不同条件下泥石流堰塞坝的溃决过程

[目的]对不同因素作用下的泥石流堰塞坝溃决过程进行试验研究,为泥石流堰塞坝的灾害防治和灾后重建等提供科学支撑。[方法]开展了不同来水流量、坝体形态、黏粒含量、坝高和初始含水量条件下的溃决试验。将漫顶溃决过程分为4个阶段:坡面侵蚀过程、陡坎侵蚀过程、下切和侧向侵蚀过程和衰退过程。此外,分析了泥石流堰塞坝坝体破坏机理,并给出下游坡面泥沙起动临界条件的计算式。[结果]溃决流量与来水流量之间呈非线性正相关;溃决洪峰流量随着背水坡坡度增加而增加;溃决洪峰流量随着坝高的增加而迅速增加,泥石流堰塞坝坝体黏粒含量与溃决洪峰流量之间整体呈现负相关;溃决洪峰流量随着土体初始含水量的增加而缓慢降低,但变化的范围不大。[结论]在泥石流堰塞坝溃决的不同因素中,坝高和黏粒含量影响最大,来水流量次之,背水坡度和初始含水量影响最小。     

人工坝溃决洪水峰顶流量计算公式应用于滑坡堵江坝的可行性探讨

滑坡堵江事件在山区广泛发育,堵江形成的天然坝的稳定性一般不高,在暴雨、地震等诱发因素的作用下可能发生溃决,溃坝洪水对下游河道及沿江两岸的各种设施及居民生命造成巨大威胁,因此溃坝洪水计算意义重大,而峰顶流量和洪水演进过程中洪峰高度的变化直接决定了溃坝洪水的灾害程度。利用谢任之教授提出的人工坝溃决洪水计算方法,根据滑坡天然坝体溃决的实际情况,合理地分析溃口形态,调整了溃口宽度的取值方法,并将其应用于滑坡堵江天然坝瞬时溃决洪水峰顶流量计算中,经历史溃坝实例验证计算结果可靠,为天然坝溃决洪水峰顶流量计算提供了新的思路和方法,也为溃坝洪水灾害评价提供了重要依据。     

应用植被洪痕重现历史洪水

为了在峡谷中重建历史洪水,对2个垂直分布的假定只受大型罕见洪水影响的沟谷、河岸的植被特征进行调查,对过去20 a里主要洪水事件期间的洪峰流量和平摊流量的最大水位进行评估。通过对1993年暴雨下植被洪痕进行调查,对洪峰流量和平滩流量进行评价,洪水上涨到河岸的下侧部分,但是没有洪水溢流到两个调查点的表面;此外,调查点下游对面斜坡上发生的滑坡产生了一个滑坡坝,滑坡坝的构造可能引起局部溢流到下游调查点。因此,了解峡谷河流系统中的洪水行为,就要调查水文特征、规模、流量、频率和横向输入河流的泥沙时空方式等基本信息。     

砚瓦河坝系工程建设对小流域洪水泥沙的影响

黄河水土保持生态环境监测中心于2006年在济源市砚瓦河小流域下游的双堂村设立监测站,积累了2007—2010年4年8次洪水的监测资料。监测情况表明：坝系工程建设改变了小流域的汇流条件,使洪峰滞后11．4h,削减洪峰流量32．2％,延长了洪峰退水历时,洪峰峰形由尖瘦变得圆滑;坝系工程建设促使洪水在坝系内停留时泥沙沉淀,减少了洪水的含沙量和输沙量,减沙效益为次洪水含沙量减少21．2％、输沙量约减少10．0％。     

