基于GIS的泥石流拦砂坝优化设计模型

利用地理信息系统(GIS)手段, 通过对拦砂坝坝高和库容确定、断面设计、荷载分析、结构计算、稳定性分析和计算, 建立了基于GIS的拦砂坝优化设计模型. 该模型以坝体的结构稳定性为约束条件, 把拦砂坝的优化设计视为一个非线性规划问题, 能较准确地计算拦砂坝的体积和库容, 以达到投资库容比最小为目标, 初步实现了拦砂坝重要参数, 如拦砂坝体积(工程投资)、坝体稳定性、库容(拦砂量)的优化设计, 为泥石流防治工程的优化设计提供了新的解决途径.     

泥石流危险性动量分区方法与应用

运用泥石流运动数值模拟和GIS相结合的方法模拟泥石流出山口后的运动全过程, 求得泥石流流速和流深分布, 确定泥石流过程中泛滥范围内任一点的最大动量, 建立了泥石流危险性动量分区模型Z = Khv. 根据考察和实验资料对委内瑞拉首都加拉加斯的Chacaito沟百年一遇泥石流运动过程进行了模拟, 利用动量分区方法划分出泥石流危险区.     

丝绸之路经济带自然灾害与重大工程风险

丝绸之路经济带穿越了地质结构复杂、构造运动活跃、气候条件多变的地区,区域内各种原生和次生自然灾害频发.地震作为典型的原生自然灾害具有突发性强、危害范围广、破坏严重等特点,并诱发一系列次生灾害.气象灾害具有种类多、空间分布广、时间跨度大等特点.山区地质灾害大多由地震、极端降雨等灾害诱发,具有类型多样、分布广泛、危害严重等特点.该经济带沿线各类自然灾害风险严重影响沿线各国深入合作与交流,制约着社会经济的快速发展.本文阐述了丝绸之路经济带上地震灾害、气象灾害和地质灾害等三类主要自然灾害特点及其发展趋势,并针对丝绸之路经济带上的重大工程建设,提出了5点应对策略:(1)建立丝绸之路经济带孕灾背景和灾害数据库;(2)集成现有的灾害防控技术,研发减灾关键技术;(3)发展空-天-地立体、全天候的监测预警方法;(4)科学评估灾害风险;(5)建立多国协调减灾和信息共享机制.     

泥石流动力学模型与数值模拟

泥石流是介于崩塌、滑坡等块体运动和山洪水流之间的一种物理过程,既具有土体的结构性,又具有水体的流动性。从物质组成上看,泥石流是一种由水、岩土体和气体组成的多相介质,具有多种内部结构。其中的固相组分颗粒形状极其不规则,尺度跨越范围较大。浆体与固相颗粒以及颗粒间的相互作用非常复杂。因此,完全考虑各种因素建立全描述的泥石流动力学模型比较困难。从描述组成物质和运动的观点来看,目前泥石流的动力学模型可划分为连续介质、离散介质和混合介质模型。基于不同动力学模型的泥石流运动数值模拟,可广泛应用于流量过程反演、危险范围预测、风险评估、防治工程评估等方面;但泥石流本身启动和产汇流机理涉及多门学科,是需要进一步研究的重要课题。同时,泥石流形成过程和运动过程的数值模拟存在着时空尺度上的差异,如何实现两者的耦合求解仍需深入探讨。     

颗粒物质力学几个关键问题的思考

颗粒物质是由大量离散固体颗粒相互作用而形成的复杂体系,其平衡和运动规律及其应用是颗粒物质力学的主要研究内容．颗粒物质具有广泛的应用背景和丰富的物理内涵,是工程应用和凝聚态物理研究较为活跃的学科,但是进展非常缓慢,目前很多基础问题尚不够清晰．结合作者近10年的研究工作,对颗粒接触力学的难点、接触力简化存在的问题予以分析,并基于颗粒物质内部结构特点提出了以力链为核心的多尺度力学研究框架,最后对颗粒物质典型应用例子之一——泥石流运动基础研究提出新的见解．     

可压缩壁湍流中标度指数的数值研究

使用高精度的有限差分格式直接数值模拟了Mach数等于0.8和1.3两种条件下的槽道湍流.根据数值模拟得到的速度差的概率密度分布,计算了两个方向的速度结构函数的相对标度指数.与不可压的标度指数的对比表明在y =20附近和槽道中心区,压缩性对标度律的影响很小;而在粘性底层(y ＝5.5)和对数区内(y ≈120),压缩性对标度指数有显著影响.对六阶标度指数沿壁面距离变化的进一步分析表明,槽道可以分为4个不同行为区,在不同行为区间歇性的变化规律具有不同的特征,其中最大雷诺剪应力所在的那个区域间歇性最强.     

高钢级山地管道设计及安全性评估的再认识

永久性地面变形(permanent ground deformation, PGD)是造成山地管道屈曲断裂泄露并导致重大生命、财产损失的主要原因之一。现有PGD区山地管道“基于应变”的设计及安全性评估方法和技术标准对在役高钢级管道安全性评估偏于危险，亟待对其进行进一步的研究。针对山地复杂PDG工况下的“许用应变”及“计算应变”，从山地管道的主要失效模式着手，对山地管道管–土相互作用的应变计算方法（解析法、数值分析法及试验法）及安全性评估方法的技术现状及存在问题进行了分析，并结合我国山地管道未来的发展趋势及生产需要，提出了考虑在役管道的实际工况，进行基于管–土相互作用规律的设计及安全性评估方法的研究路径和内容。