泥石流粒度分维值的初步研究

运用分形理论,提出泥石流粒度分维的概念及其计算方法。根究泥石流粒度分析结果,分别求解泥石流形成区原始土体粒度分维、流体粒度分维和堆积物粒度分维,并分析它们与泥石流体颗粒机械组成和流体性质方面的相互关系。泥石流粒度分维值为泥石流形成、运动和堆积特征以及流体性质提供了可供参考的指示意义。     

泥石流堆积物粒度分形特征及影响因素分析

汶川地震诱发了大量的泥石流,给山区带来了巨大的人员伤亡及财产损失,为了更好地对泥石流特征进行研究并对其危险性进行预测,通过野外取样对泥石流堆积物进行了粒度分析,并对汶川地震灾区泥石流堆积物的分形结构特征以及泥石流物源区岩性、松散物质量及沟道坡降对泥石流堆积物颗粒组成的影响进行了分析。结果表明,其粒度分维值介于2～3之间,平均值为2.49,标准差为0.19,分维值的离散度比较低。粉砂岩的分维值最小,其次是砂岩和泥灰岩;石英闪长岩的分维值最大,其次为石灰岩。分维值的变化趋势与松散物质量的变化趋势极为相似,分维值随着松散物质量的增大而增大。泥石流堆积物的分维还受到沟道坡降的影响,在其它影响因素相同的情况下,分维值随着沟道坡降的增大而增大。地震后泥石流堆积物的分形特征体现了泥石流危险度的大小,可为泥石流活动特征及危险性预测提供依据。     

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。     

土壤短期吹蚀的粒度分维研究

基于风洞实验数据 ,对砂质壤土与壤质砂土短期吹蚀的粒度分形结构及其分维变化进行了探讨。结果表明 :( 1)在砂质壤土与壤质砂土的不同吹蚀时段 ,各自床面的粒度组成是具有分形结构特征的 ,在风洞里不同风速与时间下的吹蚀并未改变两种土壤所具有的分形结构 ,改变的只是分形结构的定量描述参数分维 ;( 2 )无论是在初始状态还是在一定的风速和时间下 ,砂质壤土的分维都小于壤质砂土的分维 ;( 3)两种不同质地的土壤在不同的吹蚀时段床面粒度分维与 <0 0 5mm的颗粒 (即粉粘粒 )含量之间都存在着显著的正相关性 ;( 4 )两种土壤在吹蚀的过程中由于土壤性状的差异 ,其床面粒度分维会随时间和风速的不同而出现相异的变化过程     

金沙江上游雪隆囊古滑坡堰塞湖溃坝堆积物粒度特征

金沙江上游地质灾害频发,地质环境演化相对复杂.为研究堰塞湖溃坝后堆积物的来源与坝体物质、沉积环境的关系,以金沙江上游雪隆囊古滑坡堰塞湖溃坝堆积物为主要研究对象,通过野外实地调查取样和室内粒度筛分试验,对雪隆囊滑坡堰塞湖溃坝堆积物的粒度进行测试,并分别对滑坡堰塞湖溃坝堆积物的上、中、下游3段的粒度特征进行研究.结果表明:从溃坝堆积体的上游到下游,粒度分布曲线分别为单峰、多峰、双峰;上游粒度组成主要以砾石为主,中游和下游主要以细砂和极细砂为主,粒度从上游到下游依次有明显的细化趋势,平均粒度由粗变细,分选性整体上较差和差.以上这些特点综合反映出溃坝堆积体的上游段到下游段的水动力条件在逐渐减弱,其中堆积体上游段砾石部分来自坝体物质,而中、下游段细粒部分既可能来自坝体,又可能来自堰塞湖溃坝前的上游湖相沉积层.     