安化县澄坪村“7·16”泥石流形成机理及其动力学特征

[目的]对湖南省益阳市安化县澄坪村"7·16"泥石流灾害成因机理及力学特征进行分析,为类似灾害的防灾减灾研究提供科学参考。[方法]通过灾后野外调查开展相关分析。[结果]湖南省安化县马路镇澄坪村梨树坪让家沟流域在地形地貌,地层岩性以及气象水文方面具备良好的孕灾条件;由于2014年7月16日的持续性强降雨作用,沟道上游一侧形成了一个约5.20×10~4 m~3的滑坡堰塞湖,随后堰塞湖迅速溃决并形成了强大的溃决型泥石流,冲溃了下游的两道拦砂坝,并形成了高达190.65m~3/s的峰值流量。[结论]安化县澄坪村"7·16"泥石流灾害是一次典型的滑坡灾害转换成泥石流的灾害链,而下游两道堵塞坝的堵溃过程进一步放大了泥石流的峰值流量及规模,具有典型的堵溃放大效应。     

茂县宗渠堰塞湖漫顶溃决洪水演进规律模型试验研究

5.12汶川大地震诱发了大量堰塞湖,这些堰塞湖一旦溃决,溃决洪水将对下游居民的生命财产造成很大的威胁,因此研究堰塞湖溃决洪水沿程水位变化规律对决策部门发布洪水预警,组织撤离与逃生,实施紧急救援等具有十分重要的意义。该文选取四川省茂县宗渠堰塞湖为原型进行野外模型试验,通过在堰塞湖库区及其下游建立一套高清晰DV摄影为主,辅以下游水位定点标记的模型试验方法,研究了堰塞湖库区水位变化过程,通过对时间差分推导出堰塞湖水量平衡方程,进一步得到溃口流量随时间变化规律;研究了下游水位变化过程揭示出堰塞湖漫顶溃决洪水的演进规律。溃口发展过程在纵向上主要以陡坎前进的方式推进,而横向上主要由土体坍滑失稳引起。此结果也可为今后堰塞湖的应急排险,溃决洪水的深入研究等具有参考价值。     

不同频率下的泥石流体特征数值计算方法研究——以大寨沟流域为例

在泥石流定量研究中,泥石流流量、流速、泥石流规模是泥石流体最重要的特征值.能比较准确的确定泥石流这些特征数值既是泥石流计算中的关键问题,也是泥石流防治工程设计研究中的重要因素.利用雨洪法,首先比较一种或两种水文学的计算方法,择优来计算暴雨与洪水特征数值,然后利用暴雨与洪水特征数值来推算泥石流体各种特征数值.比如用暴雨洪峰流量以及配方法来计算泥石流流量,利用洪水总量来推算泥石流规模.     

冰碛湖溃决型泥石流演化过程试验研究

[目的]分析冰湖溃决型泥石流演化过程中运动参数的变化特征,为冰湖溃决型泥石流的防治提供理论依据。[方法]采用水槽试验,探讨冰碛湖溃决型泥石流形成和演化过程。[结果]冰碛湖溃决泥石流属于典型的水力类泥石流;根据水沙两相流容重的变化,冰碛湖溃决型洪水演化为泥石流的过程可以概括为挟沙水流—泥石流—挟沙水流的演变,相对应的泥石流的粒径从粉砂到砾石,再到粉沙的变化过程;泥石流容重越大,一次泥石流过程中颗粒粒径越粗。从不同组次的试验结果来看,冰碛湖溃决泥石流粒径与其容重也存在正相关关系。[结论]泥石流的运动和演化过程本质上取决于冰碛湖溃决型洪水功率和沟床堆积物的粒径特征。     

MIKE耦合模型模拟淤地坝对小流域暴雨洪水过程的影响

为科学认识淤地坝建设对黄土高原小流域暴雨洪水过程的影响,该文通过分布式水文模型MIKE SHE和一维水动力模型MIKE 11耦合模拟了不同坝型组合和坝系级联方式下的小流域暴雨洪水过程,研究表明:1)淤地坝系建成后会使小流域洪水的洪峰和洪水总量明显减少,其中骨干坝减幅最小,中型坝次之,小型坝减幅最大;串联、并联、混联3种坝系级联方式均使洪峰流量和洪水总量明显减小,其中混联坝系减幅最大,并联坝系次之,串联坝系最小。2)淤地坝建设改变了洪水历时,其中骨干坝和中型坝增加了洪水历时,而小型坝缩短洪水历时。3)沟道连通性指数与洪峰流量、洪水总量均有很好的相关关系,淤地坝建设明显降低了沟道连通性,通过改变沟道连通性调控了小流域的暴雨洪水过程。可为黄土高原淤地坝安全运行提供科学依据。     

