抵御长江流域洪涝灾害中的岩土力学问题
高中地理新人教版第六章第三节防灾减灾学案
第三节防灾减灾课标内容核心素养目标运用资料，了解避灾、防灾的措施1.通过模拟各种自然灾难，进行各种自然灾难防避的演习训练。
【地理实践力】2.通过自然灾难分布图，明确不同区域主要防避的自然灾难类型。
【区域认知】3.通过分析各种自然灾难类型的特点，分析不同自然灾难的防避措施。
【综合思维】4.通过各种自然灾难的防避，了解灾难对人类活动的影响。
【人地协调观】学问清单一防灾减灾手段1.防灾减灾工作指导方针：“以防为主，防抗救相结合〞。
2.防灾减灾手段(1)灾难监测：通过自然灾难监测系统对自然灾难的孕育、发生、开展和致灾全过程进行动态监测。
多采纳地理信息技术手段(2)灾难防备：一方面修建防灾工程；另一方面施行防灾减灾的法律法规，开展减灾教育。
(3)灾难救援与救助：依据国家有关自然灾难应急预案，调动救援物资和人员，稳定社会秩序，救治伤员，展快乐理救济。
(4)灾后恢复：尽快恢复灾区群众的生产生活，促进灾区经济和社会的恢复和开展。
学问清单二自救与互救1.内容：灾前预备、灾中救助和灾后自我爱护三个方面。
2.灾前预备(1)洪涝、台风等：准时关注天气预报及灾难预警信息。
(2)地震：预备防灾应急包，牢记地震撤离路线和四周应急避难场所位置，参与地震演习活动，树立防震意识等。
3.灾中救助(1)洪涝：尽量向地势高的地方逃命。
(2)地震：如条件允许，准时、有序地撤离到平安地带。
(3)泥石流：向垂直于泥石流前进方向的山坡转移。
4.灾后自我爱护：提高警惕，防患于未然。
[微思索]在学校遇到地震，你会怎么办？提示假设正在教室上课，要在老师指挥下快速抱头、闭眼、躲在各自的课桌下。
在操场或室外时，可原地不动蹲下，双手爱护头部，留意避开高大建筑物或电线杆、高悬物等危急物品。
地震时不应实行的行为不要躲在大梁下；不要躲在窗户边；不要靠近不牢固的墙体；不要破窗而逃，以免被玻璃扎伤或摔伤；留意避开危急物、高耸或悬挂物、变压器、电线杆、高压线、路灯、广告牌、吊车、危旧房屋、女儿墙、高门脸、雨篷下和砖瓦木材等物的堆放处，撤离时不行乘坐电梯。
武昌长江古河道地层岩土工程性质分析
河道分布 区范围内的岩土工程勘察与设计提供参考 。
察时建议根据《 岩土工程勘察规 范》 采用 “ 含粘 性土 粉砂” 。无论
定名如何 ， 它们 都具有相同 的物理力 学特征 ， 主要 表现在 ： 野外 可
１ 古 河道 地层 定名 与 物理 力学 特征
塑性指数 一般为粉 土 ～粉 质粘 土的范 古河道地层上部 为老 粘土层 ， 下部 分布 着砂 性土 层 ， 该砂 性 采取原状样进行室 内试验 ， 围， 含水 量较 小 ， 孔 隙比较小 ， 压缩性为中偏低 ， 粘 聚力 比相同状态 土层野外岩芯管 取样 呈柱状 ， 可塑性 较好 ， 但 切 面粗糙 ， 砂感 强。
为钢管支撑 。
形量的差异 ， 主要原因是内支撑的刚度 以及墙 体 自身 的长度 ， 合理
地分析基坑墙体 的变形规律 ， 对基坑 的设计 和施工具有指导意义。
４ 结 语
以南京地铁 １ ０号线凤 凰大 街站 深基 坑 为例 ， 该 基坑 围护 结 参考文献 ： ［ １ ］ 任建喜 ， 张 琨． 奥林 匹克公 园地铁车站深 基坑 围护 结构 变 构 形式为地下连 续墙 组合 内支撑 支护 方式 ， 通 过现 场监测 ， 对 监 形规律监 测研 究［ Ｊ ］ ． 岩 土工程学报 ， ２ ０ ０ ８ （ ３ ０ ） ： ４ ５ ６ － ４ ６ ０ ． 测 数据进行分析认为 ： ２ ］ 张慧 东， 刘 钟 ， 李 志毅 ． 地铁 车站 深基 坑 支护监 测 与信 息 １ ） 首道支撑采用混凝土支撑 ， 使得基 坑开挖初 期变形速 率较 ［ 化施 工［ Ｊ ］ ． 岩 土工程 学报 ， ２ ０ ０ ８ （ １ ０ ） ： ４ ４ １ — ４ ４ ６ ． 小， 随着开 挖深度增 加 ， 开挖 至坑底 时 变形量 最大 。围 护墙体 的 ［ ３ ］ Ｇ Ｂ ５ ０ ４ ９ ７ － ２ ０ ０ ９ ， 建筑基坑工程监测技术规 范［ ｓ ］ ． 变形是基坑 围护结构 安全 状况 的重要 指标 。２ ） 现 场监 测结果 表 Ｄ Ｂ １ １ ／ ４ ９ ０ － ２ ０ ０ ７ ， 地铁 工程监控 量测技 术规程 ［ ｓ ］ ． ［ ４ ］ 明： 本基 坑已经顺利施工完毕 ， 现有 围护 结构是 可靠 的， 说 昵围护 ［ ５ ］ Ｊ Ｇ Ｊ １ ２ ０ － ２ ０ １ ２ ， 建筑基坑 支护技 术规程 ［ Ｓ ］ ． 结 构设 计及施工 监测 方案设 计是 合理 的 。３ ） 不 同位 置处墙 体变
环境岩土工程
关于污染与生态环境破坏问题和环境岩土工程问题的理解本学期，我们跟随王老师学习了《环境岩土工程》这门课程。
