冰湖溃决模式对下游洪水过程的影响

作为西藏地区冰川灾害之一的冰湖溃决洪水,具有范围广、持续时间长、危害大并经常伴随有泥石流等特点。以西藏年楚河流域的典型危险性冰湖——黄湖及其下游区域为研究对象,经过实地调查,获得了相关的水文气象特性和地形、地貌等特征信息。基于数字高程模型(DEM)的地形数据和矩形网格,采用二维溃坝洪水演进数值模型,进行了模型的率定和不同溃决模式下的洪水演进模拟。结果表明:上游近溃口河道,不同溃决模式对洪峰流量、洪水最大水深和洪水最大流速影响较大;中下游河道,不同溃决模式对其影响相对较小。上游近溃口河道,小溃口工况的洪峰流量大于大溃口工况的洪峰流量,逐渐溃决工况的洪峰流量小于瞬时溃决工况的洪峰流量;中下游河道,小溃口逐渐溃坝的洪峰流量最大。一旦洪水发生,最大淹没面积约为88.30km2,溃决洪水到达江孜的时间约为33h,江孜处的洪峰流量约为1 777m3/s,大于江孜地区暴雨洪水万年一遇洪峰流量1 000m3/s。根据预测结果做好预警工作,能一定程度上减小灾害损失。     

植被群影响下动床洪水数值模拟研究

基于水深平均挟沙水流浅水控制方程,引入透水密度系数和阻力项考虑植被群对水流和泥沙运动的影响,建立了充分考虑水流-泥沙-障碍物之间相互作用的耦合数值模型.基于有限体积法离散控制方程,采用Godunov-type中心迎风格式求解单元界面通量.该模型通过水槽洪水实测数据验证,用于研究植被群对溃决洪水和泥沙运动的影响.结果表明:本模型能够模拟溃决洪水演进及底床冲淤变形问题,植被群的存在使得底床冲淤复杂多变,导致植被上游区水位抬升,植被下游区水位明显降低,有助于洪水风险管理.     

突泄坝址过程线简化分析

溃坝洪水坝址过程线的近似分析，目前多采用宽顶堰公式进行计算。然而坝体瞬间溃决时，坝上游原来静止的水体迅猛加速，形成向上、下游传播的波动，其流态与恒定的堰流有较大的差异。 本文尝试从另一途径进行探讨。在平底、无阻力的简化条件下，应用特征线理论及黎曼方法获得了有限长棱柱体水库的溃坝波解。本阶段只考虑了坝体瞬间全部溃决及下游河道水深较小的情况，并假定河槽具有所谓抛物线形断面。分析成果与两家水槽试验资料作了对比，符合较好，说明本文的分析方法是正确的。 应用本文的理论解可算出突泄溃坝波的各种坝址过程线。文中对三种断面形式的明渠溃坝波进行了计算，提供了通用的无量纲坝址洪水过程线。     

黄河下游堤防安全评价系统分析

针对黄河下游堤防情况,采用单一性指标评价堤防的安全程度,并运用事故树分析原理,考虑影响堤防安全的各种基本事件之间的逻辑关系,综合统计堤防溃决的概率及堤防安全保证率.对两种评价指标进行了分析比较.     

水体大气复氧能力研究综述

大气复氧是水体中溶解氧的一个重要来源,复氧能力的研究是正确确定水中溶解氧浓度的一个重要课题.通过对大气复氧理论简要分析,指出水体中存在大量气泡情况下,如大坝泄洪下游水体或波浪破碎水体中,不仅需考虑自由液面质量传输,更需考虑气泡界面传质.概括了水体自由界面传质和气泡界面传质计算公式,指出目前还没有一个公式对所有河流水体有较好适用性,而误差较小的公式,也可能漏掉了一个或多个主要的影响因素.引入水体中溶解氧的"有效"饱和浓度和气泡穿透水体的"有效"水深两个参数,指出水中溶解氧的饱和浓度与水深相关,水深越大,溶解氧的"有效"饱和浓度越大,水体中溶解氧浓度愈有可能超饱和.     

