淤地坝相对稳定模型实验研究

根据黄土高原典型小流域的水沙条件 ,建立概化的室内比尺模型 ,通过多次放水实验后对沟道沟底高程、沟底平均比降以及坝前淤地的平均高程等参数进行测量。对测量数据分析发现 ,随着放水次数的增加 ,各参数变化越来越缓慢 ,最终达到相对稳定 ,从而验证了淤地坝实现泥沙冲淤平衡、达到相对稳定的可能性。分析了促使淤地坝实现水沙相对稳定的原因     

我国泥石流数值模拟研究历程及发展趋势

针对泥石流流变特性和动力学过程复杂的特点，在系统收集国内泥石流数值模拟研究相关文献的基础上，按初步探索、逐渐完善和成熟多元3个阶段对我国泥石流数值模拟研究的历程及现状进行了总结。根据物质组成和动力学特征来看，泥石流的动力学模型可划分为连续介质、离散介质和混合介质模型，通过分析不同模型的特点及应用场景，对比总结各类模型和数值计算方法的适用性及不足，在此基础上针对当前泥石流模拟存在的难点，对泥石流数值模拟的发展进行了展望，旨在为泥石流数值模拟研究及应用软件开发提供参考。     

泥石流作用下路基易损性模型试验研究

[目的]采用模型试验研究泥石流对路基的冲淤作用规律,为泥石流作用下路基易损性的研究提供一定依据。[方法]以中巴公路K1561泥石流沟谷为研究原型,应用相似试验原理建立模型。根据原型沟谷设置试验条件,得到原型沟谷模型试验数据;然后又采用控制变量法进行6个因素共25组模型试验,以研究不同因素在泥石流作用下对公路路基的冲淤作用规律。[结果]原型沟谷模型试验数据与现场调查结果相吻合;流通区坡度、路基与泥石流出山口之间的距离、一次泥石流冲出物最大方量、泥石流重度和泥石流爆发频率5个因素对易损性的影响较为明显,泥石流主沟道与路基之间的夹角对路基易损性的影响不明显。[结论]5个因素对路基易损性有重要影响,可作为泥石流易损性评价中的重要评价指标。     

藏东南直白沟冰崩型泥石流孕灾条件与动力特征

[目的] 分析西藏林芝市米林县派镇直白沟2020年9月10日泥石流灾害的形成条件、启动机制和动力特征，为藏东南地区重大工程建设中的冰崩型泥石流灾害的监测预警及风险防控提供科学参考。 [方法] 综合利用野外调查、多期遥感解译、灾害监测和现场观测等手段，研究了泥石流的启动过程、冲淤特征和灾损情况，计算了动力参数。 [结果] “9·10”泥石流灾害是高位冰岩崩驱动形成的，包括3个形成过程： ①受2017年米林地震对岩体震裂作用和冻融循环作用，南侧分水岭发育高位冰岩崩，形成冰岩碎屑流在斜坡冰碛平台运动， ②冰岩碎屑流铲刮斜坡冰碛物与松散岩土体，进入2^#支沟运动并沿途携带沟道物质，放大碎屑流规模。 ③通过运动过程中的碰撞摩擦，冰体发生相变，冰岩碎屑流转化为泥石流。 [结论] 冰崩型泥石流的触发条件、水土耦合过程和动力特征均异于常规冰川降雨复合型泥石流，其动力参数受启动点高势能和运动中冰水相变作用影响，与现有计算方法所得结果具有极大差异。未来对冰川泥石流灾害防治研究不能直接采用现有降雨型泥石流动力参数计算方法，应基于泥石流启动机制来分析动力参数。     

大渡河上游干桥沟泥石流发育特征与防治方法

通过野外调查与实地勘测,在查明泥石流的形成背景条件及灾害特征的基础上,分析了干桥沟暴发大规模泥石流灾害的成因,计算了泥石流运动特征参数,探索了泥石流沿沟道的演化过程及机理,提出了相应防治方法。研究结果表明:干桥沟为高频大规模泥石流,具有暴发频率高、成灾速度快、运动过程短、危害严重的特点;受沟道微地貌影响,泥石流沿沟道演化过程具有“小淤大冲、聚小成大”的特征,是形成大规模泥石流灾害的主控因素;受物源点活动趋势的控制,干桥沟常态工况下的泥石流的暴发规模和频率呈降低趋势,对沟口危害较小,但受泥石流聚小成大的演化规律影响,在极端暴雨工况下将暴发大规模以上灾害,危害县城安全。针对泥石流特征,提出“以固源、稳沟、拦挡为主,辅以消能、排导”的治理方法;同时对白呷衣滑坡变形进行监测,加强泥石流灾害的预警。     

