基于HEC-RAS的陇南山地山洪灾害风险图优化研究

短历时山洪是威胁陇南山地交通和村镇安全的重要灾害之一。为提高该地区防灾减灾能力,通过不同雨强计算出洪水淹没损失程度,利用洪水风险区划图指导当地群众预防山洪灾害具有重要的科学意义。基于HEC-RAS水文分析方法,结合GIS软件模拟了流域洪水淹没过程,以陇南山地蒲家沟为研究对象,在5、10、50、100 a一遇设计雨量条件下,综合考虑坡度、土地类型、损失率、水位和流速等多种因素,对传统洪水风险区划图进行优化。结果表明,相比传统方法绘制的风险区划图,优序图法优化后的风险区划图更加重视承灾体的受影响程度,且解决了传统风险区划图中小区域风险等级跨度大,风险等级难以定级的缺点。优化后的风险区划图,上中游无人区风险等级降低,下游人类活动区域风险等级更加明确。以马泉村王家咀为例,在50 a一遇的设计雨量下,传统方法绘制的风险区划图其划分结果涵盖5个风险等级,各区域面积差距不显著,难以确定最终的风险等级。而优序图法优化后的风险区划图划分结果更加集中,王家咀高风险区域面积不足中风险的4%,王家咀风险区域可以明确地定位到中风险。文中优序图法优化后的风险区划图在实用性和适应性上更具优势,可以为小流域山洪预警预报和防灾减灾工作提供帮助。

极端降雨对黄土沟壑区隧洞施工力学效应影响分析

黄土地区输水隧洞的建设中,降雨入渗极大影响着输水隧洞围岩稳定性。利用非饱和渗流理论和数值模拟方法研究了极端降雨条件入渗与黄土沟壑区隧洞的开挖扰动耦合影响下围岩的变形和渗流场演变规律,通过Plaxis3D模型对降雨入渗下新奥法施工过程中围岩力学特性、初期支护过程进行流固耦合分析。结果显示,降雨等级越高,围岩孔隙水压力变化幅度越大,对围岩的稳定性越不利;降雨入渗与开挖扰动会加速土层中渗流场和应力场的重分布过程;基于沟道的汇水特性,隧洞围岩含水率在最初5~10 d呈台阶式增长,拱顶、拱腰和拱趾处的最大变形为17.8、28.2、24.6 mm,最大剪切应力为150.6、182.5、175.3 kPa,降雨结束约15~20 d围岩变形速率逐渐减小收敛至特定值,但围岩的应力持续增加,为避免围岩发生塑性变形,故可在15~20 d进行二次衬砌支护。本次研究结果可对极端降雨期黄土沟壑地区隧洞施工安全控制提供参考。