泥石流最大爬高计算的试验研究

泥石流在运动过程中如遇到障碍物会产生爬高是泥石流运动的显著特征,泥石流最大爬高计算是泥石流防护工程设计的重要参数之一。为了探究泥石流最大爬高的计算公式,分析了原有理论公式的不足,使用泥石流表面流速对最大爬高计算公式进行了新的理论推导,并通过室内模拟试验对新推导的公式进行了验证,同时结合试验结果和野外观测资料对新公式的适用性进行了讨论。试验证实,通过能量法采用泥石流表面流速推导得到的泥石流爬高计算公式较为合理,计算结果与室内试验实际测量结果较吻合,对泥石流防治工程设计参数的选取具有重要意义,可用于指导泥石流工程的防治。     

汶川地震极震区泥石流动力特征及参数研究——以安县高川乡为例

2008年汶川8.0级地震发生以来,极震区泥石流爆发频率有增无减且规模越来越大,破坏性越来越强,严重威胁灾区人民生命财产安全。对比采取现场勘查、遥感图像分析、历史资料对比分析等方法,分析了极震区泥石流动力特征受地形、地层、物源等因素的影响,特别是泥石流爆发过程中深侵蚀和溃决对泥石流动力特征的影响。针对四川安县高川乡流域泥石流沟的调查和分析,建立泥石流流量-冲刷模型,分析了常规地区泥石流峰值流量与极震区泥石流峰值流量差别,推导出极震区峰值流量及冲刷深度定量计算公式。通过实例分析,理论与实际具有较好的一致性,对极震区泥石流动力参数计算具有较好适用性和有效性。     

极震区泥石流流量计算方法的研究

极震区形成了大量高位能型滑坡和震裂山体,震裂山体在重力和后期降雨联合作用下,震裂面延伸、扩展和贯穿,从而形成贯通性破坏面,破坏结构,这使震裂潜在型物源转变为新崩滑体物源。极震区物源与非地震区物源迥异的物理性质,使泥石流启动的临界条件降低,导致泥石流流量在物源形成、汇流和运动过程都具有放大效应,现有的泥石流峰值流量计算方法在极震区的应用具有明显的局限性。综合考虑了地震放大效应、沟道纵坡降、沟道宽度、水动力条件和泥石流物理性质等因素对泥石流流量的影响,建立了泥石流流量-冲刷模型。对比实例验算结果和实测流量,吻合较好,说明本文计算公式对于极震区的适用性和有效性。所得成果可用以估算汶川地震中极震区泥石流流量,对泥石流防治措施的选择有参考价值。     

甘肃省南部泥石流运动规律的分析与研究——以甘肃舟曲三眼峪沟为例

以相似性原理为基础,选择恰当的比尺,在甘肃省陇南市武都区野外构建泥石流物理模型,重现了舟曲"8·8"特大泥石流灾害发生过程。通过物理实验模拟,测得泥石流运动的平均流速为0.741 7 m/s,冲击力为1.99 N,最大堆积厚度为6.1 cm,堆积面积达3.64 m~2,并勾勒出堆积形态。选取经验公式,将实测值与经验公式计算结果相比较,验证了物理模型的合理性,进一步分析了泥石流的运动规律。根据泥石流形成的要素提取危险度评价因子,结果表明三眼峪为高度危险泥石流沟,这为泥石流灾害防治工程提供可靠的科学依据。     

动床条件下泥石流运动参数变化特征实验研究∗

泥石流运动参数变化特征与泥石流流量、沟床纵坡和沟床物源物质组成等紧密相关,准确确定泥石流运动参数变化特征对于进行流域风险评估和防治工程规划设计具有重要意义。通过室内水槽实验探索了不同来流流量、 沟床纵坡和物源细粒含量条件下,沟槽观测点处泥石流流深、流速和容重的变化情况。结果表明：来流流量和沟床纵坡越大,物源细粒含量越小时,泥石流冲刷能力越强;相同实验条件下,流体流深与来流流量间呈正相关关系,与细粒含量间呈负相关关系,且流深受来流流量的影响大于细粒含量;流体流速与来流流量和沟床纵坡间呈正相关关系,与细粒含量间呈负相关关系,且流速受沟床纵坡的影响最大,受细粒含量的影响最小;流体容重与来流流量和细粒含量间呈负相关关系,与沟床纵坡间呈正相关关系,且容重受沟床纵坡和细粒含量的影响大于来流流量。 通过水槽实验数据对泥石流流量进行拟合,采用流量拟合式对锅圈岩沟 2013 年“7·26”泥石流峰值流量进行计算, 与野外实测值对比精度高于 80%。     

泥石流浆体冲击拦砂坝荷载计算的实验研究*

泥石流冲击力大小是泥石流灾害防治工程设计最重要的参数之一,但到目前为止,泥石流对拦砂坝的冲击力计算还存在很大争议。本文通过在拦砂坝上安装冲击力传感器测量冲击力值,详细分析不同容重泥石流,不同沟道坡度及不同拦砂坝迎水面倾角等因素下泥石流对拦砂坝坝体的冲击作用。研究表明,影响泥石流浆体冲击力大小的主要因素有泥石流容重、沟床坡度和泥石流流速;在沟道坡度和泥石流总量相同时,泥石流浆体冲击力大小随泥石流容重的增加而降低;在泥石流容重不变时,随沟道坡度的增加而增加;泥石流容重和沟道坡度的影响主要反映到泥石流流速的变化中,推导出新的泥石流浆体冲击力大小计算公式;该公式表明,泥石流浆体冲击力大小同泥石流表面流速呈正比例关系,而比例系数因泥石流容重的不同而不同。分析比较了新公式同原有公式的差异,并举例说明了新计算公式的实用价值,为泥石流防治工程设计提供技术支撑。     