在王老师的谆谆教导和循循善诱下，我们深入了解了当今全球以及中国范围内的环境问题，并且深刻体会到岩土工程与环境的紧密联系.是我们不得不感觉到保护环境和切身实践岩土工程中的保护环境问题。
污染与环境破坏问题和环境岩土工程问题是两类具体的环境问题。
不过，虽然它们“自成一家”，看似井水不犯河水，实则不然。
且不说，所有的环境问题都冠着环境这样一个大帽子。
事实上，在岩土工程中，如果不注意或者不采取合理的方案,就会形成破坏环境问题的产生,继而导致污染环境，甚至造成生态问题。
首先，想要有一定深度的理解，我们必须深刻体会污染、生态环境破坏以及环境岩土工程的相关概念,理解它们的内涵.才能在此基础上，有所发展，并使之有所关联，也就是找到它们的内在联系。
污染,或许对地球上生存的每一个人来说，从来都不是一个陌生的词汇。
污染,从生态学的角度而言，是指外来物质或能量的作用，导致生物体或环境产生不良效应的现象。
具体来说，污染包括空气污染、重金属污染、土壤污染、水污染、光污染、噪声污染等等诸多分类。
而更细致的划分,则有排气污染、燃烧污染，放射性污染、射频污染、白色污染等等。
生态环境就是“由生态关系组成的环境”的简称,是指与人类密切相关的，影响人类生活和生产活动的各种自然(包括人工干预下形成的第二自然）力量(物质和能量) 或作用的总和.而生态环境破坏,大致分类细而言之：一、破坏环境：由于环境是生态系统的成分之一,它的改变会影响生态系统的稳定；二、破坏植被，以森林为主体的植被是陆地生态平衡的杠杆，地球上由于破坏植被导致的生态灾难最多；三、破坏食物链：破坏食物链打破生态平衡。
环境岩土工程是一门应用岩土工程学和环境工程地质学的理论和方法，研究解决与人类工程经济活动相关的环境地质问题，以便合理开发、利用、改造和保护工程地质环境的新兴学科.环境岩土工程已经在区域稳定工程地质评价方面处于国内领先水平。
岩土面试题目答案(3篇)
第1篇一、面试题目1. 请简要介绍岩土工程的基本概念及其在工程建设中的作用。
2. 在岩土工程中，如何进行地质勘察？请列举几种常用的勘察方法。
3. 请解释什么是地基处理？列举几种常见地基处理方法及其适用条件。
4. 在岩土工程中，如何进行地下水位观测？请说明地下水位观测的目的和意义。
5. 请简述岩土工程中的稳定性分析，包括哪些内容？6. 在岩土工程中，如何进行边坡稳定性分析？请举例说明。
7. 请解释什么是软土地基？如何进行软土地基处理？8. 在岩土工程中，如何进行基坑支护设计？请列举几种常见的基坑支护方法。
9. 请简述岩土工程中的桩基础设计，包括哪些内容？10. 在岩土工程中，如何进行施工监测？请说明施工监测的目的和意义。
11. 请解释什么是工程地质灾害？列举几种常见的工程地质灾害及其防治措施。
12. 在岩土工程中，如何进行环境影响评价？请说明环境影响评价的内容和意义。
13. 请简述岩土工程中的施工组织设计，包括哪些内容？14. 在岩土工程中，如何进行工程质量控制？请列举几种常用的质量控制方法。
15. 请解释什么是岩土工程监理？岩土工程监理的主要职责是什么？二、答案解析1. 岩土工程是研究岩石和土体的力学性质、工程地质条件以及工程结构相互作用的一门学科。
其主要作用是为工程建设提供地质依据，确保工程安全、经济、合理。
2. 地质勘察是岩土工程的重要基础工作，包括工程地质测绘、钻探、物探、取样分析等方法。
其中，钻探是最常用的勘察方法，可以获取地下土层和岩石的物理、力学参数。
3. 地基处理是指对地基土进行加固、改良或置换等措施，以提高地基承载力、减少地基沉降、改善地基稳定性。
常见地基处理方法有换填、压实、固化、桩基础等，适用于不同地质条件和工程需求。
4. 地下水位观测是岩土工程的重要环节，其主要目的是掌握地下水位动态变化，为工程设计和施工提供依据。
观测方法包括水准测量、水位计测量等。
5. 岩土工程稳定性分析主要包括地基稳定性、边坡稳定性、基坑稳定性等。
岩土面试题目及答案(3篇)
第1篇第一部分：基础知识与理论题目 1：请简述岩土工程的基本概念及其在工程建设中的重要性。
答案：岩土工程是研究土体、岩石及其与水、建筑物和工程设施相互作用的一门工程学科。
它涉及地质学、力学、水文学、化学等多个学科的知识。
在工程建设中，岩土工程的重要性体现在以下几个方面：1. 地基稳定性：确保建筑物、道路、桥梁等基础设施的地基稳定，防止地基沉降、滑坡等地质灾害。
2. 基础设计：根据土体的物理力学性质，设计合理的基础形式和尺寸，保证结构安全。
3. 边坡稳定性：对边坡进行稳定性分析，预防边坡失稳导致的事故。
4. 地下工程：进行地下空间的开发利用，如隧道、地铁、地下停车场等。
5. 环境保护：评估和防治工程建设对环境的破坏，如水土流失、地下水污染等。
题目 2：什么是渗透系数？如何测定？答案：渗透系数是衡量土体渗透性能的参数，表示单位时间内单位水力梯度下，单位面积土体中通过的水量。
渗透系数的单位为cm/s或m/d。
