甘肃陇南市武都区小水沟泥石流治理防治工程

2008年"5.12"汶川特大地震对甘肃省陇南市造成了严重危害。震后次生地质灾害对陇南市城镇村庄、交通和人民群众生命财产安全造成严重威胁。武都区蒲池乡小水沟震后产生了大量的崩塌、滑塌堆积体,一旦遭遇暴雨,极易发生泥石流灾害,直接危及小水沟沟口左岸九年制义务学校一座及沟口两岸居民,因此治理该泥石流沟是十分必要的。通过对当地暴雨特征、地层岩性、地质构造、泥石流固体物质源及形成的踏勘,针对该泥石流具有危险度高,流量大的特点,执行全面规划、重点治理的设计思路,采取了防护、生物工程相结合的综合防治措施。拦挡工程为有效发挥工程泻洪、拦渣、调节、固床、稳坡和控制固体物质补给量,预防沟道下切及沟壑发展,减少泥石流对下游村庄危害,起到了积极作用;生物工程的主要作用是稳固堤前砂土、减缓水石流流速、减小水石流对护堤的直接冲蚀和破坏、保障堤内居民生命财产安全和耕地的正常使用、增大植被覆盖率,绿化环境等。     

滑坡-碎屑流冲击导引结构的离散元模拟

滑坡碎屑流对拦挡结构的直接冲击常产生较高的峰值冲击力和冲击能量,导致结构发生破坏而失效;而导引结构通过改变碎屑流的运动路径,可减缓其冲击效应,提高结构抗冲击能力。文章运用三维离散元模拟软件,结合室内休止角试验的结果,校准数值模拟参数,以三种不同导引结构(凹型圆弧、直线型、凸型圆弧)为变量进行数值模拟分析。研究结果表明:凹型圆弧结构B1可以有效地将碎屑流颗粒的冲击力进行转化,结构所受的法向力最小,切向力最大,对颗粒的导引作用最大。经过三种不同导引结构后,颗粒与滑槽之间的碰撞和摩擦是导致颗粒动能减小的主要原因;而三种不同导引结构对颗粒动能的耗散效果无显著差异。导引结构的作用对于颗粒堆积体积分布有显著的影响,主要影响区是靠近坡脚处,对导引结构之后的堆积区域的颗粒体积分布影响不显著。通过对冲击效应和堆积特性的研究,得到凹型圆弧结构形式最优,可以为碎屑流的防护工程抗冲击设计提供参考。     

Possible effect of ENSO on annual sediment discharge of debris flows in the Jiangjia Ravine based on Morlet wavelet transforms

The multi-time-scale structures of an annual sediment discharge series of debris flow in the Jiangjia Ravine and the Southern Oscillation index are analysed using the method of Morlet wavelet transformations. The possible effects of E1 Nirio episodes on the annual sediment discharge are discussed by comparing the period variations of ENSO and the discharge. The results show that the annual sediment discharge series of debris flow is related to E1 Nifio episodes. Generally, the annual sediment discharge of debris flow is less than usual during an E1 Nifio episode and debris flow is less active. On the contrary, the annual sediment discharge of debris flows is greater than usual during a La Nifia episode and debris flows are more frequent. There is a relationship between the annual sediment discharges of debris flow in the Jiangjia Ravine and the summer Southern Oscillation index, with both having quasi-periodic variations of 2 and 5-6 years.     

A 2D finite volume model for bebris flow and its application to events occurred in the Eastern Pyrenees

FLATModel is a 2D finite volume code that contains several original approaches to improve debris-flow simulation. Firstly, FLATModel incorporates a ＂stop-and-go＂ technique in each cell to allow continuous collapses and remobilizations of the debris-flow mass. Secondly, flow velocity and consequently yield stress is directly associated with the type of rheology to improve boundary accuracy. Thirdly, a simple approach for entrainment is also included in the model to analyse the effect of basal erosion of debris flows. FLATMODEL was tested at several events that occurred in the Eastern Pyrenees and simulation results indicated that the model can represent rather well the different characteristics observed in the field.     

中国省际水资源利用效率与空间溢出效应测度

基于省际水足迹和灰色水足迹等的面板数据,本文利用带有考虑和不考虑非期望产出的数据包络分析方法测度了1997-2011 年中国31 个省市区的水资源利用效率;建立基于经济—空间距离函数的空间权重矩阵,探讨水资源利用效率的空间自相关关系;利用绝对β趋同模型验证水资源利用效率增长趋势存在绝对β趋同,考虑和不考虑非期望产出情况下达到1/2 趋同程度的时间分别约为52.6 和5.6 年;运用空间Durbin 计量模型研究了中国省际水资源利用效率的空间溢出效应。研究发现：（1） 考虑和不考虑非期望产出的中国省际水资源利用效率都具有显著的空间自相关性;（2） 考虑和不考虑非期望产出的空间自回归系数ρ分别为0.278 和0.507,且都在1%的水平上显著,说明中国水资源利用效率存在空间溢出效应;（3） 考虑非期望产出情况下中国各省市的教育经费、交通基础设施、工业和农业用水比重因素正向影响水资源利用效率,外商直接投资、万元工业增加值用水量、人均用水量、降水总量因素负向影响水资源利用效率;（4） 不考虑非期望产出情况下中国各省市的劳均GDP因素较大正向显著影响,而交通基础设施和万元工业增加值用水量因素变为不显著影响;（5） 不考虑非期望产出的水资源利用效率测度对中国水资源真实利用情况出现偏差估计及对政策制定产生误导,考虑环境因素到水资源利用效率测度更为合理。     