中印边界附近帕里河上的滑坡灾害遥感调查

2004年6月22日中印界河-西藏帕里河右岸发生滑坡,滑坡堵塞帕里河形成堰塞湖,随后堰塞湖坝体溃决,下泄洪水对下游的中国境内和境外印度村庄造成一定损失。“西藏帕里河滑坡遥感调查”项目组采用高中分辨率相结合的6种类型共13个时相的卫星数据,以滑坡地学原理为基础,以遥感、地理信息系统与空间定位技术集成的数字滑坡技术对帕里河滑坡灾害进行调查与监测。查明灾害性质为中型快速滑坡,遥感监测表明滑坡整体已滑入河中,该部分斜坡暂时稳定,仅右上侧有少量滑落。查明堰塞湖所在湖盆原为帕里河流经的、逐渐萎缩的高原湖盆,遥感监测了其形成堰塞湖直至溃决的过程。分析表明帕里河如再次堵江溃决,可能受灾的是下游我国境内的卡拉村及楚鲁松杰村,也会在印度造成一定危害。下游村民防灾应以避让为主。     

溃坝洪水演进影响因素分析

溃坝洪水往往会对下游人民财产安全造成巨大影响.基于二维浅水方程数学模型,采用两步Taylor-Galerkin有限元方法进行离散,分析溃坝洪水在演进过程中对下游河道的影响因素,结果表明:库容面积、水深比、溃口宽度等因素均对溃坝洪水的水位、传播速度及流量产生影响.库容面积越小,洪峰达到的最高水位值越大;水深比越大,水流流速越大;溃口宽度越大,洪水水位越高,洪峰流量越大.该分析规律为水库大坝安全多因素风险分析提供了参考,为防洪减灾、灾害评估和人民财产安全保护提供了依据.     

冰崩涌浪作用下的冰湖溃决过程试验研究

冰崩涌浪是导致冰湖溃决的一个主要的诱发因素之一。本文通过水槽模型试验，研究了在冰崩涌浪作用下，不同颗粒级配、坝高、下游坝坡坡度时冰碛坝的溃决过程，主要结论如下：（1）冰碛坝存在漫顶溃决、坝坡失稳、管涌破坏三种溃决模式；（2）根据冰崩涌浪的对坝体的侵蚀效应，结合溃口的纵向演化过程，将冰碛坝的溃决过程划分为涌浪侵蚀阶段（阶段Ⅰ）、库区小扰动溢流侵蚀阶段（阶段Ⅱ）；（3）涌浪过坝后的强水动力条件增加了坝体的侵蚀率，当溃口贯通后，涌浪已基本消散，溃决过程转为为正常的溢流溃决，并且涌浪向坝体提供了高频瞬时荷载，削减了坝体稳定性；（4）从动力学的角度提出了冰碛坝临界溃决条件的判定方法；（5）冰湖溃决洪峰流量与坝高和下游坝坡呈现正相关，与坝体中值粒径（D50）呈现负相关关系。     

基于贝叶斯网络的沙河集水库大坝风险分析

根据沙河集水库大坝风险分析的内容和破坏模式,分别建立了18个事件树对应的18个贝叶斯网络,再根据引起大坝溃决的原因,合并成由坝体渗漏、坝基渗漏、坝体边坡逐渐破坏、涵洞渗漏及溢洪道渗漏导致溃决的5种状况的贝叶斯网络;根据这5个贝叶斯网络的结构形式和变量情况合并成3个贝叶斯网络;最后进一步凝炼综合成1个贝叶斯网络,该贝叶斯网络至少包含6×18个事件树的信息.运行该贝叶斯网络,可以得到所需要的各种结果,显示出贝叶斯网络在风险分析中的特点和功能.该方法为水库大坝安全风险评价提供了一种新的思路.     