汉江上游郧县尚家河段全新世古洪水水文学研究

通过对汉江上游实地调查,在郧县尚家河一级阶地前沿发现了含有4个古洪水滞流沉积层的典型全新世黄土一古土壤剖面,对采集的沉积物样品进行磁化率、粒度和烧失量等沉积特征分析,并与现代洪水沉积物特征比较,判定该剖面中的洪水沉积物为典型的古洪水滞流沉积物,记录了汉江上游全新世4期古洪水事件.通过地层对比和OSL测年,确定这4期古洪水事件分别发生在12600-12400 a B.P.,11600-11400 a B.P.,5500-5000 a B.P.和1000-900 a B.P..在确定了古洪水洪峰水位和相关水文参数的基础上,采用比降法恢复了这4期古洪水最大洪峰流量在46 280～63 720m3/s之间,符合流域面积与洪水洪峰流量关系;同时采用相同的河流断面和水文参数,计算了剖面附近的2010年7月18日洪痕流量,与实测流量相比,误差为1.74％,说明古洪水水文参数选择与洪峰流量计算结果是合理的.     

Mercury (Hg) Transport in a High Arctic River in Northeast Greenland

In a warming climate, mercury (Hg) pathways in the Arctic can be expected to be affected. The Hg transport from the high arctic Zackenberg River Basin was assessed in 2009 in order to describe and estimate the mercury transported from land to the marine environment. A total of 95 water samples were acquired and filtered (0.4 ??m pore size), and Hg concentrations were determined in both the filtered water and in the sediment. A range of other elements were also measured in the water samples. Hg concentrations in the filtered water were in general highest in the beginning of the season when the water came mainly from melted snow. THg concentrations in the sediment were in general relatively constant or slightly decreasing until mid-August, where after the concentrations increased. A principal component analysis separated the samples into spring, summer and autumn samples indicating seasonal characteristics of the patterns of element concentrations. The total amount of Hg in the sediment transported was estimated to 2.6 kg. Approximately 60% of the sediment-transported Hg occurred during a 24-h flood in the beginning of August caused by a glacial lake outburst flood. The total amount of transported dissolved Hg was estimated to 46 g, and 13% of this transport occurred during the 24-h flood. If it is assumed that the Hg transport by Zackenberg River is representative for the general glacial rivers in East Greenland, the total Hg transport into the North Atlantic from Greenland alone is approximately 4.6 tons year^?1 with an estimated annual freshwater discharge of ??440 km³.     

泥石流对重大水电工程的影响评估--以金沙江下游白鹤滩电站库区黑水河泥石流为例

泥石流是金沙江下游主要山地灾害之一,它对重大水电工程施工和运行期间的工程安全可能构成一定程度的威胁和危害。通过评估该区泥石流对重大水电工程的影响,指出泥石流对水电工程的影响主要表现在对施工道路、水电工程附属设施及移民安置、库区泥沙、坝区工程设施等4个方面。以金沙江下游白鹤滩电站库区黑水河泥石流为例,具体分析了泥石流对水电工程的影响。结果表明,黑水河泥石流可能堵塞主河,其堵塞回水和溃决洪水对白鹤滩电站建设的施工道路、临时设施有一定危害。此外,泥石流会将大量的泥砂带入库区,从而减少电站的有效库容。     

