基于RAMMS数值模拟的短时强降雨型泥石流危险性评价

浙江省由短时强降雨诱发的泥石流灾害频发,严重威胁当地居民的生命财产安全,因此对此类泥石流进行危险性评价对浙江省“灾害智治”工作具有十分重要的理论与实际应用价值。为研究浙江短时强降雨诱发小型泥石流的危险性,选取武山坑泥石流为对象,通过现场调查、三维倾斜摄影与数值模拟等手段,查明了武山坑泥石流的地质环境与发育特征,揭示了由短时强降雨诱发的泥石流灾害链生过程特征,选用RAMMS软件对不同降雨频率下泥石流运动特征进行了模拟,获取了泥石流深度、流速、堆积范围等特征参数,并基于特征参数进行了泥石流危险性评价。研究结果表明：陡坡处松散岩土体在短时强降雨作用下发生浅层滑坡,随后在坡面与沟道地形控制下向沟口运移,运动过程中通过侵蚀作用扩大泥石流规模,最终在宽缓堆积区沉积。随着研究区降雨强度增大至50 a一遇及100 a一遇,泥石流冲出规模扩大,但受限于堆积区宽缓的地形条件,未能于沟口形成有效冲出;但堆积扇上游居民区泥石流深度、流速等强度指标显著增大,堆积区内高强度区域面积大小由7 276 m²增大至12 660 m²。结合泥石流活跃性分析结果,采取形成区雨量监...     

成矿动力学数值计算模拟研究进展：理论、方法与技术

成矿动力学数值模拟以数学、物理及化学的基本规律为原理,结合实际地质资料,建立定量表征成矿过程的数学模型(数学-物理方程),再利用有限元或有限差分等方法通过计算机的高效计算进行求解,模拟成矿作用动力学过程及其成矿响应,揭示成矿规律并指导找矿。它集合了地质、数学、物理、化学及计算机等多个学科的研究理论与方法,具有鲜明的多学科交叉融合的特点。近年来,在计算科学与数学地质理论与方法快速发展的推动下,成矿动力学数值模拟研究取得了重要研究进展。为此,归纳和梳理了成矿动力学数值模拟的基本理论与方法,对比了目前4种常用的(成矿)数值模拟软件的特点,结合当前开展这方面研究所取得的进展,介绍了近10年来成矿动力学数值模拟的发展与应用现状。得出以下主要结论与认识：(1)多场耦合成矿动力学数值模拟是当前能够重现大尺度复杂成矿过程的唯一可行方法,随着高性能计算技术与非线性动力学理论的快速发展与日趋完善,它已成为现代数学地球科学的研究热点和发展方向之一,是揭示成矿机制及获取矿产勘查信息的重要手段,具有很大的发展潜力;(2)成矿动力学数值模拟目前仍存在模拟参量不确定、多场过程耦合不完全等局限性,是其未来的发展重点,...     

“山洪/泥石流灾害遥感监测与数值模拟”专辑导言

<正>中国地形地貌类型复杂,山丘区面积约占全国陆地总面积的2/3,是世界上山洪/泥石流灾害最严重的国家之一。随着地理信息系统、高分辨率遥感、无人机遥感、移动互联、物联网、大数据等技术的出现、发展和广泛应用,山洪/泥石流灾害领域面临新的发展机遇和挑战,将给山洪/泥石流监测、风险评价与数值模拟的理论、方法、技术研究创造了便利条件。以地图为载体的传统山洪/泥石流风险评价方式很难适应多维度灾害信息的获取、管理、计算、表达和应用的需求,主要体现在:(1)小流域山洪/泥石流灾害成因困境:由于小流域降水等资料不足,降水与下垫面作用过程复杂且差异较大,对山洪/泥石流成因机理认识不清;(2)中国     

“山洪/泥石流灾害遥感监测与数值模拟”专辑征稿

正我国山洪/泥石流灾害点多面广、发生频繁,由于其突发性强、成灾快、破坏性强、预报预警难、防御难度大,山洪灾害造成的人员伤亡和基础设施、生态环境破坏问题十分突出。在气候变化和人类活动日益加剧的背景下,系统开展山洪灾害发生的原因、特点和规律分析,深入研究暴雨-洪水-灾害发生的相关理论,探索山洪/泥石流灾害预警预报的理论与技术,可为国家山洪/泥石流灾害防治提供必要支撑。本刊特此围绕     

动网格在非饱和饱和界面数值模拟中的应用研究进展

为了探讨结构和非结构动网格技术在地下水非饱和-饱和数值模拟领域未来的发展趋势, 总结了非饱和-饱和耦合数值模拟研究现状, 介绍了动网格技术原理及运动边界结构和非结构网格的变形方法, 综述了动网格技术在非饱和-饱和分界面的应用现状及存在的不足, 探讨了相关研究的未来发展趋势。综合分析表明: 结构动网格和非结构动网格均存在其固有优缺点, 结构、非结构混合网格以及多种动边界处理方法的结合使用在非饱和-饱和耦合数值模拟研究中具有重要的应用价值。在模拟潜水面的变动时, 可将多种网格变形方法结合使用, 当潜水面位置和形状变动较小时, 采用弹簧法更新网格; 当潜水面位置变化较大但形状变化较小时, 采用重叠结构动网格技术或铺层法更新网格; 当潜水面形状变动较大时, 则采用网格重构法更新网格, 从而更精确地模拟非饱和-饱和分界面的变化和移动。相关研究为场地非饱和带土壤与饱和带地下水协同防治工作提供了科学指导。      

