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。     

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。     

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。     

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。     

确定性系数与地理探测器模型耦合的泥石流易发性评估方法研究∗——以安宁河流域为例

通过确定性系数与地理探测器模型耦合的方法研究耦合模型对泥石流灾害易发性评估的影响。基于遥感判识和野外考察确定安宁河流域内的 198 条泥石流沟作为评估样本,选取坡度、地面峰值加速度、地形起伏度、地层岩性、植被覆盖度、植被类型、地形湿度指数以及地貌演化指数作为评价因子,耦合确定性系数和地理探测器模型,分别计算各评价因子分级取值和因子权重,进行安宁河流域泥石流易发性等级分区。研究结果表明：(1)地理探测器方法定量分析安宁河流域内泥石流发育的主要贡献因子为地面峰值加速度、地形起伏度和坡度。(2)泥石流极高易发区和高易发区分别占流域总面积的 9.67% 和 12.02%,高易发区主要分布在安宁河流域两岸且呈条带状分布。 (3)利用 ROC 曲线对泥石流易发性评估精度进行验证,耦合模型的 AUC 值达到 0.824,相比单种模型 CF 模型的评估精度 0.786 提升了 4.8%,具有更高的准确率,评价效果更优。     

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。     

泥石流危险度的改进集对分析模型

泥石流危险度的正确评估是泥石流灾害治理和工程措施的基础,但泥石流危险度评价是一个极其复杂的不确定性问题.基于集对分析理论,探讨了泥石流危险度的集对分析改进新方法,即基于样本评价指标实测值与讨论泥石流标准危险度类别间的接近程度,判别集对同异反,进而应用模糊联系度的概念挖掘样本与讨论类别相邻类别的集对同异反有效信息,以综合定量分析样本的危险度,从而提高评价结果的町靠性和准确性.实例应用及与其他方法对比结果表明,基于改进的集对分析方法来评价泥石流危险度是有效可行的,町以取得理想的结果,且操作简单.     

砖混建筑在泥石流冲击作用下的破坏形态模拟

我国山地泥石流活动频繁,建筑物防护是山区城镇建设及泥石流堆积扇开发利用中必须解决的问题.了解建筑物在泥石流冲击力作用下的破坏形态,有助于防灾工程设计.利用实际观测数据和泥石流破坏现场调查分析结果,对砖混建筑在受到泥石流冲击力作用下的受力形式及破坏形态进行了理论模拟和计算.在此基础上,进行了墙片的破坏性试验,现场观测墙体在冲击作用下的破坏形态和历程,验证理论模拟结果,提出了加强砖混建筑抵抗泥石流冲击的措施,为建筑物抵抗泥石流冲击设计提供参考.     

云南省泥石流防治模式研究

通过对云南省40年来主要类型泥石流防治试点的综合分析,在对泥石流防治的原则,方案和措施进行研究的基础上,给出了云南省城镇泥石流、农田泥石流和道路泥石流的防治模式。     

基于数值模拟的泥石流危险性分区方法

由于泥石流运动方程研究和计算机技术的迅速发展使得基于数值模拟的泥石流危险性分区方法已成为泥石流危险性分区的主要方法.该方法也是这一领域最为有效的定量方法,并被大量应用于泥石流灾害评估、土地利用规划和灾害制图中.在分析泥石流运动数值模拟方法和根据模拟结果进行分区研究现状的基础上,指出了该方法在数值模型的建立、分区指标的确定以及指标分级中存在的问题,并针对这些问题提出了解决方法.     

泥石流点密度和面密度对区域泥石流危险度的影响——对比研究

泥石流分布密度是区域泥石流危险度评价的主要指标。泥石流分布密度分为点密度和面密度,前者是指每103km内泥石流沟的数量;后者是指每103km内泥石流沟的流域面积。以川西山区60个县市区为研究样本,分别以泥石流点密度和面密度作为区域泥石流危险度的主要评价指标,结合7个相同的区域泥石流危险度的次要评价指标,对研究区以县市区为基本单元的区域泥石流危险度进行了定量评价。结果表明,各县市区面积加权平均后的泥石流危险度分别为0.51(面密度)和0.52(点密度),差别甚微,整体上均属于泥石流中度危险区。两者的平均绝对差值0.04,远小于0.2这一危险度等级差值,平均相对差值为6.49%,小于10%这一允许的均方差范围。由此可知,用泥石流面密度来评价区域泥石流危险度,并非优于点密度;相反地,由于泥石流点密度具有获取资料相对容易、计算比较简便、工作量较小等优点,因而具有更为便利的推广应用价值。     

论泥石流及其学科性质

目前对泥石流性质的认识还不十分清楚,从而导致对其学科性质的认识还存在着不同的看法,纵观近70年来与泥石流发展有关的学科,通过对50余部代表学科成熟度的中外学术教材和专著的透视可知,地貌学是孕育泥石流的母学科,在泥石流这一学科生长点的发展壮大过程中,新兴的灾害学与其结合得最紧密,从而诞生了一门新的边缘交叉学科－灾害地貌学或称地貌灾害学,泥石流学科性质即定位于此,本文虽是仁者见仁,难免管中窥豹,其目的旨在引起同行的讨论和争鸣,以促进泥石流学科的更快发展。