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基于物质点法的白格滑坡堰塞坝形成过程数值模拟
1
作者 钟启明 吴昊 +1 位作者 单熠博 赵鲲鹏 《人民长江》 北大核心 2024年第4期25-31,43,共8页
为准确模拟堰塞坝的形成过程,在物质点方法中引入了滑动速度依赖型的摩擦系数模型,实现了滑面接触算法的求解,并与试验结果对比验证方法的可靠性。在此基础上,反演了白格滑坡堰塞坝的形成过程,探讨了滑床底摩擦对堰塞坝成坝模式的影响... 为准确模拟堰塞坝的形成过程,在物质点方法中引入了滑动速度依赖型的摩擦系数模型,实现了滑面接触算法的求解,并与试验结果对比验证方法的可靠性。在此基础上,反演了白格滑坡堰塞坝的形成过程,探讨了滑床底摩擦对堰塞坝成坝模式的影响规律。研究结果表明:白格滑坡堰塞坝形成过程可分为滑坡体加速运动、河谷制动和堆积成坝三阶段。白格滑坡速度最大达到45 m/s且最大速度位于滑坡体后缘,而滑坡体前缘受到河床底部摩擦影响,速度不稳定,变化幅度大且比滑坡体后缘早20 s制动。不同滑面接触模式决定了滑坡最终堆积成坝的状态:若采用滑动速度依赖型的摩擦系数模型模拟,则能够真实反映白格滑坡堰塞坝堆积状态;采用滑面的峰值摩擦系数计算,则导致计算的白格滑坡运动距离减小了32%,不能形成完全堵塞金沙江的堰塞坝;而采用残余摩擦系数计算,则导致计算的白格滑坡运动距离增大了12%。研究成果对加深堰塞坝成坝模式的认识具有意义,对于滑坡堰塞坝链生灾害预测及防灾减灾应急抢险处置具有一定的参考价值。 展开更多
关键词 物质点法 数值模拟 接触模型 摩擦系数 白格滑坡堰塞坝
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基于溃决机理的堰塞湖溃决快速风险评估方法研究
2
作者 王琳 苑鹏飞 +3 位作者 钟启明 胡亮 单熠博 薛一峰 《自然灾害学报》 CSCD 北大核心 2024年第1期51-62,共12页
堰塞湖发生后极易形成溃决灾害链,亟需构建基于有限数据包的溃决快速定量风险评估方法。通过快速获取堰塞湖影响区域的三维地理信息,构建溃决-致灾的快速定量评估模型。基于堰塞湖坝体颗粒级配组成,实现精细化、简单化的稳定性快速评价... 堰塞湖发生后极易形成溃决灾害链,亟需构建基于有限数据包的溃决快速定量风险评估方法。通过快速获取堰塞湖影响区域的三维地理信息,构建溃决-致灾的快速定量评估模型。基于堰塞湖坝体颗粒级配组成,实现精细化、简单化的稳定性快速评价;基于冲蚀特性和崩塌过程溃决机理,实现溃口流量变化过程分析与洪水演进过程模拟(1 h内);基于极限学习机网络模型建立风险人口与生命损失的函数,实现了生命损失评估预警,明晰了溃决-致灾的灾害链效应。将其应用于唐家山堰塞湖实例发现:研究方法能够较好地预警溃决灾害链;开挖引流槽可降低堰塞湖的溃口峰值流量、最大流速、溃口宽度和溃决库容,但无法防止溃决发生;若不开挖引流槽,溃决库容将达到3.14×10^(8) m^(3),溃口峰值流量达到9343.35 m^(3)/s,溃口顶宽增大到151.6 m,开挖引流槽可使溃口峰值流量减少12.6%,溃决库容减少36.5%,降低了堰塞湖的溃决风险;当提前预警时间超过2 h后,及时疏散下游淹没范围内的居民可使生命损失率降低为0。研究方法可实现堰塞湖应急处置时的快速定量风险评估,并为其应急处置决策提供技术支撑。 展开更多
关键词 堰塞湖 稳定性 溃决过程 生命损失 风险评估 唐家山
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两级堰塞坝连溃过程数值模拟及溃口流量演化特征研究
3
作者 陈灵淳 钟启明 +1 位作者 梅胜尧 张露澄 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期493-504,共12页
