云南永胜古滑坡堰塞湖沉积物粒度多重分形特征及其指标适用研究

本文以云南永胜县下院滑坡堰塞湖沉积物为研究对象,依据粒度测试结果采用传统粒度指标与分形理论相结合的方式对其沉积环境进行系统化研究,探讨各传统指标在堰塞湖沉积解析中的适用性,探索多重分形理论在沉积学中的应用价值。研究结果表明:①堰塞湖沉积物粒度统计参数明显不同于其他环境下的沉积物,具有河湖相沉积独特的分布曲线形式、分选状态和分形特征。优势粒级在分形计算中起主导地位,全局分形维数与分选系数有着良好的对应关系。不同的分形维数对应着不同的堰塞湖沉积条件,分形维数在堰塞湖粒度解析中有着很好的运用前景;②多重分形结果显示2种不同时期的堰塞湖沉积物均以高聚集度组分为主体,表明粒径分布集中,反映出堰塞湖沉积过程中水动力的稳定性,沉积来源的唯一性,进一步证明了该堰塞湖曾长期存在。细粒组沉积粒径分布范围较窄,分布相对集中,优势粒组多但单个含量低,尾端含量低,内部分异较大;粗粒组分布呈局部集中整体分散的趋势,高聚集度粒组数量少但含量高,低聚集度粒组数量多但单个含量低,呈现中间高,四周低的特点。③多重分形分析表明Δα、Δf在沉积物粒度分析中能够解析粒组内部分布特征,具有传统指标不可替代的作用,D_(0)和D_(1)两者结合可作为沉积环境解析的替代指标,与其他q阶多重分形联合可进一步作为堰塞湖解析指标,而D_(1)/D_(0)和D2则存在一定局限。

不同计算方法的云南省永胜县下院滑坡堰塞湖沉积物粒度特征及沉积历史重建

【研究目的】滑坡堰塞湖灾害链危害大,其形成和溃决过程中受外部环境影响大。堰塞湖沉积物作为记录堰塞湖全生命周期的载体,具有良好的古环境和古气候的指示作用,采用最佳解析方法对其进行解读有利于还原沉积物沉积过程及古环境变化。【研究方法】通过野外调查采样和室内测试分析相结合的方法,采用图解法和矩值法计算下堰塞湖沉积物统计特征的适用性问题,使用粒度结合有机质含量重建了堰塞湖沉积环境,对堰塞湖的发育过程进行还原。【研究结果】(1)堰塞湖沉积物分层沉积层序明显,为单一水动力湖相沉积,物质来源稳定,非多物源沉积;综合有机质变化和沉积物粒度特征表明该堰塞湖经历了4次干湿周期,在气候和地质活动的共同作用下至少存在3次堵塞−泄流沉积过程,估算沉积旋回周期约为1750 a,该沉积历史应该是断裂带长期复杂的活动和气候−河流共同作用的结果。(2)通过对图解法和矩值法进行统计分析结果表明,两种方法对平均粒径和分选系数评价一致性较好,可直接进行替换;矩值法对偏态峰态整体计算结果比图解法大,在使用中需进行线性代换。由于描述参照值的缘故,偏态、峰态在统计表述中有所偏差。【结论】堰塞湖沉积物粒径分布简单,采用图解法计算更加便捷,与其他沉积物对比方便,推荐图解法对堰塞湖沉积进行计算。研究结果表明粒度特征对堰塞湖的沉积和溃决过程以及滑坡灾害对气候变化的响应研究具有一定的指导意义,可为还原该堰塞湖沉积期的古环境和古气候提供理论依据。

