小浪底水库“腾库迎洪”期异重流形成分析

小浪底水库异重流的形成与运行规律是关系黄河调水调沙方案拟定的重要指标。基于现场调研、理论探讨与预测分析结合等手段,明晰了2018年"腾库迎洪"期小浪底水库来水来沙过程,根据水库调度与库区淤积形态等边界条件,观测了异重流的形成与运行,采用基于流速分布的水库异重流潜入点预测公式进行了计算分析。结果表明:2018年7月库区产生的剧烈冲刷,在潜入点处发生大量淤积,水深大幅减小,引起潜入点下移;潜入点位置随入库水沙增大、坝前水位降低及库区淤积的推进向坝前移动,计算与实测结果反映了该变化过程。     

水库浑水异重流潜入点判别条件

泥沙淤积是影响多沙河流水库寿命的一大难题,而异重流排沙是减少库区淤积的重要措施之一。异重流的潜入现象是异重流开始形成的直观标志,研究异重流潜入条件的判别方法有助于掌握异重流在库区内的演进规律。总结了水库异重流潜入条件的定性描述及定量计算方法,指出已有的潜入点判别公式的优缺点及适用范围,改进了描述异重流运动的动量方程,同时分析了异重流流速与含沙量沿垂线不均匀分布对动量传递的影响;在此基础上提出新的异重流潜入条件判别式,并用多组室内及野外实测资料对该判别条件进行率定与验证。分析结果表明,新的计算公式可用于判别小浪底库区异重流的潜入条件。     

小浪底水库淤积形态数值模拟

水库淤积形态是影响库容分布、水库排沙的一项重要因素。小浪底水库近坝段淤积泥沙粒径极细,具有流动性,针对其细颗粒泥沙淤积特点,揭示了水库细颗粒淤积物的流变特性与流型特征;通过引入水、淤积物、床面之间的界面受力分析,构建了细颗粒淤积物失稳流动描述模式,并与水沙输移模型相耦合,建立了考虑细颗粒淤积物流动特性的水库淤积形态模拟方法,在此基础上对小浪底水库淤积形态进行了验证分析。研究结果表明:低密度细颗粒淤积物为宾汉型流体,淤积平衡坡降较小,当其密度大于1.25 g/cm 3后,流动性快速减弱;考虑细颗粒淤积物流动特征的水库淤积形态模拟结果与实测结果吻合较好。研究成果可为水库淤积形态形成机理及其对水沙调控的响应研究提供技术支撑。     

浊流和泥石流的异重流初期潜入点的实验研究

潜入点的水流泥沙条件是异重流的发生条件和持续条件,受到了国内外学者的广泛关注。初期潜入点Fr代表异重流的发生条件,而稳定潜入点Fr则代表异重流的持续条件。通过一系列的低浓度浊流和高浓度浊流及泥石流的异重流潜入点的实验研究,分析对比低浓度浊流和高浓度浊流及泥石流的异重流的关系,得到在均匀顺直水槽中的异重流初期的潜入点Fr规律。提出在一定的水槽宽度、泥沙浓度条件下,异重流的初期潜入点Fr与头部流速成正比。与其它文献不同研究条件的实验结果对比有很好的一致性,说明该研究结论有很好的可靠性。该研究结论的适用范围为初期潜入点,不适用于稳定潜入点和初期潜入点与稳定潜入点之间的过渡阶段。但高浓度浊流和泥石流的异重流初期潜入点Fr与其稳定潜入点Fr很接近,粘性泥石流的异重流更接近。     

小浪底水库淤积形态数值模拟

水库淤积形态是影响库容分布、水库排沙的一项重要因素。小浪底水库近坝段淤积泥沙粒径极细,具有流动性,针对其细颗粒泥沙淤积特点,揭示了水库细颗粒淤积物的流变特性与流型特征;通过引入水、淤积物、床面之间的界面受力分析,构建了细颗粒淤积物失稳流动描述模式,并与水沙输移模型相耦合,建立了考虑细颗粒淤积物流动特性的水库淤积形态模拟方法,在此基础上对小浪底水库淤积形态进行了验证分析。研究结果表明:低密度细颗粒淤积物为宾汉型流体,淤积平衡坡降较小,当其密度大于1.25 g/cm³后,流动性快速减弱;考虑细颗粒淤积物流动特征的水库淤积形态模拟结果与实测结果吻合较好。研究成果可为水库淤积形态形成机理及其对水沙调控的响应研究提供技术支撑。     

