泥石流流速与堆积模式之实验研究

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,通过小型水槽实验,对泥石流流速与堆积模式的关系进行了实验研究,获取了泥石流堆积范围与形态比的堆积模式数据,得出了在特定控制参数下,泥石流流速与堆积形态和范围的回归公式。     

日本泥石流形态观测

滑川北股泽为日本泥石流易发区。1982～2004年共有11次的观测记录,其中7次获得了泥石流VTR图像,观测器械设在第1#塘坝～上游塘坝群的泥石流流下堆积区间。通过监控摄像可以获得泥石流的水文图及流出塘坝堆沙区域的泥石流的图像。并求得泥石流的流量、流速、波高、土沙生产量、土沙堆积量、土沙流出量。通过分析可认为:由于过去的长期存在不稳定的土沙堆积在山坡、溪床内,成为泥石流发生的间接原因;近期的超强降雨是诱发泥石流的直接原因。其堆积机制:因水保工程曾拦截数次泥石流,伴随堆沙区域的地形变化,原河床的坡度变化点成为主要边界,后续泥石流开始逆向堆积。     

泥石流运动的阻力与流速

泥石流运动的阻力和流速，是铁路勘测设计和研究工作中很重要的问题，它与泥石流灾害的调查分析、跨泥石流沟的桥跨设计、灾害活动的预报等都有着密切的关系。在泥石流运动中存在有二个特殊的阻力要素：一个是其浆体的高粘度与非牛顿体流变特性；另一个是其中粗颗粒物质受剪运动时的离散切应力。根据阻力要素组成情况的不同，泥石流运动可以划分成三种主要类型，即伪一相泥流、稀性水石流和粘性泥石流。对于伪一相泥流，一般流体力学的概念和流速计算式仍可用于它的流速计算，只是在层流时要按其非牛顿体的流变特性来计算其运动阻力。文中建议用式（3）、式（4）和式（5）来估算浆体的流变参数。对于稀性水石流可以进一步划分为饱和式和非饱和式两种。当粗颗粒离散体充满全部水流深度的为饱和式，反之为非饱和式。对于粘性泥石流，其浆体的高粘度不只是增大了粘滞阻力，而且也使颗粒的离散应力发生变化。我们通过试验在文中提出了反映阻力变化情况的半经验公式。     

砂防坝防止泥石流效果的模拟研究

<正>1 1989年7月9日泥石流概况1.1 泥石流规模自1979年事先在滑川流域北股泽利用VTR进行泥石流观测至1989年7月9日(以下称’89泥石流)发生泥石流前,共进行3次泥石流观测,并进行泥石流流动全过程摄像。在观测中,由于VTR起动后至泥石流主阵通过前的时间过长,因磁带用竭,没能摄到最大流量通过时的情况。     

关于河流源头沙砾堆积地泥石流流动特性的研究

世界上的许多国家都在研究泥石流的发生、发展规律,用以往的泥石流构成状况来解释泥石流的发生过程。日本学者今泉文寿先生将上游河床存在数米厚沙砾堆积物的易发泥石流山谷作为研究对象,研究河流源头沙砾堆积地发生泥石流的流动特性。研究结果为:孔隙流体间的水面到沙砾移动层的表面时,不会发生泥石流。在河床坡度为28°-30°的陡坡泥石流在流动时,有侵蚀和堆积现象,在其河床流动中的泥石流质量浓度比即将流动的泥沙质量浓度低。对其石砾堆积的现象,在其河床流动中的泥石流泥沙质量浓度比即将流动的泥沙质量浓度高。只用VTR图像或超音波水位计的观测,只能得到关于泥石流表面的情况,但不能了解泥石流内部的结构。     

北京王虎沟泥石流堆积物粒度参数分析

通过野外实地调查与室内实验相结合的方法,对王虎沟泥石流堆积物的粒度组成进行研究分析,采用平均粒径、分选系数、偏度、峰度等粒度参数分析了北京王虎沟堆积物特征。研究表明:颗粒平均粒径在上、中和下游表现为大—小—大,整个流域颗粒的分选均较差,上游和中游堆积区颗粒粒径偏度比下游更趋于对称;上中下游峰度值表现为大—小—大。通过对当地泥石流堆积物颗粒参数的分析,得出:此流域如遇暴雨极易发生泥石流灾害,会对当地人民群众的生产生活带来重要影响。     