坡面泥石流起动模型研究

针对单一坡面泥石流起动模型进行研究。基于土壤动力学理论、土壤下渗理论和土壤水动力学理论,以及土体含水率变化引起土体抗剪切应力变化的物理机理,提出了坡面泥石流起动模式。在此基础上,结合传统分布式水文模型理论,建立了分布式坡面泥石流起动模型。模型应用于云南蒋家沟典型坡面泥石流研究,能够预测坡面泥石流起动的时间、部位和起动量,进行多时段模拟坡面泥石流入沟流量过程线,模拟结果体现了泥石流发生阵发性、不连续性、滞后性的特征,这与实际观测情况吻合,表明应用该模型研究坡面泥石流的起动是可行的,能够为进一步的泥石流数值模拟提供依据。     

日本应用实测洪水径流资料模拟泥石流运动过程

研究泥石流运动规律 ,模拟泥石流运动过程 ,利于掌握其沉积、泛滥的危险区域 ,制定防灾对策。日本学者原田民司郎等人 ,采用实测泥石流资料 ,应用泥石流输沙模型及其运动方程、连续方程式 ,再现了日本水无川 1992年8月泥石流的运动过程。经比较 ,实测值与计算值大体一致。对其他泥石流模拟 ,再现性良好 ,采用泥石流输沙模型 ,实测降雨量 ,实测泥石流水位、流速 ,便可模拟泥石流运动过程     

多沙河流次洪横断面冲淤面积随机预估

提出一种通过预测多沙河流横向变化预估河段冲淤的方法.通过追踪多沙河流次洪过程中横断面面积变化,及分析多沙河流次洪横断面面积变化成因,建立了横断面冲淤变化模型.利用此模型并结合蒙特卡洛方法,实现了给定水沙条件下,对次洪冲淤导致的横断面面积变化的预估.经用于黄河内蒙古河段实例分析,假设洪水冲剧内蒙古河道,上游巴彦高勒、三湖河口断面分别扩大286,283 m3,下游头道拐断面几乎没变;用输沙平衡法计算结果上游巴一三河段冲刷121万t,下游三一头河段冲刷35万t,表明该方法实用、可行.可以为多沙河流的河道治理、防灾减灾决策提供了技术支撑,并丰富了多沙河流冲淤计算方法.     

舟曲县三眼峪沟泥石流灾害治理工程分析

2010年8月8日,舟曲县城北侧三眼峪沟和罗家峪沟暴发的特大山洪泥石流,给舟曲县城人民生命财产造成了巨大损失。基于现场调查、勘测,从流域地质环境条件,该次泥石流形成及活动特征,固体松散物质储存及补给方式,沟道冲淤变化及县城防灾等分析入手,阐述了拦挡工程在三眼峪沟泥石流治理中的作用,提出了以拦为主,拦排结合的治理观点;对拦挡坝工程类型进行分析选择,提出了采用抗冲击力强的中、高拦挡坝治理该沟泥石流,以确保足够的拦砂库容和工程的安全可靠性;依据各沟段泥砂补给及泥石流活动特征,分析拦挡坝构筑物形式及其功能和作用,系统部署了沟道拦挡坝工程。     

拦沙坝设置对泥石流拦截作用的数学分析

应用数学理论研究了拦沙坝对泥石流堆积过程产生的影响,探讨了泥石流的流动与堆积过程。用向量的观点分析泥沙在水坝内的运动与堆积,推出新的泥沙和泥石流运动、堆积计算公式,使计算的数值更接近实际状况。以大小2种粒径的泥沙作为讨论的对象,采用泥石流的流动堆积模拟实验模型方案,适用于不透水型拦沙坝设置地点的泥石流堆积过程。但缺乏与实地观测记录进行比较,因此,本数值模拟实验模型的妥当性要做验证,尚须用多级粒径数值模拟实验模型研究。泥石流的流量水位图对粒径变化的影响,没有采用混合沙砾模型,尚有许多不明之处。     

神府—东胜矿区人为泥石流的系统控制研究

在神府－东胜矿区人为泥石流沟道广泛野外调查的基础上,根据人为泥石流的特点及其发生发展过程的动态机理,应用多层次系统控制原理,分别提出了现有人为泥石流及潜在人为泥石流系统防治模式,总结出神府－东胜矿区人为泥石流系统防治的特殊性,控制固体物质补给是关键合理设计规划弃土石渣的排放场地是重点,搞好汇水区水土保持系统工程是基础,调整沟床比降,减少水流动能,使泥石流暴发减少到最低程度。     