在强震作用下,高山峡谷区易发生滑坡堵江形成串联的梯级堰塞坝,其中一级一旦溃决易引发梯级连溃。本文基于三维雷诺平均Navier-Stokes方程、湍流重正化群模型,以及悬移质和推移质冲蚀方程,并考虑溃口边坡的失稳坍塌,采用有限体积法建立... 在强震作用下,高山峡谷区易发生滑坡堵江形成串联的梯级堰塞坝,其中一级一旦溃决易引发梯级连溃。本文基于三维雷诺平均Navier-Stokes方程、湍流重正化群模型,以及悬移质和推移质冲蚀方程,并考虑溃口边坡的失稳坍塌,采用有限体积法建立了梯级堰塞坝连溃过程数值模拟方法,用于模拟连溃过程中的水动力特征及梯级堰塞坝的溃口形态演化过程。选择典型的两级堰塞坝连溃概化模型试验作为数学模型验证案例,对比实测值和计算结果发现,上下游堰塞坝溃口洪水流量过程和溃口形态演化过程基本一致,上下游堰塞坝溃口峰值流量、区间洪水演进时间等关键参数的相对误差小于±5%;比较上下游堰塞坝溃口洪水流量过程发现,梯级堰塞坝发生连溃时,溃坝洪水存在级联放大效应。选择上下游堰塞坝距离、河道坡度和下游坝坝高等三个关键参数,研究连溃洪水的放大效应及其影响因素,参数敏感性分析结果表明:下游坝溃口峰值流量随两坝间距和下游坝坝高的减小而增大,随河道坡度的增长呈先增大后减小的趋势;上游坝溃决洪水演进至下游坝时可能产生涌浪翻越并冲蚀坝顶,导致坝顶高程降低,并对下游坝发生溃决的时间以及溃口峰值流量产生影响,因此涌浪对下游坝溃决过程的影响与涌浪翻越坝顶的水量以及坝料冲蚀特性相关。选择小岗剑上、下两级堰塞坝连溃案例,通过对比计算和实测的溃口流量以及溃口形态发现,关键溃坝参数的相对误差小于±10%,验证了模型在实际案例中应用的合理性,本文提出的数值模拟方法可为梯级堰塞坝连溃风险评估和应急处置提供重要技术支撑。 展开更多
关键词 梯级堰塞坝 连溃 精细化模拟 放大效应 参数敏感性分析
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梯级水库群溃坝洪水风险分析——以澜沧江上游为例
4
作者 马黎 田耘 +4 位作者 陈灵淳 李大成 梅胜尧 吴迪 钟启明 《河南科学》 2024年第2期157-164,共8页
梯级水库的建设是开发利用我国丰富水能资源、保障国家能源安全、实现减排目标的重要途径.但是由于部分水库结构老化、地势险峻以及近几年极端天气频发等原因,极有可能造成单坝溃决,继而引起梯级连溃,最终使整条流域系统瘫痪,为下游城... 梯级水库的建设是开发利用我国丰富水能资源、保障国家能源安全、实现减排目标的重要途径.但是由于部分水库结构老化、地势险峻以及近几年极端天气频发等原因,极有可能造成单坝溃决,继而引起梯级连溃,最终使整条流域系统瘫痪,为下游城镇带来不可估量的经济和生命损失.为准确预测梯级连溃发生后的危险程度及影响范围,基于心墙坝漫顶溃坝数学模型和HEC-RAS软件提出了梯级连溃地貌特征演变及洪水演进计算方法,并应用于澜沧江流域梯级水库RM-XW水电站大尺度连溃分析.结果表明,在遭遇1.4倍超标准洪水的情况下,RM水电站发生漫顶溃决,溃决过程中,心墙发生四次折断,并伴随溃口迅速扩张以及溃决流量激增,最高峰值流量达699986.5 m^(3)/s,溃决洪水演进至下游,使WNL-XW水电站相继发生漫顶.河道距离、坝型特征和坝体物理参数是影响梯级连溃过程中溃决流量大小的重要因素. 展开更多
关键词 梯级水库 心墙坝 洪水演进 漫顶溃坝 HEC-RAS软件
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澜沧江流域某水电站危险区域识别及溃决过程模拟
5
作者 吴迪 李宇 +4 位作者 李大成 梅胜尧 白杰 张露澄 钟启明 《水力发电》 CAS 2024年第2期42-46,共5页
