莫高窟洪水风险分级和阈值确定

发布时间：2017-08-27 06:03

  本文关键词：莫高窟洪水风险分级和阈值确定

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【摘要】：莫高窟地处西北内陆干旱荒漠戈壁地带,这里年降雨量少且年内变率大、蒸发强烈、风沙活动频繁、气候异常干燥,这样的气候环境利于遗产的保存。但事实上莫高窟常常遭到降雨洪水的威胁,洞窟壁画发生酥碱、起甲等病害就是很好的证明。由于莫高窟所在的大泉河流域上游祁连山区海拔较高,降雨量相对丰富,再加上常年有冰雪融水,使得这里气候湿润,降雨量较多；尤其在每年夏季6-9月,常有暴雨发生,山区汇水面积大,入渗少,降水流过一百四戈壁和三危山,汇入大泉河,大泉河因此常有洪水发生,这对莫高窟来说是个极大的威胁,洪水的破坏力很强,莫高窟面对的洪水风险非常大。因此,本论文对莫高窟洪水风险的研究具有十分重大的意义,而且是非常必要的。本文从洪水对莫高窟的破坏力大小出发对洪水风险进行分级,具体分为4级：一般风险、较大风险、重大风险和特大风险。然后计算各级风险所对应的阈值,为后续莫高窟洪水预警体系的建立提供技术支持和理论支撑,保护千年文化宝库莫高窟免遭洪水的破坏。本论文在确定洪水风险阂值时采用两种方法,一种是根据在大泉河流域上游的模拟降雨试验,分析降雨入渗和产流特性和关系,分别用试验数据模拟出降雨入渗和产流方程,进而计算出不同风险对应的降雨强度和时间的值。具体计算过程中用产流强度拟合公式法、入渗率拟合公式法和Green-Ampt公式法3种方法来计算阂值,最后取平均值作图。另外一种计算阈值的方法是流域降水产汇流推理公式法,该方法计算阈值的思路是根据已设计的大泉河莫高窟断面洪水过程线,通过洪峰流量来计算出产生洪水的降雨强度和时间；最后经过两种方法综合计算作图分析,得出当莫高窟发生一般洪水风险时,降雨强度R和时间t的阈值满足关系式t=-0.15R+4.26,洪峰流量阈值Q在147.25-186.71m3/s之间；当发生较大洪水风险时,降雨强度R和时间t的阂值满足关系式t=-0.15R+4.35,洪峰流量阈值Q在186.71-232.54 m3/s之间；当发生重大洪水风险时,降雨强度R和时间t的阈值满足关系式t=-0.12R-4.11,洪峰流量阂值Q在232.54～344.37m3/s之间；当发生特大洪水风险时,降雨强度R和时间t的阂值满足关系式t=-0.16R+4.82,洪峰流量阈值Q大于344.75 m3/s。
【关键词】：洪水 风险 阈值 模拟降雨 莫高窟
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV122
【目录】：

• 中文摘要3-4
• Abstract4-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 选题背景9-11
• 1.1.1 敦煌莫高窟遗产概况9-10
• 1.1.2 莫高窟洪水灾害10-11
• 1.2 研究目的及意义11-12
• 1.3 国内外研究现状12-14
• 1.4 研究内容及技术路线14-16
• 第二章 大泉河流域自然环境和历史洪水概况16-28
• 2.1 大泉河流域概况16-20
• 2.1.1 流域总体特征16-17
• 2.1.2 区域水文与水文地质概况17-18
• 2.1.3 地质地貌和土壤植被特征18
• 2.1.4 气候特征18-19
• 2.1.5 流域径流特征19-20
• 2.2 流域降雨特征20-23
• 2.2.1 降水量的空间分布20
• 2.2.2 降水量的时间分布20-23
• 2.3 区域暴雨特征23-24
• 2.4 大泉河流域历史洪水事件24-25
• 2.5 莫高窟洪水风险25-28
• 第三章 莫高窟洪水风险分级28-35
• 3.1 洪水风险的定义28
• 3.2 洪水风险的基本特性28-30
• 3.2.1 洪水风险的利害两重性28-29
• 3.2.2 洪水风险的不可消除性29
• 3.2.3 洪水风险的可管理性29-30
• 3.3 洪水风险的分类30-31
• 3.3.1 内部风险与外部风险30
• 3.3.2 短期的风险与长期的风险30
• 3.3.3 可控制的风险与不可控制的风险30-31
• 3.3.4 积极的风险与消极的风险31
• 3.3.5 可承受的风险与不可承受的风险31
• 3.3.6 可回避的风险与不可回避的的风险31
• 3.4 莫高窟洪水风险分级确定的依据31-33
• 3.5 莫高窟洪水风险分级确定结果33-35
• 第四章 莫高窟洪水风险阈值的确定35-61
• 4.1 莫高窟洪水风险阈值确定的依据35
• 4.2 基于模拟降雨试验的洪水风险阈值计算35-51
• 4.2.1 坡面入渗问题的提出与发展历程35-36
• 4.2.2 入渗的基本公式及讨论36-37
• 4.2.3 人工模拟降雨试验设计和观测37-39
• 4.2.4 人工模拟降雨试验结果分析39-44
• 4.2.5 产流强度拟合公式法44-45
• 4.2.6 入渗率拟合公式法45-47
• 4.2.7 Green-Ampt公式法47-48
• 4.2.8 计算结果汇总分析48-51
• 4.3 推理公式法计算洪水风险阈值51-57
• 4.4 莫高窟各级洪水风险阈值57-61
• 第五章 莫高窟洪水风险预防61-63
• 5.1 建立洪水监测预警体系61
• 5.2 施行洪水分蓄洪区,有效利用洪水水资源61-62
• 5.3 植树造林,加强绿化62-63
• 第六章 结论与展望63-66
• 6.1 主要结论63-64
• 6.2 论文的不足及展望64-66
• 参考文献66-70
• 在学期间的研究成果70-71
• 致谢71

【参考文献】

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1 刘纪根;坡耕地施加PAM降雨入渗产流及侵蚀产沙规律试验研究[D];西北农林科技大学;2002年

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本文编号：744696