基于MOD16的北洛河流域蒸散发空间格局演变研究

[目的]探究北洛河流域地表实际蒸散发年际和年内的时空变化特征,为该区域的生态基准与生态需水量研究、退耕还林效果研究提供理论依据。[方法]基于北洛河流域2000—2014年MOD16遥感数据、气象数据、水文数据和2011年土地利用数据,采用流域水量平衡法、均值法、标准差法和线性趋势法进行蒸散发(ET)时空变化特征分析。[结果]流域年蒸散量在波动中缓慢上升,波动范围为395.4~517.4mm/a,15aET均值为446.74mm/a,年内蒸散量呈单峰型分布,季节性变化特征明显,地表蒸散主要集中在5—9月,最高值出现在8月;经与北洛河流域的实测降水空间插值结果比较,MOD16-ET估算结果的相对误差均值为12.04%,相关系数达到0.81;流域内上游至下游的ET剖面线波动明显,呈不规则的"波动曲线"形态;流域内ET值年际变化空间分布特征明显,中游和上游地区以增加趋势为主,下游以减少趋势为主。[结论]近15a来北洛河流域蒸散发整体呈现增大趋势,主要驱动因素为人类活动,尤其是退耕还林和水土保持等工程的实施。     

官坝河泥石流动力学特征参数

青藏高原东南缘构造断陷湖都不同程度地受到山洪和泥石流侵蚀带来的泥沙淤积的影响.其中邛海的泥沙淤积问题最具代表性.邛海日益严峻的泥沙淤积问题的解决取决于流域内山洪和泥石流的治理.在此背景下,分析了邛海流域官坝河地形地貌特点和邛海泥沙淤积特征,并计算了官坝河泥石流动力学特征参数.研究发现,官坝河流域泥石流属于过渡性-黏性泥石流,1998年官坝河泥石流最大洪峰流量为813.7 m3/s,泥石流最大动压力和大石块冲击力分别为147 kPa和1.63×105 kN.据此提出了邛海流域官坝河泥石流防治建议:在官坝河上游支沟采用稳拦防治措施以稳固沟床和拦挡大颗粒物质;在官坝河下游采用拦排清防治措施以减少细颗粒物质进入邛海并定时清理河床泥沙. 邛海流域官坝河泥石流的治理可为青藏高原东南缘构造断陷湖区域内的山洪和泥石流治理提供一定的参考价值.     

神府-东胜矿区人为泥石流沟道流域地形条件分析

在对神府一东胜矿区人为泥石流沟道广泛野外调查的基础上,选取了４３条典型泥石流样沟。在１：１００００地形图及卫片上进行了形态要素量测,应用流域地貌分析原理,对所有样沟各形态要素进行了详细分析,结果认为,人为泥石流沟道地势比沿程变化特征为,以形成区比降最大,区别于自然泥石流沟道;沟道分区面积比以汇水区面积最大,明显区别于湿润地区;流域形状以扇形为主,沟道给养面积较大,崎岖系数不太大是半干旱地区人为泥石     

朱庄子矿渣型泥石流成因及运动特征研究

朱庄子泥石流为典型矿渣型泥石流,其矿渣特征直接影响泥石流的发生,而泥石流运动特征则是防护设计的基础。通过走访调查、工程地质测绘及室内试验对泥石流成因进行了研究,结果表明:渣堆坡脚受流水冲刷,细颗粒矿渣被冲走,原有大颗粒块石重新排列,进而造成坡面滑塌,增加了物源,在汛期易形成水石流。采取现场配浆法、洪痕法确定了泥石流流体容重、流速、流量及危险区范围,为泥石流防治设计提供了依据。     

