Damage of Flood-causing Rainstorm to Towns in Zhumadian City and Its Countermeasures for Disaster Reduction

Based on meteorological data of Zhumadian City in the past 56 years, the damage of flood-causing rainstorm to towns in Zhumadian City as well as its cataclysm form, influencing system, cataclysm characteristics and action mechanism were analyzed to discuss the characteristics and rules of damage caused by flood-causing rainstorm. Meanwhile, countermeasures against flood-causing rainstorm cataclysm in Zhumadian City were proposed to provide scientific references for early warning and monitoring of flood-causing rainstorm as well as flood control and disaster mitigation.

Interaction Mechanism between Formation Process of Bank Collapse Disaster Chain and Territorial Space Utilization of Large Reservoirs

Number of reservoirs in China ranks the first in the world. Due to the complex geology, and superimposing rainfall and reservoir water fluctuation, the bank collapse chain is prone to disasters. The Yangtze River Reservoir is key geological disaster prevention area. Studying the process of reservoir disaster is significant because of the limited territorial space utilization. Scientific and technological issues, i.e., the mechanism of bank collapse disaster chain of large reservoirs, the interaction mechanism of bank collapse disaster chain and territorial space utilization, the early identification, monitoring technology and ecological prevention and control technology system of disaster chain, and the territorial space geological safety and control technology system are focused. We consider the material transformation, energy transfer and information transmission in disaster chain;adopt the survey, Space-Air-Ground integrated monitoring, theoretical analysis, numerical simulation and the multidisciplinary research methods;reveal the chain source development, evolution process of secondary and derivative disasters;explore the interaction mechanism of disaster chain and territorial space utilization;construct the system of early identification, monitoring, early warning, control and ecological preven-tion to achieve Emission Peak and Carbon Neutrality;provide theoretical and technical support for the territorial space geological safety, regulation and utilization of large reservoirs.

融雪-降雨型滑坡失稳机理

季冻区融雪降雨导致的滑坡对公路交通基础设施的建养造成了巨大威胁,以新疆维吾尔自治区伊犁哈萨克自治州内公路工程为依托,为此进行现场勘察,建立了新疆某公路6#滑坡监测站,通过建立监测站,对该边坡的位移、水分、温度等信息开展监测,利用该监测站2019年11月—2020年8月整个冻结融化期的监测数据,同时基于geostudio软件的非饱和土分析,将数值模拟土壤含水率变化与现场监测数据进行拟合,建立了有效的数值方法,并对融雪期该边坡在季节性冻土冻融影响下边坡的稳定性进行了分析,研究了融雪期表层边坡土的含水率变化与边坡稳定性的关系,并根据建立模型分析了该滑坡的初始滑动。结果表明:融雪水对土壤含水率的变化起主导作用,融雪水及冻结滞水沿着裂缝优势入渗,在融雪期初期增大土体含水率,增大土体自重;在融雪期维持土体较高含水率,随着连续降雨发生,湿润锋下移,土体孔压增大,形成暂态饱和区,边坡失稳。融雪期长时降雨是该滑坡发生的重要原因。将数值模拟土壤含水率变化与现场监测数据进行拟合,在此基础上进行边坡稳定性分析的方法具有较高可信度,可为该地区之后滑坡预警提供参考。

煤岩瓦斯复合动力灾害监测预警与防控技术研究进展

煤岩瓦斯复合动力灾害是深部煤炭开采的重大安全隐患,探明其致灾机理、发展监测预警及防控技术是防治关键。提出了煤岩瓦斯复合动力灾害防治“四面体”理论,即分别从灾害分类、灾害机理、灾害预警、灾害防控4个层面概述煤岩瓦斯复合动力灾害研究进展。总结了以能量释放主体、初始瓦斯压力、载荷条件为主的复合动力灾害类型划分依据;梳理了理论分析尺度和实验室尺度下的复合动力灾害机理研究进展,发现应力路径、微裂纹动态演化和煤岩赋存地质因素临界指标是致灾机理研究的关键;概述了以前期灾害前兆信息判识、中期灾害前兆信息采集、后期灾害一体化监测预警为主线的复合动力灾害监测预警技术研究进展;揭示了复合动力灾害消能减灾一体化防控技术和多尺度分源防控关键技术科学内涵。在此基础上针对两淮矿区灾害特点,提出了深部强动载条件下复合动力灾害智能判识与预警方法和分区协同防控方法。基于当前研究进展,提出了煤岩瓦斯复合动力灾害研究亟待解决的问题,助力实现深部煤炭安全、精准、高效开采。

