白龙江流域武都区段新发泥石流堆积物基本特征及颗粒级配分维研究∗

白龙江流域是我国泥石流的高发地区,在强降雨的激发下沟谷内堆积的大量固体松散物质易形成泥石流。 松散固体物质的颗粒级配影响着它的力学性能,进而对泥石流的启动产生较大影响。强降雨后,松散堆积体内大范围剪切破坏而转化为泥石流。以白龙江流域近期新发泥石流的 16 条泥石流沟为研究对象,取其具有代表性的堆积样品,通过室内土工实验,测试其基本物理力学参数。并通过筛分及激光粒度仪对样品的颗粒进行分析,采用统计图解法、粒度分维法和经验公式法对泥石流堆积物的特征、性质、粒度分形结构和颗粒级配关系进行分析。结果表明：1. 区内泥石流堆积体粒度分布具有良好的分形特征,粒度分维值 D 为 2.5~2.6,且粒度分维值 D 随黏粒含量 P_c的增加而增大,二者满足关系式 D=0.115 1ln(P_c )+2.509 8。2. 通过经验公式、粒度分维计算、现场称重等方式确定了白龙江流域武都区段大部分泥石流为黏性泥石流。3. 堆积物中的黏粒含量较多,但大都缺失中间粒径,级配不良,且堆积物的抗剪强度普遍不高。各泥石流堆积物的物理力学性质有着较大的差异,但其内摩擦角却大都在 27°~30°变化。说明该区域泥石流堆积物的内摩擦角具有良好的相似性。通过研究新发泥石流堆积体的物理力学特性,依据分形理论,剖析粒度分维值与粒度组成、粘粒含量、黏粒级配等相关性,为泥石流防灾减灾提供基础数据支撑。     

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。     

长白山天池火山泥石流堆积物粒度分布及其结构维数

对堆积物的粒度进行分析,可以为研究火山泥石流的形成机制、数值模拟等提供参考数据。为了对长白山天池火山泥石流堆积物进行研究,在二道白河镇附近对长白山天池的古火山泥石流进行了勘察,取了2组共12个火山泥石流堆积物样品。对第1组进行了粒度参数法分析,得到了火山泥石流堆积物的平均粒径、分选系数、偏度和峰度,认为长白山天池火山泥石流堆积物的分选较差,沉积以粗组分为主。基于从第2组6个样品的分析可以推断,长白山天池火山泥石流主要为稀性泥石流,泥石流堆积物粒度分布较不均匀,分选较差,粒度分布接近正态分布。研究表明,粒度参数分析和结构维数计算相结合可以很好地了解火山泥石流堆积物的分选性、粒度分布情况、泥石流的类型等。     

泥石流沟分形分维规律研究

以兰州市区南北两山96条沟道为例,选取泥石流形成的3个基本条件中的5个基本指标:汇水面积、主沟比降、主沟长、面积方量因子值、年最大洪峰流量均值,利用分形理论探讨了这些指标的基本规律,比较了泥石流沟道和普通沟道在分形分维规律上的异同。结果表明,泥石流沟道5个指标的分形分维值均较普通沟道小,且在泥石流沟道的5个指标中,汇水面积的分形分维值最小,说明其对泥石流的发育和形成影响最显著。     

泥石流灾害的分形研究

复杂性是各个学科面临的共同难题,分形理论作为解决复杂性问题的有力工具被提出以来,得到了广泛的应用.在泥石流灾害中的应用也得到不断深入研究.本文在结合前人研究的基础上,从泥石流发生机理、泥石流堆积、泥石流沟谷形态和水系的发育演化以及泥石流预测四个方面论述了分形理论在泥石流灾害研究中的应用,将分维作为表征泥石流灾害系统的有效参量,揭示了泥石流灾害中的某些规律,反映了泥石流的一些本质现象.     

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。     

浅析泥石流堆积物的光谱特征——以蒋家沟泥石流堆积物为例

运用 10 0 BXMTS野外光谱仪探测了小江支流蒋家沟新、老泥石流堆积物的光谱反射率 ,总结了新、老堆积物的反射光谱特性 ,分析了影响泥石流堆积物反射光谱特性的因素 (岩性、水分含量、植被覆盖 ) ,最后讨论了应用高空间分辨率遥感图像解译泥石流堆积物的可能性。     

浅析泥石流堆积物的光谱特征：以蒋家沟泥石流堆积物为例

运用１００ＢＭＴＳ野外光谱仪探测了小江支流蒋家沟新、老泥石流堆积物的光谱反射率，总结了新、老堆积物的反射光谱特性，分析了曩泥石流堆积物反射光谱特性的因素（岩性、水分含量、植被覆盖），最后讨论了应用高空间分辨率遥感图像解译泥石流堆积物的可能性。     

水系分维在滑坡泥石流灾害区划中的应用

以多滑坡泥石流灾害地域云南省为研究对象,利用水系分形维数的空间变化来表征水系空间形态特征的差异,从而折射云南省内滑坡泥石流灾害发生的程度;通过对市、县、子流域和感兴趣区四种不同的分区标准,对滑坡灾害密度、泥石流灾害密度以及滑坡泥石流灾害总密度与它们的水系维数值进行了相关性分析,并且比较了分维数与切割线密度这两种方法,从统计的相关性系数可以得到一个结论:滑坡泥石流灾害区划中,分维数是一个比切割线密度优越的分区指标因子.另外,在计算水系维数时采用的矢量计盒算法,比传统的栅格计盒算法具有更强的优势.     

