基于FLO-2D的四川小金县炭厂沟危险性评价

【目的】研究炭厂沟泥石流爆发时的危险性。【方法】以炭厂沟1:5 000等高线、50年降雨数据和掩膜作为基础，结合现场勘察情况，运用FLO-2D和GIS软件，模拟炭厂沟在不同降雨频率下(10%、5%、2%和1%)泥石流的运动堆积过程。【结果】以1%降雨频率为例，模拟出的最大泥石流流速为20.97 m/s，最大泥石流流深为7.7 m，堆积面积为33 175 m²。极端危险区范围占比81.8%，具有极高的危险性。对比模拟计算流速与公式计算流速来验算精确度，结果显示可靠性高。【结论】通过选用流速和泥深作为泥石流危险度分区的定量指标，得到炭厂沟泥石流的危险性分区图，为该流域的灾害防治提供科学的参考依据。     

基于CRockfall数值模拟落石崩塌运动特征

【目的】山区公路工程边坡落石崩塌灾害具有突发性和强致灾性特点,是工程建设及运营过程中较为常见的地质安全隐患,有必要对落石崩塌运动特征进行研究。【方法】以西南地区某处公路边坡落石为例,在介绍落石运动分析计算算法的基础上,采用CRockfall落石软件模拟了典型落石运动轨迹,获取了主要运动特征。【结果】从统计最大值曲线峰值来看：落石运动动能能量、弹跳高度和速度分别约为2 000 kJ、75 m和53 m/s;统计95%保证率和均值曲线规律基本一致,从曲线峰值来看：落石运动动能能量、弹跳高度和速度分别约为500 kJ、25 m和25 m/s。【结论】在典型位置利用软件数据采集器功能获取落石运动特征参数,为后期拦挡结构设计提供依据。     

大功率LED灯干冰喷射散热数值分析

【目的】解决大功率LED灯具高效散热问题。【方法】以干冰为冷却介质，设计出干冰喷射散热器，通过COMSOL软件研究干冰喷射对功率为300 W LED灯的散热特性。【结果】仿真试验结果表明，增大干冰流量能明显改善传热效果，流量由7.85 mL/s增至23.55 mL/s，散热器相同位置处干冰固相分数由0.04增至0.34。增大干冰流速可显著降低基板表面温度，流速由0.1 m/s增至0.3 m/s，温度约降低26.4%，且随着流速增大，降温效果逐渐减弱。【结论】与自然对流和水微喷射阵列冷却方式相比，以干冰为冷却介质的基板表面温度分别降低44.71%和23.44%；与单相射流方式相比，温度降低24.1%。干冰喷射冷却效果明显提升，温度更加均匀。     

信阳市近30年短历时暴雨雨型特征研究

【目的】研究信阳市近30年短历时暴雨雨型特征，为防灾减灾、服务地方提供技术支撑。【方法】运用信阳国家气象站1991—2020年逐分钟雨量资料，通过模糊识别法确定了60 min、120 min和180 min历时暴雨雨型，并通过计算雨峰系数总结出雨峰分布规律。【结果】(1)不同历时暴雨中雨型Ⅲ出现概率大，占比为33.6%～36.5%。(2)在不同年代中，历时60 min和120 min暴雨雨型均以雨型Ⅲ为主，而180 min暴雨雨型在2000s以雨型I为主。(3)信阳市短历时强降雨量较为集中，各历时暴雨雨峰均位于降雨过程1/2偏前位置。【结论】信阳市区短历时暴雨雨型的主要特征为“单峰型、速度快、强度高、尾巴长”，在工程设计中需重视单峰雨型雨峰前置引发的城市内涝风险。     

泥石流对兰成渝输油管道的危害及防治

通过对武山县响河沟流域内地形、气候、暴雨特征、岩性、土壤、泥石流及其造成的灾害状况等的调查分析,基本探索出泥石流运行轨迹即泥石流的形成区、流通区和堆积区．在此基础上,提出对泥石流沟因地制宜的实施工程布防措施,防治泥石流灾害的发生和发展,最终可达到保护管道的目的．     