隧道突涌水灾害缩尺物理模型试验研究综述

随着我国经济的快速发展,隧道工程建设越来越多地面临着大埋深、高地应力、高地温、高渗透压力等复杂地质环境,运用物理模型试验开展复杂环境下隧道突涌水灾变机理与安全防控研究已成为岩石力学的热点问题。结合近年来国内外针对隧道突涌水灾变缩尺物理模型试验开展的研究工作,重点对该类物理模型的流固耦合相似理论、相似材料研制、渗透压加载方法等内容进行了系统梳理,并对下一步的可能发展方向进行展望。参考部分文献和突水典型案例后,总结了流固耦合相似准则和高地应力下的相似准则、相似材料选用方案及材料配比、试验中的水压加载方案,认为未来关注的重点包括考虑温度场的物理模型试验相似准则的研究和涌水涌泥与突水突泥间渐变过程的研究2个方面。

城市极端暴雨洪涝灾害成因及对策研究进展

从极端暴雨形成机制、城市洪涝致灾机理及风险评估、防灾减灾措施和应对极端暴雨的城市韧性4个方面对城市暴雨洪涝问题国内外研究进展进行了综述,指出研究中下垫面对强降水和产汇流过程的影响机制认识不清,以单灾种为研究对象的风险评估缺乏对各类灾害关系的厘定,应对极端暴雨的城市韧性研究多停留在理论探讨层面等问题,未来应重点研究城市极端暴雨预报预警能力提升技术、洪涝灾害形成及灾害链传导机制、洪涝灾害治理措施、可实施层面的城市韧性提升方法等。

干旱气象科学研究--“我国北方干旱致灾过程及机理”项目概述与主要进展

干旱灾害是影响社会经济发展、农业生产和生态文明建设的重要自然因素,随着气候变暖,极端干旱事件发生频率和强度均呈增加趋势,影响不断加重。"干旱气象科学研究"是由中国气象局等国家部委组织的三大气象科学试验研究计划之一,是继"第三次青藏高原大气科学试验"实施后,于2015年以行业科研重大专项项目形式批准立项的又一重大科学研究计划。本文简要介绍了本项目的基本架构以及在外场观测试验和科学研究方面所取得的重点研究成果,展望了干旱气象科学研究趋势及可能取得的主要突破。项目以提升我国干旱防灾减灾能力、保障粮食与生态安全为科技支撑目标,以发展干旱基础理论为科学研究目标,以提高干旱监测预测预警及影响评估技术水平为业务应用目标,以我国北方地区为重点研究区域,开展跨学科、综合性、系统性的干旱气象科学试验和科学研究。实施以来,已在西北至华北的干旱半干旱区建立"V"型的干旱致灾过程及其陆—气相互作用观测试验站网布局,并开展系统性观测试验。科学研究方面也取得重要成果。研究发现,自我防御机制有助于我国北方草地主要优势种和建群种——贝加尔针茅适应未来气候变化。气候变化使中国骤发性干旱显著增加,尤其在湿润和半湿润地区可能性更大,且在未来几十年有可能持续下去,这对中国农业和水资源持续利用造成严重影响。另外,复杂下垫面地区的地—气交换研究方法得到有效改进;干旱半干旱区域的模式系统发展取得进展;发现春小麦、春玉米对干旱胁迫的响应特征,构建了玉米冠层含水量的普适性高光谱遥感估算方法等。

基于复杂网络的火后泥石流成灾机理的建模方法

为更加全面地对火后泥石流致灾因素进行定性分析,达到灾害防控目的,基于复杂网络理论,通过梳理既有的致灾机理研究,萃取了包含致灾因素和过程事件在内的39个节点,建立了火后泥石流触发网络。随后,基于有向网络的结构特点拓展了综合度的概念,并通过综合出(入)度、中介中心性、连边脆弱度3项复杂网络拓扑特征提出了节点风险扩散度指标(NRD)用于评估网络中的关键节点。最后,以3种攻击方式针对PDFTN,对比该网络的连通度变化,以验证NRD识别结果的有效性。结果表明:NRD能够有效识别出有向网络中的关键节点,其中NRD识别出的火后泥石流关键致灾因素为地表径流,该结果与现有研究结论一致。因此,致灾因素对火后泥石流灾害结果的影响可以通过本文提出的NRD指标进行有效表征,从而为火后泥石流灾害防控提供辅助决策依据。

