阵性泥石流运动与堆积的欧拉─拉格朗日模型──Ⅰ.理论

自然界中的泥石流具有突发性和非恒定性的特点。为了模拟典型泥石流现象,在流团模型的 基础上,进一步完善了基于欧拉─拉格朗日（Ｅ—Ｌ）观点的ＰＩＣ（Ｐａｒｃｅｌ　Ｉｎ　Ｃｅｌｌ）算法,细化了流元结 构,建立了能够模拟典型阵性泥石流发生、运动和堆积的准结构两相流模型。求解该模型不仅可以 模拟泥石流运动过程,而且可以对泥石流的堆积过程、停积形态、冲刷特征及泥石流中多组分颗粒 的分选特征进行定量描述。     

阵性泥石流运动与堆积的欧拉-拉格朗日模型——Ⅰ.理论

自然界中的混石流具有突发性和非恒定性的特点。为了模拟典型泥石流现象,在流团模型的基础上,进一步完善了基于欧拉－拉格朗日（Ｅ－Ｌ）观点的ＰＩＣ（Ｐａｒｃｅｌ Ｉｎ Ｃｅｌｌ）算法,细化了流元结构,建立了能够模拟典型阵性泥石流发生、运动和堆积的准结构两相流模型,求解该模型不仅可以模拟泥石流运动过程,而且可以对泥石流的堆积过程、停积形态、冲刷特征及泥石流中多组分颗粒的分选特征进行定量描述。     

阵性泥石流运动与堆积的欧拉-拉格朗日模型——II.应用

采用文献「１」中提出的阵性泥石流运动与堆积的欧拉－拉格朗日模型,模拟了阵性泥石流的运动过程的堆积形态,得出了与地学研究中观测结果较为一致的认识,文中针对影响阵性泥石关键条件,重点通过改变密度、坡度和各阵泥石流的时间间隔等参数,分析了这些参数变化对泥石流运动及规程规律的影响,提出了简化分析整个阵性泥石流的条件,研究表明,应用经试验资料验证的数学模拟不但可以方便,快捷地定量描述阵性泥石流的一般特征,而     

阵性泥石流运动与堆积的欧拉-拉格朗日模型──Ⅱ.应用

采用文献［１］中提出的阵性泥石流运动与堆积的欧拉－拉格朗日模型,模拟了阵性泥石流的运 动过程和堆积形态,得出了与地学研究中观测结果较为一致的认识．文中针对影响阵性泥石流的关 键条件,重点通过改变密度、坡度和各阵泥石流的时间间隔等参数,分析了这些参数变化对泥石流 运动及堆积规律的影响,提出了简化分析整个阵性泥石流的条件。研究表明,应用经试验资料验证 的数学模型不但可以方便、快捷地定量描述阵性泥石流的一般特性,而且能够提供关于阵性泥石流 运动及堆积的更多细节。     

泥石流堆积扇危险度分区评价的数值模拟研究

本文应用泥石流非恒定流数学模型对泥石流平面运动进行了数值模拟，提出了泥石流堆积扇危险度评价的理论和方法。实例验证表明该法计算简便，稳健可靠，是评价泥石流堆积扇危险度的一种新途径。     

泥石流体的流变和冲淤特征及其与危险度的关系

从泥石流体流变特性的分析入手,深入地探讨了蒋家沟泥石流阵性流的淤积和冲刷特征。其冲淤变化特征与泥石流体的浓度特性和规模大小的发展过程有很大的关系。根据这些分析,可以将泥石流的危害划分为侵蚀和堆积两大类,并可能进一步完善泥石流危险度的评估。     

三维离散单元法在泥石流堆积研究中的应用

泥石流在河道汇流部的堆积会引起主河道河床和水流的改变。为了研究泥石流的堆积与输移规律，在对传统离散单元法(DEM)进行分析的基础上，提出了适用于计算泥石流运动的三维离散单元模型，并应用该模型计算了主河在无水(或弱水流)条件下，泥石流的堆积过程与堆积扇形态。在此基础上，提出了泥石流(采用离散单元法)与主河水流(用流体力学方法)交替计算的耦合模型，模型重点考虑了堆积体与水流交界面单元格中泥沙的沉积与输移，并按单元格中的流动状态和泥沙浓度来确定泥沙的沉积与输移。运用改进后的模型计算了无水和有水流作用下的两种堆积过程，其堆积体的纵向坡面变化、堆积扇的几何形态、泥沙浓度分布等，均得到了较详细的刻画。     