水文地质数值模拟中节点地面标高的获取方法

在水文地质数值模拟中,地面标高对潜水蒸发量、边坡出溢点标高及其渗漏量等计算、地下水开采或人工补给所带来的环境效应分析等有着重要的作用。数字高程模型可为水文地质数值模型提供所需的节点地面标高,提出了用人工查点法、半自动查点法、数字化地形图提取法等获取数字高程模型的方法,并给出了通过数字高程模型计算节点地面标高的方法。     

水平均匀大气边界层的立方样条方法数值模拟

本文介绍了立方样条方法,并将该方法应用于大气边界层数值模拟,对定常水平均匀大气边界层作了数值研究。     

水文地质数值模拟中节点地面标高的获取方法

在水文地质数值模拟中，地面标高对潜水蒸发量、边坡出溢点标高及其渗漏量等计算、地下水开采或人工补给所带来的环境效应分析等有着重要的作用。数字高程模型可为水文地质数值模型提供所需的节点地面标高，提出了用人工查点法、半自动查点法、数字化地形图提取法等获取数字高程模型的方法，并给出了通过数字高程模型计算节点地面标高的方法。     

咸水层CO2 矿物封存数值模拟研究进展

CO₂ 咸水层封存是目前减少CO₂ 排放的最有效方法之一。矿物封存由于其稳定持久而被认为是最安全的封存形式,
因此矿物封存成为目前CO2 咸水层封存研究的重点。在CO2 咸水层封存过程中由于发生的化学反应非常缓慢,数值模拟是目前
最主要的研究手段之一。概述了国内外CO₂ 咸水层矿物封存数值模拟方面的研究成果,着重分析了两大类储层(砂岩层和碳酸
盐岩层)在封存CO₂ 过程中的地球化学反应以及化学反应对储/盖层的影响,同时对矿物封存数值模拟中的影响因素进行了总
结。最后阐释了目前矿物封存数值模拟研究存在的难点和困难,认为不确定性分析将是未来需要重视的研究方向。      

化学驱数值模拟技术

随着化学驱技术在油田矿场的推广应用,现有软件的化学驱模拟功能越来越难以满足油田实际需求.通过调研化学驱数值模拟技术,阐述油藏数值模拟技术的发展现状,并将CMG、ECLIPSE、UTCHEM等8种软件分为综合型软件化学驱模块和单一化学驱软件两类,分析各软件的优缺点,对比各软件的综合性能及化学驱功能,指出化学驱数值模拟软件技术存在的主要问题及发展方向.现有软件在增强前后处理功能的同时,还需进行核心的完善.化学驱软件考虑众多物理化学因素,导致求解困难,需要在数值模拟的稳定性和机理描述的合理性之间进行适当取舍.虽然国产数值模拟软件在整体性能上弱于国外商业化软件,但是在化学驱数学模型和机理描述上具备较大优势.     

泥石流

定义 泥石流是山区沟谷中,由暴雨、冰雪融水等水源激发的,含有大量的泥砂、石块的特殊洪流。其特征往往突然暴发,浑浊的流体沿着陡峻的山沟前推后拥,奔腾咆哮而下,地面为之震动、山谷犹如雷鸣。在很短时间内将大量泥砂、石块冲出沟外,在宽阔的堆积区横冲直撞、漫流堆积,常常给人类生命财产造成重大危害。     

3D GIS下地下水流有限元数值模拟方法与应用

目前缺乏针对较强空间特性水文地质计算参数的高效采集方法与管理机制,而且现有孔隙地下水流有限元数值模拟在三维可视化与空间分析等方面仍存在很多不足。因此,本文以有限元数值计算方法和三维地理信息平台为基础,结合GIS空间分析算法和计算机图形学理论,针对孔隙承压地下水有限元分析过程的关键步骤（概念模型构建、空间离散、水文地质参数提取与赋值等）,提出了孔隙地下水有限元数值模拟过程在3D GIS下的实现方法和技术框架。基于水文地质钻孔数据和GTP（Generalized Tri-Prism）空间数据模型,以盐城市滨海平原水文地质区为研究区域,实现了地下水系统空间结构特征的三维表达,同时与地下水流有限元数值模型相耦合,提出了3D GIS模型与地下水非稳定流有限元数值模型耦合的核心处理算法,并在此基础上开发了3D GIS地下水流数值模拟系统。应用实例表明,该技术框架可有效简化有限元分析流程、优化模型计算效率、实现地下水有限元数值模拟过程及计算结果的三维可视化。     