基于FLAC3D的路堑边坡稳定性分析

【目的】道路切割坡体、暴雨和车辆荷载等条件会对路堑边坡的稳定性造成极大的影响。本研究以辉县市上八里镇回龙村张沟边坡为例,根据边坡所处的环境特征,分析其在不同工况影响下的变形特征及稳定性,为边坡的防治提供依据。【方法】使用FLAC^3D软件对边坡进行数值模拟,研究边坡在天然和暴雨条件下的变形和稳定性,并调用FLAC^3D内置的Fish函数对路堑边坡坡前道路车辆产生的动荷载进行模拟,对动荷载下滑坡体内部的变形特征进行分析。【结果】(1)边坡在天然和暴雨情况下的稳定性系数分别为1.9和1.186;(2)坡前公路动荷载峰值由1×10⁵ N增加为1×10⁶ N时,坡脚处水平最大应变值增大13.4%,后缘水平最大应变值增大13.2%。【结论】暴雨降低了岩土体的强度,直接破坏了边坡的稳定性,坡前竖直方向动荷载增加了坡体水平方向剪切带的连续性,但其对坡体最大应变量造成的影响较小。     

四川省会理县昆鹏铜业滑坡稳定性研究

【目的】分析昆鹏铜业滑坡在不同工况下的稳定性情况，并针对性地提出治理建议。【方法】采用Geostudio软件模拟滑坡在受自然工况、暴雨工况、地震工况影响下的稳定性变化。【结果】昆鹏铜业滑坡在自然工况下处于基本稳定状态，在暴雨影响下滑坡稳定性从基本稳定状态变为不稳定状态，在7级及以上地震的影响下滑坡也会从基本稳定状态变为不稳定状态造成滑坡失稳。【结论】目前滑坡处于蠕滑阶段，必须对滑坡进行治理，建议完善滑坡区域的排水措施，对滑坡进行支挡和裂缝填塞处理。     

基于云模型对下垟山泥石流的危险性评价

【目的】为解决泥石流危险性评价过程中指标权重易受到的主观影响，以及将定性概念转化为定量描述的问题。【方法】利用python语言生成正向云发生器，选取八个评价指标构建用于泥石流危险性评价的云模型。采用层次分析法（AHP）计算出基于此八项因子的主观评价指标权重，利用变异系数法得到客观评价指标权重，再通过组合赋权，得到评价指标的组合权重。【结果】通过此正向云模型，得到浙南瑞安市湖岭镇下垟山泥石流沟为轻度危险泥石流沟。【结论】通过云模型对下垟山泥石流的定量化判定，为后续的防治提供了可靠的参考。     

淮南煤田潘集外围地区下二叠统泥页岩储层矿物特征研究

【目的】研究淮南煤田煤系下二叠统泥页岩的矿物组成和页岩气储集层物性，评价淮南煤田不同矿物对页岩气储层的影响。【方法】以淮南煤田潘集外围地区下二叠统上石盒子组、下石盒子组和山西组泥页岩为研究对象，通过X射线衍射实验，探究不同组成成分对页岩气储层的影响。【结果】结果表明：研究区泥页岩矿物组成以脆性矿物和黏土矿物为主，其中脆性矿物中石英占90%以上，其次含少量钾长石和钠长石，黏土矿物以高岭石和伊/蒙混层为主，少量绿泥石和伊利石。【结论】黏土矿物有利于页岩气吸附，研究区石英等脆性矿物含量相对较低，应采取合适的压裂技术进行开采。     

某露天矿山大型排土场稳定性综合评价研究

【目的】露天矿山排土场由大量废弃渣土堆积而成，结构往往较为松散，且地基地形陡峻，基底软弱土层厚度较大，在降雨、地震等因素诱发下，极易形成滑坡、泥石流灾害。【方法】为了对某露天矿山大型排土场的稳定性进行评价，依据极限平衡理论，采用Bishop法分别计算了3条剖面在自然工况、降雨工况、地震工况条件下的安全系数，并对其稳定性作出了评价。【结果】评价结果表明，该排土场边坡在自然、降雨、地震三种工况条件下最小安全系数均大于规范要求的极限值，边坡整体处于稳定状态。【结论】评价结果可以为该排土场的日后维护和治理提供有价值的参考和借鉴。     

2005—2019年自动站与人工站风资料对比分析

【目的】研究自动站与人工站历史风资料的数据质量。【方法】以2005—2019年长春国家基准气候站自动站与人工站风资料为样本，对风向月相符率、风速对比差值、风速月粗差率和风速月相关性进行数据分析。【结果】10分钟风向相符率多于2分钟，10分钟风向相符率大多集中在40%～60%，平均49%,2分钟风向集中在30%～50%之间，平均39%；自动站风速大于人工站风速，10分钟年平均风速相差最大达0.6 m/s,2分钟年平均风速相差达0.4 m/s；自动站和人工站风速10分钟平均较2分钟平均相关性好。【结论】为今后风要素的数据使用起到良好的借鉴意义。     

