岩质滑坡涌浪对三峡库区岸坡的冲刷模型试验

为了解岩质滑坡涌浪对三峡库区岸坡的冲刷破坏情况,以万州港为原型,设计岩体滑坡涌浪物理模型试验,分析了不同滑坡体体积和滑面倾角情况下滑坡涌浪对库区3种不同粒径岸坡的冲刷深度和静水面上下15 m岸坡整体的冲刷特性。试验结果表明:岸坡最大冲刷深度与滑坡体宽度及厚度呈正相关关系;滑坡体体积较大时,岸坡冲刷深度在滑坡体滑面倾角为40°时最大,滑坡体体积较小时,岸坡冲刷深度在滑坡体滑面倾角为60°时最大;岸坡需防护范围为静水面上下7 m,在静水面和岸坡接触的部位需重点防护。根据试验数据,给出了计算岸坡最大冲刷深度的经验公式。     

基于FLUENT的狭长型水库滑坡涌浪研究

滑坡涌浪是水库库区岸坡岩土体失稳下滑冲击库区水体而产生波浪的现象。大规模的滑坡可使库区产生巨大的涌浪,传播至坝前甚至会翻越大坝造成坝体溃决,严重威胁下游城市居民生命财产安全。以长岭皮水库为例,采用FLUENT软件模拟其库尾渣土填埋场发生不同规模滑坡所激起的坝址处最大浪高,并与潘家铮方法、中国水科院经验公式法和美国土木工程协会推荐方法等经验公式的计算结果对比;分析了滑坡体入水横断面形态及入水角度对滑坡涌浪高度的影响,发现涌浪最大浪高与滑坡体入水临水面面积呈线性正相关,并与入水角度呈非线性先负相关后正相关;提出了滑坡涌浪不漫顶的滑坡体临界体积。不同滑坡工况下的计算结果可为长岭皮水库库尾滑坡涌浪灾害预防提供参考。     

水库滑坡涌浪爬坡特征试验研究

由滑坡引起的涌浪灾害不仅严重威胁航运安全,还会冲毁码头、大坝等水工建筑物并造成沿岸居民生命财产的损失。采用物理模型试验的方法对散粒体滑坡涌浪的爬坡特性开展了研究。试验结果表明：影响涌浪爬坡高度的主要因素有滑坡入水速度、滑坡体规模、滑动面倾角、水深、传播距离和爬坡角度等;当涌浪远场传播形态类似椭圆余弦波或孤立波时,涌浪爬坡高度较高,岸坡处水流紊动剧烈,涌浪对岸坡的破坏能力也最强。根据试验结果还建立了近岸坡处涌浪最大波幅计算模型,并结合经典波浪爬坡经验公式推导出了新滑坡涌浪爬坡高度计算公式。以长江新滩滑坡为例,验证了新涌浪爬坡高度计算公式的精度。研究结果能为实际工程中可能存在的滑坡涌浪爬坡灾害范围预测和涌浪避险方案制定等提供一定参考。     

乐昌峡水库鹅公带滑坡体滑坡涌浪影响研究

鹅公带滑坡体位于乐昌峡水库库区上游约1.3 km的右岸侧,库区河道狭窄,滑坡涌浪会对库区岸坡和挡水大坝等产生明显不利的影响。根据鹅公带滑坡体分布的特点,对其滑坡涌浪影响进行水力模型试验,模拟了滑坡体的下滑过程和滑坡速度,对滑坡涌浪的浪高、漫坝涌浪水量、挡水大坝的涌浪动水压强等特性进行分析,成果可供工程设计和运行参考。     

复杂河道边界对滑坡涌浪周期的影响

滑坡涌浪对涌浪生成和传播区域可能造成巨大影响。河道型水库滑坡涌浪受河道边界的作用会产生波浪叠加。为研究河道边界对滑坡涌浪周期的影响规律,借助长江三峡库区万州某河段与原型一致的物理模型,基于FLOW-3D计算流体力学软件建立三维滑坡涌浪数值模型,给出了数值求解、网格划分和边界条件设置方法,并经物理模型试验对建立的三维数学模型进行一致性较好的验证。按照滑坡体入水点位于河道直线段、弯道凸岸顶点、弯道凹岸顶点3种工况,模拟分析复杂河道边界对滑坡涌浪周期的影响规律,绘制波谱强度与频率关系图,得出不同岸坡坡度、弯道凹岸平面曲率、凹岸圆弧角度、凸岸圆弧角度对涌浪周期的影响规律。     