黄河“揭河底”冲刷期河道形态调整规律

为准确预测和有效应对“揭河底”冲刷险情,通过大量挖掘相关水文站1950年以来的原始测验资料,结合概化模型试验,对“揭河底”冲刷期河道断面形态调整过程及洪水位变化情况进行了深入研究。结果表明,“揭河底”冲刷期河道形态调整具有明显的规律性。从过程看,一般可分为4个阶段,即“揭河底”前的一般冲刷阶段、河底高程基本不变阶段、胶泥块揭起河床快速下降阶段和“揭河底”后期持续冲刷阶段及回淤阶段。“揭河底”洪水与非“揭河底”洪水在水位表现上差别较大,非“揭河底”洪水水位流量关系曲线较为平缓,洪水前后水位变化过程呈明显的逆时针绳套;“揭河底”洪水水位流量关系曲线较为陡峭,水位变化过程呈明显的顺时针绳套,“揭河底”发生的瞬时,水位有一个明显的升高和快速下降过程。从流态看,水面紊动剧烈的地方位于发生“揭河底”位置的下游,这也是本次研究的一个重大发现。     

四川汶川县映秀镇红椿沟“8.14”特大泥石流形成条件与运动特征分析

2010年8月14日,汶川县映秀镇强降雨导致红椿沟暴发特大泥石流灾害,冲出固体物质80.5×10^4m^3,泥石流堰塞堵断岷江主河道,导致河水改道冲入映秀新区,淤埋了沟口213国道公路400m,掩埋了在建映(秀)一汶(川)高速公路引线路基及多个桥墩,造成17人失踪。据灾后调查,红椿沟泥石流为近几年暴发的较典型泥石流沟,地震诱发的集中物源特别丰富,暴发泥石流时一次冲出固体物质量巨大,沟内多点堵溃、拉槽下切集中启动物源的特征十分明显;本文重点分析了形成泥石流的三大条件及泥石流启动机理,反算运动特征参数,预测其发展趋势。     

用“损伤”分析华蓥市溪口滑坡的形成机制

通过建立溪口滑坡形成机制的概念模型,在研究锁固段钙质角砾岩的基础上,引入连续损伤结构模型,确定了钙质角砾岩（锁固段）的损伤本构方程,最后运用损伤力学的观点分析了溪口滑坡的形成机制。     

“崆峒山组砾岩”形成演化的动力学机制分析

查明"崆峒山组砾岩"形成的动力学环境是认识鄂尔多斯盆地西南缘的盆地原型、构造属性、华北克拉通西部破坏的关键。采用野外调查、取样与室内测样分析相结合的方法,系统研究了"崆峒山组砾岩"的沉积特征、裂变径迹热史,在此基础上以盆山耦合思想为指导,结合区域及深部背景资料,认为崆峒山组砾岩形成于秦祁海槽剪刀式闭合导致的右旋走滑区域背景下,走滑使位于砾岩西侧的青铜峡-固原古断裂复活,控制了崆峒山组砾岩形成。砾岩形成的动力学过程,可分为早期(231～218Ma)走滑拉张断陷沉积阶段,晚期(231～205Ma)走滑挤压坳陷沉积阶段和末期(205～195Ma)隆升剥蚀改造阶段,其分别与裂变径迹热史重建的砾岩快速增温、缓慢降温、快速冷却三个阶段相对应。崆峒山组砾岩埋藏增温的时刻及其形成演化的动力学过程表明,崆峒山组砾岩应为晚三叠世沉积。     

红粘土的“反剖面”特征及其形成条件分析

本文根据对红粘土反剖面特征的研究，论述红粘土垂直分带的特征，各带成份结构及性质的变化规律及其与其它粘土正常剖面的对比，分析了红粘土“反剖面”特征的形成条件及岩土工程要点。     