三峡水库蓄水重力效应数值模拟

运用精密数值模拟算法。计算了三峡水库库首区不同蓄水高度的重力效应;对比分析了首次蓄水前后局部重力监测网观测到的重力异常与模拟计算结果。得出结论：三峡水库蓄水引起的重力效应非常明显．蓄水过程中的重力异常是多种效应的综合反映,其中蓄水本身的直接重力效应是主要的重力效应。     

地下水均衡过程的数值模拟

利用电子计算机对地下水的均衡过程进行数值模拟,这是提高以均衡法评价地下水资源精度的有效途径之一。论证地下水的均衡过程应以足够多的地下水位系列观察资料为基础,这也是获得的地下渗流过程的最主要的信息。数值模拟过程包括数学模型建立、参数调整(系统识别)和模型运转(水位预报)。本文着重论述参数调整(初始流场确定和参数调整)和模型运转(预报未来水位、论证和对比开采方案),基于上述工作要求,以有限差分法为基础用 ALGOL 语言编成一套计算用的序列程序——初始流场调整程序、参数调整程序和开采方案下的水位预报程序。这些程序已多次应用在 DJS—6机上,完成了大量的计算工作。     

地貌分形理论模型的数值模拟

利用简单分形模型和分数布朗运动模型，分别对分形地貌研究中的多度域分形曲线和外营力作用下地貌剖线自仿射分形进行了模拟计算。模拟结果显示，不同机制作用下的地貌形态分维值差异不大的时候，从分维结构图上无法获得相应的多度域分维值，这时需要借助其它手段进行分析；不同起伏的地表形态可以具有相同的分维值，夷平作用并不改变由地表侵蚀作用形成的分维值，表现出外营力作用的相对稳定性，要全面描述曲线的起伏特性需要引入渡越长度。     

毛细饱和带横向渗流数值模拟

自主编写计算机程序构建了分别基于达西定律和非线性渗流规律的渗流数值模拟技术,并开展了稳定毛细条件下多孔介质中的横向渗流实验,揭示了多孔介质毛细饱和带中渗流流场的分布特征及其变化规律:①在渗透性良好的多孔介质毛细饱和带中的渗流,当补排水水位差增大时,总水势等势线在各区域均增大,分布得更为密集;压力势水平向梯度在各区域亦均增大;压力势垂向梯度在上升流动区增大,在下降流动区减小,在中部近水平流动区变化不大;毛细饱和带厚度在上升流动区减小,在下降流动区增大,在中部近水平流动区变化很小,且仍近似等于水静止时的毛细饱和带厚度。②在低渗透性多孔介质毛细饱和带中的低速渗流,在整个渗流区域,按达西定律推算的相同总水势值的等势线比按非线性渗流规律推算的更靠近排泄区;在水势梯度较小的区域,按达西定律计算出的总水势等势线分布比按非线性渗流规律推算的更稀疏;反之,在水势梯度较大的区域,按达西定律计算出的总水势等势线分布比按非线性渗流规律推算的更稠密;结果表明,以非线性渗透规律为基础的数学模型对低渗透多孔介质毛细饱和带中低速渗流规律的刻画更为准确。      

泥石流知识

一、什么是泥石流 由暴雨、冰雪融水或库塘溃坝等水源激发,使山坡或沟谷中的固体堆积物混杂在水中沿山坡或沟谷向下游快速流动,并在山坡坡脚或出山口的地方堆积下来,就形成了泥石流。泥石流经常突然爆发,来势凶猛,沿着陡峻的山沟奔腾而下,山谷犹如雷鸣,可携带巨大的石块,在很短时间内将大量泥沙石块冲出沟外,破坏性极大,常常给人类生命财产造成很大危害。     

拷问泥石流

<正>泥石流、地陷、地震……地质灾害肆虐的消息一次又一次撞击脆弱的心灵,舟曲那样的悲痛如何才能不再重现?我们拷问泥石流这个罪魁祸首,也在拷     

话说泥石流

2010年8月8日甘肃省舟曲县突发泥石流,截至15日16时,死亡1156人,失踪588人。2008年11月4日云南泥石流致55人死亡,107万多人受灾;2006年2月17日上午9时,菲律宾东部莱特岛南部山区因暴雨成灾发生的特大泥石流,500余间房屋和一所正在上课的小学在瞬间被吞没,大约有200人在这次灾难中丧生,1500人失踪。泥石流给人类带来的巨大灾难足以让人们在承受灾难的同时,关注泥石流,了解泥石流,预防泥石流。     

话说泥石流

2010年8月8日甘肃省舟曲县突发泥石流,截至13日16时,死亡1156人,失踪588人。2008年11月4日云南泥石流致35人死亡,107万多人受灾;2006年2月17日上午9时,菲律宾东部莱特岛南部山区因暴雨成灾发生的特大泥石流,500余间房屋和一所正在上课的小学在瞬间被吞没,大约有200人在这次灾难中丧生,1500人失踪。泥石流给人类带来的巨大灾难足以让人们在承受灾难的同时,关注泥石流,了解泥石流,预防泥石流。