测定渗透系数的方法主要有以下几种：1. 常水头法：在一定水头差下，测定单位时间内通过土样的水量。
2. 变水头法：在土样两端施加不同的水头，测定不同时间的水头变化，从而计算渗透系数。
3. 双环法：在土样中设置两个不同直径的环，通过测定两个环之间的水位差，计算渗透系数。
题目 3：请简述土的三相组成及其对土的性质的影响。
答案：土的三相组成包括：1. 固体颗粒：土的骨架，决定了土的物理力学性质。
2. 水：存在于土孔隙中，影响土的力学性质和工程性质。
3. 气体：存在于土孔隙中，影响土的压缩性。
三相组成对土的性质的影响如下：1. 固体颗粒：决定土的强度、压缩性、渗透性等。
2. 水：影响土的黏性、塑性、渗透性等。
3. 气体：影响土的压缩性、渗透性等。
第二部分：工程案例分析题目 4：某地区拟建设一座大型水库，请分析该地区的地质条件对水库工程的影响。
答案：1. 地质构造：分析地质构造对水库坝址选择、坝体稳定性、渗流稳定性的影响。
某碾压石渣料防洪堤边坡稳定有限元计算分析
doi：12.3969/j.issn.126-7175.2221.25.028某碾压石渣料防洪堤边坡稳定有限元计算U析刘俊青(江苏省淮沐新河管理处,江苏淮安223005)［摘要］碾压石渣料防洪堤由于施工简单，经济性良好，常用于河道治理工程中的堤防建设。
为了合理评价防洪堤边坡的稳定性，采用水工结构有限元分析软件Autodand对某堤防边坡在不同运行工况下的抗滑稳定性进行定量计算和分析，并采用岩土有限元软件PLAXIS2D 进行复核。
结果表明：①该防洪堤左岸的碾压石渣斜坡式堤防和右岸的衡重挡墙复合式堤防边坡的抗滑稳定安全系数均大于规范最小允许值，满足安全要求；②采用PLAXIS2D计算得到的堤防边坡安全系数和最不利滑裂面与Autodand的计算结果基本一致，说明本工程碾压石渣料防洪堤边坡的稳定设计是合理可行的。
相关研究成果对今后类似防洪堤的稳定计算具有一定的参考价值。
［关键词］防洪堤;有限元；安全系数;衡重挡墙;稳定［中图分类号］TV641［文献标识码］A［文章编号］106-715(2021)05-0039-05Finite Element Analysis of the Slope Stability of RollerCompacted Rock BallasS Flood Controi EmbankmenhLIU Juu一qing(Jiangse H u C s U u Xinde Manapemeni Office,Huaian223425,Jiangse,Chine)Abstroct:Beconse of iis simpia construction and yood economy,rollev compacteC yucC materiao flood control emUandmeni is often usC in the construction of uvea reculation projects-In orVev to e-valuaie the smOility cl flood control emUandmenf slope reasonaniy,the dh sliding smOility cl a em-Uankmenf slope undet climerenV opcdion conditions is quantitativaOy colcolaten and analyzeC Uy using the hyZranl-c structure finife Cement analysis softmare Autodank,and the yeomchnicol finife C-emenf softmare PLAXIS is used.The resulfs show thaf①the anft sUding stadility safety fdctort of the leff Uank rollev compacteC slap slope emUandmenf and the right Uand Ualancen wCght retaining wali composife emUandmenf slope are yreater than the minimum011X^1-0value of the code:which met the safety requiremenfs;②the safety fdctor and the most unfavarad-e slip snrfdce of the embandmenS slope colcolated by PLAXIS2D are basicolfy the same as those colcolated by Autodand,which sUows thaf the stadility desiyn of the embandmedV slope for doop control with roller compacted roch［收稿日期］2020-10-03［作者简介］刘俊青(187-)男，江苏盐城人，工程师，主要从事水利工程相关的研究工作.