滑坡涌浪对坝面冲击压力的影响因素研究

库区边坡在强震、暴雨等作用下发生的滑坡失稳破坏会对挡水大坝形成巨大的涌浪冲击作用。本文针对库区滑坡涌浪对坝面的冲击压力问题,采用光滑粒子水动力学(SPH)方法研究了涌浪生成传播过程以及坝面涌浪冲击压力的分布形式,分析了滑坡体宽度、入水速度以及库区水深等因素对滑坡涌浪波高、坝面冲击压力的影响。结果表明,随着滑坡体宽度的增加,最大浪高降低,但是稳定波高增加,坝面冲击压力增大;随着滑坡入水速度的增加,波浪高度增加,但当入水速度增加到一定程度后,坝面冲击压力变化不明显;随着库区水深的增加,首浪高度降低,坝面最大冲击压力以及距离水面的相对作用位置基本不变。     

九畹溪崩塌堆积体塌岸预测及对涌浪的影响分析

三峡水库蓄水后库区涉水崩塌堆积体前缘会产生新的塌岸,进而对崩塌堆积体涌浪产生影响。为科学预测塌岸对崩塌堆积体涌浪灾害的影响,以三峡库区九畹溪崩塌堆积体为研究对象,通过工程地质调查,查明了其塌岸类型及其特征;运用岸坡结构法预测了崩塌堆积体的塌岸范围;采用改进条分法计算了塌岸前后崩塌堆积体运动速度;运用潘家铮法预测了塌岸前后九畹溪崩塌堆积体产生涌浪的初始高度,并对崩塌堆积体涌浪对岸点爬高进行了计算和对比。研究表明,三峡水库蓄水会导致九畹溪崩塌堆积体塌岸加剧,塌岸后崩塌堆积体初始涌浪高度及对岸点涌浪爬高会大幅度降低,表明塌岸减小了涌浪灾害的危害。     

五马水库库区库岸稳定分析及评价

介绍了五马水库的工程地质概况,通过估算坍岸宽度和坍岸方量,分别对水库库区土质边坡和岩质边坡稳定性进行分析,评价库区岸坡稳定,结果表明,库区内局部发育的土质岸坡坍岸主要使水库部分地段淤积而侵占库容,而占大部分地段的岩质岸坡坍岸规模较小,方量不大,不会对水库正常运行产生较大影响。     

乐昌峡库区鹅公带滑坡体滑坡涌浪爬高研究

在对乐昌峡水库鹅公带滑坡体滑坡涌浪水力模型试验和有关文献的滑坡涌浪浪高、涌浪波传播及反射计算方法分析的基础上,结合乐昌峡库区的特点,对狭窄河道库区的滑坡涌浪初始浪高计算及其对岸山坡涌浪爬高计算方法的边界条件进行了探讨,该文的计算结果与模型试验成果较吻合。     

一种滑坡模拟控制系统技术和应用

介绍了一种"滑坡模拟控制系统"的技术及其应用."滑坡模拟控制系统"主要由计算机测控系统、空气压缩机、机械推动装置等组成,可较准确模拟库区和河道岸坡水面上、下的滑坡体下滑速度及过程,且模拟的滑坡体方量较大、操作较简单和方便."滑坡模拟控制系统"在乐昌峡水电站库区松山子等滑坡体的滑坡涌浪水力模型试验研究中得到了应用,效果良...     

滑坡涌浪下斜坡波压力经验估算方法的对比

斜坡波压力计算公式经验性较强,计算公式种类繁多。为了探讨经验公式在预测滑坡涌浪对斜坡作用力的适用性问题,构建几何比尺为1∶70的滑坡涌浪三维物理模型,试验研究了不同工况时滑坡涌浪最大波与有效波下斜坡作用力的变化规律,采用3种常用的斜坡波压力经验公式,对比分析了滑坡涌浪下滑坡入水点正对岸斜坡波压力大小、作用点位置及分布特性。结果表明,3种经验公式计算结果有较大的差异,基于试验结果,路基公式经修正后可用于预测滑坡涌浪下斜坡波压力大小;向金公式经修正后可用于预测滑坡涌浪破碎作用点位置;波压力在斜坡上的分布趋势与苏联公式是一致的。     

