摘要：滑坡碎屑流由于体积大、速度快和运动距离远的特性,常常在下游造成较大破坏形成严重的自然灾害。基于消能桩与滑坡碎屑流结构的动力相互作用过程,采用功能原理和结构力学方法,推导了消能桩对滑坡碎屑流能量耗散的理论计算模型。首先,通过冲击力计算模型获得滑坡碎屑流冲击力的垂向分布;其次,由悬臂梁挠曲变形的关系确定其抗弯反力;然后,根据滑坡碎屑流在坡面上流动的面积、厚度估算消能桩的反力,以及在反力方向上碎屑流通过的距离;最后,计算单根桩的动能耗散量。采用推导的公式进行消能桩的优化设计:综合考虑下游防护对象的位置和滑坡体的堆积位置,计算消能桩的“消能效益”,确定消能桩的数量;根据最大块石的冲击力作用,计算需要消能桩的排数,从而确定消能桩的排布设计。选取一个滑坡碎屑流实例,采用上述理论计算模型设计消能桩,计算出消能桩的数量和排数,并根据计算结果进行优化布设。结果表明,该模型适用于消能桩的优化设计与应用。

摘要：山地灾害体是复杂颗粒物质和流体所组成的多相介质。山地灾害物理模拟的尺度效应和相似性问题是关系颗粒物质动力学和防灾减灾研究的核心难题。在中国科学院野外站网络重点科技基础设施建设项目的支持下,中国科学院东川泥石流观测研究站、云南东川泥石流国家野外科学观测研究站于2024年在昆明市东川区蒋家沟建成了山地灾害大尺度动力学模拟实验平台(LEADS平台),这是全世界山地灾害物理模拟规模最大、自动化监测程度最高、系统数据采集同步性最佳的实验平台。LEADS平台充分满足山地灾害多相介质模拟的相似性准则、准确反映复杂介质的动力演化机制和防治工程体的调控机理、可以有效地指导工程设计,是我国减灾领域的国之重器,将成为山地灾害动力学研究和新型防治工程结构研发、测试、推广的实验示范基地。

摘要：随着全球变暖,极端降雨事件增多,导致山区小流域灾害频发,严重威胁人民生命财产安全。小流域防灾减灾形式多样,其中生态工程措施与岩土工程措施相结合协同减灾的方式,不仅能够充分发挥两种措施在不同时间段的减灾作用,而且能够增加整体减灾功效。目前,受限于生态工程措施与岩土工程措施协同减灾原理不明,评估方法缺乏,导致二者无法有机结合并开展综合减灾效益评估。本文在基于自然解决方案的基础上,提出了山区小流域生态-岩土措施协同减灾的原理,即利用生态工程与岩土工程协作,通过坡面防护和沟道调控,形成稳定阶梯-深潭结构的生态工程-岩土工程措施协同减灾原理。在此基础上,结合地理信息系统和最优化原理,给出基于能量消减的小流域生态工程-岩土工程协同减灾功效的定量化评价方法,为规划、设计、物种选择以及生态工程与岩土工程对策的结合提供依据。

摘要：泥石流综合防治体系主要由稳固、拦挡、排导和停淤工程组成,其中停淤工程发挥重要的减灾作用。在查阅国内外泥石流停淤工程相关资料的基础上,对已建的停淤工程开展野外调查,总结停淤工程在设计和运行过程中存在的问题。具体表现在:1)停淤场内缺乏泥石流分流、导流及均衡停淤措施,导致停淤空间未合理利用;2)停淤工程设计仍以经验设计为主,尤其是停淤量以经验估算为主,计算结果与实际停淤量偏差大;3)停淤场内缺乏快速停淤和减速耗能措施,导致结构受损;4)传统停淤挡墙设计未考虑泥石流冲击力;5)停淤场占地面积与人类使用土地之间的矛盾等。基于以上问题,作者提出泥石流停淤工程均衡停淤的理念,并对以后泥石流停淤工程的设计和研究提出停淤空间优化配置、停淤挡墙结构型式和设计参数优化等方面的思考。