泥石流堆积扇危险范围雏议

泥石流堆积扇危险范围是指泥石流冲出沟以后可能堆积的最大范围。它包括两方面的涵义:一是堆积扇的形状;二是堆积扇的大小。沟口堆积区是泥石流产生最后“杀伤”作用的地带,也是对环境产生威胁和危害的焦点,因此堆积扇危险范围的预测就成为泥石流研究的重要内容之一。本文旨在评价各类危险范围的经验公式,并就这一论题作理论上的初步探讨。1 流域面积和泥石流冲出量弗莱施曼认为,泥石流流域面积与泥石流冲出物方量之间无正比关系。池谷浩通过对小豆岛泥石流的研究,推导出二者呈如下简单的倍比关系:     

格子Boltzmann方法及其在泥石流堆积研究中的应用

以格子Boltzmann方法为平台,结合泥石流流团模型的特点,建立了特殊的格子Boltzmann模型。该模型从平衡态分布函数和非平衡态分布函数两个层次精细刻画了泥石流运动的非线性特征及其复杂的流变关系,成功模拟了泥石流的堆积过程,研究了地面形态与泥石流堆积形态之间的关系。     

四川泸定县"2005.6.30"群发性泥石流灾害调查与评价

分析了四川泸定县“2005．6．30”群发性泥石流的形成原因和触发条件，论述了泥石流特征，包括固体物质补给特征、群发性特征、动力学特征、堆积特征、危害特征、活动特征及发展趋势，对泥石流危险度、易损度、风险度以及灾害损失作了定量评价，并提出了相应的防治建议。     

沟谷泥石流运动过程模型试验

泥石流运动过程是泥石流运动力学核心内容之一.以新疆天山公路K630泥石流为原型,选取几何相似比1:650,推导了泥石流质量、固液两相流速和泥石流冲击力相似比,以流通区为核心,建造了沟谷泥石流试验模型.试验结果表明,泥石流运动具有显著的阵流特性,阵流间隔时间为10s左右,其间嵌套2~3次弱阵现象;阵流期间,泥石流流速和冲击力均较大;从流通区的源头至沟口,流速呈现非线性增大趋势,且泥石流体中固液两相流速变化趋势相似,弯道处泥石流超高现象显著;泥石流运动初期由于泥石流体中固相和液相混和搅拌不均匀而呈现稀性泥石流特征,随后粘性特性增强.这些现象与现场观测结果基本一致.     

粘性泥石流体阵性流形成机理研究

通过粘性泥石流体阵性流的野外观测 ,和应用最新研制的大型平板旋转式泥石流流变仪测定粘性泥石流体的应力应变特性 ,发现含有砾石的粘性泥石流体启动时具有明显的应力过冲特征。这种应力过冲特征 ,与由粘性介质阻力形变初期的剪切稀化和高浓度粗细颗粒相互挤压的内摩擦力共同组成的泥石流体的应力滞后特性 (抗剪强度 )有关。根据所测定的粘性泥石流体的准静摩擦角、正压力和动摩擦系数 ,通过剪切面上流动坡度的推导与泥石流体启动高度的演算 ,并与粘性泥石流体阵性流观测资料进行对比 ,初步揭示了粘性泥石流体阵性流的形成机理。     

泥石流冲击荷载的时频分析方法及应用

泥石流的能量转化主要集中于运动过程中,泥石流冲击压力随时间变化的过程是其能量不断变化的综合表现.本文分析了泥石流能量转化过程及冲击荷载的紊流形态,并根据其脉动特性,将泥石流冲击荷载作为信号进行研究.以大型泥石流模型试验为基础,利用小波时频分析方法将试验测取的泥石流冲击荷载映射为时间与频率的联合信号,得到同一时间9个频段...     