三峡库区靠椅状土质滑坡变形规律及机理-- 以秭归八字门滑坡为例

三峡水库蓄水以来,不少滑坡监测位移-时间曲线呈阶跃变化,导致稳定状态识别难度较大,严重影响滑坡预警预报,靠椅状土质滑坡尤为明显。以八字门滑坡为例,通过多次野外地质调查、长期现场巡查、10多年的GPS位移监测数据、2年多全自动监测数据等,较深入研究了该滑坡在库水涨落及降雨条件下的变形规律。结果表明,库水位下降期间,特别是库水位下降15m以后,由160m下降至145m,滑坡体变形存在20d左右的滞后,滑坡变形曲线出现突跃,日位移量达1.5～2.2mm。一次降雨量在80mm以上会明显诱发坡体加速。库水位上升期间,库水位在175m左右时,月位移量出现5～10mm负值。一次降雨量在150mm左右未能诱发坡体加速;但一次降雨量在200mm以上,滑坡体位移速度明显加大。滑坡体在降雨量诱发后,位移加速后在降雨结束后持续5～7d恢复正常水平。在周期性降雨和库水位涨落的循环作用下,滑坡体反复受到"推-拉"作用,导致滑坡的位移-时间曲线呈阶跃特征。靠椅状土质滑坡为一类特殊的滑坡,库水位升降是八字门滑坡目前变形的主要因素,而降雨对滑坡变形起到了促进作用。受靠椅状等坡体结构特征制约,在库水位升降作用下坡体会反复变形,但难以发生快速的整体破坏。     

山区中小型水库滑坡堵江预测及负效应分析

库区滑坡失稳易引起堵江事件,而堵江堰塞坝的高度则直接影响水库能否正常运营调度,特别是对中小型水库而言。综合前人对滑坡堵江的研究成果,以西南山区某中型水库库区滑坡堆积体为研究对象,假设滑坡失稳堵江为完全堵江,对滑坡堵江可能性进行预测,着重选取三种方法对滑坡堵江的高度进行预测,并讨论了滑坡堵江的负效应,从而完成对库区滑坡堵江的风险性预判。以此初步建立了针对山区中小型水库滑坡堵江预测的研究思路,以期为此类问题的分析提供参考。     

洪水事件对碧流河水库水质影响

受全球气候变化的影响,暴雨洪水事件发生频率呈增加趋势,水库作为流域内重要的控制性水利工程,洪水过程中水质安全面临严重威胁。以碧流河水库为例,对建库以来7场典型洪水前后水质状况进行分析,结果表明,洪水过程能够减弱碧流河水库水体的热分层结构,影响溶解氧垂向分布;洪水过程影响较大的水质指标为六价铬、大肠菌群、高锰酸盐指数、氨氮和总磷,洪水过后上升趋势较为明显;空间上来说,洪水对入库口断面的影响大于对坝前断面的影响,碧流河水库地形特征能够减弱洪水异重流对坝前水质的影响;评价结果显示洪水过后碧流河水库水质变差,但整体上能够满足地表水环境质量标准中水源地要求;洪水期间入库污染物主要来自流域非点源污染。分析认为,通过源头治理、入库口拦截、合理调度等措施可以减轻洪水事件对水库水质的影响。     

骤发干旱研究进展与展望

近年来,一种发生速度较快、破坏程度较高、预报难度较大的新干旱类型——"骤发干旱"被提出之后,随着美国2012年特大干旱的爆发,骤发干旱的研究引起了美国社会的高度重视,我国及其他国家的有关研究也迅速展开。介绍了骤发干旱定义的认识及深化过程,由最初定义的热浪型骤发干旱扩展为热浪型骤发干旱与降水短缺型骤发干旱两种。从地面气象观测数据为主、实测与模拟土壤含水量为主、遥感分析与解译技术为主三个方面归纳了识别与监测骤发干旱的现有方法。总结了骤发干旱发生机理与时空变化特征方面的进展,对骤发干旱的研究前景进行了展望。     