基于粗糙集的权重确定方法在我国喜马拉雅山地区典型冰碛湖溃决危险性评价中的应用

采用一种粗糙集改进方法,针对我国喜马拉雅山地区典型冰碛湖,认为溃决危险性冰碛湖具有冰川地貌陡峭,冰川活动频繁,湖盆规模较大,终碛堤稳定性差以及气候湿热等5大特征。选取了冰碛湖溃决危险性评价指标,综合实际调查结果确定各指标权重,并通过模糊综合评判对其进行了验证。根据权重值得出影响冰碛湖溃决的最重要特征是冰碛堤稳定性(权重为0.42),次重要为气候特征(权重为0.18),另3项特征(权重均约为0.13)接近。评价指标重要性等级为:终碛堤宽度、水热组合为重要影响因素;距冰舌前段距离、冰湖面积、海拔高度为中等影响因素;背水坡度、终碛堤平均颗粒粒度为一般影响因素。模糊综合评判结果与实际调查接近一致,权重的准确性较高,对于我国冰碛湖的危险性评价具有重要的参考价值。     

多变量洪水风险分析方法

分析了洪水特征值的不同频率性和现行的单因素防洪风险分析方法的片面性。从组合事件的概率理论出发,利用“完全相关”与“相互独立”两种特殊情况,采用模糊集理论,建立了二参数加权组合概率模型。模型中不仅考虑了洪峰和洪量对洪水风险的共同作用,而且避免了确定条件概率分布的问题,为在现有的洪水资料的情况下,合理估计防洪风险及进行防洪水利计算,提供了一种简单可操作性方法。     

淮河洪泽湖洪涝灾害特征与成灾本底机理分析

从介绍洪泽湖概况入手,分析了洪泽湖洪涝灾的特征,即:洪涝时间上的历史延续性与阶段性,洪涝类型的多元性,洪涝成灾空间趋于集中、频度增大,灾害的经济损失日趋增加.从灾害系统的本底特征上探讨了洪涝灾害的成灾机理,认为:典型洪涝孕灾区的过渡性地理位置是导致洪涝发生的大环境背景原因;流域暴雨降水高度集中的特征是洪涝的触发器;黄河夺淮历史和泥沙淤积而成的“悬湖”和“倒比降”的脆弱性地形地貌是洪涝发生的历史根本原因;下游排洪通道标准低、行洪能力不足以及库容和湖面减小的影响都加重加大了洪涝灾害的程度和频次.     

湖北长江特大洪水防御对策研究

通过总结湖北省1998年长江防洪基本特点,分析了湖北长江防洪存在的主要问题和症结,一是防洪标准低,二是江湖关系恶化,三是堤防自身存在薄弱环节,四是分蓄洪区运用难。从而有针对性地提出了加高加固堤防、扩大河道行洪能力、建设蓄滞洪区安全设施、主要支流上兴建控制性水库、实施平垸行洪、退田还湖以及提高非工程措施防洪水平等防御特大洪水的综合性对策,并对三峡工程建成后的长江防洪作了展望。     

基于贝叶斯定理与洪水预报误差抬高水库汛限水位的风险分析

水文气象预报技术的发展为水库防洪调度动态控制汛限水位提供了可能。抬高水库汛限水位可提高水库兴利效益,但有一定防洪风险。该文基于贝叶斯定理与洪水预报误差特性,提出确定汛限水位动态控制域上限的风险分析方法。以清河水库为实例,当汛限水位动态控制域上限遭遇设计频率洪水时,该文分析在不同洪水预报误差范围内,调洪最高水位超过各设计频率特征水位的概率,并应用贝叶斯定理得出各设计频率洪水发生时遭遇不同洪水预报误差的风险。结果表明,清河水库实施预报调度方式确定的汛限水位动态控制域上限127.80 m是安全的。该文提出的风险分析方法弥补了目前预报调度方式风险分析中不能直接得知不同洪水预报误差的风险的不足,充实了水库调度风险分析的理论基础,具有一定的理论意义和实用价值,可供同类型水库参考应用。     

基于agent的防汛决策模型的方案研究

防汛决策是一个智能化的决策过程。agent是人工智能中的重要技术,借助agent建立防汛决策模型,能够把防汛决策过程的复杂性进行分解,并抽象成为能完成不同功能的agent。agent按其作用不同主要有协议agent,任务agent和模型agent这3类,这些agent间的互相协作使得防汛决策这一过程的完成成为可能。以洪水预报系统这一任务agent的组织结构的实例说明了基于agent的防汛决策模型在开发和应用上的优越性。