摘要：研究目的:减震层结构设计是保障西部强震区地下工程结构稳定的重要措施,而减震材料的发展和应用是丰富减震层结构设计和保障其性能的关键,全面认识橡胶-砂混凝土耗能特性为其有效应用于地下工程减震层奠定基础。本文通过霍普金森压杆试验测试橡胶-砂混凝土的耗能性能,并基于试验结果,以反向传播神经网络为基础算法,通过四种不同的群体智能优化算法分别对其进行优化,从而构建四种集成反向传播神经网络-群体智能优化算法的混合智能预测模型。研究结论:(1)影响橡胶-砂混凝土耗能特性的重要程度从高到低依次为:橡胶含量>水泥含量>橡胶粒径;(2)四种混合智能预测模型的最佳种群数量为150(PSO-BPNN)、75(FOA-BPNN)、75(LSO-BPNN)和80(SSA-BPNN);(3)对橡胶-砂混凝土透射能占比预测精度最高的是LSO-BPNN混合智能模型,其他模型预测精度从优到劣依次为:PSO-BPNN、FOA-BPNN、SSA-BPNN;(4)本研究成果可用于研制适用于铁路隧道等地下工程减震材料的橡胶-砂混凝土,为保证铁路隧道安全建造和稳定运营的减震设计提供理论指导依据。

摘要：受全球气候变化影响，极端降雨事件增加，国内城市洪水灾害频发。“三道防线”是以流域为单元，由气象卫星和测雨雷达、雨量站、水文站组成的雨水情监测预报体系，对构建“预报+监测”相结合的早期预警管理模式，提高城市洪水预报能力有重要意义。应推进“天空地”一体化监测，加快构建雨水情监测预报“三道防线”,进一步延长雨水情预见期、提高精准度。文章从对“三道防线”的理解和认识出发，针对“三道防线”建设赋能城市洪水预报的机理和路径提出了初步思考。

摘要：探讨多种目标鱼类过鱼设施的流速设计,为大渡河上游集诱鱼设施的过鱼设计提供数据参考。以短尾高原鳅(Triplophysa brevicauda)、齐口裂腹鱼(Schizothorax prenanti)以及重口裂腹鱼(Schizothorax davidi)为研究对象,使用自制Brett-type鱼类游泳能力测试水槽对3种鱼的临界游泳速度以及突进游泳速度进行测量。实验结果表明:(1)短尾高原鳅体长(9.92±1.15)cm,绝对和相对临界游泳速度分别为(0.91±0.13)m/s和(9.30±1.56)BL/s;齐口裂腹鱼体长(22.01±5.17)cm,绝对和相对临界游泳速度分别(1.09±0.35)m/s和(4.89±0.93)BL/s;重口裂腹鱼体长(28.84±2.57)cm,绝对和相对临界游泳速度分别为(1.45±0.25)m/s和(5.00±0.48)BL/s。2种裂腹鱼绝对、相对临界游泳速度均与体长呈正相关关系,短尾高原鳅与体长并无显著性关系(P>0.05)。(2)短尾高原鳅体长(9.66±1.07)cm,绝对和相对突进游泳速度分别为(1.06±0.12)m/s和(11.11±1.80)BL/s;齐口裂腹鱼体长(26.34±1.11)cm,绝对和相对突进游泳速度分别为(1.29±0.26)m/s和(4.86±0.81)BL/s;重口裂腹鱼体长(28.37±2.30)cm,绝对和相对突进游泳速度分别为(1.50±0.36)m/s和(5.24±0.89)BL/s。2种裂腹鱼绝对、相对突进游泳速度均与体长呈正相关关系,而短尾高原鳅与体长并无显著性关系(P>0.05)。(3)K-M曲线表明,90%目标鱼类累计疲劳的临界和突进游泳速度分别为0.81、0.96 m/s。当以短尾高原鳅、齐口裂腹鱼以及重口裂腹鱼为过鱼对象时,建议过鱼设施入口设计流速为0.81~0.96 m/s,过鱼设施内部流速不应小于0.1 m/s,休息区设计流速为0.1~0.81 m/s。