基于RAMMS的冰湖溃决型泥石流演进模拟及危害性

冰湖溃决型泥石流作为目前西藏境内最主要的地质灾害之一，对下游工程的建设与运营造成潜在威胁。本文以西藏洛隆县冻错曲冰湖为例，基于现场调查、遥感解译、特征值计算和数值模拟方法，对冻错曲冰湖泥石流孕灾条件、动力学特征及溃决演进过程进行研究，分析其对下游工程建设的影响。采用无量纲堵塞指数（DBI）方法对冻错曲冰湖堰塞体稳定性进行评价，结果表明该堰塞体位于非稳定区与稳定区之间，存在发生溃决的风险。基于三维动态模拟软件RAMMS的Voellmy-Salm单相流模型，模拟分析了冻错曲冰湖泥石流在2种溃决模式下的演进过程。模拟结果显示：冻错曲冰湖泥石流溃决演进过程可归纳为初始溃决、加速运动、减速运动、沟口停淤4个阶段；2种溃决模式下冰湖溃决影响范围都经过拟建工程位置，潜在威胁区泥石流平均深度分别为4.87 m、8.26 m；在瞬时全部溃决场景下，冰湖溃决泥石流在拟建工程处最大流速为5.74 m/s，最大流量为2 843.38 m3/s。研究成果有助于评价冰湖溃决型泥石流的危害性，并为工程防治设计提供参考。     

胶结土坝漫顶溃坝模型试验研究

通过开展大尺度胶结土坝溃坝模型试验,对胶结土坝在洪水漫顶作用下的流速分布、坝体侵蚀的变化过程进行了分析,以验证胶结土坝漫顶不溃的可能性。试验结果表明:模型填筑胶结土28d无侧限抗压强度达到4MPa以上;胶结土坝在最大坝顶水头为55cm、下游坡比1∶2、最大流速达5.6m/s条件下,漫顶冲刷44h未发生溃决破坏;漫顶冲刷后下游坝坡最大侵蚀深度为10cm,平均侵蚀深度仅为1.07cm;胶结土坝可有效防止洪水漫顶冲刷引发的溃决破坏。     

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。     

叠溪古堰塞湖与成都平原

在对四川岷江叠溪古堰塞湖已有研究的基础上,进一步讨论古堰塞湖形成与消亡过程对岷江下游和成都平原演化及古文化发展的影响。以笔者1999年在调查叠溪地震滑坡时发现的形成于30 ka B.P.(即晚更新世末次盛冰期)的巨厚湖相沉积物为基础,并将其命名为"叠溪古堰塞湖",再联系到1933年8月25日发生的7级叠溪强烈地震,其诱发的众多崩滑灾害在岷江流域范围内形成了系列堰塞湖,溃决后洪水一直冲到成都平原,造成严重的灾害这一事件。通过取样测试分析和对比相关考古资料,结果表明叠溪古堰塞湖溃决始于15 ka B.P.;根据岷江河谷上发现的6级河流阶地,说明堰塞湖是经过多次溃决逐步消亡的,可划分为溃决瀑发阶段、溃决中期阶段和消亡阶段,叠溪下游还发现有同时期形成的不同规模的古堰塞湖。岷江上游的古堰塞湖,是古人从西北进入四川盆地的重要水陆通道和文化遗址的聚集地,其溃决消亡的演化过程直接影响了岷江的堵塞与改道,成为这一时期古文化地迁徙的重要因素。     