河间地区地裂缝分形特征研究

基于分形理论研究了河间地区地裂缝的分布分形、受控分形以及影响分形特征,利用MAT-LAB软件分别计算了地裂缝、活动断裂、地下水、地面沉降等相关物理量的分维值。地裂缝的发育具有自组织性,其分维值的大小及变化反映了地裂缝活动的复杂性。地裂缝平面、剖面分形特征反映了该区域孕裂应力场在平面和纵深方向上的非均一性。地裂缝的形成和发育可以看作是断裂运动的一种调整,影响地裂缝断裂的分维值具有一定的区间。地下水开采、地面沉降作用与地裂缝活动存在很大的关联。     

四川旱涝灾害时间分布序列的分形特征研究

本文采用分形理论计算了四川旱涝灾害时间分布序列的分数维，其结果初步证实了四川旱涝灾害时间分布在一定区间范围内的无标度性。无标度区的跨度及相应的分形维数可作为四川旱涝灾害自组织程度的量度。     

不同时间尺度气候变化的分维研究

探讨了从一维时间序列中提取气候分维的方法，计算了不同时间尺度气候变化的分数维，并讨论了维数与气候变化的相关系。     

中国历代灾害性海潮频率特征及时间序列的分形研究

根据中国历代灾害性海潮史料,运用一般统计方法和分形理论对其时间序列进行了分析,不仅探讨了历史灾害性海潮随时间演进的频率变化特征,而且判定了灾害性海潮时间序列的分形性质,在经基础上,还深入讨论了其分维与历代灾害性海潮暴积累发生次数和累积发生频率之间的关系,以及分维随时间演进的变化趋势。     

自然灾害的自相似性质

本文分析了多种自然灾害的致灾因子和致灾损失的频次—大小关系，结果表明，普遍服从幂指数分布律，表明存在自相似性和可用分数维度量。地震和洪水等突发性灾害及其造成的损失自相似最明显，分数维可在２～３个量级区间成立。不同文种、致灾因子和致灾损失的分数维值似与成灾机理、影响因子的复杂程度有关．     

分形论与自然灾害研究—地震,洪涝灾害中的分形研究

在多种概念和方法相互撞击和汇合中诞生的分形论，提示了现实世界中具有深刻理论意义和广泛现实基础的幂指数律，给自然灾害研究提供了新的方法和途径。本文在初步介绍分形论有关基本概念的基础上，回顾了分形论在地震、洪涝灾害中的一些应用和新近进展，展示了分形论在自然灾害研究中的前景。     

分形块体理论及其在三峡高边坡稳定分析中的应用

把分形几何与块体理论相结合，提出了分形块体理论，建立了分形块体理论赤平解析法，并将其应用于三峡永久船闸高边坡稳定性分析中。结果表明：分形块体理论符合工程实际，是分析裂隙岩体工程稳定性行之有效的可靠方法。     

泥石流堵河影响因素研究——以岷江上游为例

以岷江上游为研究区,选取堵河型泥石流沟4条、堵塞型和不堵河型泥石流沟各2条,在详细分析和比较8条典型泥石流的流域特征、一次有代表性的泥石流过程的泥石流流体特征及沟口处主河特征的基础上,结合专家问卷调查,得出了与泥石流堵河关系较为密切的因素,它们是:泥石流规模、堆积区主河宽度、泥石流沟床比降、泥石流流量、入汇处主河流量、泥石流颗粒级配、入汇处主河比降、泥石流粘度、重度、泥石流沟与主河夹角、泥石流暴发频率等。     

考虑非饱和特性的黄土湿陷性与微观结构分析

利用扫描电子显微镜测试技术对3个场地16个土样的微观结构进行观测,并使用图像处理软件对微观图像进行处理、对土样孔隙的几何特征参数和分维数进行了提取,土样孔隙分布分维数为1.816~1.936。利用分形几何学原理建立非饱和土的孔隙分布函数,对天然湿度下黄土中水分分布进行分析,运用回归分析的方法对孔隙的分维数、非饱和孔隙孔隙率和湿陷性的关系进行了分析。结果表明:孔隙分维数越大,孔隙结构越复杂;天然湿度下处于非饱和状态的黄土孔隙孔径均大于40μm,黄土的湿陷系数随着孔隙分维数、非饱和孔隙孔隙率的增大而增大,非饱和孔隙是造成黄土湿陷的主要原因。     

中国七大流域水系与洪涝的分维及其关系研究

本文在GIS技术的支持下，应用分形理论首先系统地计算了中国七大流域水系以及各流域洪涝的分维，其次对七大流域水系分维与各流域洪涝分维之间的可能关系进行了探讨。主要结论如下：（1）分维是表征洪涝发生特征的较好的参量，其蕴涵着洪涝发生次数，周期等丰富信息。（2）一般而言，在研究时段某流域洪涝发生的次数较多，则相应该流域洪涝的分维较大，反之亦然；（3）一般而言，当某一流域水系分维相对较小时，则相应该流域洪涝的分维相对较大，反之亦然。