堆石坝压实密度快速检测方法的研究

提出了基于三维激光扫描、图像智能识别与小粒径骨料自动筛分机的堆石坝密度快速检测方法,旨在提高堆石坝检测精度和效率,保障水利工程安全。通过三维激光扫描获取堆石坝测坑表面的三维点云数据,实现测坑体积的快速计算;结合图像智能识别技术,实现对骨料粒径的自动测量;利用小粒径骨料自动筛分机对堆石坝中的骨料进行筛分和测量,定量评价压实状态。该方法具有快速、准确等优点,适用于大规模的堆石坝密度检测,达到了推动碾压施工自动化水平的效果。

雅鲁藏布江中游约居段堵江事件研究

雅鲁藏布江中游两岸冰川发育,峡谷与宽谷呈串珠状分布,峡谷区山高谷深,易发生堵江事件。其中,发育于日喀则宽谷和大竹卡-约居峡谷的大竹卡古堰塞湖成因尚不明确。为探究其成因,以大竹卡-约居峡谷出口的约居段为研究区,通过地貌调查和粒度分析方法,发现大竹卡古堰塞湖可能在此处形成堰塞坝。地貌和粒度分析表明,上部沟谷沉积物多为冰碛物,沟谷下部为泥石流沉积物,推断在约居南岸山谷可能发生过冰缘湖泊溃决。其溃决洪水携带冰碛物,并冲刷山谷风化碎屑物质,形成泥石流;泥石流在陡峭山谷中,倾泻而下堵塞雅鲁藏布江,形成的坝体可能对应于大竹卡古堰塞湖。随着全球气候变暖,高原山区冰川退缩,冰缘湖泊溃决的概率增加。本研究对于青藏高原的防洪减灾具有指导意义。

水利水电工程中高强度钢筋混凝土拱坝结构设计

探讨了高强度钢筋混凝土拱坝在水利水电工程中的设计关键技术及其应用效果。通过研究高强度混凝土材料特性,结合拱坝结构特点,强调了合理选择拱坝型式与尺寸优化、精细化钢筋配置与混凝土强度匹配的重要性。介绍了在施工阶段模拟、监控以及耐久性设计等方面的实践经验,并通过具体工程案例,展现了高强度钢筋混凝土拱坝结构设计在应对复杂地质条件、提高坝体安全性、减少工程量等方面的显著优势。研究结果证明,高强度钢筋混凝土拱坝设计对于实现水利工程的高效、安全和可持续发展具有重要意义。

结合Mask R-CNN和SAM获取堆石混凝土坝堆石级配曲线

堆石混凝土坝施工过程质量控制的关键是浇筑密实度,其不仅决定于自密实混凝土工作性能,也与堆石体中的空隙性质密切相关。快速获取堆石粒径级配可以保障浇筑质量的同时,有利于进一步降低成本。现场的堆石数量巨大,依靠手工测量块石粒度不切实际,依靠图像识别技术快速获取堆石粒径是可行的办法。利用MaskR-CNN算法和大模型Segment Anything算法,设计了一套完整的、可操作的获取现场堆石粒径级配曲线的方法。该级配计算方法利用了MaskR-CNN算法和Segment Anything算法各自的优势,提高了堆石料粒径识别结果的准确性,拓展了堆石粒径识别的应用场景。将该方法应用于某堆石混凝土拱坝施工现场,取得了良好效果。

基于层次分析法的中小型水库土石坝工程病险规律研究

我国中小型水库众多,坝型大多数为土石坝,但对中小型水库土石坝工程病险规律的研究不足。通过构建中小型水库土石坝工程大坝安全评价层次结构模型,基于大坝安全风险和病险频度综合权重分析,利用层级分析法计算权重,绘制帕累托图,量化分析得出中小型水库土石坝工程主要病险指标和因素。研究表明,中小型水库土石坝工程病险特点具有均衡性、全面性、规律性;水库主要病险指标依次是渗流安全问题、结构安全问题、防洪能力不足;水库主要病险因素是大坝渗流安全、泄洪能力复核、大坝结构安全、泄水建筑物结构安全、大坝坝顶高程和防浪墙高程复核、闸门结构安全、启闭机结构安全等。研究结果可为新时期中小型水库土石坝工程除险加固提供参考和指导。