保证坝体稳定是水利水电工程的关键,在洪水及地质运动的作用下,大坝溃坝风险将会增加,一旦发生溃坝将会造成严重的经济、社会损失。以澜沧江某混凝土重力坝为例,开展坝体危险区域识别及溃决过程分析。利用有限元方法对坝体在洪水作用下... 保证坝体稳定是水利水电工程的关键,在洪水及地质运动的作用下,大坝溃坝风险将会增加,一旦发生溃坝将会造成严重的经济、社会损失。以澜沧江某混凝土重力坝为例,开展坝体危险区域识别及溃决过程分析。利用有限元方法对坝体在洪水作用下的应力、应变进行研究,发现当水位漫顶时坝顶中心点位置位移最大,当伴有近场强震时,该区域极有可能发生破坏导致溃坝;利用HEC-RAS软件对该种工况的洪水演进情况进行了分析。 展开更多
关键词 坝体 危险区域识别 洪水演进分析 有限元方法 HEC-RAS
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非均质结构堰塞坝溃决机理模型试验 被引量：1
6
作者 石振明 张公鼎 +2 位作者 彭铭 钟启明 蔡烁 《工程科学与技术》 EI CSCD 北大核心 2023年第1期129-140,共12页
堰塞坝是由滑坡等失稳地质体快速堆积并阻塞河道而形成的天然坝体,溃决后会对下游人民生命财产安全造成严重威胁。深入开展非均质结构对堰塞坝溃决过程的影响研究,可为堰塞坝灾害的风险评估和应急处置提供重要参考。依托自主研发的水槽... 堰塞坝是由滑坡等失稳地质体快速堆积并阻塞河道而形成的天然坝体,溃决后会对下游人民生命财产安全造成严重威胁。深入开展非均质结构对堰塞坝溃决过程的影响研究,可为堰塞坝灾害的风险评估和应急处置提供重要参考。依托自主研发的水槽试验装置,通过开展不同结构类型堰塞坝的溃决模型试验,分析了均质、竖向非均质和水平非均质结构对坝体溃决的影响。研究发现:1)堰塞坝侵蚀过程受局部区域材料性质影响严重。2)均质坝中,随着中值粒径增大,材料抗侵蚀能力增强,溃决特征先由层状冲刷变为陡坎侵蚀,再变为多级陡坎侵蚀,峰值流量逐渐减小,峰现时间逐渐推迟。3)竖向非均质坝中,坝体上部材料主要影响溃口形成阶段历时和坝前水位;中部材料主要影响溃口发展阶段的溃口下切速率;底部材料主要影响下游坡脚稳定性和残留坝体形态。受溃口加速下切和溃决流量增加彼此间相互叠加影响作用,中部及底部材料分布对峰值流量的影响最为显著。4)水平非均质坝中,坝体内部4个区域对溃口发展的影响不同。过流侧上方材料影响溃决前期的溃口下切速率;过流侧下方、对岸侧上方材料分别影响溃决中后期的溃口下切、展宽速率;对岸侧下方材料对溃口发展影响最小。泄流槽设计时,应考虑非均质结构的影响,基于坝体结构特征采用工程措施限制溃口深切、促进溃口展宽,以降低峰值流量。 展开更多
关键词 堰塞坝 物理模型试验 溃决侵蚀 溃决流量 非均质结构
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边坡植被恢复中考虑微生物矿化和植被作用的Green-Ampt模型 被引量：1
7
作者 李旭 高山 +3 位作者 周成 王一冰 钟启明 陈群 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期1953-1962,共10页
在边坡植被恢复中降雨入渗量的估算是很重要的,为探究石漠化边坡格构内微生物矿化联合植被作用的填土降雨入渗过程,在传统Green-Ampt模型基础上,针对表层矿化的土柱引入稳定入渗率,提出考虑微生物表层矿化(M)作用的改进G-A模型(M-G-A);... 在边坡植被恢复中降雨入渗量的估算是很重要的,为探究石漠化边坡格构内微生物矿化联合植被作用的填土降雨入渗过程,在传统Green-Ampt模型基础上,针对表层矿化的土柱引入稳定入渗率,提出考虑微生物表层矿化(M)作用的改进G-A模型(M-G-A);针对含植株土柱,考虑复合土层的入渗过程,分别提出考虑植被(P)作用的改进G-A模型(P-G-A)以及考虑微生物矿化联合植被作用的改进G-A模型(PM-G-A)。利用改进G-A模型进行累计入渗量计算,并将计算结果与土柱试验实测值、Hydrus数值解进行对比分析。结果表明:M-G-A模型可以较好地描述累计入渗量随时间的变化,且矿化程度越高模型计算偏差越小,在强矿化作用下误差可控制在5%以内;P-G-A模型的计算误差随降雨历时而增加,但相较于Hydrus数值解可以减少误差约10%;PM-G-A模型的计算偏差随降雨历时呈现先增加后减小的趋势,总体上优于Hydrus数值解。改进G-A模型能够针对微生物表层矿化石漠化边坡格构内填土的生态恢复技术进行累计入渗量即蓄水量分析,具有一定的工程实用价值。 展开更多