大渡河流域野牛沟泥石流堵河危险性预测

野牛沟为大渡河流域中段具代表性的一条泥石流沟,其充足的物源储备和地形条件为泥石流的再次暴发提供了有利条件。通过对3种频率下野牛沟泥石流一次冲出固体物质方量、流量和扇形地的沟床条件3个方面的研究,对传统的堵河经验公式进行了修正,并通过对野牛沟泥石流的研究对修正后的经验公式进行了验证。结果表明,在P=1%(100年一遇泥石流)条件下,野牛沟发生泥石流会完全堵塞金汤河;P=2%时(50年一遇泥石流),可能会堵河或部分堵塞;P=5%时(20年一遇泥石流),野牛沟泥石流不会造成堵河。研究结果验证了修正后堵河公式在研究区域内的通用性,为泥石流灾害提前识别和预防提供了可靠的方法。     

高容重黏性泥石流沉积的组成和构造反映的搬运和沉积动力特征

通过地貌形态、粒度分析和定向样品切片分析等资料探讨查菁沟泥石流的沉积特征及其反映的泥石流动静力学特征.砾石的含量下游较少,砂的含量由下游向上游减少,大于4mm碎屑向顶层减少,黏土相反.容重总平均值由下游向上游逐渐增加,横剖面中容重有由下向上的增加的趋势.定向切片的纵剖面中粗大碎屑反映出由底向顶倾角增大的特点,优势倾向上游;横剖面显示主流线两侧的碎屑以向主流线(向内)倾斜为主,构成一种“向心状”构造.沉积主体表现为混杂构造,底部多表现为纹层理构造,表现出底部层流,上部塞流特点.     

根据地基振动推测泥石流规模

通过在日本的烧岳上上堀泽设置地震计,观测泥石流运动时地基振动特性,建立了波峰振动加速度与波峰流量,振动加速度振幅时间积分与泥石流体积之间的函数关系,并且两两变量之间里拉强的正相关,相关系数分别为０．９０和０．９８。由此断定：可以通过观测地基振动来推测石砾型泥石流流量或泥沙总输出量。但当振动加速度小于 ４０ ｍ／ｓ２时,泥石流波峰流量的推测值误差比率会有超过 ５０％的情况。当振动加速度振幅的时间积分小于８００ ｍ／（ｓ２·ｓ）时,推测泥石流体积,误差比率虽然也有超过５０％的情况出现,但是在发生比其规模大的泥石流时,推测精度显著提高。     

泥石流堆积泛滥过程的数值模拟及其危险范围预测模型的研究

应用二维非恒定流理论，对泥石流堆积泛滥过程进行了数值模拟。基于绘制泥石流堆积区域流速分布图的泥深分布图的基本思想，用隐式剖开算子法求解泥石流扩散过程的二维非恒定流方程组，建立了预测泥石流堆积危险范围的数学模型，通过实例应用与检验，符合性较好，是一种值得推广应用的方法，泥石流堆积泛滥范围预测数学模型的建立，在减轻泥石流灾害中可以发挥十分重要的作用。     

基于小流域松散固体物空间分布的泥石流堆积扇形态特征参数估算

以岷江流域上游地区的汶川县映秀镇附近5条泥石流小流域的SPOT遥感影像为基础,获取泥石流沟内“5·12”地震诱发的崩塌滑坡松散固体物质信息,并应用GIS技术对小流域内松散固体物分布进行空间分析,建立小流域松散固体物空间分布函数T(s)和相对空间分布函数F(x),计算其分布积分W和相对分布积分D,将积分值作为泥石流小流域松散固体物空间分布定量化参数,尝试应用于泥石流堆积扇的最大堆积长度L和最大堆积宽度B 的参数估算.结果表明:5条泥石流沟内松散固体物较多分布于流域高程中值以下区域;相对于泥石流沟沟口,其松散固体物更加集中在泥石流主沟道附近;引入小流域松散固体物空间分布定量化参数(W和D),泥石流堆积扇形态参数(L和B)的估算值在该区域逼近于实测值.     