—39—Callasi is reasovanic and feasiblc.The releveni research results haw certain reference velac foe thc sttiPty calcolatiov of similae flooV covtroi levecs in thc future.Key words:loop control diXe；finite clement；safety factoe；Calanco weight retaininy wall；sttiPty1工程概况堤作为重要的水工建筑物,在我国河道问题上扮演着重要J-2]O根据我国出台的“十三五”水利，需要大量开展防工程建设2能力水平，从而达到山洪灾害威胁的目的：3-5]o域属中亚润，暴雨发生次数，暴雨历时长、强度大。
长江流域防洪工程体系
长江流域防洪工程体系长江流域防洪工程体系经过60多年的防洪建设，长江中下游已初步形成以堤防为基础、三峡水库为骨干，其他干支流水库、蓄滞洪区、河道整治工程及防洪非工程措施相配套的综合防洪减灾体系。
一、防洪工程（一）堤防工程长江中下游堤防，包括长江干堤、主要支流堤防，以及洞庭湖区、鄱阳湖区等堤防，总长约30000公里，是长江防洪的基础。
目前，长江中下游3900余公里干堤已全部完成达标建设。
长江中下游干流堤防设计洪水位分别为沙市45.00米、城陵矶34.40米、汉口29.73米、黄石27.50米、湖口22.50米、大通17.10米、芜湖13.40米（有台风为13.50米）和南京10.60米（有台风为11.10米）。
荆江大堤、无为大堤、南线大堤、汉江遥堤以及沿江重点防洪城市堤防为1级堤防。
松滋江堤、荆南长江干堤、洪湖监利江堤、岳阳长江干堤、四邑公堤、汉南长江干堤、粑铺大堤、黄广大堤、同马大堤、广济圩江堤、枞阳江堤、和县江堤、江苏长江干堤等为2级堤防。
洞庭湖区、鄱阳湖区重点垸堤防为2级，蓄洪垸堤防为3级。
汉江下游干流堤防为2级。
长江中下游干流1级堤防堤顶超高一般为2.0米，2级及3级堤防堤顶超高一般为1.5米，其他堤防超高一般为1.0米。
城陵矶附近长江干堤（北岸龙口以上监利洪湖江堤、南岸岳阳长江干堤）在上述标准的基础上增加了0.5米的超高；洞庭湖及鄱阳湖临湖堤风浪大、吹程远，重点垸堤防临湖堤超高2.0米，临河堤超高1.5米，蓄滞洪区堤防临湖堤超高1.5米，临河堤超高1.0米。
（二）河道长江中下游干流以控制河势和防洪保安为主要目标，开展了较大规模的河道治理，中下游干流河道河势得到初步控制。
（三）蓄滞洪区长江中下游目前安排了40处蓄滞洪区（其中洪湖蓄滞洪区规划分为东、中、西3块），总面积约为1.2万平方公里，耕地711.8万亩、人口约632.5万人，有效蓄洪容积约589.7亿立方米。
重点蓄滞洪区1处，为荆江分洪区；重要蓄滞洪区12处，分别为洪湖东分块、钱粮湖、共双茶、大通湖东、围堤湖、民主、城西、澧南、西官、建设、杜家台蓄滞洪区、康山蓄滞洪区；一般蓄滞洪区13处，分别为洪湖中分块、屈原、九垸、江南陆城、建新、西凉湖、武湖、张渡湖、白潭湖、珠湖、黄湖、方州斜塘和华阳河蓄滞洪区；保留蓄滞洪区16处，分别为涴市扩大分洪区、人民大垸分洪区、虎西备蓄区、君山、集成安合、南汉、和康、安化、安澧、安昌、北湖、义合、南顶、六角山、洪湖西分块、东西湖。
长江中下游洪涝灾害的成因分析及防御对策
长江中下游洪涝灾害的成因分析及防御对策第l7卷第6期1998年l2月f黄i成国铹蚜罨,铂2中T,f岩石力学与工程Ch~=eseJ.口rⅡ{.cMechan{e~and昂ineeT~=917(6):701～7O4De口..1998长江中下游洪涝灾害的成因分析及防御对策7口(中白世伟谷志孟武汉490071)f,33I/T2.2历史在刻记本世纪1931年,1954年长江的大洪水之后,无疑还将铭记1998年的全流域大暴雨,大洪水,大决战.在与洪魔搏斗的抢险中?在堤防溃口的求生中,在扒口行洪的转移中,人们在深思,长江中下游洪涝灾害的这场空前的大恶战缘自于何?l据此,本文欲就其成因及其发展势态予以剖析,并在此基础上,提出相应的对策和建议.1长江中下游洪涝灾害的成因及其发展态势分析长江由60多条主支流和5O多个大小湖泊构成-全长愈6300km,流域面积1.8×10ekm.,是世界第三大河.她流经全国l9个省,市,自治区,滋润着全国115的土地,挠灌着全国114的耕地,哺育着全国1/3的人口,是我们中华民族伟大的母亲河,在我国经济社会生活中,有着举足轻重的作用.