简介:目的:分洪工程的启用具有非常重要的防洪效益,但同时也将严重威胁分洪区群众的生命财产安全。为定量计算洪水中人体(成人与儿童)、车辆、房屋、农作物(水稻和棉花)的洪水风险与洪灾损失,考虑受淹对象的失稳机理,提出分洪区群众生命与财产的洪水风险模拟模型。创新点:1.基于力学过程中的洪水中人体与车辆失稳的计算公式,建立相应洪水风险等级评定的新方法,并提出4类受淹对象平均损失率的计算方法;2.结合二维水动力学模型的计算结果,分析4类受淹对象洪水风险的时空变化情况,同时讨论根据不同下垫面类型取不同糙率值以模拟洪水演进过程的必要性,并比较文献中提出的洪水中人体风险等级计算结果的差异。方法:1.分析现有洪水中人体、车辆、房屋和农作物风险或损失的计算方法,提出相应洪水风险计算关系或计算曲线(公式(3)~(6),图1和2);2.参考1954年荆江分洪工程北闸第一次的分洪情况,通过计算分洪区140h的洪水演进过程和4类受淹对象洪水风险的时空分布(图8),同时得到4类受淹对象平均损失率随时间的变化情况(图10);3.在荆江分洪区洪水演进过程模拟中,讨论根据不同下垫面类型确定相应糙率值的方法与计算区域糙率统一取值0.04、0.05或0.06的3种工况下洪水要素变化的差异(图11和12),并采用文献中提出的洪水中人体风险等级计算方法,比较洪水中人体风险等级变化的异同(图13)。结论:1.一旦荆江分洪工程启用,截止至北闸开启140h时,洪水中人体、车辆、房屋、农作物的平均损失率达到75%以上,即分洪工程的启用将造成重大的生命财产损失;2.糙率取值方法的不同,导致洪水演进过程不同,进而影响各类受淹对象的洪水风险评估,因此需要根据不同下垫面类型确定相应的糙率值;3.文献中提出的洪水中人体风险�
简介:目的:为更好地评价填埋场覆盖层系统的闭气性能,建立水气耦合条件下的覆盖层中气体运移模型。在此基础上分析大气压强波动、渗透系数变化和对流扩散等因素耦合作用下填埋气在覆盖层中的运移规律。创新点:建立水气耦合条件下填埋气在覆盖层中的运移模型,分析多种因素耦合作用下填埋气的运移过程,并比较对流运移和扩散运移的相对重要性。方法:1.通过理论分析,建立考虑压强、对流、扩散和非饱和情况的填埋气耦合运移模型;2.通过试验拟合,得到大气压强波动的拟合经验公式(公式(22)),构建考虑压强波动下填埋气多场耦合运移模型;3.通过仿真模拟,验证所建模型的可行性和正确性(图2),并分析包含大气雎强波动和渗透率等影响因素作用下填埋气的运移规律(图6~8)。结论:1.覆盖层厚度从1米变化到2米,覆盖层中填埋气的浓度变化可达31%;2.对于受大气压强波动影响较大的覆盖层系统(如1×10^3Pa),不能忽略压强波动对填埋气运移的影响;3.气体渗透系数在初期对气体运移有较大影响,随运移时间增加直至气体运移达到稳定状态,渗透牢的影响可以忽略(仅3%)。
简介:目的:水合物沉积物开采过程是一个热。水.力.化多场耦合过程,该过程包含了不同土层间的热对流、压缩引起的局部变形以及胶结结构破坏引起的应力松弛。不适当的开采会引起出砂、塌孔等破坏问题。本文旨在建立天然气水合物沉积物多场耦合计算模型,以量化由开采引起的地质灾害风险。创新点:1.通过GOMSOLMultiphysics实现水合物开采过程多场耦合有限元控制方程的计算:2.建立的模型考虑变形.渗流双向全耦合过程。方法:1.通过理论推导,给出开采天然气水合物过程模拟的控制方程;采用偏微分方程模块实现除力学之外其他物理场的耦合计算;采用结构力学模块实现变形计算。2.通过与试验数据进行比较验证模型的可靠性。3.通过对比全耦合模型与半耦合模型,分析双向耦合对水合物开采过程中沉积物物理力学行为的影响。结论:1.所建立模型能够精确模拟水合物开采过程中沉积物的物理力学行为。2.当考虑压缩对渗流的影响时,由于孔隙率的降低,计算得到的水合物分解速度要小于不考虑该影响时的速度。3.由于存在层间对流效应,非均质模型计算得到的水合物分解速度要快于均质模型。