青藏高原东部地壳物质流变模型及汶川地震机理探讨

利用GPS、大地电磁、P波层析成像等数据分析了青藏高原东部地壳运动情况和中下地壳物质流的分布及运动情况,提出了青藏高原东部地壳物质流变模型,认为在青藏高原东部存在两条巨大的、具有固定通道和边界的弱物质流,其他区域则有离散的、不均匀的弱物质流分布。巴颜喀拉块体内部的弱物质流在向东流至龙门山断裂带时,大部分弱物质沿断裂带向南北方向分流,小部分弱物质在断裂带附近沉积、上涌,造成通道堵塞,最终引发了汶川地震。     

未来月球熔岩管科研工作站能源供给的数值模拟

在月球熔岩管内建立科研工作站可以避免很多自然灾害, 因此月球熔岩管长期被认为是人类探索月球建造科研基地的理想场所.Apollo 15和Apollo 17实测资料表明月表具有极低的导热系数, 所以月球风化层的温度在深度超过50 cm的区域保持在较低的恒定值(~250 K).因此, 在熔岩管内建立科研工作站需要考虑维持人类宜居温度的供热问题.在不考虑熔岩管轴向热量流失的情况下, 本文建立了二维瞬态热传导的有限元数值模型, 定量研究了位于赤道和极地地区的单位轴向长度(1 m)熔岩管加热到宜居温度的时间、维持在宜居温度所需要的供给功率以及利用太阳能给熔岩管供电等问题.结果表明, 对于直径为20 m的单位长度的管洞, 在Apollo测量点和极地地区分别采用6280 W及16328 W的加热功率一个月球日内就可以将其加热到宜居温度(~293.15 K).在维持宜居温度阶段, 熔岩管壁热量在向四周传递的同时热流也在逐渐减小.结果也表明, 为了节约能源, 月球科学研究站应建在赤道地区平均温度较高、深度较深、直径较大的熔岩管处.而且如果在熔岩管壁处增加0.5 m厚度的风化层作为绝热层可以进一步减小加热功率和热量损失.因此, 在加热阶段位于赤道地区直径为20 m且含绝热层的熔岩管在前三年需要20L~120L W(L(m)为实际熔岩管的轴向长度)的加热功率和0.06L~0.4L m²的太阳能电池板.3年后, 仅需15L W的功率和0.05L m²的太阳能电池板即可满足室温需求.我们的研究将为今后在月球熔岩管内建立科学研究基地提供科学指导.

     

浙江台州某山区旅游景区泥石流基本特征及防治对策

浙江台州某景区属于中、低山区,地形坡度变化急剧,多悬崖峭壁,地形陡峭。现场调查的景区内共8条泥石流冲沟分别位于北西向流向小溪的两侧,冲沟规模虽不大,但纵比降为485～864,为泥石流发育提供较大势能。2017年7月5日台州地区的局地暴雨引发8条冲沟暴发泥石流,其中冲沟1至冲沟7携带的碎石堆积阻碍了游路,冲沟8携带的碎石淤积于景区售票办公室内,造成严重财产损失。本文对8条冲沟进行了详细的现场调查,分析了冲沟8泥石流的基本特征和形成条件。计算优化冲沟8泥石流的重度、流速、一次泥石流总量、一次泥石流冲出的固体物质总量等特征参数,据此提出了防治方案。本文对景区及附近景区泥石流沟谷的调查和防治具有一定的参考价值。     

泥石流巨石冲击下的钢构格栅坝动力响应分析

泥石流中的巨石冲击是造成拦挡结构破坏的最直接因素,因此设置钢构格栅坝拦截大石块,对减小泥石流冲击破坏有十分重要的作用。本文就钢构格栅坝结构模型,利用国际通用计算动力荷载的非线性有限元软件ANSYS/LSDYNA进行数值模拟。用钢球模拟巨石,分别在格栅坝中间榀顶层梁柱节点和中间榀顶层柱中部施加冲击荷载,分析在冲击荷载作用下结构的动力响应。结果表明：作用在结构上的冲击力大小与被冲击构件刚度大小密切相关,被冲击构件刚度越大,结构受到的冲击力越大,反之,冲击力越小;钢构格栅坝在冲击作用下,冲击作用部位、结构支座部位及梁柱节点部位响应较大,设计时应予以加强;且钢构格栅坝不同位置遭受冲击作用时结构响应完全不同,与冲击力作用在梁柱节点时相比较,冲击力作用在构件中部时结构整体响应明显较小。该结果为泥石流拦挡工程中钢构格栅坝的设计提供了参考。     

城轨交通引起的环境振动问题综述研究

随着城市化进程的加快和人们生活质量的提高,城市轨道交通系统引起的沿线地面和建筑物的振动问题越来越引起人们的关注。系统地介绍了城市轨道交通的主要形式,对城市轨道交通所引起环境振动问题的国内外研究进行了综述,同时,全面分析了环境振动对人们生产生活的影响、振动产生的原因、振动预测模拟等方面的问题。对国内外有关环境振动的计算模型也系统深入地作了分析研究。