关键词 边坡植被恢复 降雨入渗 植株孔优先流 微生物表层矿化 Green-Ampt模型解析解 数值计算
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西南某特高心墙堆石坝溃坝概率研究 被引量：1
8
作者 李大成 张露澄 +2 位作者 马黎 钟启明 吴迪 《水力发电》 CAS 2023年第3期46-51,91,共7页
针对我国西南地区拟建的某特高心墙堆石坝,基于工程资料分析得到了大坝风险要素,采用FMECA法分析确定了大坝主要溃坝模式为漫顶溃坝和渗透破坏溃坝,其中,漫顶溃坝有5种溃坝路径,渗透破坏溃坝有3种溃坝路径;利用事件树法计算这8种溃坝路... 针对我国西南地区拟建的某特高心墙堆石坝,基于工程资料分析得到了大坝风险要素,采用FMECA法分析确定了大坝主要溃坝模式为漫顶溃坝和渗透破坏溃坝,其中,漫顶溃坝有5种溃坝路径,渗透破坏溃坝有3种溃坝路径;利用事件树法计算这8种溃坝路径的溃坝概率,最终计算得到综合溃坝概率。该计算结果可为编制应急预案和工程建成投运后的突发事件监测预警及应急处置提供科学依据。 展开更多
关键词 特高心墙堆石坝 风险要素 FMECA法 溃坝模式 溃坝路径 事件树 溃坝概率
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基于贝叶斯网络的堰塞湖风险评估方法研究
9
作者 杜镇瀚 钟启明 董海洲 《自然灾害学报》 CSCD 北大核心 2023年第4期70-84,共15页
堰塞湖风险问题一直是国内外学者研究的热点,合理的风险评估方法有利于科学的应急响应。提出了一套基于贝叶斯网络的堰塞湖风险快速定量评估方法,包括堰塞湖危险性评价模块、溃决洪水演进模拟模块和溃决损失评估模块。该模型根据堰塞湖... 堰塞湖风险问题一直是国内外学者研究的热点,合理的风险评估方法有利于科学的应急响应。提出了一套基于贝叶斯网络的堰塞湖风险快速定量评估方法,包括堰塞湖危险性评价模块、溃决洪水演进模拟模块和溃决损失评估模块。该模型根据堰塞湖溃决灾害链因果关系提出风险逻辑拓扑结构,通过统计数据、经验模型和逻辑推断结合蒙特卡洛方法对各模块网络节点进行量化,以此得到堰塞湖溃决可能性和各受灾地区的生命损失、经济损失率,从而对堰塞湖风险进行综合评估。并根据国家关于事故损失界定的条例和堰塞湖寿命分布概率结合贝叶斯模型计算堰塞湖风险界定范围,提出了堰塞湖风险等级划分表,最后对白格堰塞湖进行风险评估,评估结果显示白格堰塞湖综合风险值为0.7339,属于极高风险,应进行Ⅰ级红色警报。研究方法可对突发性堰塞湖整体风险进行快速定量评估,为快速应急响应决策的制定提供参考。 展开更多
关键词 堰塞湖 风险评估 溃决概率 洪水损失 风险等级 白格堰塞湖
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堰塞坝漫顶溃决离心模型试验研究
10
作者 张露澄 钟启明 +2 位作者 杨蒙 彭铭 刘嘉欣 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第S01期197-200,共4页