然而,每当汛期来临,滔滔洪水日夜不停地冲击堤岸,威胁两岸人民生命财产安全,吞噬岸滨富绕美丽的家园之时,也叫人们心惊胆寒,给我国经济社会的可持续发展带来了沉重的负担和麻烦.从本世纪长江中下游已发生的三次全流域大洪水看.酿成洪涝灾害的原因主要有以下4点:(1)集中降雨量多,强度大,持续时间长,形成恶性降雨组合加之上压下顶,泄洪不畅,造成了洪峰重叠追加.居高不下的局面.以1998年为例口],自6月12日起,长江流域曾出现过8次大范围的持续性强降雨过程.一次是6月12~27日,江南大部份地区暴雨频繁.江西,期南安徽的降雨量比常年同期多l倍多,江西北部多2倍多.一次是7月4～25日,长江三峡地区,江西中北部,湖南西北部和其他沿长江地段.降雨量比常年同期多0.5至2倍.一次是7月末至9月上旬,长江上游,汉水流域,四川东部,重庆,湖北西南部,湖南西北部降雨量较常年同期高出2～3倍.受降雨影响,长江发生了第三次全流域性大洪水.7月份长江中下潞主要的洪量超过1954年,其中宜昌站121.5X10.m.,比1954年多45×10.m.,汉口站16’t.8×l0.ml,比1954年多l2×10.m..长江上游地区的多次长时间的持续性强降雨,加之清江,汉江和洞庭湖水系湘江,资水,沅江,澧水多次大洪水的相追,相加,相叠.鄱阳湖水系信江,修河,馓河和抚河均超1998年10月7H收劲来稿.作者白世伟简舟一男,57岁,1965年毕业于四川大学物理系固体物理专业.现任所长,研兜员,博士生导师,主要从事岩?702?岩石力学与工程1998年历史高水位的”水坝型”顶托.造成泄洪缓慢.水位高居不下,是形成此次长时间高水位的直接原因.(2)无序围垦,无章砍伐,导致生态环境恶化,水土流失,行,蓄洪能力减弱,使得酿成洪涝灾害的可能性加大,抗洪减灾的能力降低.据195;’年调查统计r,长江流域的森林覆盖率为22,水土流失面积还只有36.38x10’kin21到1986年,森林覆盖率只有l0,水土流失面积增加到了73+9dx10km.30年阿,森林覆盖率降低了12.水土流失面积扩大37.56x10’km..何况这种情况继续发展.植被破坏的结果,必然导致水土流失的加剧,江水泥沙量的增加,河床的淤积抬高,径流量的减小和水位的增高.据统计,从1949~1988年的40a间,由于肆意围垦和淤积,洞庭湖的总面积由4350km减到了2145km;鄱阳湖的湖面缩小了1/5)湖北省l066个面积超过0.5km的湖泊只剩下了300个,湖泊面积减小了6OOOkm{江苏省湖面损失了l600km…….帅a阿,长江中下游的湖泊面积总共减少了10OOOkm.,相当原有湖泊面积的45.5,丧失了35X19m的蓄洪能力,几乎为在建三峡水库1.63倍的防洪库容量.此外,严重的水土流失,还使长江流域塘堰的总库容被泥沙淤积了一半以上,中小水库淤积了库容的l/d～1/6.总之,生态环境的恶化,导致了50Xl09m.的库容损失,相当于长江沿线d0个分蓄区的库容.所以说,这是造成长江流域洪涝灾害的又一重要原因.(3)大堤设防标准偏低.堤防工程质量参差不齐,加之堤基地层复杂,又没有进行有针对的加固处理,是形成漫溢和渗漏,管涌,掼堤的根源之一.据了解,大多数堤防的设计,是以当地多年的实地平均水位为标准进行的,只有少数重要干堤,是比照1954年的最高洪水位设计的,这也就是说,大多数堤防防洪标准为l0～20a一遇.重要干堤为50～1O0a一遇.“万里长江,险在荆江”,据荆江险要之最的监利县县志所记r:”全县拥有堤防长516.27km,其中荆江大堤d7-50km,长江干堤96.65km”;1990年荆江大堤和长江大堤的堤身断面比1949年前分别增大1倍和1.4倍,堤顶高程分别增高了3～4111”I其中剂江大堤.堤顶高程达39.35~41-95m,长江干堤的堤顶高程有52.5oA超过1954年当地实有最高水位2111以上,47.5超过l～2m”.而1998年的最高洪峰水位监利站为38.31m,比1954年高出了1.25m,说明设防标准仍然偏低M.此外,由于现有堤防大都是原有堤防通过逐年加筑培修形成的,层面阿的整合和基底的加固,一般都难到位?加之沿江二元结构地层的多变性和白蚁,螯虾,蛇类等动物穿凿和淘挖等等,为堤防工程防洪挡水时产生脱坡,崩岸,掼I=l提供了内在条件,这是形成洪涝灾害又一原因.(d)高新技术投入不足,对险情隐患尚无准确可靠的预测预报手段,不能做到防范于末然,出现险情全靠水来土挡的土办法处理,费工费时,延迟时机.从目前对付长江洪魔的对策,方法和技术看,大都属于历年防汛抗洪中积累总结出来的老办法,老技术.如全线布阵大兵团作战护堤的人海战术I坦表拉阿式排队巡查与水下触摸探测的土方法’苣险}水来土挡头痛治头,脚痛医脚”的土技术抢险等等.这些方法,技术,虽然行之有效,并且取得了一次又一次的成功,但大量耗费人力,物力和财力,而且还会贻误时机,造成失误.在1998年6月9日至9月中旬的抗洪斗争中,现代高新技术成果——星云图一,水位滇进模型”,”因特阿”的应用,使人们预先得知未来水情,f~JT”心中有数,赢得了宝贵的第l7卷第B期白世伟等.