科西河跨境流域水旱灾害与防治

科西河流域是恒河的一个重要支流,地跨中国、尼泊尔和印度3个国家,流域面积7.15万km2,流域具有世界上最大的高差(从海拔8 848 m的珠穆朗玛峰到海拔60 m的恒河平原),最为完整的气候、土壤和植被带谱。流域发育有罕见的多类型水旱灾害,主要有冰湖溃决、洪水、干旱、水土流失等。通过实地调查这一代表性跨界流域的水文、气象、地质、地貌、土壤植被和区域社会经济等基本特征并结合已有的研究资料,揭示流域冰湖溃决、洪水、干旱等水旱灾害的特征和时空发育规律。流域冰湖溃决灾害集中于科西河流域上级支流,灾害损失巨大,并由于溃决洪水的侵蚀,沿途链状滑坡泥石流灾害发育;洪水灾害主要集中于流域下游,在相对较高标准的防洪体系中,洪水灾害是自然因素和人为因素相结合产生的,并造成流域水土流失严重;干旱灾害范围大,年内持续时间长,并且由于人口增加和生态退化进一步严重化。最后,依据流域水旱灾害特点,提出一系列减灾策略与措施。     

藏东南冰湖溃决泥石流形成的气候因素与发展趋势

冰湖溃决泥石流是高山冰湖溃决洪水引起的突发性泥石流,是一种自然灾害现象,对藏东南社会、经济危害严重。文中根据实地调查及相关资料,分析了气温和降水对冰湖溃决和冰湖溃决泥石流的影响以及冰湖溃决泥石流年内和年际的形成规律,并认为冰湖的溃决往往是由于异常气候条件造成的,冷湿的气候环境有利于冰川的积累。当气候转为湿热或干热,特别是气候突变异常年代,最易引起冰湖溃决泥石流。受西藏气候变化的影响,未来40年藏东南冰湖溃决泥石流的发展趋势呈抛物线"∩"型。     

考虑河床坡度和泄流槽横断面影响的堰塞坝溃决过程试验研究

针对缺乏地形条件和工程处置措施对堰塞坝溃决过程影响研究的现状,采用4种河床坡度(0°、1°、2°、3°)和3种泄流槽横断面型式(三角形、梯形、复合型),开展了堰塞坝溃决的模型试验。通过分析堰塞坝的溃决流量、溃决历时、溃口发展和坝体纵截面演变过程,研究了不同河床坡度和泄流槽横断面对堰塞坝溃决过程的影响规律。试验结果表明:(1)堰塞坝溃决过程可分为3个阶段。阶段Ⅰ:溃口形成阶段,溃决流量较小;阶段Ⅱ:溃口发展阶段,水流下蚀及侧蚀强烈,溃决流量到达峰值;阶段Ⅲ:衰减-平衡阶段,粗化层形成,溃口停止发展。(2)河床坡度增加意味着下游坝坡、坝顶及泄流槽的坡度增加,导致水流侵蚀能力增强,溃口下切迅猛,因此在0°～3°范围内河床坡度越大,峰值流量越大,峰现时间越早,溃决流量过程曲线越趋于“高瘦型”,且残留坝高越小。(3)泄流槽横断面型式不同导致其槽深、槽宽和侧坡坡度不同,进而影响溃口发展和溃决流量。三角形槽的水土作用面积小,溃口下切及展宽速率最高,峰值流量最大,峰现时间最早;梯形槽的槽底高程最高,水土作用面积最大,溃口下切速率最低,峰现时间最晚;而复合槽介于前两者之间。试验成果将为堰塞坝应急抢险和工...     

波曲流域冰湖及其溃决灾害链特征分析

西藏聂拉木县波曲流域内分布有大量的冰川和冰湖,通过对2000/2001年度遥感数据解译并结合野外详细调查,分析了波曲流域冰湖分布的现状、特征以及变化特征,研究发现波曲流域内冰湖无论数量和面积在海拔高度上均呈单峰型分布,其海拔为4260~5580m,主要在5000~5400m之间;冰湖数量在增加;冰湖面积的变化趋势大体表现为:终碛湖的面积呈增加的趋势,冰斗湖、槽谷湖和侵蚀湖的面积呈减小的趋势。在此基础上,分析了流域冰湖溃决及其灾害链特征,并以章藏布流域的次仁玛错为典型案例进行了灾害链特征分析。     

青藏高原典型冰湖溃决泥石流预警技术

从冰湖溃决型泥石流坝的形成、溃决机制,主要特点和成灾过程着手,在广泛收集和分析国内外有关冰川-冰湖-冰湖溃决-冰湖溃决泥石流-冰湖溃决泥石流坝-坝溃决研究基础上,通过川藏公路然乌至培龙段冰湖、冰湖溃决泥石流的区域考察,选择典型沟道米堆沟和光谢错冰湖典型点进行详勘,按照溃决泥石流重点防治溃决的主要原则,提出研究路段典型冰湖溃决泥石流预警的基本体系和配套技术.     