排水带加速黄土路基固结沉降的数值模拟研究

【目的】路基填筑过程中产生的沉降及其工后沉降，将会直接影响工程施工质量、工期和后期维护费用。【方法】为探究排水带在三门峡黄土路基的作用效果，运用Settle 3D软件建立数值模型，分析自然、降雨工况下排水带间距对原状和重塑黄土路基固结沉降的影响。【结果】研究结果表明：降雨工况下的沉降量和沉降速率较自然工况下的大，这种现象在原状路基上最为明显；排水带能够显著加快黄土路基的沉降速率，其效果随着排水带间距的缩短而增强；排水带间距由8.0 m缩短为2.0 m时，排水带改善黄土路基的效果达到稳定，间距在0.5～2.0 m之间变化时，其改善效果并不明显。【结论】针对三门峡黄土路基工程，建议排水带间距可选择为2.0 m。     

基于FLUENT的齿轮成形磨削气液两相流仿真分析

【目的】针对齿轮磨削加工中冷却效果不佳,表面液流量少的问题进行研究。【方法】设定不同的砂轮转速对磨削气流场进行仿真分析。在液流场中使用VOF气液两相流模型对不同喷嘴位置进行仿真模拟。【结果】结果表明：砂轮旋转带动周围气体形成返回流,阻碍射流进入磨削加工区域;砂轮转速30 m/s流体速度比砂轮转速20 m/s时高50%,能够满足磨削加工需求且返回流强度适中;距离齿轮表面垂直距离40 mm的喷嘴位置,能更好地将磨削液喷射至磨削区域,冷却效果最优。【结论】经过上述仿真分析可得出最佳的砂轮转速和喷嘴位置,对实际加工中节能降耗有一定的指导意义。     

西安市土地生态安全评价及影响因素探究

【目的】探究西安市土地生态安全状况及其影响因素，为区域土地资源的生态安全改善及可持续利用提供建议。【方法】基于“自然-经济-社会”模型，选取20个指标构建土地生态安全评价体系，运用综合指数法计算西安市2013—2019年的土地生态安全评价综合值，并采用因子分析法探究其主要影响因素。【结果】西安市土地生态安全水平变化趋势：2013—2014年、2016—2018年处于上升期，2014—2016年、2018—2019年处于下降期，始终在临界安全水平内波动变化；经济发展水平、产业结构以及环境质量是影响西安市土地生态安全的重要因素。【结论】西安市土地生态安全状态发展较稳定，后续可以从经济发展、产业结构及环境质量等方面提高土地质量，从而不断改善土地生态安全状态，促进土地资源可持续发展。     

深埋地下洞室柱状节理围岩变形特征分析

【目的】金沙江白鹤滩水电站输水系统中的尾水调压室规模巨大，洞室埋深大，穹顶柱状节理玄武岩发育，地质条件复杂，为了降低围岩变形破坏的风险，保证工程安全，节约生产成本，需对深埋地下洞室柱状节理围岩变形特征进行分析。【方法】依托右岸深埋地下洞室8#尾水调压室，结合现场工程地质资料及施工过程，运用非连续介质力学的数值计算方法，得出无支护条件下穹顶在柱状节理岩体及完整岩体两种情况下围岩的应力应变分布，继而分析评价两种情况下围岩可能出现的变形特征。【结果】结果表明，柱状节理的发育使穹顶开挖面附近浅层围岩强度降低、应力集中区与开挖面的距离增大，围岩塑性区深度显著增大；受初始最大主应力方向及柱状节理各向异性影响，穹顶S侧翼围岩变形值及N/S两侧翼变形值的差异均有所增大，层间错动带C5在N侧法向应力有所减弱，在S侧的松弛变形有所增大。【结论】分析方法及结果符合地下工程设计施工的一般规律，为围岩稳定、设计方案和支护安全评价提供了有力支撑，具有可靠的工程指导价值。     