摘要：[目的]确定黄土高原小流域地貌水文研究需要下的适宜DEM分辨率,探究尺度效应曲线和信息熵方法适用度,并为判定适宜分辨率提供新视角和新途径。[方法]以黄土丘陵沟壑区的延河流域为研究区,利用ArcGIS对原分辨率DEM进行重采样,获取多组不同分辨率DEM,并提取相应尺度下地形属性值,绘制两种不同的尺度效应曲线(“平均坡度-分辨率”和“局部方差均值-分辨率”曲线),并引入信息熵和互信息熵,结合实际地形,对适宜DEM分辨率进行了判别。[结果](1)在地形复杂的延河流域,基于不同判定方法所获结果有所不同,而局部方差均值、信息熵及互信息熵所获适宜分辨率结果相近。(2)采用不同地形属性判别适宜分辨率结果有所不同,剖面曲率和平面曲率所获适宜分辨率较为相近(局部方差均值结果为15~20 m,信息熵和互信息熵结果均为15 m),坡度较曲率所获适宜分辨率差异更大(局部方差均值结果为20~35 m,信息熵和互信息熵结果均为20 m)。[结论]局部方差均值和信息熵均适用于该地区的DEM分辨率判定,延河流域适宜DEM分辨率为15~20 m。

摘要：[目的]为揭示黄土高原梯田土壤有机碳含量的时空规律和梯田土壤固碳时空分布特征。[方法]基于META分析的方法,研究梯田土壤有机碳含量随土层深度和梯田修建年限的变化特征,分析黄土高原各区域梯田土壤固碳的时空分布特征。[结果](1)SOC含量和固碳效益随土壤深度的增加而减少,80—100 cm土层的SOC含量为0-20 cm土层的60.74%,0—20 cm土层的固碳效益为23.1%,80—100 cm土层为5.7%。(2)梯田固碳效益随修建年限呈非线性增加,梯田0—20 cm土层固碳效益由修建第1年的-8.29%逐步增加,在第24年时达到最大值34%,此后保持稳定。(3)1979-2023年黄土高原梯田总固碳约为38.29 Mt C,平均固碳38.49 t C/(km^(2)·a)。泾河上中游流域平均固碳速率最高,为50.14 t C/(km^(2)·a),河龙区间平均固碳速率最低,为29.04 t C/(km^(2)·a)。[结论]在黄土高原兴修梯田可以提高SOC含量,并且梯田的固碳是一个相对漫长的过程,需要科学的设计及管护才能更好地发挥其固碳效益。在黄土高原开展梯田建设加之合理规划、设计、科学的管护是提高区域土壤固碳效益的有效措施。研究结果可为黄土高原地区水土保持固碳效益核算提供理论与方法支持。

摘要：河流水文-生态响应关系是确定生态流量阈值的科学基础。针对当前河流水文-生态响应关系研究中生态数据不足且生态建模难度大的问题,建立了基于贝叶斯层次分析法的BHM-EcoFlow(Bayesian hierarchical modelling-ecological flow)模型,该模型将河流不同河段及同一河段不同站点间的先验知识与实测数据相结合,可有效利用短系列数据,实现河流水文-生态响应关系的模拟。采用汉江中下游干流2011年的水文、生态数据,模拟了浮游植物细胞密度与流量、混合层温度间的关系,计算了不同流量条件下各河段的浮游植物密度。结果表明:BHM-EcoFlow模型提高了短系列数据的可用性,对汉江中下游干流的水文-生态响应关系具有良好的识别能力,为确定生态流量提供了科学依据。