百把寨水库坝址工程地质条件分析及坝型比选

为降低百把寨水库工程建设风险和确保工程安全运行,充分发挥其经济与社会效益,针对水库工程可选坝址的地质构造、岩土性质、水文条件等,深入探究了上、下两处坝址的坝基、边坡和防渗条件等,推荐选择上坝址为宜;同时通过技术、经济、环境影响、运行管理等方面对重力坝、拱坝和面板堆石坝三种坝型进行工程适宜性分析,推荐采用砌石重力坝。该工程的分析论证可供类似中型水库工程坝址坝型比选参考。

冶勒堆石坝沥青混凝土心墙型式及尺寸研究

对拟建在深厚覆盖层上的冶勒沥青混凝土心墙堆石坝进行了非线性有限元分析 ,研究了折线形与直线形心墙型式及直线形心墙型式不同底部尺寸对防渗体系应力状态和工作性态的影响 .结果表明 :直线形心墙由蓄水引起的坝体垂直位移变化大于折线形心墙 ,相应蓄水后心墙与基础接触面上的法向应力也稍大 ,从接触面防渗及施工方便的角度考虑 ,以采用直线形心墙为宜 ;直线形心墙底部宽度在 0 9～ 1 2m之间变化时 ,心墙、防渗墙及两者结合部的应力变化不大 ,可在满足渗径长度前提下尽量选择较小的底宽尺寸 。

不同颗粒级配条件下堰塞坝溃决特征试验研究

为研究坝体颗粒级配对堰塞坝溃决特征的影响,引入平均粒径D50作为主要指标,以不同均值粒径的土体作为研究对象,通过开展不同颗粒级配条件下堰塞坝溃决特征试验,分析堰塞坝体在3种不同工况下的破坏模式和溃决特征。结果表明,1工况3条件下坝体溃决历时是工况1的2.5倍,而溃决洪峰流量减小了约60%,说明坝体平均粒径对坝体的溃决特征有显著影响,平均粒径越大,坝体整体抗冲刷能力越强,溃口发展速度越慢,坝体越稳定,溃决洪峰流量就越小,达到洪峰流量的时间也相对滞后;2平均粒径和渗透系数可拟合成二次函数曲线,随着平均粒径的增大,渗透系数也随着增大;以孔隙水压力的变化特征为依据,把溃决过程分为3个阶段,即上游库水位增加阶段、水流漫顶下渗阶段、坝体溃决阶段。

道化学安全评价法在LNG储罐安全评价中的应用研究

液化天然气(LNG)做为清洁能源近年来在我国得到广泛应用,随着LNG加气站建设规模日益扩大,发展合理的安全评价方法对LNG加气站选址与安全评估具有重要的现实意义。为此,首先利用计算流体力学(CFD)方法研究了围堰尺寸与风速对LNG泄漏扩散的影响规律,在此基础上对道化学评价方法进行改进,并利用改进后的模型对立式LNG储罐进行了分析。研究结果表明:储罐泄漏扩散的范围随着围堰尺寸的增大而增大,随着风速的增大而减小,这种变化规律在进行评价时应充分予以考虑;通过规定围堰尺寸补偿系数C_k与风速补偿系数C_c,改进道化学评价方法,使其在LNG储罐安全评级的应用中更准确灵活。

草坡河流域小水电开发对无尾两栖动物的影响

在江河支流上修建小型水坝正逐渐成为威胁山区生物多样性和流溪生态系统的主要因素。采用3种方法调查了四川省岷江支流草坡河流域小型水坝对当地无尾两栖动物的影响,研究结果表明:小型水坝对无尾两栖动物的生存和繁衍具有多种危害。具体表现在:(1)坝体阻碍和引水发电导致了繁殖场与栖息地减少和单一化,通过繁殖位点调查法发现上游卵团密度为下游卵团密度的40.5倍,上游的繁殖水体密度为下游的3.9倍;(2)水坝引起了下游蝌蚪数量锐减,阻断了溪流蝌蚪的迁移,通过蝌蚪数量调查法发现上游蝌蚪密度分别为下游蝌蚪密度的21倍(5月)和25.7倍(6月);(3)改变了两栖动物成体的分布格局,通过繁殖期和冬眠期的样线法调查,在水坝上游的两栖动物成体数量是水坝下游两栖动物成体数量的11.5倍。