北京双紧梢沟泥石流堆积物的特征及演变

北京山区具备泥石流形成与发生条件,泥石流灾害的发生较为频繁。在收集当地泥石流发生历史资料的基础上,详细调查了西白莲峪双紧梢沟的自然地理状况和泥石流堆积物的特点。采用野外量测和填图的方法调查双紧梢沟泥石流的地貌特征;现场选取一定数量的砾石进行abc长度和倾向调查,测定双紧梢沟泥石流堆积物的结构特征;选定泥石流典型区域,进行挖圆探坑,取出全部颗粒并带回实验室,进行粒度分析;同时,对双紧梢梢沟泥石流堆积扇的发育和演变过程进行分析。粒度分析结果表明双紧梢沟泥石流堆积物砾石平均粒径为0.256m,磨圆度为2～6。90%以上砾石直径为0.220～0.410m,最大砾石直径为0.409m,堆积物主要有砾石和一些粗骨性碎屑物质组成,砾石排列无明显特征,分选差。由粒度分析可知,该区泥石流堆积扇的形成受到水石流形成过程的影响,水石流形成堆积扇,之后可能发生粘性泥石流。由其频率曲线为一多峰曲线。该曲线说明泥石流发生时,其砾石的搬运方式由推移、跳跃、悬浮三大部分组成。双紧梢沟泥石流堆积扇的演变过程和特征明显受到双紧梢沟和西白莲峪主沟水流的影响。该研究结果对今后进一步探讨北京山区泥石流形成机理和运动过程以及为泥石流防治制定有效措施提供参考。     

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。     

滑坡堆积物水分动态的观测

对坡面发生滑坡和泥石流的分析,要进行危险系数计算,需要有坡面水分动态观测资料,然而,在世界范围内,很少有人长期对坡面堆积物水分动态进行观测。2008年日本学者泷口茂隆等人持续对坡面动态、水文进行不间断观测。其结论是发生降雨时,径流流出几乎迟缓,坡面堆积物变化明显;应用物理模型对该地区进行表层滑坡地点的计算与发生预测的精度较高。但因仅有5 a的观测数据,且没有较大降雨观测资料,还不能说具有系统研究,对把握降雨时坡面堆积物的水分状况和坡面变化形态,及对发生坡面滑坡预测方法等,有待于进一步研究。但此次观测资料、观测仪器、观测方法,还具有一定借鉴价值。观测方法及相关资料可做他山之石。     

陡坡河床堆积物中的水分动态

泥石流发生的决定因素在于堆积物是否具有流动性。对于堆积物水分状况的研究,在世界范围内尚无定论。2008年日本京都大学农学研究所水谷太郎等学者在京都大学防沙观测所实验流域的足洗河谷陡坡河床堆积的泥沙内部不同深度安置显像密度计,通过观测降雨对堆积物水分状况的影响,分析泥石流发生时河床堆积物中的水分动态,研究泥石流的发生机理。其结果是在降雨影响下,堆积物的下层和上层达到饱和时,在中层明显呈不饱和现象。河床堆积物处于饱和状态,是泥石流发生的前兆。发生泥石流的临界降雨量是10 m in最大雨强20 mm。此项研究对我国研究泥石流发生机制,很有借鉴作用。     

泥石流频发区土地利用分形特征及稳定性研究

应用GIS技术及分形理论,以云南省小江流域为研究区,将土地利用类型划分为6类：耕地、林地、草地、水域、城乡工矿居民用地及未利用地,并进行各土地利用类型图斑分形维数分析。结果表明：小江流域土地利用方式在区域分布上相对集中,土地利用类型以草地、林地和耕地为主,分别占全流域面积的52.78%,28.07%和15.77%,土地利用结构相对单一;土地利用类型的分布具有分形结构,各土地利用类型分维值为1.197 2～1.498 4,平均分维值1.327 9;根据分维值对各土地利用类型稳定性排序：林地〉未利用地〉城乡工矿居民用地〉耕地〉草地〉水域;稳定性指数介于0.2～0.5之间的土地利用类型面积占研究区土地总面积的42.66%,总体稳定性较差。说明在人为和自然因素影响下,小江流域土地利用总的发展趋势不稳定,人为扰动因素的实施欠合理。分维值较好地反映了各土地利用类型的复杂程度及稳定性。     