我国不同类别煤层顶板水害致灾机理与防控路径

我国是世界上成煤和赋存条件最复杂的国家,煤层顶板水文地质条件的多样性和复杂性,采动覆岩裂隙场与渗流场耦合的相互性和时变性以及煤层顶板突水的独特性和危害性,造成顶板水害是我国尤其是西部煤矿区的主要矿井灾害之一。为了更好地认识顶板水害和推广现有技术和探索新技术防控此类矿井灾害,在全面分析近年来我国煤层顶板水害事故规律与顶板充水含水层的赋存条件、突水模式、动力特征、力学行为等基础上,系统划分了顶板水害的类型、特征、主要类别的致灾机理及梳理了现有顶板水害的防治技术,并展望了未来顶板水害防治领域的发展方向。研究发现:①顶板水害主体架构包括巨厚基岩含水层涌(淋)水、薄基岩弱胶结层水-砂耦合溃涌、离层空间蓄水储能突水、天窗补给型突水、围岩烧变增透致突等5种类别,集中分布于秦岭—淮河沿线以北地区,陕、蒙、宁是顶板水害主要聚集地。②采动诱发巨厚基岩含水层下覆岩原生裂隙互馈-贯通发育“Z”型离层空间,导致采场出现大面积涌(淋)水现象;基于复合关键层破断力学条件,阐明了薄基岩弱胶结层水-砂耦合溃涌致灾的动力源;构建了离层失稳突水临界判别准则,将离层突水划分为静载扰动、“动+静”载复合扰动、复合煤层开采重复扰动3种模式;红土隔水层缺失及红土薄弱区采动劣化损伤是产生天窗越流补给的主要根源;围岩烧变增透,孔隙度增大,接受临近水源补水后形成新的含水结构体,在采动诱发下烧变岩水涌入采场发生水害事故。③梳理了当前煤层顶板水害“探-放-治”三位一体的解危防控技术体系,提出了井上下共轭联动、钻-采(掘)高位协同地质勘探系统,以防治水“三区”划分为导向的地质保障工作,“煤-水-生态”多目标齐抓共管的绿色开采和防治水理念,以及数智化、透明化矿山水文地质灾害信息维护系统等未来发展方向。

玉磨铁路新平隧道突涌致灾机理及措施响应研究

为查明玉磨铁路新平隧道突涌的致灾机制,结合隧道现场灾害特征,基于地形地貌、地层岩性、地质构造、水文地质、气候条件、施工措施等因素,探讨了突涌的致灾机理,归纳总结了隧道突涌的致灾类型,提出了相应的灾害防控措施。软岩隧道强度低、变形大,设计围岩级别与揭示不匹配等因素对隧道灾变的发生至关重要,特殊的构造环境及地下水等因素助推了灾变的发生;依据致灾成因,将该隧道致灾类型分为:构造-岩性-富水-施工措施,构造-岩性-弱水-施工措施,岩性-富水-施工措施等3种类型,并提出了相应的防治措施;施工过程中,需明确可能致灾的几类因素,加强超前地质预报、监控量测、开挖揭示比对等工作,掌控灾害源的发展及规模,动态调整隧道致灾的类型,针对性地采取防控措施,确保隧道施工安全。

含软弱夹层凝灰岩滑坡稳定性计算——以松阳县呈田滑坡为例

含软弱夹层凝灰岩边坡受降雨影响诱发的滑坡一直是浙江省内公路边坡防治的主要对象。为进一步理解不同软弱夹层强度弱化模式对滑坡稳定性的影响,选取典型凝灰岩滑坡——浙江省松阳县呈田滑坡,采用Midas GTS NX有限元软件的强度折减法进行不同降雨条件下的滑坡变形分析,同时引入软弱夹层强度“S”型曲线弱化模型,并优化考虑裂隙水压和渗流力的耦合模型,对比讨论滑坡的稳定系数演化特征。结果表明,滑坡的变形迹象与数值模拟结果得到相互印证,随着降雨持续,变形带由后缘夹层不断向前缘演化扩展;强降雨导致富含黏土矿物的软弱夹层强度弱化是该滑坡失稳的主要原因。通过对比不同方式计算的边坡稳定系数,采用考虑软弱夹层强度“S”型曲线弱化模型计算的滑坡稳定系数随着后缘裂隙水头高度和结构面强度软化阶段表征参数(λL)的增加而快速减小,突出了滑坡变形失稳演化的时间效应,其更适用于滑坡风险评价工作;而采用极限平衡法计算的滑坡稳定系数,突出了计算结果的唯一性,适合于以安全为前提条件的滑坡抢险的风险决策。