泥石流梁式格栅坝泥砂粒径调节试验研究

梁式格栅坝是泥石流防治工程中一种常见的透过型拦砂坝,具有拦粗排细的独特功效。通过室内水槽模型试验,探究了梁式格栅坝对泥石流泥砂粒径的调节特性。研究表明,梁式格栅坝在试验工况下均表现出一定的粒径调节作用,但在不同条件下差异明显,对于水石难分的高容重泥石流难以达到较好的粒径调节效果。分析认为,透过型拦砂坝的粒径调节可能是其容重调节的原因,坝体拦截了大部分粗颗粒物质,使泥石流体的结构变化,导致泥石流浆体能悬浮和输移的最大颗粒粒径变小。其次,提出了一种可用于透过型拦砂坝泥砂粒径调节效率的评价方法,并对比分析了该方法与现有常用评价方法的优势与合理性;基于模拟试验结果,通过多元非线性拟合,得到了新评价方法下考虑泥石流性质、过坝前运动状态和坝体尺寸的影响因素的泥砂粒径调节效率计算公式,可为梁式格栅坝设计中粒径调节效率的预测评估提供参考。此外,试验发现,梁式格栅坝泥砂粒径调节效果还受其拦截泥石流时的闭塞表现的影响。

葛洲坝产卵场中华鲟繁殖群体数量与繁殖规模估算及其变动趋势分析

采用声学探测的方法,进行中华鲟(Acipenser sinensis)繁殖群体数量的估算。2005～2007年,第1次产卵前的资源量分别为235尾、217尾和203尾;第1次产卵后的资源量分别为157尾、157尾和102尾。采用食卵鱼解剖统计和股分析的方法对中华鲟的自然繁殖规模进行估算,其结果为,2005～2007年间中华鲟的产卵量分别为356万粒、119.6万粒和238.6万粒。结合历史相关研究数据,对近10年的中华鲟繁殖群体数量和繁殖规模的变动趋势进行分析,结果显示,在20世纪90年代中期,第1次产卵前的中华鲟繁殖群体数量下降趋势明显,但2002年以来其数量趋于基本稳定,年际间的差异没有统计学意义(P>0.05)。自2002年以来,第1次产卵后停留产卵场的中华鲟数量有增加的趋势,而中华鲟的繁殖规模近10年来呈现极其显著性的下降趋势(P<0.01)。

陕北黄土洼天然淤地坝沉积物粒度特征与降雨关系研究

利用137Cs断代技术进行沉积物的测年,结合1953—2010年的降雨资料,对黄土洼天然聚湫坝淤地沉积物粒度特征与降雨的关系进行了分析。结果表明,坝淤地4.1 m沉积物是在近百年内形成的,至少记录了42次较大的暴雨洪水事件;集中性降水形成的洪水,主要携带粗颗粒沉积物,对土壤的侵蚀力更强;在丰水年,沉积物粒度与年降水、7—9月降水、30日最大降水和24 h最大降水的相关性极显著,而在枯水年,沉积物粒度与降水因子的相关性较丰水年弱。本研究为反演陕北黄土高原土壤侵蚀产沙过程,推算侵蚀量提供理论依据。

