基于能量上限法的海底缓边坡滑坡机理分析

海床中的天然气水合物分解后由固体变为气体,将直接提高孔隙水压力,减小边坡内有效应力,导致边坡稳定性下降。本文以能量上限定理为理论基础,采用二维极限分析方法分析海底缓倾角边坡的滑坡机理,研究由于水合物分解形成的软弱夹层对边坡稳定性的影响。分析表明,软弱夹层的埋深和海床土体内摩擦角会对边坡的稳定性产生直接影响。由于水合物分解而产生的膨胀压力也会降低海底缓倾角边坡的稳定性。

黄河水工程多维协同调度的初步理论框架研究

流域水工程协同调度是控制和管理洪水、协调水沙关系、合理配置水资源、支撑流域生态保护和高质量发展的关键手段,必须协调上下游、左右岸、干支流、汛期与非汛期等关系。围绕当前黄河水工程调度存在的多目标调度协同难、水库排沙与河道输沙协同难、全河大尺度生态调控难等难题,从属性协同、空间协同、时间协同、目标协同、工程协同5个维度全面分析了黄河水工程调度的协同与竞争关系。从充分发挥流域水工程综合效益的角度出发,以协同学理论为指导,识别了黄河水工程协同调度的序参量并确定其阈值,构建了黄河水工程多维协同调度模型,系统提出了黄河水工程多维协同调度的初步理论框架,为流域多目标激烈竞争关系的水工程协同调度研究提供参考。

2022年泾渭河高含沙洪水调度与思考

2022年7月中旬,黄河中游泾渭河流域部分地区发生连续强降雨,受此影响,泾河支流马莲河庆阳水文站发生1956年以来最大洪水,渭河临潼水文站形成渭河2022年第1号洪水。黄河水利委员会预判干支流河道来水,结合泾渭河洪水处理,利用小浪底水库水位较低的有利时机,联合调度三门峡水库、小浪底水库、东平湖滞洪区等工程,实施了2022年汛期黄河调水调沙。在确保防洪安全和抗旱用水安全的前提下,塑造有利于水库、河道减淤的水沙过程,实现了水库多排沙和下游河道多输沙的目标,探索了高含沙洪水排沙调度新模式。

几种溃坝模型在溃决洪水模拟中的适用性比较

使用一维溃坝模型对唐家山堰塞湖溃决过程进行模拟,研究了推移质公式和边岸侵蚀模型对模拟结果的影响。溃决洪水流量过程线、溃口展宽过程和床面冲刷过程的对比表明,Meyer-Peter&Muller公式在描述漫顶溃坝初始阶段时存在计算冲刷偏小的现象,其可能原因是输沙率与Shields数的高阶(1.5次)非线性关系。本文的比较结果,有助于提高溃坝条件下推移质公式和边岸模型适用性的认识。

四川石亭江不同粒径床沙生物膜细菌群落差异研究

附着在河床泥沙表层的生物膜中含有的大量微生物,在河道有机物分解及碳氮循环等过程中扮演着重要角色,然而,不同粒径河床泥沙表层生物膜中细菌群落的组成差异尚不明确。基于在石亭江河道实测的4组不同粒径泥沙表层生物膜样品,通过理化因子测定与高通量测序,对不同粒径泥沙表层生物膜中的细菌群落组成进行了研究。结果表明:粒径<2 mm与>2 mm的泥沙表层生物膜细菌的群落组成有明显区别,门水平与属水平下的物种丰度存在显著差异;最细泥沙(<2 mm)表层生物膜细菌具有最高的Shannon指数和Chao指数,即多样性最高;堰上游泥沙生物膜细菌的多样性也要高于堰下游,这可能是由于堰下游河床的冲刷不利于附石细菌的生长。ANOSIM统计检验显示,相比泥沙粒径,空间位置对石亭江附着生物膜细菌群落结构组成的影响更大。研究成果可为山区河流生态修复提供参考。

淤地坝对次洪事件侵蚀动力及输沙的调控作用

淤地坝对流域产沙的调控作用是黄土高原水土保持与治理研究中的焦点问题。该文以黄土高原岔巴沟三川口站的控制流域为例,采用一维沟道非平衡输沙模型,研究了单座淤地坝对次洪事件的水沙调控作用。结果发现:无坝和有坝情形的计算域出口径流侵蚀功率与输沙模数之间均为幂函数关系,但无坝情形下的幂函数关系不能推广到有坝情形,体现了淤地坝的调控作用,并且淤地坝淤积状态、洪水频率是淤地坝调控作用的重要影响因素。进一步研究发现,淤地坝存在拦沙失效淤积比例,对于特大洪水到一般洪水,失效淤积比例在88.3%~93.6%之间,而工程中的经验常数值仅适用于小洪水情形。

泥沙输移对山洪特征值时空分布的影响——以北京“7.21”山洪为例

该文以北京房山红螺谷沟"7.21"洪水为例,计算分析了泥沙输移、河床冲淤对最高洪水位、最大流速、峰现时间等山洪特征值的影响。通过动床模型与不考虑泥沙输移的定床模型结果对比分析,发现在"7.21"洪水条件下,水-沙-河床的相互作用导致断面最高洪水位较定床情形普遍抬升,最大抬升约1.5 m,局部河段受淹致灾的可能性显著增大,淤积受淹断面淹没时间显著延长,但最大流速有所下降;在河床冲淤影响下,自上游至下游沿程各断面达到最高水位的时间并非单调递增,进而说明不能以个别监测点位的水位变化结果判断整个河段的洪水涨落趋势。该结果对山洪灾害的风险分析、监测预警与工程防治具有参考作用。