长江中下游洪涝灾害的成因分析及防御对策?71)3?时间,并对有限的库容实施了科学合理的错峰调度,避免了片面性,盲目性以及靠人车传递情报资料的时间失误,取得了显着的经济与社会效益.但在防汛抗洪中,有些高新技术成果,如探地雷达,全球卫星定位技术(GPS),回声测量仪,井下摄影和4堵漏剂与丙凝等等虽为抗洪决策提供了一定的依据,但是,由于缺乏对堤防工程结构状态及其相关力学特性与加固处理效果的相应研究,尚未发挥出真正的作用和效果,其主要原因是:(1)科技工作者平时没能把高新技术在防汛抗洪中的应用提到应有的位置,没有针对性地开展相应的试验及应用研究,缺乏足够的技术与经验贮备.如对高水位状态下,堤防工程的渗透,散畏,管涌机理及其形成环境缺乏系统的研究,不敢胃然行事.(2)防汛抗洪,事关重大,防汛工程险情的探测诊断和抢险加固,要求快速,敏捷,可靠,不能有任何失误.风险大,科技人员有思想压力,不敢胃然进行尝试推广.(3)防汛抗洪,属公益性事业,专用技术和产品的应用范围有限,缺乏支撑性投入,驱动力不足.(d)由于高新技术投入不足,既不能做到防患于未然,也不能实现快速及时有效抢救.纵观历史肴现在,自公元前185年至1911年的2096a闻,共发生洪灾214次,平均10a一次}1921年至1949年的28a间,共发生洪灾11次,平均2+5a一次}1990年至1996年的7a间,共发生洪灾5次,平均1.da一次.可见,随着时间的推移,长江干流洪灾发生的频数在逐年增加,而且,越到现代,频率越高,发展势头令人担扰,如不及时采取果断措施,必将危及整个经济社会的可持续发展,带来不堪设想的恶果.总结过去想未来,在洪涝灾害一时难于根除的今天,进一步提高防汛抗洪技能是必要的.在面对21世纪,举步迈向以现代科学技术为核心的知识经济的今天,要大力进行防讯抗洪技术的创新,这也是我们科技工作者义不容辞的职责.2对策与建议从以上论述中不难看出,形成长江中下游洪涝灾害的原因,除气候异常,集中降雨量大之外,还与强调眼前的局部利益,无视流域规划,强1Bj改造自然,导致流域内的环境恶化,水土流失加剧,江河泥沙剧增,蓄洪能力锐减,堤防质量低下等因素密切相关.为根除洪涝灾害,实现经济社会与生态环境的协调发展,国家提出了标本兼治,根治水患的32字指导原则,并作了相应的部署,但它的落实还需要一个很长的过程,并非三年五载所能,因此,防汛抗洪乃是不可忽视的长期任务.为改变当前被动防汛抗洪的局面,本着安全第一,常备不懈,以防为主.积极抢险的精神,为提高防汛抗洪技能,我们从岩土力学的观点与岩土工程稳定的角度出发,提出了以下科学防汛抗洪的对策与建议:(1)长江干堤的分区,分段评价与归类研究即通过综合研究由各种技术手段获得的堤身,堤基,河床及邻近地层的资料,对长江中,下游沿线干堤的稳定性和安全性分区段进行评价和归类,将之分成加固治理和探测技术研究的紧急,重要,欢重要和一般地段,为下一步开展工作提供依据.(2)长江干堤地层信息系统的建立与开发研究,即建立以岩土力学,工程地质理论以及地层勘探资料为基础的沿江堤防工程体系浅部地层信息系统.?704?岩石力学与工程1998正(3)长江干堤堤身,堤基险情的快速探测与诊断技术研究.即通过研究力争在以后的洪水灾害来临时,在各种重大险情出现之前,能在大范围内以低廉的成本进行准确可靠的探测和预警预报,提前采取防范响应.防患于未然,避免重大稳情的出现. (4)长江干堤堤身,堤基险情的快速整治加固材料及相应处理技术研究.即通过研究,使长江干堤已出现的险工险段和重要战略地段得到全面综合治理和有效加固.在以后汛期来临时,使可能出现的堤岸软化崩塌,散漫和管涌等险情可以快速加固处理,疏导和封堵I可能出现的溃口,崩岸等地段可以快速抢救和有效修复{沿线水毁工程在灾后能得到有效恢复.(5)汛后水治工程建筑物的安全评价及整治对策研究,即建立水治建筑物安全评价方法,使沿线水毁工程在灾后能得到有效恢复.(6)建立防洪工程专家系统.即建立防洪工程类别,工程险情评价,险工险段治理对策和洪水期阿险工险段排险措施等功能的系统,以便为政府有关部门提供直观的资料系统和科学决策依据.3结论从我们现有的基础和条件看,在有关部门的重视和支持下,通过广大科技工作者的努力,把诸如浅层地震仪,高密度电法仅,声波探测仪,探地雷达,核子密度仪,孔隙水压计,光电测压计,钻孔摄影仪,滑动测微计,钻孔测斜仪等众多的先进仪器及各种快速加固材料和相应的加固处理技术应用于防汛抗洪实践,改变当前防洪抗洪的被动局面是完全可能的.参考文献l金辉.长江.我为你哭泣.南方日报.1998.&142湖北省致协l资源环境委员会.关于今年我省hhneng (h’ofBoe,k4”岛”J】lf础_拓^e韶∞d舯of隅钟8,4430071)。
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强 度大, 持 续时