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。     

稀性泥石流的平均运动速度研究

泥石流的运动速度是泥石流动力学研究中最重要的参数。稀性泥石流是常见也是危害较大的泥石流类型,准确而简洁地计算稀性泥石流的运动速度非常重要。现有的稀性泥石流平均速度经验公式,在使用上和适用地区上还存在一些问题。本文通过分析一系列稀性泥石流观测资料中的体积浓度与稀性泥石流的运动速度和阻力特征的关系,得出了一个新的计算稀性泥石流平均运动速度的经验公式,该公式能适应各种类型的泥石流沟,适用于一般急流的稀性泥石流;对于缓流稀性泥石流,计算值与观测值相比偏大,但很接近;不适用于缓慢稀性泥石流。本文提出的经验公式,使用简洁,计算稳定,与其他方法计算的稀性泥石流平均运动速度很接近。该速度计算经验公式也适用于稀性泥石流堆积扇上游沟道,但对于堆积扇上的速度,计算值偏大,且越往堆积扇的下游,偏差越大。     

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。     

下游集中补给型泥石流动力学特征与防治对策——以四川省泸定县干沟泥石流为例

干沟泥石流是一条典型的下游集中补给型泥石流沟,其物源的启动、流通与堆积在700 m范围内完成.以2005年干沟泥石流过程为例,应用三种计算公式对该沟泥石流的动力学参数进行了计算.通过计算发现,三种公式计算结果差别不大,并取其平均值作为计算结果.根据干沟泥石流流量计算和形态调查对比分析,认为2005年干沟泥石流的形成过程具有明显的堵溃效应,且前期降雨对泥石流的发生影响较为明显.在对干沟泥石流动力学参数计算、物源补给特征及形成过程分析的基础上,认为干沟在2005年后易形成高频泥石流,对该沟泥石流开展监测预警尤为必要,提出了该沟泥石流监测预警方式并予以实施,可为干沟泥石流的防灾减灾提供科学依据.     

粘性泥石流阵性运动对沟床冲淤演变的影响--以云南东川蒋家沟为例

粘性泥石流沟床的冲淤具有其特殊的机理,年内及一场泥石流的沟床冲淤主要受泥石流体性质、流型、规模的控制,阵性运动中沟床演变主要反映在残留层厚度的变化。对云南东川蒋家沟进行野外现场泥石流及沟床冲淤的定位观测,应用观测资料对阵性粘性泥石流泥深、流速、拖曳力与沟床冲淤值的关系进行分析,认为在泥深<2.0m,流速<8m/s,流量<1500m3/s情况下,阵性泥石流运动前后沟床冲淤值与三者没有明显线性关系,沟床冲淤幅度较小,一般在-0.8~1.0m之间。通过分析,求得粘性泥石流沟床冲刷深度极限值的表达式。     

丹巴县邛山沟特大灾害性泥石流汇流过程分析

在实际调查的基础上,对2003年7月11日发生在四川省丹巴县邛山沟的特大灾害型泥石流汇流过程进行了模拟.研究发现,邛山沟泥石流的产生,系由于流域基岩表面的残破积物在70多天的断续降雨过程中饱和或接近饱和,在7月11日晚突降暴雨的作用下,沿途坡面土体基本同时启动,坡面泥石流汇流,产生高容重的粘性泥石流,最后与左支沟(甲沟)的洪水汇合形成大规模的泥石流.沿途由于粗大颗粒的堵塞,峰值流量在有些断面迅速增大.     

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     

泥石流浆体屈服应力综合表达式的研究

根据野外泥石流浆体观测试验分析,通过对不同料径沙颗粒的甘油沙浆流变试验,以及动摩擦临界浓度和极限浓度的实验研究,导出了反映泥石流浆体结构强度的屈服应力综合表达式,以便为泥石流高浓度,高速机理探讨和泥石流防治工作的设计提供科学依据的参数。     

四川省泥石流风险评价

以地州市为基本区域单元,给出了四川省泥石流危险度、易损度和风险度的定量评价结果。其中凉山州、阿坝州、甘孜州、雅安地区和攀枝花市为泥石流高风险区,与以上四个地州市具有泥石流高危险度密切相关。风险度的时空变化规律以及与危险度和易损度的相互关系亦在文中作了论述。     

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。     

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.     

泥石流灾害的动力成因初探

本文从动力学成因角度分析泥石流灾害的形成机理，提出了泥石流起动的动力学临界条件通式和用实测资料分析确定泥石流起动临界判别式的方法。     

大渡河长河坝水电站区域泥石流特征及危险性评价

2009年7月23日,四川省甘孜州康定县舍联乡长河坝水电站施工区响水沟发生特大泥石流灾害,造成重大人员伤亡和财产损失。响水沟是大渡河上游段右岸一级支沟,近百年来泥石流活动不明显。由于之前近一个月的连续降雨,沟谷内的不稳定堆积物已基本处于饱水状态,当日的强降雨直接诱发了此次泥石流灾害。本文根据现场调查资料,就该沟泥石流的形成条件、灾害成因及特征进行分析,并应用灰色系统理论关联分析方法和沟谷泥石流危险度计算分析综合评价其危险性。结果表明,在极端气象条件下,响水沟仍有可能发生中等至大规模暴雨型粘性泥石流。