心墙坝浸润线简化计算方法

通过理论分析和数值计算,在考虑坝体与防渗墙的相对渗透系数关系的基础上,提出了估算心墙坝坝体浸润线的一种简化计算方法,给出了浸润线位置的拟合公式。以白鸭山水库大坝为例,将该简化方法与有限元法的计算结果进行对比,表明该简化方法合理、可行。这一简化计算方法可大大减少中小型水库大坝在进行除险加固方案比选时的计算工作量。     

基于机器学习模型的短期降雨多模式集成预报

短期降雨预报对洪水预报和水库调度极为重要,提高短期降雨预报精度有着重要的意义。以TIGGE资料中心的ECMWF、CMA及NCEP三个集合预报中心发布的桓仁水库流域预报降雨数据为基础,利用ANN、ELM以及SVM模型对桓仁水库流域未来1～3d降雨进行多模式集成预报,以期提高预报精度,并从绝对平均误差、均方根误差、相对误差、纳什系数、预报准确率等多个方面分析了集成预报的效果。试验结果表明,基于SVM和ELM的多模式集成预报模型预报效果均优于单一模式,基于ANN的集成预报模型在输入因子选择合适的情况下,其预报效果也优于单一模式,三种模型中,SVM模型对降雨预报精度改善最为明显。说明基于机器学习模型的多模式降雨集成预报方法可行且能够提高短期预报降雨精度。     

改扩建水库土坝段三维渗流问题仿真研究

渗流问题是直接影响大坝改扩建后运行安全的关键问题,为此,利用三维渗流场的仿真研究,合理评价大坝改扩建设计渗控的合理性和有效性是十分必要的。采用无压渗流场仿真计算理论和有限元方法,在设计渗控措施下,对某水库加高加固后土坝的三维渗流问题进行仿真计算,并定性、定量分析了土坝坝区浸润线、水头分布、渗透坡降及渗漏量等渗流参数的数值规律。结果表明,混凝土预制块、复合土工膜、防渗帷幕等组成的坝体防渗体系,可以有效地截断通过土坝的渗流,但水库水位的抬高也增加了土坝连接部位的绕渗、渗透坡降等不利渗流的安全问题。     

河北省井灌区灌溉用水与耗能变化规律研究

开展农业灌溉节水、节能研究既是支撑区域农业可持续发展必然要求,也是支撑国家节能减排承诺的具体实践。受农业节水、地下水位下降的影响,河北省井灌区灌溉用水和灌溉耗能之间关系复杂,分析了1980-2015年河北省井灌区灌溉用水、灌溉耗能、地下水位变化等规律,得出以下结论:(1)地下水埋深与提取单方水耗电量呈幂函数关系,地下水埋深越大,地下水位下降带来灌溉能耗的增加幅度越来越大;(2)由于地下水位下降,每度电可开采水量从1980年的8m~3减少到2015年的0.9m~3,相比1980年2015年灌溉水量减少了13亿m~3,但是灌溉能耗增加了131亿kW·h。(3)1997年后由于灌溉水量减少而降低的能耗不足以弥补地下水位下降增加的能耗,由此导致1998-2015年每公顷灌溉能耗额外损失为20 850kW·h。本研究对指导河北省农业灌溉水-能关系协调发展提供有益的参考。     

太原汾河公园水华高发期叶绿素a 与环境因子的关系

利用2012年5月至9月太原市汾河公园蓄水池水华防治专项监测资料,分析了1号蓄水池叶绿素a(Chl-a)的动态变化及与相关环境因子的关系。结果表明,在整个研究期间,Chl-a的波动较大,浓度范围为20.1¹32.0mg/m3,均值为55.553 mg/m3;5月份Chl-a含量总体上低于其它月份;Chl-a含量总体上与水温(WT)、COD、总磷(TP)、氨氮(NH3-N)均呈现极显著的正相关,与溶解氧(DO)、总氮(TN)、透明度(SD)呈极显著负相关,但与pH值关系不显著。不过Chl-a与环境因子的关系在不同时间段的表现有所差异:水体Chl-a含量在5月份受环境因子的影响不显著;6月份则显著受到有机质、总磷(TP)、总氮(TN)的影响;7月份受到有机质、TP、透明度(SD)极显著的影响,8月、9月份受到WT、TP、SD的极显著影响。