性指标作为堰塞坝病险情评价体系,结合专家意见与实际数据库,通过层次分析法与熵值法对指标进行赋权,并通过组合赋权进行权重校正.对唐家山堰塞坝、红石岩堰塞坝、白格堰塞坝进行风险等级确定,突出了组合赋权的优势.     

堰塞坝溃坝研究综述

堰塞坝溃坝是一种遍及世界的地质灾害事件,堰塞坝溃坝研究的目的是减少堰塞坝对下游人民生命财产安全、交通道路和生态环境的威胁。目前对堰塞坝溃坝研究的焦点主要集中在溃坝模式、溃坝模型、溃坝过程、溃坝机理和溃坝洪水等5个方面。回顾和总结中外有关堰塞坝溃坝问题的发展历程和已取得的研究成果,对堰塞坝溃坝模式、溃坝模型、溃坝过程、溃坝机理和溃坝洪水5个方面的研究现状进行了简要的概述,并提出了堰塞坝溃坝问题需要进一步研究的重点方向:将目前的溃坝模型分类,每一类别的模型要确定它所适用的堰塞坝类型,并对模型进行修正,以得到更加精确、可靠的溃坝模型;建立一种能够快速得到堰塞坝外部几何形态和内部物质组成结构的方法,为溃坝模型提供合理的参数;开展大尺度或原型堰塞坝溃决试验;构建一种可以精确预测堰塞坝溃坝问题的预警系统。     

堰塞坝溃口演化研究进展

近年来,随着全球气候变化与人类活动影响,极端天气现象与自然灾害频发.其中,由地震、暴雨、洪水等诱发的山体滑坡、崩塌或泥石流堵塞河道所形成的堰塞坝(湖)时有发生.堰塞坝因坝体材料构成复杂、结构松散,往往会在短时期内发生溃决,溃决洪水会对下游沿途两岸的工矿企业、城镇、农田、道路、建筑物等造成严重威胁与破坏.目前,溃坝洪水研究的重点和难点仍然是溃口的形成与演化问题,虽然通过大量研究已经取得了不少研究成果,但是,溃口演变机理仍然是未被解决的世界性难题.为此,将着重从溃坝原型观测、物理模型试验、溃口经验公式、溃口数值模拟等方面系统梳理了国内外在溃口演化机理研究上取得的进展,并针对研究中存在的不足提出了今后的研究方向和重点,以便为后续的堰塞坝溃口演化研究提供一定的参考或借鉴.     

干密度及细颗粒含量对滑坡坝溃决影响的试验研究

为研究坝体物质组成对滑坡堰塞坝溃决过程的影响,本文针对不同干密度、细颗粒含量,配制8组不同的坝体材料,开展人工堰塞坝的水槽模型试验,分析模型试验中不同坝体材料的浸润线发展过程、纵向侵蚀过程及溃决破坏特征。结果表明：(1)堰塞坝浸润线发展速率随着干密度减小而增大,随着细颗粒含量减小而增大。(2)干密度较小的坝体其溃决历时明显小于干密度较大的坝体,并且干密度较小的坝体其侵蚀速度明显大于干密度较大的坝体;细颗粒含量较大的坝体侵蚀速度慢,溃决达到稳定时的时间更长。(3)随着干密度减小,堰塞坝抗侵蚀能力减弱,易形成冲沟,冲沟两侧壁越早形成悬空面,溃口处易失稳坍塌,溃决持续时间越短;细颗粒含量越大,砂土堰塞坝面抗侵蚀能力越弱,越易形成冲沟,溃口处易多次失稳坍塌,溃决持续时间越长。研究成果不仅深化对堰塞坝灾害的认识,还为进一步揭示外界诱发因素与堰塞坝的内在响应机制提供依据。     

堰塞坝溃决过程中孔隙水压力变化规律

为研究堰塞坝坝体内部孔隙水压力对坝体的溃决发展过程的影响,本文通过水槽模型试验,在分析堰塞坝溃决过程的基础上,研究了堰塞坝溃决过程中孔隙水压力的变化过程。研究成果表明：①根据溃口演化特征,可将堰塞坝的溃决过程分为三个阶段：坡面侵蚀阶段（Ⅰ）、溯源陡坎侵蚀阶段（Ⅱ）、粗化再平衡阶段（Ⅲ）,其中,阶段Ⅱ发展最为剧烈;②堰塞坝溃决过程中各测点孔隙水压力的变化过程均呈现先增后减的变化趋势,并存在明显的滞后现象;左右两侧的孔隙水压力呈“左小右大”的变化趋势,二者差值随溃口发展速率的加快而增加;上游孔隙水压力较下游明显增大,敏感程度也更高;蓄水期孔压可采用饱和非稳定二维渗流微分方程进行求解,整体变化趋势与实际值相符合,孔压增长速率呈先缓后陡趋势,最大孔压差绝对值为0.09kPa。     