泥石流频发区不同盖度草地土壤颗粒的分形特征

运用土壤粒径质量分布原理与分形理论,研究泥石流频发区蒋家沟3种不同盖度草地土壤粒径分形特征。结果表明：不同盖度草地的土壤粒径分布具有不同的分形特征,其分形维数在2.520 8～2.669 1之间,其关系为：低盖度草地〉高盖度草地〉中盖度草地;不同盖度草地土壤分形维数与〈0.002 mm,0.05～0.002 mm粒径含量呈极显著正相关,土壤的颗粒越小,细粒含量越高,分形维数越大;分形维数与土壤容重呈显著正相关,与有机质含量呈显著负相关。土壤粒径含量、土壤容重、有机质是表征土壤理化性质的重要参数,对土壤肥力状况、结构稳定性及抗蚀性能有着重要的影响。因此,土壤颗粒的分形维数可作为表征土壤结构和性质的重要参数,也可作为土壤抗蚀性的指标之一。研究结果可为研究区植被恢复和土地利用开发提供一定的理论依据。     

不同岩性风化物分形特征及其与渗透系数关系研究

为了探讨不同岩性风化物的结构组成和渗透性能,在野外采样和室内分析的基础上,选择小江流域9种岩性风化物作为研究对象,采用分形理论,分析了不同岩性风化物的分形特征及其与渗透系数之间的关系。结果表明:（1）岩性风化物具有显著的分形特征,分形维数值为2.567～2.833,其关系为白云岩 > 砂岩 > 第四纪沉积 > 玄武岩 > 千枚岩 > 泥质灰岩 > 粉砂岩 > 板岩 > 泥岩;（2）分形维数与 < 0.005,0.005～0.05 mm的粒径含量呈极显著正相关,与10～20,20～40,40～60 mm的粒径含量呈极显著负相关,与其他粒径含量相关性不显著;（3）多元线性回归分析发现, < 0.05 mm的粒径是决定不同岩性风化物分形维数的决定粒径;（4）分形维数与渗透系数呈显著的一次函数关系:y=-276.84x+810.66,分形维数越大,细颗粒物质越多,渗透系数越小,渗透能力越差。因此,分形维数可以作为表征不同岩性风化物粒级组成和渗透性能的参数,可以为泥石流起动发生的研究提供一定的理论依据。     

汇流强度、坡度及侵蚀泥沙颗粒分形对工程堆积体坡面侵蚀的影响

为了探讨汇流强度、坡度和侵蚀泥沙颗粒分形对堆积体坡面土壤侵蚀的影响,选用3种土壤(风沙土、红土、塿土),4个汇流强度(8,12,16,20 L/min),在3个坡度(28°,32°,36°)堆积体坡面上进行野外径流冲刷模拟试验.结果表明:(1)汇流强度和坡度的交互作用对坡面平均流速的影响最大.3种土壤坡面流流速均随汇流...     

田湾沟泥石流特征及其防治对策

雅砻江一级支流子耳河左岸的田湾沟泥石流威胁着下游600m子耳河河口电站拟建地面厂房。通过调查,对形成田湾沟泥石流的活动性及成因进行了研究分析,并根据该流域泥石流的特征和危害,提出了防治措施建议,为电站的安全运营提供保障。     

浙江省泥石流类型及分布特征研究

2005—2008年浙江省对全省48个山区县市的泥石流进行了全面调查及评价,查明有42个山区县市共发育过486处泥石流,其中沟谷泥石流347条,坡面泥石流139处。并对泥石流的类型及分布特征进行了分析研究。结果表明,浙江泥石流主要有沟谷型泥石流(灾害规模小,危害程度大),滑坡、崩塌转化型泥石流,暴雨型泥石流等类型特征。在分布上主要受地形地貌、岩性构造及降水的控制,主要分布在火山岩区域,泥石流地质灾害发育的构造规律有沿深大断裂发育区域呈带状分布特点。在降水上受梅雨及台风交替控制,分布具有明显的"双峰"现象。     

泥石流灾害与环境

泥石流是自然环境中一种特殊的物质运动现象,它在一定的环境条件下发生和发展,同时也对环境发生反作用。因此,它和环境有着密切的、不可分割的联系。     

西藏古乡沟堆积扇泥石流输沙特征

通过室内模型试验研究 ,对不同规模的水石流、稀性泥石流、黏性泥石流在堆积扇上输沙特征进行了研究。试验结果表明 ,不同类型泥石流在堆积扇上表现出不同输移、冲淤、含沙量演变特征 ,在堆积扇不同部位泥石流输沙特征也有差异。