杂谷脑河流域暴雨型泥石流沟地貌特征分析

沟谷的地貌特征是泥石流灾变过程中的一个重要的缓变因子。它决定泥石流形成的动力条件,制约水源条件中的地表径流汇流过程,影响固体物质补给的方式。因此,可以通过研究流域地貌特征来分析泥石流灾害发育特征。以杂谷脑河中游的暴雨型泥石流沟为研究对象,分析了定量描述沟谷发育阶段的流域地貌信息熵,流域面积以及沟床纵比降与泥石流灾害特征之间的关系。结果发现,泥石流沟流域地貌信息熵值处于为0.12～0.20之间时,沟谷属于中高频的泥石流沟,熵值位于区间之外的沟谷则属于低频泥石流沟;沟谷流域面积大于15km2,沟床纵比降小于300‰时,发育稀性泥石流,反之则发育黏性泥石流。     

泥石流流域地貌形态的统计分形

流域面积、主沟长度和沟床比降等地形地貌要素,在泥石流的发育和形成中起重要作用,研究证明三者与泥石流沟分布之间存在非线性关系,具有明显的分形特征。回顾了泥石流流域地貌的分形研究,并通过大量的资料分析,对原来泥石流流域地貌的分维计算进行了改进,得到的分维结果更具有关联性。同时,建立了泥石流流域地貌的统计分形模型,对泥石流流域地貌分维的意义进行了详细论述。这为泥石流发育、形成和分布的非线性研究提供了一条定量化途径。     

冰碛湖溃决型泥石流演化过程试验研究

[目的]分析冰湖溃决型泥石流演化过程中运动参数的变化特征,为冰湖溃决型泥石流的防治提供理论依据。[方法]采用水槽试验,探讨冰碛湖溃决型泥石流形成和演化过程。[结果]冰碛湖溃决泥石流属于典型的水力类泥石流;根据水沙两相流容重的变化,冰碛湖溃决型洪水演化为泥石流的过程可以概括为挟沙水流—泥石流—挟沙水流的演变,相对应的泥石流的粒径从粉砂到砾石,再到粉沙的变化过程;泥石流容重越大,一次泥石流过程中颗粒粒径越粗。从不同组次的试验结果来看,冰碛湖溃决泥石流粒径与其容重也存在正相关关系。[结论]泥石流的运动和演化过程本质上取决于冰碛湖溃决型洪水功率和沟床堆积物的粒径特征。     

泥石流的阻力分析

观测资料表明,泥石流阻力要大于同等水力条件下的清水阻力。根据泥右流中粗、细颗粒对阻力的不同影响,认为泥石流阻力的增大主要是由于泥石流中的推移质造成的。为了证实这一观点,作者分析了推移质附加阻力与泥石流阻力中大于清水阻力的那部分阻力之间的关系。分析结果表明,泥石流阻力和清水阻力之差有明显地随推移质附加阻力的增加而增大的趋势。     

西南山区泥石流沟流域形态统计分析——以云南小江流域为例

泥石流沟谷因泥石流类型和发育阶段不同而具有多种形态,对其进行研究具有十分重要的理论和实际意义。通过对小江流域32条灾害性泥石流沟的流域面积、主沟长、平均沟床比降、流域平均宽度进行统计分析,得出了几点结论,为泥石流危险度评价和防治工作提供了参考。     

单沟泥石流灾害危险性评价研究

对以往的泥石流危险性评价方法进行了总结,介绍了模糊数学、灰色理论和GIS技术在泥石流危险性评价中的应用。最后,通过对单沟泥石流危险性评价的研究,提出了改进后的评价模型,在该模型中可以充分体现降雨作为激发因子的作用。     

基于粗糙集理论的泥石流易发性综合评判模型

泥石流灾害易发性判断是泥石流灾害性评价的重要组成部分,快捷、准确的评判对人类工程活动有着重要的指导意义。众所周知,流域中,形貌、地质、水文三大条件对泥石流灾害起决定性作用,是泥石流易发性的主要影响因素。这里基于对泥石流灾害的机理认识,将泥石流易发性分为高易发、中易发、低易发、不易发4个等级,在充分考虑泥石流灾害易发性影响因素贡献的基础上,给出各因素等级的确定标准,运用粗糙集理论获取各级评价指标的相对重要度,再依据专家经验确定主观权重,结合相对重要度和主观权重确定各因素的综合权重,进而利用模糊数学中多级模糊评判的理论和方法,建立了一种新的泥石流易发性多级模糊综合评判模型,并以陕西省凤县5条泥石流沟为例进行模型验证,结果表明这5条泥石流沟易发性从低到高的排序为:吴家沟泥石流沟、三台山泥石流沟、后沟泥石流沟、银铜梁泥石流沟、寺沟泥石流沟,结果与实际吻合良好。