基于南京水利科学研究院400g·t溃坝离心模型试验系统,利用其高速旋转产生的超重力场的“时空放大”效应,开展离心模型试验研究了堰塞坝漫顶溃决时的溃口演化规律和溃决机理。首次通过离心模型试验研究了坝高、下游坡比、坝料级配... 基于南京水利科学研究院400g·t溃坝离心模型试验系统,利用其高速旋转产生的超重力场的“时空放大”效应,开展离心模型试验研究了堰塞坝漫顶溃决时的溃口演化规律和溃决机理。首次通过离心模型试验研究了坝高、下游坡比、坝料级配对堰塞坝漫顶溃坝过程的影响。试验结果表明:堰塞坝漫顶溃坝过程可划分为表层冲刷、溯源冲蚀、沿程侵蚀和溃口稳定4个阶段;溃口峰值流量对坝高最为敏感,平均粒径次之;达峰时间主要受下游坡比影响,溃坝后相对残余坝高主要受平均粒径影响。 展开更多
关键词 堰塞坝 漫顶 溃坝过程 溃决机理 离心模型试验
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基于贝叶斯网络的堰塞坝稳定性快速评价模型
11
作者 杜镇瀚 钟启明 +1 位作者 董海洲 单熠博 《水利水电科技进展》 CSCD 北大核心 2023年第4期37-45,共9页
为了科学、合理地评价堰塞坝稳定性,收集了国内外313个已溃和未溃堰塞坝的基础信息,建立了案例数据库;考虑堰塞坝形态特征、物质组成以及堰塞湖水动力条件包含的8个影响参数,基于贝叶斯网络提出了两种新的堰塞坝稳定性快速评价模型,分... 为了科学、合理地评价堰塞坝稳定性,收集了国内外313个已溃和未溃堰塞坝的基础信息,建立了案例数据库;考虑堰塞坝形态特征、物质组成以及堰塞湖水动力条件包含的8个影响参数,基于贝叶斯网络提出了两种新的堰塞坝稳定性快速评价模型,分别为节点缺失条件下的简化模型和节点完整条件下的精细化模型。这两种新模型与国内外典型的堰塞坝稳定性快速评价模型的对比结果表明:基于贝叶斯网络的简化模型的绝对准确率和保守准确率分别为83.33%和94.44%,精细化模型的绝对准确率和保守准确率分别为80.77%和96.15%,验证了贝叶斯网络模型的可靠性和科学性,且贝叶斯网络模型可以实时输入和更新样本集,从而不断提高模型预测精度。 展开更多
关键词 堰塞坝 稳定性评价 贝叶斯网络
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新疆射月沟水库溃坝过程数值模拟
12
作者 马黎 钟启明 +3 位作者 杨蒙 吴迪 李大成 梅胜尧 《水利水运工程学报》 CSCD 北大核心 2023年第6期195-204,共10页
近年来,由强降雨引发超标准洪水导致小型水库漫顶溃坝的事件在我国时有发生,2018年7月31日新疆射月沟水库发生的漫顶溃坝就是其中的典型案例。因拥有较为详尽的调查资料,对本案进行反演分析具有重要理论意义和工程价值。基于溃坝视频和... 近年来,由强降雨引发超标准洪水导致小型水库漫顶溃坝的事件在我国时有发生,2018年7月31日新疆射月沟水库发生的漫顶溃坝就是其中的典型案例。因拥有较为详尽的调查资料,对本案进行反演分析具有重要理论意义和工程价值。基于溃坝视频和灾后调查资料,明晰了射月沟水库的溃坝过程,总结了溃坝水流的冲蚀特性。建立了可考虑溃口形态在纵、横断面演化规律的溃坝数值计算方法,并采用射月沟溃坝案例对其合理性进行验证。通过计算值与实测值的对比发现,重要溃坝参数(如溃口峰值流量、溃口最终顶宽/底宽/深度、峰值流量出现时刻)的相对误差均在±15%以内,溃坝模型计算结果具有较高的精度。参数敏感性分析表明,坝料冲蚀系数对溃坝过程具有重要影响,尤其是溃口峰值流量和峰值流量出现时刻;陡坎运移系数对溃坝过程也具有一定影响,决定了峰值流量出现时刻。 展开更多
关键词 漫顶 溃坝过程 数值模拟 参数敏感性分析
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堰塞坝漫顶溃决过程数值模拟 被引量：9
13
作者 钟启明 陈生水 +2 位作者 赵联桢 任强 曹伟 《河海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2012年第4期405-411,共7页