金沙江河谷——水系演化的崩滑外动力作用研究

在进一步研究金沙江河谷——水系发育的构造——气候机理基础上,认识到:山区深切河谷中普遍存在着大型堰塞现象:在青藏高原东南边缘地区,由于新构造运动强烈和地震频发及大暴雨等,在山高谷深的金沙江河谷中导致大型滑坡、崩塌或其他形式的外动力作用等,阻塞河谷水流,形成河谷堰塞湖,在堰塞体上游河谷形成静水沉积;在一定时间与条件下,堰塞坝溃决,在其下河谷中形成更大更急水流,加速河谷下切速率与深度,导致更大地形高差;新一轮新构造运动强烈和地震及大暴雨等,导致新一轮大型滑坡、崩塌等,形成新一轮河谷堰塞湖……如此多次重复,逐步加快与促进金沙江河谷——水系向现代形态演化,从而构成了金沙江河谷——水系演化的一种外力动力作用。这一认识对进一步研究山区深切河谷——水系形成与演化、工程建设选址评估和进行灾害防治等有普遍的参考价值与意义。     

堰塞坝漫顶溃决过程数值模拟

根据堰塞坝坝体材料的宽级配特性,建立描述堰塞坝漫顶溃决溃口发展规律与流量过程的数值模型。该模型引入与水流方向垂直的附加作用力来考虑粗颗粒对细颗粒的阻拦和遮蔽作用以及细颗粒对粗颗粒的包围和填实作用。基于不同土体陡水槽冲蚀试验结果,针对宽级配堰塞坝材料在高强度水流侵蚀条件下的冲蚀特性,建议采用能反映坝体材料颗粒级配、密实度、强度、坝体坡度、水流速度及摩阻流速对冲蚀量影响的土体冲蚀公式。利用该数值模型对唐家山堰塞坝溃决案例进行计算分析,所得溃坝洪水流量过程与实测结果接近,验证了该模型和计算方法的合理性,表明该模型能准确反映水库库容和上游补给水流量对堰塞坝漫顶溃决发展过程的影响。     

风致飞射物研究进展及建议

我国是受风灾影响较为显著的国家和地区之一,风灾不仅会造成工程结构损伤,甚至会导致结构的倒塌破坏。风致飞射物是强风作用下结构损伤、破坏而形成的一种高速运动碎片,其冲击作用对周边工程结构和人员的安全构成二次威胁,国内外学者近年来针对风致飞射物开展了相关研究工作。基于此,从风致飞射物的形成机制、飞行特性、冲击作用三个方面阐述当前国内外研究进展,并针对现有研究工作提出今后的研究建议和发展方向,为进一步深化风致飞射物及其防治工作研究提供借鉴。     

两流中间包流场的物理模拟与结构优化

研究了坝、堰的结构和安装位置对55 t两流板坯连铸中间包内流体流动状态的影响,结合RTD曲线计算出的平均停留时间,确定了优化的中间包结构。研究表明:坝、堰组合之后可以改变流体的流动状态,延长流体运动的轨迹,提高流体的平均停留时间,但流体经过坝、堰后都存在一定体积的死区。采用坝1、堰1组合方案的中间包结构最佳,该方案的平均停留时间最长为299 s,死区体积分数最小为31.0%。优化控流参数后,在坝、堰间距为290 mm,堰到长水口间距为383 mm时,流体在中间包内的平均停留时间最长为351 s,死区体积分数最小为19.0%,比不加坝、堰的方案平均停留时间增加了65 s,死区体积分数减小了15.0%。由Newton公式计算表明,此优化方案的中间包去除夹杂物的临界直径为17.5μm,在351 s内夹杂物均能上浮去除。     

“5.12”地震后阿坝州茂县上门沟泥石流特征及防治措施

汶川大地震引发了大量的崩滑地质灾害,为泥石流提供了丰富的物质来源,高强度降水将引发大规模的泥石流灾害。上门沟泥石流为一条老的泥石流沟,震后其爆发频率显著增加,仅震后3个月内,就发生了2次泥石流,造成房屋、田地被毁。通过对上门沟泥石流的调查,详细分析了其形成条件、基本特征,并对其发展趋势做出了预测。提出了"3道拦砂坝+原有谷坊坝+公路涵洞清淤+防护堤"的综合治理方案,达到了预期治理目的。     

Fluid Flow in Tundish Due to Different Type Arrangement of Weir and Dam

Tundish is an important metallurgical reactor in the continuous casting process. In order to control the fluid flow in tundish and thus take full advantage of the residencetime available for the removal of inclusions from molten steel, the effect of weir and dam on the fluid flow has been studied in a water model based on the characteristic number Froude and Reynold number similarity criteria. The residence time distribution curves of the flow were measured by SG800. The optimum arrangement of darn and weir and the nonstationary flow in tundish were discussed. The results show that the combination of weir and dam is benefit for the flow pattern in tundish, weir can prevent the upper recirculating flow, dam can cut off the bottom flow and turn to upwards, it is advantageous to separate the nonmetallic inclusions. Furthermore, it is important to exceed the critical depth of bath during exchange ladles, not only for the inclusion floatation but also for avoiding tundish slag drainage earlier.     