( 2) 汉口站3月16日水位达21. 33m, 6月26日突破设防, 28日超过警戒水位, 入汛早、涨幅大、来势凶猛
间 长, 加之 上压 天
1 下顶、泄洪不畅,
( 3) 7~ 8月, 长江上游寸滩站先后出现11次洪峰, 中游河段出现9次洪峰, 沙市站4次破历史记录, 监利站7
造 成了洪峰 重叠 水
5 洪水对堤坝的冲刷作用 及后果
数据库子系统
分析子系统
显示子系统
防御 洪涝 灾害 中的 岩土 力学 问题
堤防工程体 系的形态特 征及其受力 作用下的稳 定性
隐患的快速 探测诊断与 险段的快速 加固处理技 术
6 高水位下堤防工程的渗 透特性
7 长期水泡下堤防工程的 砂土液化作用
8 散浸、管涌的形成条件 与机理分析
的内容构架主要包括: 堤防工程的形态参数及其物 理力学特性指标; 堤防工程中涵闸; 泵站部位及状态 参数; 堤防工程不同地段的挡水受力状态; 堤防工程 历次险情的发生地址、状态及排除方法; 堤防工程的 安 全监测体 系及相 应的预警 预报系统 。
堤身工程地质信息
堤基形态结构信息
涵闸、泵站信息
原始数据 挡水受力状态信息
形成这种态势和后果的主要原因如表 1 所列。 从表 1 中不难看出, 形成长江中下游洪涝灾害的原 因, 除气候异常、集中降雨量大之外, 还与强调眼前 的局部利益, 忽视流域的科学规划, 无节制地强制改 造自然导致流域内的环境恶化, 水土流失加剧, 江河 泥沙剧增, 行、蓄洪能力锐减, 堤防质量和设防标准 低下, 高科技投入不足等因素密切相关。
为改变当前被动防汛抗洪的局面, 本着 安全第 一、常备不懈、以防为主、积极抢险 的精神, 为着力 提高防汛抗洪技能, 我们从岩土力学的观点与岩土 工程稳定的角度, 提出了以下问题。
26 Sc ienc e and Te chnolo gy Re view 8/ 1999
三、防御洪涝灾害中的岩土力学问题
据此, 我们就洪涝成因进行了分析, 并在此基础 上, 从岩土力学的观点和岩土工程稳定的角度, 提出 相应的对策, 并就堤防工程体系 3DSIS 的功能与作用 作些 介绍。
一、1998 年长江流域洪涝灾害成因分析
回顾长江流域现代洪水洪灾的历史, 具有以下 3 个特点: 上焦混乱、中焦阻滞、下焦失禁 ; 小流量、 高水位、大灾害; 上库救不了下洪。
差 不齐, 加 之堤
处为闸险外, 31处均为堤基、堤身险情, 其中属堤身的10处, 属于堤基的21处
基 地层多变 , 又 人 ( 3) 沿堤堰塘和取土坑多。湖北540处重险中, 有128处发生在堰塘和取土坑内, 距堤脚距离一般在330m以
3 没 有进行有 针对
内, 其中大多在 150m左右
性的加固处理, 治
的开 发研究。
堤防工程体系的三维地层信息系统 ( 简称
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堤防工程体系小区示范
图 3 堤防工程体系的 3DSIS 功能模块图 在建造堤防工程体系 3DSIS 中, 需要着力解决: 1. 反映堤防工程体系 结构特点的三维数 据结 构。目前所有的三维数据结构, 如三维矢量数据结 构 、三 维栅 格 数据 结 构 以及 矢 栅 一体 化 结 构均 不 能 很 完 善地 应 用于 解 决地 层 信 息处 理 问 题。对于 岩 土 工程这个特殊领域, 要处理的对象复杂。因此, 需要 研究适用的三维数据结构, 这是本系统实现快速、高 效 显 示与 分 析的 前 提。最近 研 究 较多 的 面 向对 象 数 据库技术为复杂对象存储提供 了较好的手段和方 法, 将钻孔、涵闸、泵站以及地层资料都视为相互关 连的对象, 研究它们之间的拓扑关系, 可为存储、查 询 带来很多 便利。 2. 三维地层模型的建立和显示技术。对三维地 层 对 象进 行 建模 和 屏幕 表 达 比二 维 问 题复 杂 得 多, 目前三维可视化技术是国内外 GIS 研究中的前沿课 题 。它涉 及到原 始数据的 存储结构 问题、地层层面 插 值算法的有效性与准确性问题, 以及从原始数据到 显示数据转换算法的效率问题, 对于面向对象的数 据结构, 有很多算法尚待进一步研究。 3. 三维空间中的分析技术以及系统与外部分析 软件的集成技术。目前 GIS 缺乏有效的三维分析手 段, 这已成为 GIS 进一步发展与深入应用的障碍, 由 于 GIS 的研究刚刚开始不久, 在空间分析功能上不 如二维 GIS 成熟, 在二维 GIS 中应用较多的如空间插 值、统计分析、转换分析、叠加分析等, 要推广到三维 空间仍须很多努力。另外, 目前一些专业模型 ( 或系 统) 在进行空间分析时有着各自的特点与优势, 越来 越多的 GIS 研究人员已认识到, 将这些特点和优势与
减灾
抵御长江流域洪涝灾害中的岩土力学问题