根据堰塞坝坝体材料的宽级配特性,建立描述堰塞坝漫顶溃决溃口发展规律与流量过程的数值模型。该模型引入与水流方向垂直的附加作用力来考虑粗颗粒对细颗粒的阻拦和遮蔽作用以及细颗粒对粗颗粒的包围和填实作用。基于不同土体陡水槽冲... 根据堰塞坝坝体材料的宽级配特性,建立描述堰塞坝漫顶溃决溃口发展规律与流量过程的数值模型。该模型引入与水流方向垂直的附加作用力来考虑粗颗粒对细颗粒的阻拦和遮蔽作用以及细颗粒对粗颗粒的包围和填实作用。基于不同土体陡水槽冲蚀试验结果,针对宽级配堰塞坝材料在高强度水流侵蚀条件下的冲蚀特性,建议采用能反映坝体材料颗粒级配、密实度、强度、坝体坡度、水流速度及摩阻流速对冲蚀量影响的土体冲蚀公式。利用该数值模型对唐家山堰塞坝溃决案例进行计算分析,所得溃坝洪水流量过程与实测结果接近,验证了该模型和计算方法的合理性,表明该模型能准确反映水库库容和上游补给水流量对堰塞坝漫顶溃决发展过程的影响。 展开更多
关键词 堰塞坝漫顶 堰塞坝溃决 临界起动流速 数值模拟
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库水位骤降对非饱和坝坡稳定性的影响 被引量：13
14
作者 钟启明 霍家平 刘若星 《水利水电科技进展》 CSCD 北大核心 2012年第6期84-86,共3页
基于非饱和土体抗剪强度理论,采用极限平衡法,考虑非饱和非稳定渗流对坝坡稳定性的影响,通过体积含水量与基质吸力之间的非线性关系,模拟超静孔隙水压力的消散过程,将不同时段渗流分析结果导入稳定分析模块计算其安全系数的变化。选取... 基于非饱和土体抗剪强度理论,采用极限平衡法,考虑非饱和非稳定渗流对坝坡稳定性的影响,通过体积含水量与基质吸力之间的非线性关系,模拟超静孔隙水压力的消散过程,将不同时段渗流分析结果导入稳定分析模块计算其安全系数的变化。选取某黏土心墙坝,模拟其在不同灌溉条件下的渗流状况及上游坝坡稳定性。计算结果表明:库水位骤降引起坝坡安全系数的降低,但随着超静孔隙水压力的消散,坝坡稳定性逐渐增强,降水速度越快,坝坡安全系数越低。 展开更多
关键词 库水位骤降 非饱和渗流 非稳定渗流 浸润线 坝坡稳定 敏感性参数
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滨海地区海水入侵的一种测定方法 被引量：8
15
作者 钟启明 陈建生 陈亮 《水利水电科技进展》 CSCD 北大核心 2007年第1期50-52,74,共4页
海水由于含盐量较高而具有较高的电导率,通过测定滨海地区的地下水电导率并和该地区地下水标准电导率进行对比,可判断海水入侵现象。结合辽宁省大连市一处海边场地,介绍了根据地下水中的电导率分布情况来判断场区是否存在海水入侵的方法... 海水由于含盐量较高而具有较高的电导率,通过测定滨海地区的地下水电导率并和该地区地下水标准电导率进行对比,可判断海水入侵现象。结合辽宁省大连市一处海边场地,介绍了根据地下水中的电导率分布情况来判断场区是否存在海水入侵的方法:通过对现有观测孔的电导率测试,选择适当的剖面,绘制各剖面的电导率分布图,结合当地的水文地质情况,判断是否有海水入侵现象以及海水入侵的范围和程度。测试结果表明,场区除局部电导率偏高外,没有发生大面积的海水入侵现象。 展开更多
关键词 海水入侵 电导率 示踪法 地下水渗流 大连市
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金沙江白格堰塞湖溃决过程数值模拟 被引量：11
16
作者 钟启明 陈生水 单熠博 《工程科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期29-37,共9页