涌浪规模对冰碛湖溃决的影响实验

随着全球气候变暖,冰碛湖溃决灾害频发,冰碛湖溃决的触发机理研究成为关注点,其中由于冰(雪)崩坠湖触发的涌浪冲蚀破坏是冰碛湖溃决的主要因素。为探索研究涌浪诱发冰湖溃决的动力过程,设计了一套水槽系统进行模拟实验,探讨冰(雪)崩塌入湖诱发涌浪溃坝的发展过程及溃决流量特征,分析不同涌浪规模对溃坝形成机制的影响。结果表明:1.涌浪是冰碛湖坝体溃决的直接触发因素,在首浪及后续周期性折返涌浪的作用下坝体溃口逐渐形成,其后随着水势能增大,在下蚀、溯源侵蚀和侧蚀的共同作用下,坝体侵蚀率迅速加大,洪峰流量出现在这个阶段;2.涌浪规模越大,首浪对坝顶的侵蚀越充分,涌浪对坝体的侵蚀越迅速,坝体剖面形态线越稀疏。由于静水位不变条件下侧蚀作用更强烈,溃口的最终宽度较静水位改变的情形大;3.静水位改变的情形下,首浪漫溢形成极大规模的初始流量Q0,并且首浪规模越大,初始流量Q0也就越大。洪峰流量Qm出现在坝体溃决初期,涌浪规模越大,洪峰流量Qm出现时间越早。     

西藏喜马拉雅山地区冰湖溃决的预测模型及其应用研究

以西藏喜马拉雅山地区的冰湖为研究对象,基于现有的冰湖溃决预测方法,提出了建立冰湖溃决预测方法的关键点,即选取的指标必须能够体现冰湖的动态变化特征.在定量分析的建模过程中应该采用不确定性的数学理论,对于冰湖溃决可能性的等级划分需要进行合理性及实用性验证.选取坝顶宽度、湖水面距坝顶高度与坝高之比、冰湖面积和补给冰川面积为预测指标,通过对西藏喜马拉雅山地区29个冰湖样本进行逻辑回归分析,建立了冰湖溃决的预测模型,并用所有样本进行了交叉验证.结果表明：该模型能够在分类应用中取得较好效果,根据溃决冰湖累积百分数随冰湖溃决可能性大小的变化曲线,将冰湖溃决的可能性划分为四个等级.以黄湖为例,把湖水面距坝顶高度与坝高之比作为冰湖溃决的诱变指标,分析了冰湖溃决可能性大小的变化规律.结合现有的冰湖溃决预测的定性方法,讨论了所建立的冰湖溃决预测模型的优点和缺点.     

围填海溃堤洪水演进数值模拟

围填海工程建于软土地基上,海堤易产生不规则沉降甚至坍塌,而在高水位期间可能发生溃堤灾害。本文采用HLL逼近Riemann解格式计算界面通量和有限体积法离散控制方程建立了数学模型,对围填海工程溃堤洪水运动进行模拟研究。针对浙南某围填海工程,成功模拟了海塘不同位置发生溃堤时的洪水演进过程:溃堤初始时刻,围区内淹没面积和淹没水深增长迅速,其后洪水推进速度放缓,平均水深则经历下降、快速增长、缓慢增长3个阶段变化;并且南堤溃决事故下同时刻平均水深较东堤溃决时高0.3～0.5m,其洪水灾害性和风险性更高。进一步分析双溃口条件下淹没水深的空间分布及其变化规律可知,洪水完全淹没围填海区仅需要60min,溃堤4h后淹没水深可达1.7m,围区东、南部两股水流迅速交汇将会造成较大的人员伤亡,其他区域居民可有15min以上逃生时间。另外,糙率参数在±15%区间变化下,计算平均水深最大变幅为20%,淹没面积最大变幅为14%。研究成果对于减少溃堤突发事故损失,提高工程建设管理水平具有重要现实意义,可为今后围填海工程的安全设计和风险评估提供技术依据。     

基于不同溃口形态的尾矿坝溃决泥浆流动特性试验研究

以云南玉溪矿业有限公司秧田箐尾矿库设计资料为依托,依据相似原则,采用重庆大学自行研制开发的尾矿坝溃决破坏模拟试验台,基于尾矿坝溃决的口门形态,探索了坝体在1/4、1/2以及全部瞬间溃决3种情况下的下泄泥浆流动特性。试验结果表明：（1）溃坝口门形态对下泄泥浆的冲击力、淹没范围以及演进规律有较大的影响;（2）泥浆在下游各特征过流断面处的演进规律具有较明显的龙头衰减过程,龙头速度较大,泥深以及泥浆冲击力呈现小-大-小的分布,具有较长的拖尾衰减现象;（3）随着溃口逐渐加大,泥浆在下游同一过流断面处的冲击力和泥深呈明显增大趋势,其增大趋势表现为非线性;（4）泥浆流态在下游90°弯道处发生强烈扰动,在弯道内侧出现涡流现象,而在外侧出现反射现象,瞬间全溃下泄泥浆形成的涡流范围和反射波强度较坝体1/2和1/4溃决情况明显;（5）受溃口形态影响,下泄泥浆龙头到达同一过流断面的时间也不同,全溃泥浆龙头到达下游同一过流断面处的时间远小于坝体1/2和1/4溃决情况。同时,随着溃口的不断减小,同一断面处泥浆冲击力峰值呈减弱趋势,到达峰值的时间也相应推迟。研究成果为不同溃坝口门形态下的尾矿坝溃决泥浆流动特性的深入认识提供了参考。同时,对指导矿山企业的防灾减灾工作具有重要的现实意义。     

基于地形起伏度的冰湖溃决隐患研究——以希夏邦马峰东部为例

地形起伏度作为反映斜坡地质敏感性的重要指标,对评价冰湖溃决隐患具有重要意义.针对藏南希夏邦马峰东部冰湖集中区,基于国产高分卫星数据及ASTER GDEM V3数据,在1:5万比例尺下解译获取冰湖现状信息,优选均值变点法实现地形起伏度特征提取,在此基础上开展相关性分析,实现冰湖溃决隐患评价分级.结果表明:①在1:5万比例...