Problems of Rock and Soil Mechanics in Flood Control of the Yangtze River Valley
谷志孟 白世伟 ( 中国科学院武汉岩土力学研究所, 研究员
武汉 430071)
历史在刻记本世纪 1931 年、1954 年长江的大洪 水之后, 无疑还将铭记 1998 年的全流域大暴雨、大洪 水、大决战, 回顾这些洪涝灾害, 究竟是天致, 还是人 为? 在与洪魔搏斗的抢险中, 人们在反思; 在堤防溃 口的救助中, 人们在痛思; 在扒口行洪的转移中, 人 们在深思, 长江中下游洪涝灾害的这场空前的大恶 战缘自于何方?答案是: 不能全怪老天。因此, 要研究 和解决洪涝灾害问题, 应该吃透大背景( 雨情、水情、 地情、工情、技情、社情、灾情) 把握主足点( 社会经 济与生态环境的可持续协调发展) 打准突破口 ( 搞 好流域规划, 依靠科技防灾、抗灾、救灾) 舞活主龙 头 ( 全民动员、落实规划、标本兼治、根除灾源) 唱 好协作戏 ( 软硬协同、上下齐动、政策支撑、件件到 位) 。
为根除洪涝灾害, 实现经济、社会与生态环境的 协调发展, 国家提出了标本兼治、根除水患的 32 字 指导原则, 并作了相应的部署, 但它的落实和受益还 需要一个很长的过程, 并非十年八载所能。因此, 防 洪抗 洪仍是一 项不可忽 视的长期 而又艰巨 的任务。
二、洪涝灾害防御体系浅探
实现 社会 经济 与生 态环境 可持 续协 调发 展的 洪 涝灾害防抵体系如图 1 所示。
是 形成漫溢 、渗
( 4) 涵闸、泵站安全隐患不少, 湖北今年540处重险中, 闸站险情有28处
漏、管涌、溃口的
( 5) 汉口属长江高漫滩 级阶地, 地表下40~ 60m是基岩, 基岩以上20~ 30m主要为沙、砂砾石等粗粒堆积
根源之一。
物, 再上面10~ 20m为粘土、淤泥和粉土等细粒堆积物, 可见基岩面高低不平, 富有代表性
16 防堤工程各种险情的成 因及岩土力学分析
17 泥石流的成因及防治措 施
图 2 防抵洪涝灾害中的岩土力学问题 从图 2 中列出的问题看: 最困难、最关键的一是 堤防工程体系 3DSIS 的建造与评价归类和分级整治 与防范; 二是快速、准确探测诊断堤防隐患与快速、 可靠 地加固整 治险段险 情的材料 和方法、技术、设备
9 压浸台的作用与效果分 析
10 堤防隐患快速探测诊 断技术与仪表的开发
11 险段加固材料的开发 与合理应用
12 险段快速加固处理技 术及设备的开发应用
13 3DSIS 的建造与监测预 警系统研究
灾后水毁水 泡建筑物的 安全评价与 有效整治方 法
14 汛后堤防工程的安全 性评价与分类管理
15 水毁水泡建筑物的安全 评价及其有效修复方法
环 境恶化, 水土 地 ( 3) 长江上游宜昌站多年平均输沙量为5. 3亿t, 出口大通站为4. 72亿t; 城陵矶到汉口 240km河段, 自 1966~
流失, 行、蓄洪能
1976年河床淤高0. 43m
2
力 减弱, 使 得酿 力 ( 4) 1949年长江中下游共有湖泊面积25 828km2, 到 1972年仅余14 073km2; 洞庭湖1951~ 1978年共淤积泥沙
防御洪涝灾害中的岩土力学问题如图 2 所示。
堤防工程建 设中的设计 优化与合理 施工工艺的 确定
1 堤防工程加高培厚时的 层面整合处理方法
2 压浸台的合理布局研究
3 原有堤防基础的加固处 理方法
4 防渗帷幕的设置与施工 技术
3DSIS, 图 3) , 是在对堤防工程体系进行全面勘测普 查的基础上, 依据工程的实际形态和运行状态的实 测 资料集成 的可视 化数字、图像显 示、输 出源库。 它
全 靠水来土 挡的
土办法 处理,
( 4) 对堤防薄弱地段, 心中无数, 只好全线布阵, 大兵团作战
费 工费时, 延误 时机。
( 5) 灾情评估系统不完善
长江 流域 和相 似地区 提供 先进 实用 的防汛 抗洪 技术
手段; 为地方生产部门组织安排生产提供科学依据; 同时, 也会在基础理论研究上有所突破, 并可为今后 的科 学研究提 供系统的 资料。
次, 破历史记录洪峰次数多, 中游各站洪峰超历史次数多
追 加、居高 不下
( 4) 长江中游宜昌至湖口超警戒水位2. 50~ 3. 94m, 沿江诸站洪峰水位高
的局面。
( 5) 寸滩、宜昌、螺山、汉口7~ 8月洪水总量分别比1954年同期多156亿m3、136亿m3、12亿m3、145亿m3。宜昌至
湖口超警戒水位17. 5~ 82. 9天; 沙市至湖口超历史最高水位8. 5~ 47. 1天, 洪水总量大, 高水位持续时间长
成 洪涝灾害 的可
53. 7亿t, 耕地面积由1949年的3 957km2增加到1983年的5 791km2, 湖面面积年均减少54km2; 湖北湖泊有效
能 性加大, 抗洪
调蓄容积由1949年到1988年, 从115. 4亿m3减到了33. 7亿m3