中国小型水库溃坝规律与对策

根据1980～2006年期间溃坝的小型水库数据,从不同历史阶段、坝型、坝高、决口部位、溃坝原因、溃坝月份、溃坝所在地区等多方面进行分类统计,阐述了小型水库溃坝的成因与规律。目前,年溃坝座数和年溃坝率较低,研究认为通过完善的水库法规化、规范化管理,并结合病险水库除险加固工程建设,我国小型水库的安全管理水平得到较大提升。还从综合统计和典型案例中总结小型水库溃坝防治经验,针对不同原因引起的溃坝,如溢洪道过小及溢洪道堵塞、质量问题包括新老坝体结合处渗漏、管理不当等,初步探究了加强小型水库安全管理的对策措施。

黄丘区小流域坝地沉积泥沙粒径剖面分布特征

坝地沉积泥沙记录了坝控小流域内土壤侵蚀特征及侵蚀环境演变的相关信息,是研究流域土壤侵蚀的重要媒介。研究通过在淤地坝内洪水冲开的一个11.66m的垂直剖面上按沉积旋回自下而上分层取样,分析沉积泥沙不同组分百分含量、特征粒径的剖面变化规律。结果表明：1）淤地坝内沉积泥沙主要以粗粉粒（0.01~0.05mm）为主,其平均含量为53.61%,且变异系数最小;2）个别层次出现粗砂（0.25~1mm）,粗颗粒泥沙的出现对流域内大暴雨有一定的指示作用;3）沉积剖面的0~67cm为累积耕作层,该层的出现具有一定的时标意义;4）淤地坝沉积剖面存在粒径变异的转折点（600cm）,该点可用来衡量水沙动力条件和沟道比降对泥沙粒径分布所起的作用。

大坝安全监测数据粗差识别方法的比较与改进

大坝安全监测的主要目的是了解大坝坝体及基础的实际工作状况,尽早发现异常现象并进行必要的处理以确保大坝安全运行。监测数据的采集与处理是大坝安全监测工作的重要环节,在处理监测数据时往往会遇到粗大误差。在充分收集、分析国内外相关研究成果的基础上,依托冶勒水电站、宝珠寺水电站等实际工程,重点研究了几种粗差识别方法,探讨了其适用范围。通过对传统粗差分析方法的改进,提出了适用于大坝安全监测数据预处理的方法,即引入数学模型计算残差,通过残差来判断原始数据系列中的粗差。

混凝土坝及坝基分析中截取边界的影响

针对建立有限元模型分析混凝土坝变形分析时地基应取多大范围、边界条件如何施加等问题，通过理论分析和数值计算得出结论：（1）考虑上游库水荷载时，由弹性理论半无限大地基模型分析可知，大坝变位随上游库水均布荷载长度的增大而增大，直至奇异；由弹性理论底部完全位移约束有限深地基模型分析可知，大坝变位随上游库水均布荷载长度的增大而渐趋稳定．（2）实际地基为有限深，宜采用底部完全位移约束有限深地基模型从理论上探讨地基应取多大范围．（3）建议大坝有限元模型范围上游取5～10倍坝高，下游5倍坝高，地基深取5倍坝高；在地基底部施加完全位移约束，在上下游地基施加顺河向连杆约束．

沙棘“柔性坝”对沟道土壤粒径分布影响的试验研究

沙棘"柔性坝"取得了良好的拦沙效果,为了进一步了解其对沟道土壤粒径分布的影响,试验测定了种植沙棘"柔性坝"的沟道内不同位置、不同深度的土壤颗粒级配,同时与一条未种植沙棘的小支沟进行了对比分析。结果表明:同未种植沙棘的沟道相比,由于沙棘的生长及其对坝内生态环境的逐渐改善。坝内淤积的泥沙整体上呈细化趋势,上游断面处此变化最为明显;受局部地形的影响,单个坝体内泥沙淤积无明显规律;由于沙棘"柔性坝"的存在,沟道内泥沙粒径从上游到下游呈递减趋势,且沙棘对粒径大于0.25 mm的粗颗粒泥沙具有较好的分选效果。