顶部设置橡胶坝的复合型溢流堰试验研究

结合实际工程,对某顶部设置橡胶坝的复合型溢流堰进行了体型优化及过流能力两个方面的试验研究。模型试验表明:原设计方案的堰面存在大面积负压,不利于大坝安全运行,需要对复合堰的体型进行优化。另一方面,该复合堰由于堰顶设置了平台及橡胶坝袋的影响,其过流能力略低于一般实用堰。经多组修改方案试验比较,最终采用堰顶平台设凹槽、平台下游为幂曲线的复合型剖面。修改后的堰型有效减少了堰面负压区面积,改善了流态,并获得相对较高的流量系数。通过试验给出的复合型实用堰剖面形式及流量系数值为工程设计提供了可靠的依据。     

泥石流堆积区粒度分布及分形结构特征

为研究泥石流堆积物粒度分布及分形结构特征,通过对泥石流堆积区现场调查和颗粒分析试验,采用统计图解法和粒度分维法分析泥石流堆积区堆积特征、粒度分形结构特征及与颗粒级配的关系。结果表明:泥石流堆积区具有集中性的特点;泥石流堆积区颗粒具有很好的分形特征,堆积区中右侧分维值均值与堆积区分维值均值接近;泥石流堆积形成由晚至早分维值逐渐减小;堆积物土粒大小级配连续性较好,分维值与不均匀系数和曲率系数均呈正相关。可见泥石流堆积区粒度的相关研究对研究泥石流形成机理及指导泥石流防治具有重要的意义。     

土力类泥石流起动机理研究进展

泥石流是我国常见的一种形成过程复杂和具有较强破坏力的地质灾害,常造成严重的经济损失和人员伤亡。泥石流起动机理的研究既是泥石流研究领域的核心,也是泥石流机理预警预报技术的基础,因此研究泥石流起动机理十分必要。本文系统梳理了土力类泥石流起动机理的已有研究成果,总结了泥石流起动的孕灾条件;对国内外学者土力类泥石流起动机理的研究进行探讨,并分析其存在的优缺点;总结了目前土力类泥石流的起动模型,最后对目前土力类泥石流起动机理的研究不足及未来发展方向进行分析探讨。该研究对土力类泥石流起动机理的研究和促进学科发展具有一定的价值。     

中国泥石流形成,发展,分布与自然环境演变间的关系

根据泥石流发育条件的形成规律与自然环境演变规律之间的关系分析,泥石流物质来源主要积累于物理风化盛行的冰期或冰缘气候环境阶段,水动力条件主要出现在融冰雪水或降水骤增时间——即间冰期或间冰缘期(阶)气候环境阶段.庐山、北京西山和燕山都反映出这种规律性,以马兰期黄土层为标志,晚更新世晚期至少有2期泥石流堆积,全新世有4期泥石沉堆积.从而划分出泥石流发育的活跃期和停滞期,目前中国泥石流仍处活跃期,即相当于间冰期阶段.按中国泥石流发育条件形成与自然环境演变规律间的关系,中国泥石流发育系统有3种结构模式,即西部高山型,北方冰缘型,南方霜冻型.再按气候差异,绘出了中国泥石沉分区图.     

Onset of submarine debris flow deposition far from original giant landslide

Submarine landslides can generate sediment-laden flows whose scale is impressive. Individual flow deposits have been mapped that extend for 1,500 km offshore from northwest Africa. These are the longest run-out sediment density flow deposits yet documented on Earth. This contribution analyses one of these deposits, which contains ten times the mass of sediment transported annually by all of the world's rivers. Understanding how this type of submarine flow evolves is a significant problem, because they are extremely difficult to monitor directly. Previous work has shown how progressive disintegration of landslide blocks can generate debris flow, the deposit of which extends downslope from the original landslide. We provide evidence that submarine flows can produce giant debris flow deposits that start several hundred kilometres from the original landslide, encased within deposits of a more dilute flow type called turbidity current. Very little sediment was deposited across the intervening large expanse of sea floor, where the flow was locally very erosive. Sediment deposition was finally triggered by a remarkably small but abrupt decrease in sea-floor gradient from 0.05 degrees to 0.01 degrees. This debris flow was probably generated by flow transformation from the decelerating turbidity current. The alternative is that non-channelized debris flow left almost no trace of its passage across one hundred kilometres of flat (0.2 degrees to 0.05 degrees) sea floor. Our work shows that initially well-mixed and highly erosive submarine flows can produce extensive debris flow deposits beyond subtle slope breaks located far out in the deep ocean.     

细粒尾矿库地下渗流场的数值模拟分析

龙都尾矿库的初始设计堆积物是铁矿与铜矿的混合尾矿,但该尾矿库投入使用至今仍未有铁矿尾矿注入,直接影响到了尾矿库的稳定性.为此,以龙都尾矿库的勘探实测资料为依据,利用2D-FLOW有限元软件对其渗流特性进行了研究.根据初期坝透水性、干滩面长度和不同的大气降雨量等影响因素,对尾矿坝渗流场进行了分析,得出了不同状况下细粒尾矿库的渗流规律,据此对尾矿库的稳定性进行了研究,结果表明,尾矿堆积物的改变对尾矿库的稳定产生了不良影响,如不及时对尾矿库进行适当的加固处理,该尾矿库将无法正常运行.