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。     

根据阵流估计泥石流堆积参数

泥石流堆积是泥石流产生灾害的主要方式，也是进行泥石流灾害评估的主要依据。根据泥石流堆积的形态特征提出了堆积的元过程叠加，将堆积与间歇性的阵流运动联系起来；利用近20年来蒋家沟泥石流阵流序列的观测数据，估计了堆积的相关因子，如速度、流深、流量、堆积厚度等。这些因子表现出一定的频率分布特征，它可能改变过去确定论的泥石流观念，同时也为提出新的泥石流评估模式提供了定量的依据。     

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。     

中低山冲沟型泥石流运动参数及过程模拟

降雨诱发中低山冲沟型泥石流的运动速度、堆积厚度是泥石流防治的重要参数,以江西省修水县平石寺泥石流为研究对象,采用现场调查、流槽试验、Voellmy碎屑流运动理论和快速物质运动仿真平台(RAMMS3D)等方法对泥石流演化过程模拟。结果表明,泥石流的最大的泥石流运动速度、堆积厚度分别是5.69m/s、12.63 m,各关键位置运动速度、堆积厚度与泥石流现场调查结果相近;现场调查和流槽试验为数值模拟提供地形地貌、干摩擦系数和黏滞系数等关键参数,RAMMS3D数值模拟能够准确地模拟泥石流的运动变形过程,确定泥石流的影响区域。     

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。     

蒋家沟阵性泥石流输沙规律研究

阵性运动是粘性泥石流运动的主要形式,以蒋家沟5a中20次具有完整观测资料的典型阵性泥石流作为基础数据,对阵性泥石流输沙量、输沙级配变化进行了初步分析。分析发现阵性泥石流输沙量变化具有两种模式,输沙量峰值一般出现在阵次序列前期或序列中期。不同阵次泥石流颗粒级配曲线具有相似的特征。随着阵流的发展,泥石流细颗粒含量增加,粗颗粒含量不断减少,中值粒径、峰度系数、和质量密度总体均呈减小趋势;出现连续流时,粘粒含量不断增加,质量密度迅速减小,0.01 mm可以作为划分阵性泥石流颗粒的临界分维粒径,大于和小于该粒径的颗粒组成均具有较好的分形特征,其对于泥石流流态具有重要的意义。     

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。     

四川省石棉县“7·4”特大泥石流堆积物粒度分布及结构分维

运用图算粒度参数法和分形理论对石棉县"2013·7·4"特大泥石流堆积物的粒度参数(平均粒径、分选系数、偏度、峰态)和结构维数进行研究分析。研究表明:通过粒度参数法分析,后沟、熊家沟和马颈子沟特大泥石流堆积物分选性分别为差、很差、很差,沉积均已以粗组分为主;通过分形理论分析,后沟、熊家沟和马颈子沟特大泥石流均属于粘性泥石流,且粒度分布不均匀。粒度参数分析和结构维数计算相结合可以很好地了解"2013·7·4"特大泥石流堆积物的分选性、粒度分布情况、泥石流的类型等,为研究区泥石流的形成、运动、堆积特征和数值模拟研究提供参考依据和数据。     

泥石流堆积模式的试验研究

泥石流的堆积形态和范围是泥石流危险区划分的重要参数，它们不仅与泥石流体浓度（Ｇｖｔ）、下游流路坡度（Ｑｕ）有关，还与流通过 坡度（Ｑｃ和冲出量有关。本文通过小型水槽试验，求得了泥石流堆积范围与形态比的堆积模式，并根据野外测量的堆积形态进行了泥石流体浓度的计算和验证，该模式可为泥石流防治工程的设计提供有科学依据的参数。     

汶川县泥石流沟在汶川“5.12”地震后的活动趋势

2008年5月12日,四川省汶川县发生了8级强烈地震。震后,灾区内多处暴发了泥石流。以地震灾区汶川县泥石流为研究对象,综合考察了6条处在不同地震烈度和具有不同泥石流形成特点的泥石流沟,分析了泥石流的活动趋势,并探讨了泥石流活动受地震影响的时间规律,为地震灾区的泥石流减灾和防治工作提供参考。     

泥石流入汇的危险性判别指标

通过对比单沟和区域泥石流危险性的评估方法 ,提出了利用影响度、危险度和危害度 3项指标判别汇流区泥石流入汇危险性的设想 ,分析了泥石流入汇可能引起堵江的影响因子。作为尝试 ,给出了判别指标的计算公式 ,经实例验证具有较好的实用性 ,可作为规划设计的技术依据。     

降雨型泥石流（水石流）预报模型研究

根据泥石流暴发具有某种周期性的特点，在获取了大量野外调查资料和历史资料的基础上，对降雨型泥石流进行了预报模型研究，并以北京市北部山区密云县为例作了泥石流预报尝试。以层次分析法和多元回归方法所得出的泥石流空间预报和时间预报模型对于泥石流的预报具有重要意义。     

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。     

坡面泥石流流域地貌要素的概率分布

以重庆地区坡面泥石流为例,分析了正态分布、对数正态分布和伽玛分布等6种分布模式对坡面泥石流流域地貌要素概率分布拟合的适用性,选定了各地貌要素的理论分布模式.研究表明,不同的地貌要素具有不同的概率分布模式;同一地貌要素也可能有多种选择的理论概率分布,可以从中选择出最佳的分布模式.     

泥石流阵性流和触变唯象模型的探讨

泥石流体的触变性可以较好地展示泥石流的阵性流和冲淤变化机理，泥石流触变滞后环（下降段）具有促进泥石流阵性流产生的作用。本文首次用实验方法探讨了泥石流浆体的触变唯象模型η＝η∞／ｔｃγ＋η∞。该触变模型展示了定态粘度（η）、剪切速率（γ）和滞后环模型参数关系，并与试验结果相吻合。它为泥石流防治提供了确切参数。     

不同容重的泥石流淤积厚度计算方法研究

泥石流的淤积厚度是泥石流灾害评估和防治的最重要的参数之一,但迄今还没有较好的方法计算不同容重的泥石流淤积厚度。本文通过研究泥石流屈服应力的特点,提出了用地区参数和泥石流体积浓度来计算泥石流屈服应力,进而计算泥石流淤积厚度的方法。采用本文方法计算已发生泥石流地区不同容重泥石流的淤积厚度,可以很好地应用于泥石流灾害评估和防治。     

泥石流暴发的应力自组织临界特性

泥石流是一种严重的自然灾害。从广延能量耗散的角度看，泥石流暴发的应力演化过程是一种自组织临界过程。斜坡松散碎屑土触变液化系统在暴雨激发下，内部不同因子间的相互非线性作用，导致斜坡碎屑土自然地朝临界极限应力状态发展，最终暴发泥石流。本文以应力的自组织观点，分析了泥石流暴发的特性。蒋家沟泥石流的资料显示，泥石流规模与频率间存在着幂律关系，这说明泥石流活动具有自组织临界的特性。     

西昌市喜德县泥石流的成因、危害及其治理措施

喜德县地处四川省西昌盆地的中西部,地质灾害频繁。该县地质构造复杂、新构造运动强烈、地震活动频繁,岩层破碎;地形陡峻,山高谷深,地势高差大;季风气候,降水充沛集中,多暴雨等,这是泥石流形成的内因。而作为外因,人类不合理的经济开发活动,破坏了生态平衡,则促进了泥石流的发生和发展。在分析其成因的基础上,对该县泥石流的危害及治理措施作了较为全面的阐述。