小流域水文水动力洪水预报研究

【目的】分别采用水文和水动力方法计算设计暴雨条件下田家湾流域洪水流量，在传统流域水文模型的基础上增加了二维水动力学模型计算，以晋中市田家湾水库上游流域为研究实例，模拟了不同历时降雨条件下小流域洪水水文水动力产汇流过程。【方法】水文计算中在该地区的长历时设计暴雨条件下分别采用综合瞬时单位线法和推理公式法进行设计洪水演算，同时在小范围流域水动力计算中，首先对基础数据进行预处理，之后采用芝加哥雨型设计流域短历时暴雨，通过地形资料建立HEC-RAS二维水动力学模型对上游汇水分区内的流域进行降雨径流模拟。【结果】长历时暴雨对田家湾水库上游形成洪水具有较大的影响，短历时暴雨下水库能够调节流域的洪水。【结论】本次计算模拟成果对有小流域地区的洪水预报有一定的意义。     

北上台风引发锦州连续性暴雨的成因分析

【目的】诊断分析锦州地区2019年8月10日至15日出现的连续性暴雨。【方法】利用Micaps实况数据资料、ECWMF再分析资料等进行分析。【结果】受西风带冷空气、副热带高压及减弱台风“利奇马”外围云系等连续影响,锦州地区此次暴雨过程持续时间长、累计雨量大、风力较强、致灾程度高,总降水量达暴雨到大暴雨量级,局部特大暴雨。【结论】此次暴雨持续时间长、累计雨量大主要是由于副热带高压和大陆高压两高对峙,移速较慢,以及源源不断的水汽和能量补充的影响,高层辐散、低层辐合的高低空配置有利于垂直上升运动发展。此外,冷空气从底层卷入使台风“利奇马”结构破坏,减弱填塞,斜压发展,虽然缩短了台风生命史,却是造成本次暴雨“长时效”特点的关键。     

20世纪以来全球气象干旱时空变化研究

【目的】气象干旱是四种干旱类型中最先发生的,探明气象干旱发生的特征及规律对其他几种类型干旱的早期预警和防灾减灾具有重要意义。【方法】基于CRU TS数据集中长系列气象数据,采用标准化降雨蒸散发指数（SPEI）表征气象干旱情势,采用Mann-Kendall趋势检验和最小二乘回归分析法研究1901—2021年全球气象干旱变化,并分析其时空变化特征,引入湿润指数（HI）探究干湿状况变化对干旱历时的影响。【结果】20世纪以来全球气象干旱整体呈现加重趋势,尤其是在2001年以后。全球大部分流域的平均干旱历时在13至16个月之间,大部分流域的干旱持续时间没有显著变化。【结论】流域尺度下的干旱历时与区域干湿状况密切相关,累计湿度越大,干旱持续时间越长。     

基于浆液黏度时变性的水泥-水玻璃浆液动水注浆模拟研究

【目的】研究地下动水注浆工程中水泥-水玻璃浆液在不同因素影响下的注浆扩散规律。【方法】基于浆液黏度时变性,采用有限元数值模拟分析方法对浆液在各方向上的扩散状态以及地下水流速、注浆速率和浆液混合体积比对浆液扩散半径的影响进行分析。【结果】研究结果表明：在地下动水条件下,浆液在顺水流方向上的扩散距离明显大于横向和逆水流方向上的扩散距离;浆液扩散半径与地下水流速成反比,与注浆速率成正比,且注浆变量对浆液扩散半径影响程度为地下水流速>注浆速率>浆液混合体积比。【结论】模拟分析结果对水泥-水玻璃浆液在实际注浆工程中的应用具有一定参考价值。     

河南省沿黄城市洪涝灾害脆弱性特征分析

【目的】更加系统地分析河南省沿黄城市洪涝灾害脆弱性时空分布特征，以期为流域减灾防灾提供决策依据。【方法】以河南省沿黄8个城市为研究对象，基于区域灾害系统理论，构建河南沿黄城市洪涝灾害脆弱性评价体系，并利用Matlab构建基于BP神经网络的评估模型。【结果】将研究数据导入评估模型，得到脆弱性评估指数，从时间和空间两个维度对研究区洪灾脆弱性进行特征分析。【结论】(1)时间上，2010—2020年8市洪涝灾害脆弱性呈现“整体下降、局部波动”趋势；(2)空间上，8市空间分异显著，呈现出整体分散、局部集中的分布形式，脆弱性从西到东呈现“高-低-高-低”分布特征；(3)省会城市郑州10年间洪灾脆弱性指数居高，并在空间上处于脆弱性等级较高区域。