坚硬顶板强矿压动力灾害超前区域控制技术研究

厚层坚硬顶板条件下大采高综放工作面采场矿压显现强烈,极易引发冲击地压、矿震等灾害。为掌握坚硬顶板大采高综放开采条件下覆岩破断演化规律,采用理论分析、数值模拟、现场监测等方法,揭示了坚硬顶板岩层呈现大“悬臂梁”形式垮落及破断冲击能致灾机理,并提出了坚硬顶板分段压裂超前弱化解危技术。研究表明:低位坚硬岩层在覆岩运移过程中常以“悬臂梁”结构出现,该结构不易垮落,进而导致能量积聚,引发矿压动力灾害。而在水力压裂超前弱化技术治理后,顶板垮落步距显著减小,平均降幅54%,来压强度降幅21.67%,且有效改变了低位坚硬顶板破碎程度,扩大了工作面垮落带范围,增加了采空区矸石充填程度,达到了顶板结构改造及动力灾害有效控制的目的。

地铁水淹致灾机理分析及水力特性研究进展

由于我国城市规模不断扩大,排水防涝工程建设水平相对滞后,致使“城市看海”的现象时常发生,同时也间接引发了地铁水淹事故,严重影响了人民的出行便利与安全。阐述了我国地铁水淹事故致灾机理,结合我国地铁水灾事故的特点,提出了地铁水淹的防范措施;同时对地面积水入侵过程、地铁水淹过程、人体失稳判断标准等方面的水力特性研究进展进行了回顾和展望,以期在防范、应急两方面同时采取措施,减轻地铁水淹事故造成的危害。

西延高铁黄土路基高边坡生态防护技术

黄土高原特殊的地质条件与土力学特征导致黄土地区滑坡问题严重。黄土地区交通线路,尤其是高铁路基边坡生态防护(修复)已成为水土保持与工程地质等领域的重要研究问题。以西延高铁黄土路基为例,从黄土地区滑坡的致灾机理、黄土路基边坡的防护措施及黄土地区生态修复技术3个方面,梳理黄土路基边坡生态防护(修复)研究取得进展、适用范围以及未来发展趋势;从工程措施、生物措施和排水措施3个方面,论述西延高铁采用的具体边坡防护技术,并对黄土路基高边坡生态防护技术集成研究提出展望,为黄土地区生态修复及黄土路基边坡绿色防护研究提供参考。

宝林隧洞F31断层的地质特征及其突水突泥机制探讨

断层是隧洞施工突水突泥的主要致灾构造之一。宝林隧洞F31断层位于鄂北片麻岩区,其地表特征与地下特征差异较大,几乎没有明显的断层影响带,地下整体发育规模较大,与国内外其他常规断层致灾构造有明显差异。通过对F31断层地形地貌、地质构造、物质组成、地下水等特征的详细分析研究,得出F31断层经历多期活动,虽然整体规模较大,但突水突泥灾害主要由最后一期活动的平推断层诱发,其物质来源主要为断层泥、软化碎裂岩及断层面附近破碎构造角砾岩。断层整体蓄水量有限,但地下水连通性好、水头高、补给量大,F31断层突水突泥灾害为典型的导水型断层由于隔水层被击穿诱发的间歇性突水突泥灾害,研究成果对相同地质背景下其他工程具有重要的参考价值。

暴雨型山洪灾害链监测预警研究与展望

暴雨型山洪及其链生过程是山区常见的致灾隐患,因其点多面广、成因复杂,加之相关过程常表现显著的突发性、局地性与隐蔽性等特点,增加了灾害早期识别与监测预警的难度。目前,山洪灾害链转化机理与监测预警研究是防灾减灾领域具有综合交叉特色的国际前沿与热点问题。为此,通过梳理暴雨型山洪灾害链国内外研究现状与趋势,分析了相关研究中亟需突破的关键科学与技术问题,并针对性提出了研究方向和研究展望。其中亟待突破的关键科学与技术问题有:如何揭示暴雨-洪水-滑坡(崩塌)-泥石流的同源链生转化机理,如何建立灾害链精准监测与稳定传输技术,如何构建灾害链预警指标体系与动态预警平台。建议研究方向为:暴雨型山洪灾害链致灾因子辨识研究,暴雨型山洪灾害链关键要素监测预警技术研发,山区小流域山洪灾害链监测预警平台研发,暴雨型山洪灾害链监测预警技术集成与示范。研究展望包括:突出多科学交叉、多手段融合,以“致灾因子辨识-关键技术研发-软件平台构建-集成应用示范”为研究主线,最终在灾害链驱动演化机理、精准监测与动态预警技术等方面取得突破和创新,预期成果可为提升山洪灾害链防御能力、推动生态可持续和流域高质量发展提供科技支撑。