人为泥石流起动及产沙放水冲刷实验——以神府-东胜矿区为例

神府东胜矿区位于黄土高原北部干旱半旱过度地带。由于煤田的大量开采,诱发了大量的环境问题,尤以人为泥石流最为严重,本文以神府－东胜矿区人为泥石流为研究对象,采用人工放水冲刷模拟的方法,分析了坡面型和沟谷型泥石流源地松散体起动、产沙、泥石流过程的特性,所得结论为：（１）放水历时长,强度大,有利于泥石流的形成;（２）弃土石渣起动,是该区泥石流固体物质的主体;（３）沟道型泥石流放水冲刷模拟实验,便于观测石     

泥石流入汇对河流河床演变的影响

通过对现有文献资料的总结,探讨了泥石流入汇后随主河水流运动的几种可能形态和运动特点,分析了主河河床的演变情况,并提出按主支流水沙相互作用的大小,将主河河床演变分为弯曲、摆动和急流－深潭3种类型;对不同类型河流河床演变进行了分析,为进行泥石流入汇对主河水流运动与河床演变影响的研究奠定了基础。     

粘性泥石流一维运动数学模型

粘性泥石流是指自然界中最典型的一种泥石流。作者依据野外原型观测和室内实验，证实该类流体具有带流核的层流特征并可用宾汉（Ｂｉｎｇｈａｍ）模型来表达。在此基础上推导其阻力和平均流速计算方法。我们认为，粘性泥石流作为不可压缩连续介质流体，符合质量、动量守恒律，因此可采用纳维－斯托克斯方程组来表达。考虑到它为拟线性双曲型偏微分方程组和阻力参数等特点，应用Ｌａｘ－Ｆｒｉｅｄｒｉｃｈｓ差分格式，选用云南东川蒋家沟的原型观测资料作为边、初值条件，编制计算机程序及数据库，而获得粘性泥石流水深、流速等要素的时空变化规律。该模型可以直接用于泥石流工程防治和量化的预测和警报     

泥石流预报分类及其研究现状和发展方向

泥石流预报是泥石流减灾的重要手段之一,这方面的研究越来越多,研究内容和形式也越来越广泛、多样.但在众多的研究中,使用的都是内涵宽泛的泥石流预报概念而未进行细化和分类.为了促进泥石流预报研究的发展,通过综合分析和研究,归纳并提出了比较系统的泥石流预报分类方法和体系,确定了不同类型泥石流预报的具体内涵,并对不同类型泥石流预报现状进行了综合分析,同时提出了今后的发展方向.     

泥石流起动的突变学特征

泥石流起动是泥石流发生、发展、成灾全过程中的关键环节,起动规律是泥石流预测预报和灾害防治的理论基础。对建立在实验基础上的泥石流起动条件进行适当变换,得到泥石流起动势函数,它符合尖点突变模型。进一步分析,发现准泥石流体起动时具有突变、缓慢和过渡状态等多条路径,并在起动临界点附近具有发散性和模态软化等性质。根据这些起动特性提出的单沟泥石流预测方法以及通过调控准泥石流体起动条件使之不起动,达到泥石流灾害治理防患于未然的新途径,已在泥石流防治中取得了实效。     

泥石流V型排导槽防淤设计方法及其应用研究

排导槽是泥石流治理常用的工程措施,泥石流若在槽内淤积,将极大影响排导槽防治效果。目前国内现行规范中没有关于排导槽淤积情况计算的相关条款,导致排导槽被泥石流淤埋的工程事故时有发生。鉴于此,分析了排导槽淤堵的常见原因,对现有的一些排导槽淤积验算公式进行了分析和整理,提出了一套基于槽宽验算、槽内泥深及流速验算等公式的排导槽防淤设计验算方法。该方法在雅(安)泸(沽)高速公路沿线某泥石流沟V型排导槽淤埋事故的处理中进行了应用,重建的排导槽经受了2011年6月17日特大暴雨形成的泥石流的考验,说明该方法实施效果良好,可供相关研究与设计参考。