泥石流特性模拟方法与研究

对于泥石流特性的研究,2005年日本学者中谷洋明等人针对泥石流存在明显不同流动的现象,从流速和弯曲部位两方面入手,通过仿真模型演示泥石流在陡坡面上及弯曲部的流动特性,在此基础上采用解析法对模型的适用性进行评价。其结果表明:流速随时间变化有共同增大的趋势;弯曲部左、右岸水位落差为25 m,有显著偏流的结果。泥石流发生36 s后,对建筑物(堰坝)产生冲击,距洪峰(160 kN/m)到达时间只有1 s。正面龙头部分瞬间的冲击力很大。且在泥石流龙头部分集中大的砾石,其冲击力导致建筑物破损。计算的结果表明,最下游的堰坝及下游侧流出的沙石量与上游流入量对应成比例。并且,有堰坝其流速、偏流的高度,比无堰坝要小得多,流出的泥沙量也有减半的效果。今后,要在模型与粒径、粒度分布等的灵感度进行分析。并要考虑建立综合性的解析模型,以提高计算能力。     

西藏地区小流域泥石流洪峰流量计算方法与改进

在西藏地区泥石流野外调查中发现,泥石流形成区下限下延至流域中游、流通区沟道形态复杂、沟道交汇等现象明显。因此,基于全流域特征参数的雨洪法计算难以得到准确的泥石流设计参数。针对此类泥石流沟道,采用了子流域叠加雨洪法计算的方法。以西藏山南地区某泥石流沟为例,针对支沟面积>25%的沟道进行了计算和讨论。利用三角形概化泥石流流量过程线,计算了交汇后主沟泥石流的洪峰流量。比较了全流域雨洪法和划分子流域雨洪法的计算结果,认为子流域法能更准确地反映支沟泥石流在整个流域内的影响和作用,可为防治工程设计提供参考。     

晚更新世小江流域泥石流沉积特征及发育规律

泥石流沉积物作为晚更新世一种特殊沉积类型,是在特定的地质过程和地理环境中形成的。由于特殊的地理环境,泥石流沉积成为晚更新世小江流域主要的沉积类型,本文在研究了青藏高原东缘小江流域蒋家沟附近晚更新世不同时段泥石流沉积剖面沉积特征、化学元素及可溶盐成分的富集规律、CaCO₃含量、pH值、有机质含量及植物花粉组合特征后发现,自末次间冰期到末次冰期,沉积物基质中可溶性盐在增多,花粉从以木本为主转变为草本为主,同时泥石流沉积层有变薄的趋势,反映了随气候变冷,泥石流有减少的趋势。     

湖南武水流域泥沙颗粒特性及分形规律研究

流域土壤流失的泥沙颗粒及其分布与流域土壤有关,影响流域土地质量和输沙过程。以武水流域天然河道的53次降雨径流输沙过程实测资料为基础,运用R-R(Rosln-Rammler)粒径分布函数法分析了泥沙颗粒级配特性及其分形规律。结果表明,流域多年均悬移质泥沙颗粒组成为粘粒11%、粉粒51%、细砂粒32%和粗砂粒6%,以粉粒和细砂粒为主体,占83%。1981年以后,悬移质泥沙颗粒中粘粒和粉粒含量相对减少,悬移质泥沙颗粒呈变粗的趋势。悬移质泥沙颗粒组成具有分形特征,分形维数D与小于0.005 mm粉粒及粘粒含量呈较显著相关,与中值粒径相关性较差。流域推移质泥沙颗粒中值粒径平均为0.874 mm,推移质泥沙以砂、石砾为主。推移质泥沙颗粒组成具有分形特征,分形维数D与小于0.3 mm细砂及粉粒含量呈显著相关。流域泥沙级配及其变化,有利于分析泥沙来源,采取相应的治理措施,控制泥沙。     

河床泥沙堆积发生泥石流时的形态

为研究泥石流发生、流动和堆积结构机理,常规采用水文模型试验。而研究泥石流发生时河床堆积泥沙的形状与时间和空间变化关系的相对甚少。2009年日本学者池田晓彦等进行了模拟自然河流的缓慢河道坡度,发生泥石流的试验,结果表明:当坡度为30°~27,°明显在前峰形成流动层,相对流动速度大。在24°~21°流动层停止时形成沙堆。在18°~12°区流动速度慢。相对于陡坡区间形成流动层是表面流或渗透流,在河床堆积的泥沙为饱和状态流动;相对于缓坡区间形成沙堆的表面流与渗透流,河床堆积泥沙是饱和状态。表面流具有越过沙堆肩胛流动的趋势。在坡度变化点等泥沙有大量堆积的现象。有关泥石流发生条件有待于深入研究。