2018年10月10日和11月3日,在中国四川省与西藏自治区交界处的白格村同一位置连续发生两次滑坡,完全堵塞了金沙江形成堰塞湖。由于“10·10”滑坡形成的堰塞湖水位抬升迅速,堰塞湖于10月12日自然漫顶溃决。“11·3”滑坡堵塞了“... 2018年10月10日和11月3日,在中国四川省与西藏自治区交界处的白格村同一位置连续发生两次滑坡,完全堵塞了金沙江形成堰塞湖。由于“10·10”滑坡形成的堰塞湖水位抬升迅速,堰塞湖于10月12日自然漫顶溃决。“11·3”滑坡堵塞了“10·10”堰塞体溃决形成的流道,形成了更大的堰塞湖,鉴于客观条件允许,采取了开挖泄流槽降低堰塞湖溃决水位的措施,至11月12日,堰塞湖发生漫顶溃决,溃口洪水峰值流量为31000 m3/s。由于“11·3”白格堰塞湖溃决案例拥有较为完整的实测资料,为堰塞湖溃决过程的研究提供了宝贵的基础数据。基于堰塞体的溃决机理,建立了可考虑堰塞湖的水动力条件、堰塞体的形态和材料特征的堰塞湖溃决过程数学模型。该模型采用宽顶堰公式模拟溃口洪水流量,并根据堰塞湖入湖和溃口流量以及堰塞湖的水位–湖面面积关系曲线确定堰塞湖水位的变化;采用基于水流剪应力和堰塞体材料临界剪应力、可考虑宽级配堰塞体材料特性的冲蚀公式模拟材料的冲蚀过程;假设溃口在纵向下切和横向展宽过程中坡角保持不变,采用极限平衡法分析溃口在发展过程中发生的边坡失稳;采用按时间步长迭代的数值计算方法模拟堰塞湖溃决时的水土耦合过程。采用作者建立的模型对“11·3”白格堰塞湖溃决案例进行反演分析后发现,本模型计算获得的溃口流量过程、堰塞湖水位变化过程、溃口发展过程与实测值基本吻合。参数敏感性分析表明:冲蚀系数对溃决过程具有重要的影响;残留坝高通过影响下泄库容也对溃决过程产生作用;开挖泄流槽可降低堰塞湖溃决时的库容,从而对溃口流量过程产生影响,是降低灾害损失的有效手段。 展开更多
关键词 白格 堰塞湖 溃决 数值模拟 参数敏感性分析
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裂隙岩体渗透张量的对称性证明及主渗透性推导 被引量：4
17
作者 钟启明 陈建生 陈亮 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第z1期2997-3002,共6页
裂隙岩体具有显著的各向异性和非均质性的特点,研究时主要分为等效非连续介质模型、等效连续介质模型和孔隙–裂隙双重连续介质模型3种情况考虑。岩体渗流参数是岩体渗透特性的量化形式,是连续介质模型求解裂隙岩体渗流场的基础。基于... 裂隙岩体具有显著的各向异性和非均质性的特点,研究时主要分为等效非连续介质模型、等效连续介质模型和孔隙–裂隙双重连续介质模型3种情况考虑。岩体渗流参数是岩体渗透特性的量化形式,是连续介质模型求解裂隙岩体渗流场的基础。基于裂隙岩体的性质及工程设计方面的考虑,经常把裂隙岩体当作各向异性的多孔连续介质来处理,而渗透张量的对称性是连续介质的标志。各类教科书缺乏渗透张量的对称性证明,而是直接使用这一结论。,为更加深入地理解裂隙岩体渗透张量的本质,证明含有单个裂隙、单组裂隙或多组裂隙的裂隙岩体的渗透张量的对称性,阐明渗透张量的主轴与主渗透性以及水力梯度与渗透流速的关系,进而推导出渗流控制方程。 展开更多
关键词 岩石力学 裂隙岩体 渗透张量 水力梯度 主渗透性 控制方程
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均质黏性土坝漫顶溃决机理及溃坝过程模拟 被引量：9
18
作者 钟启明 陈生水 梅世昂 《工程科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期25-32,共8页
水库大坝的溃决对下游人民生命及财产带来巨大威胁,而中国已溃大坝中有85%以上为均质黏性土坝,且50%以上为漫顶溃决,因此有必要深入研究均质黏性土坝的漫顶溃决机理,提高溃坝洪水流量过程的预测精度,为溃坝应急抢险提供理论与技术支撑... 水库大坝的溃决对下游人民生命及财产带来巨大威胁,而中国已溃大坝中有85%以上为均质黏性土坝,且50%以上为漫顶溃决,因此有必要深入研究均质黏性土坝的漫顶溃决机理,提高溃坝洪水流量过程的预测精度,为溃坝应急抢险提供理论与技术支撑。基于均质黏性土坝大尺度漫顶溃决模型试验,揭示了漫顶水流作用下溃口在3维空间的发展机理,在此基础上提出了一个模拟均质黏性土坝漫顶溃决过程的数学模型。