川中地区隧道有害气体致灾机理研究

研究目的:随着川中遂宁与资阳地区隧道工程的不断建设,有害气体问题逐渐突出。为了降低川中遂宁与资阳地区隧道的有害气体风险,本文以川中遂宁与资阳地区构造资料、地层资料、油气地质资料为基础,结合隧道勘探与有害气体测试成果,对川中遂宁与资阳地区地质特征与油气特征进行研究,探讨区内隧道有害气体的致灾机理。研究结论:(1)川中遂宁-资阳地区下伏多套油气储层,油气资源丰富,隧道有害气体来源丰富;(2)研究区有害气体运移模式以节理裂隙连通型为主,层理连通型为辅;(3)研究区背斜宽缓且核部遭受剥蚀,背斜构造储集有害气体较差,有害气体储集空间主要为节理裂隙与砂岩,泥岩为有害气体的盖层;(4)区内有害气体富集能力普遍较差,表现为大部分测试钻孔内有害气体浓度低,有害气体分布随机性强;(5)本研究成果可为四川盆地类似地层与构造区的隧道有害气体勘察与设计提供参考。

黄土高原极端暴雨泥流中“泥球”的形成机理与致灾性研究

【目的】泥流是黄土高原泥石流的一种类型,具有突发性强、破坏性大的特点,开展泥流中“泥球”的形成机理与致灾性研究具有重要的意义。【方法】结合陕西省定边县2022年7月10日的极端暴雨洪水实地调查和相关文献资料,探讨了极端暴雨情况下泥流“泥球”的演化过程、影响因素、致灾性和防治措施。【结果】结果显示:泥流“泥球”的形成主要包括重力侵蚀(物质来源)、泥流形成(动力条件)和“泥球”输移与沉积(塑造形态)三个阶段,整个过程受到黄土高原地形地貌、土体特性和水文气象等三个方面的影响,且极端暴雨洪水是泥流“泥球”形成的触发条件。【结论】研究表明:泥流中“泥球”的出现加剧了流域的水土流失,增强了泥流的破坏性和致灾性。通过在泥流的物源区和输移区采取植物措施和工程措施等防治手段,能够有效的降低泥流发生频率,减轻泥流的致灾性。研究成果对于进一步加深黄土高原地区重力侵蚀、泥流等自然灾害的认识和开展具有针对性的水土流失防治具有重要意义。

上覆采空区和含水层叠加富水效应的工作面防治水技术

针对回采工作面上覆采空区和含水层富水叠加效应威胁工作面安全回采的问题,以典型矿井神东煤炭集团布尔台煤矿为研究对象,综合采用地面地质钻探、钻孔岩心精细编录、地面-井下物探联合探测、井下定向钻探、探采对比等技术,应用理论分析、数值模拟和相似材料模拟等方法与工程实践揭示了布尔台煤矿4^(-2)煤顶板采掘扰动条件下含水层富水叠加致灾机理。根据富水危险区综合探测结果,结合定向钻孔精准的区域治理方法,构建回采工作面定向钻探的水害超前区域精准防治模式,对富水区进行工程治理,累计疏放水量5.28万m^(3),实现了对典型工作面的安全高效顺利回采,有效控制了矿井4^(-2)煤采掘扰动富水叠加的灾害。

烟草黑胫病的成灾机制及其防控措施

烟草黑胫病是由烟草疫霉菌(Phytophthora parasitica var. nicotianae)引起的对烟草生产危害最严重和最具毁灭性的病害之一,其具有隐秘性强、传播速度快、防控难度大等特点。综述了烟草黑胫病的发生情况、危害特征、发病条件、作用机制、防控措施等内容,根据烟草黑胫病侵染和流行特点提出了相应的防控措施,旨在为烟草黑胫病防控策略的制定提供理论参考。