小浪底水库溯源冲刷效率评估试验

水库溯源冲刷试验是评估在水库速降水位过程中,结合工程控制条件、水沙条件、冲刷时机和初始水库蓄水条件等因素,研究支流拦门沙坎破坏程度对干流溯源冲刷的影响。采用按照水库高含沙模型相似律建立的小浪底水库实体模型开展了4个组次的水库降水库区发生溯源冲刷的试验,第1~4组次库容恢复率依次为11.6%、6.8%、12.2%和6.6%。拦门沙坎破坏越严重,水量越大,库区溯源冲刷量越大,库容恢复率大;侵蚀基准面越低,库区溯源冲刷量大,库容恢复率大;库区淤积量42.00亿m3时采用降低水位引起库区发生溯源冲刷优于库区淤积量32.00亿m3。对原有的陕西水利科学研究所与清华大学的逐日溯源冲刷公式在考虑支流促因的基础上进行了改进,说明支流蓄水量进入干流越多,引起支流口以下的干流河段冲刷量越大,其计算结果与实测值满足生产实践精度,可作为多沙河流水库调水调沙方案制定参考。     

小浪底水库蓄水运行对矿井水害防治的影响评价

新安煤矿系我国大水矿区,地下水害严重威胁着矿井的安全生产。本文根据大量原始资料,运用灰色系统理论和风险分析理论,讨论了小浪底水库蓄水运行对新安煤矿水害防治所造成的影响,明确指出水库蓄水后矿井突水威胁主要来自断层水及石炭系太原群L7～8岩溶水;煤矿防治水的重点应该是治理L7～8灰岩及矿区边界断层在库区的露头或隐伏露头。     

浅析小浪底水库蓄水对库区济源段煤矿采空塌陷区的影响

小浪底水库建成运行后，引起区域地下水位抬升，库水通过一1煤底板和其采空区顶板裂隙进入其它煤层和采空区，造成采空区顶板岩石的软化，引发地裂缝及地面塌陷等地质灾害，严重影响了村民的生命财产安全及煤矿生产的安全。本文就小浪底水库蓄水后，对库区济源段煤矿采空塌陷区及煤矿生产的影响进行了分析，并提出了防治对策。     

三峡水库汛期泥沙淤积对坝前水位的滞后响应

河床演变中普遍存在着滞后现象,而以往的三峡水库泥沙研究对滞后现象鲜有考虑。为深入认识三峡水库运行带来的泥沙淤积特征,建立了考虑上游来沙和坝前水位双重影响的泥沙淤积滞后响应模型。基于2003—2017年实测水沙资料,分析了三峡入库水沙特性及汛期泥沙淤积特点,利用滞后响应模型探究了汛期泥沙淤积的滞后规律。结果表明:2003—2012年入库水沙呈现“大水带大沙,少水带少沙”的特点,汛期淤积随坝前水位抬升而增加;2013—2017年入库水沙关系的一致性发生变化,受上游梯级库群拦沙影响,汛期淤积减缓。三峡水库汛期累计淤积与5年线性叠加坝前水位之间有较好的相关关系,汛期淤积不仅与当年来沙和坝前水位运行有关,也与前4年的来沙和坝前水位调度有关。     

基于挟沙力的三峡水库泥沙淤积形态分析

三峡水库蓄水运用后,泥沙淤积主要分布在常年库区的宽谷和弯道,峡谷则无累积性淤积。基于实测资料计算了三峡成库前（2001年）和成库后（2003-2011年）的挟沙力,结果表明挟沙力随着不同运行阶段坝前水位的抬高而逐步降低,宽谷河段降低幅度较大,峡谷河段降低幅度较小,泥沙淤积比率逐步增大。宽谷河段挟沙力普遍降至含沙量以下而发生淤积,峡谷河段挟沙力仍大于含沙量而无累积性淤积。流量越大,宽谷河段的挟沙力越小于含沙量,而峡谷河段的挟沙力越大于含沙量,表明宽谷河段淤积主要发生在汛期,而峡谷河段汛期以冲刷为主。由于细颗粒泥沙絮凝沉降以及黏性淤积物难以冲刷,恢复饱和系数淤积取1、冲刷取0.01得到的沿程淤积量计算值与实测值吻合较好。弯道河段计算的淤积量与实测值差异较大,表明弯道河段二维特征明显,利用一维的挟沙力计算淤积量不能适用。     

汤河水库水源扩建供水工程细河可引水量分析

依据汤河水库水源扩建供水工程实际情况,本文分析了细河流域的用水现状,对细河流域2010年和2020年的需水量进行了预测,并得出汤河水源扩建供水工程中细河可引水量,为汤河水库水源扩建工程提供了有力的理论依据。