该模型基于坝体形状和漫顶水流特征确定“陡坎”的形成位置,采用宽顶堰公式计算溃口流量;选择可考虑坝料物理力学特性的溯源冲刷公式模拟“陡坎”的移动,并通过力学分析判断“陡坎”上游坝体的坍塌;引入坝料冲蚀系数,通过分析水流剪应力与坝料临界剪应力建立坝料的冲蚀率方程,模拟坝顶与下游坡溃口的发展;采用极限平衡法模拟溃口边坡的失稳,并假设滑动面为平面。模型考虑了不完全溃坝与坝基冲蚀,以及坝体的单侧与两侧冲蚀。选择国内外3组具有实测资料的大尺度均质黏性土坝漫顶溃坝模型试验对模型进行验证,实测值与计算结果的比较表明,溃口峰值流量、溃口最终平均宽度及溃口峰值流量出现时间的相对误差均在±25%以内,并且计算获得的溃口流量过程线与实测结果基本吻合,验证了模型的合理性。 展开更多
关键词 均质黏性土坝 漫顶 溃决机理 数值模拟
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利用Flow-3D软件数值模拟堰塞坝溃决过程
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作者 彭成 谷刘伟凯 钟启明 《水科学与工程技术》 2023年第5期1-5,共5页
利用Autodesk Civil3D软件,根据卫星遥感测绘获取的高程数据,建立唐家山堰塞坝三维数值模型,运用Flow-3D软件,模拟堰塞坝溃决过程,并通过与现场测量的溃口流量过程对比验证模型的合理性。堰塞坝漫顶冲蚀分3个阶段:快速溃口发展阶段、洪... 利用Autodesk Civil3D软件,根据卫星遥感测绘获取的高程数据,建立唐家山堰塞坝三维数值模型,运用Flow-3D软件,模拟堰塞坝溃决过程,并通过与现场测量的溃口流量过程对比验证模型的合理性。堰塞坝漫顶冲蚀分3个阶段:快速溃口发展阶段、洪峰阶段、溃口发展减缓阶段。在溃决过程中,泄流渠中陡坎处的流速较快,泄流渠两岸冲蚀最深;唐家山堰塞坝溃决过程中,泄流渠有溯源侵蚀现象出现。参数敏感性分析表明:起溃水位对溃决过程影响显著;开挖泄流渠可有效降低堰塞坝溃决时的库水位,从而降低溃口的峰值流量,是控制危害损失的有效方案。 展开更多
关键词 堰塞坝 Flow-3D 峰值流量 溃口发展 数值模拟
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土石坝溃决机理模型试验研究进展 被引量：8
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作者 钟启明 沈光泽 曹伟 《防灾减灾工程学报》 CSCD 北大核心 2018年第4期615-623,共9页
大坝溃决将给人类社会带来巨大的灾难，因此国内外都很关注溃坝问题的研究。由于多数大坝均为土石坝，且土石坝是逐渐溃决的过程，而混凝土坝一般表现为瞬时渍决，因此土石坝溃决机理与溃决过程的研究对于渍坝过程数学模型的建立和致灾... 大坝溃决将给人类社会带来巨大的灾难，因此国内外都很关注溃坝问题的研究。由于多数大坝均为土石坝，且土石坝是逐渐溃决的过程，而混凝土坝一般表现为瞬时渍决，因此土石坝溃决机理与溃决过程的研究对于渍坝过程数学模型的建立和致灾后果的评价具有重要的指导意义。自20世纪90年代以来，国内外学者围绕土石坝溃决机理开展了广泛深入的模型试验研究，取得了一系列重要的研究成果。分别从土石坝溃决原因、土石坝溃决机理研究进展、土石坝漫顶溃决模型试验、土石坝管涌溃决模型试验等方面介绍国内外的研究进展。重点针对土石坝坝型（均质坝、黏性心墙坝、面板堆石坝）和主要破坏模式（漫顶溃坝与管涌溃坝），介绍国内外开展的不同尺度的溃坝模型试验，分析研究了土石坝的溃决机理，并对今后的研究工作重点提出了相关建议。 展开更多
关键词 土石坝 溃决机理 模型试验 研究进展
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