面对黄河悬河挑战的研究与思考

一、引言当今黄河有两大问题对国家经济持续发展影响巨大。一是水资源总量不足，引发下游局部河段断流；二是下游历史淤积形成的地上悬河。按“河堤赛高，”方式治理，堤坝越堆越高，如一遇秋汛特大洪水，发生溃决，可能造成无法估量的灾害后果。这两个问题已引起政府和人民群众的普遍关注。特别是悬河问题，更被海内外炎黄子孙视为中华民族的心腹大患，急盼早日解决这一潜在重大隐忧。为此，南京大学与河南地矿所在“八五”期间对黄河下游悬河做了综合调查和研究，取得了一些新认识，形成了一个解决黄河悬河问题的研究方略，旨在从地学和多…     

基于VISSIM的远引调头组织效果研究

远引调头通常是在交叉口的支路进口道禁止车辆直接左转以实现交通指引的一种组织方式,目的指引左转车流在禁左路口右转到下游允许调头的中央分隔带开口处调头,间接实现左转的交通组织方法.分别对车辆远引到下游中央路段开口调头及车辆远引到下游信号交叉口调头的交通组织方式进行分析研究,基于VISSIM对直接左转和远引调头这两种典型的组织方式进行实例分析,结果表明远引调头的组织方式具有良好的交通效果,对交通组织工作有较高的实践指导意义.     

西南山区公路滑坡泥石流堵江问题概述

西南山区孕育了大量滑坡泥石流,且易堵塞主河道,堰塞湖对上游造成了大面积的淹没,溃决洪水泛滥又给下游公路带来了严重的冲刷和淹没。以唐家山堰塞湖为例,对滑坡泥石流堵河的影响因素进行分析,并对堰塞湖的危害进行了初步讨论,对堰塞湖的防治和江河沿线路桥等基础设施的保护具有一定的参考意义。     

三峡工程泄水建筑物水力优化设计

三峡大坝在运行期和施工导流期要求的泄水能力分别达10万m3/s和7万m3/s,大坝设有永久泄水深孔23个、表孔22个、导流底孔22个.大坝采用深孔、表孔、导流底孔3层孔口相间布置方式,缩短了溢流前缘长度,解决了枢纽泄洪难题.深孔的主要作用是宣泄千年一遇以下洪水,同时还担负着三期导流及围堰发电期间渡汛泄水任务.深孔具有数量多、尺寸大、水头高、水位变幅大、运用时间长和操作频繁等特点,其进口堰顶上游坝面及侧面采用1/4椭圆曲线,堰面下游接1∶0.7的斜坡段后再接R=30 m的反弧段.通过布置方案的论证和试验研究,深孔选用短有压管接明渠泄槽跌坎布置方案,底孔选用长有压管布置方案.     

大田水库除险加固方案研究

在对坝体现状渗流、稳定、应力应变分析的基础上,结合大田水库下游坝坡散浸的现场实际情况,研究并提出了适合大田水库大坝的加固方案.利用ANSYS软件的APDL语言开发三维渗流程序对坝身两种加固方案进行渗透总水头、浸润线、自由面出逸点、渗透坡降进行比较分析,最终得出最优加固方案.     

水下核爆作用下混凝土重力坝模型破坏试验

采用落锤冲击模拟水下核爆的一次冲击波对混凝土重力坝的作用.试验遵循弹性-重力联合相似准则,并以冲量相似条件确定冲击摆的质量与悬挂高度.对两种坝体和坝基接触条件,即一种在平滑基底上筑坝,一种在锚固基底上筑坝,开展模型坝的冲击试验,得到模型坝体的动力特性.试验结果表明,坝体破坏模式包括贯穿性断裂、滑移、碎裂、层裂和抛掷等.并初步研究了核爆输入能量和大坝耗散能量之间的平衡关系.     

重物落水后运动过程的数学模型分析

针对封堵溃口问题,根据流体力学理论,建立了重物落水后运动过程的数学模型,利用小型试验获取相关数据的方法进行研究,用该模型对实验的工况进行了计算,并对模型和实验进行了分析和评价.通过实例,验证了该模型较好地模拟了大坝溃决后的重物落水后的运动过程,模型结果可以为溃坝洪水风险提供科学依据.