暴雨沟谷型泥石流冲出量和冲出范围研究

不同类型泥石流一次性冲出量和冲出范围的影响因子和权重存在差异。5·12汶川地震后,震区沟谷流域内的大量松散物质在强降雨作用下形成了很多规模较大的降雨型泥石流,选取汶川震区20条暴雨沟谷型泥石流沟,对其被一次降雨过程的一次性冲出量、最大冲出长度、最大冲出宽度的预测方法进行了研究,应用多元统计方法建立了泥石流一次性冲出量和冲出范围预测模型。结果表明:影响泥石流一次性冲出量和冲出范围的因素除了总物源量、动储量总量、流域面积、沟道纵向长度、相对高差等自然因素外,还有筑坝、矿产开采、泥石流流域内边坡开挖等人为因素;所建立的模型适用于汶川震区暴雨沟谷型泥石流一次性冲出量和冲出范围的预测。     

基于OpenLISEM模型的泥石流启动冲出预测

汶川地震后,滑坡、崩塌及不稳定斜坡等不良地质体在震区广泛存在,在暴雨诱发条件下极易发生泥石流。2010年8月13日震区的都江堰市龙溪河流域遭遇暴雨,导致群发性泥石流。以龙溪河流域为典型研究区,在模型率定的基础上,运用Open LISEM软件对研究区进行泥石流启动和冲出过程数值模拟,获得泥石流的固体物质启动分布和冲出规模,并根据研究区的泥石流堆积扇的实测数据与预测模拟结果进行准确性验证,大部分模拟结果误差在20%左右,表明该模型具有较好的适用性和准确性,对泥石流启动及冲出范围模拟是可行的,有助于在规避风险时对搬迁地点的选择,可为风险评价提供重要的参考。     

泥石流输砂能耗及运动速度与阻力的计算方法

泥石流由于其固体浓度高，物质组成的粒径范围很宽、运动机理十分复杂，因而泥石流治理实际工作中急需解决的问题，如泥石流运动速度及阻力等的计算，迄今未能取得满意的结果。本文根据泥沙运动力学理论，分析泥石流中不同粒径固体运动形式及其消耗，从宏观的能量角度提出各类泥石流的运动速度与阻力计算的新途径，其结果可供实际工作者参考应用。     

张家坪泥石流物源活动性演化及冲出范围模拟研究

为了研究泥石流内物源活动性演化及冲出范围,利用搜集的四期遥感影像和DEM,结合GIS与RS,对不同时期张家坪泥石流物源做出详细解译,得出不同活动率条件下的张家坪泥石流物源演化趋势。根据变化趋势预测该泥石流未来不会产生较多新的物源,但老崩滑体有扩大的可能性,同时利用FLO-2D软件模拟三种降雨频率下的张家坪泥石流冲出范围及堵江程度,研究结果能够为张家坪泥石流物源防治措施提供参考价值,同时为冲出范围内的灾后重建工作提供科学指导依据。     

5·12汶川地震对磨子沟的影响及震后泥石流活动状况

磨子沟位于四川省汶川县银杏乡,属岷江上游右岸支流,5·12汶川地震对其造成了严重影响。地震引发了大量的崩塌、滑坡,其中8处大型崩塌和滑坡对沟道造成了严重堵塞,并为泥石流活动提供了良好的条件。地震后磨子沟泥石流十分活跃,仅2008年7-9月就暴发了75阵阵流,3次堵断岷江并形成堰塞湖,淹没了岷江左岸村庄;2009-2011年又多次暴发泥石流并堵塞岷江。持续的降雨监测数据表明,震后初期磨子沟发生泥石流的日雨量条件急剧降低,目前有逐步回升的趋势。通过对比磨子沟流域震前(2005年6月)、震后(2008年6月)及泥石流事件后(2010年12月)等不同时段的遥感影像,结合实地调查和震后高分辨率航空影像的解译,分析了地震对磨子沟的影响,估算出地震形成的崩塌和滑坡方量超过3 000×104m3;根据不同暴雨频率下的泥石流流量计算,得出2008年7月14日最大一场堵江泥石流的规模为2.57×105m3,其峰值流量为541 m3/s,为50年一遇的规模;已发生的泥石流仅从沟道内带走约2.5×106m3的固体松散物质,沟内剩余的巨量固体松散物质将使磨子沟的泥石流活动持续相当长的时间,并具有再次堵断岷江的风险。     

九寨沟县干沟泥石流形成条件及成灾特征分析

九寨沟县干沟受5·12地震影响,流域形成大量松散崩滑堆积体,物源动储量约17.6万m3,震后2009年8月24日暴发大规模泥石流,泥石流活动揭底冲刷沟道突出,流速大,弯道超高达2.0m,泥石流裹挟巨石能力强,冲毁沟口公路桥及拦挡墙,并堵塞主河形成堰塞湖,造成了二次灾害。     

黄河河口动床阻力分析与计算

对不同形式的阻力公式进行了分析总结,并利用Manning-Strickler综合阻力公式及Einstein H A单元阻力公式对黄河河口区阻力进行了求算.结果表明:将阻力分解为沙粒阻力和沙波阻力后合成计算,求得的黄河河口动床阻力比较符合实际.     

动床床面阻力公式的比较研究

选择了21个有代表性的冲积河流动床床面阻力公式，利用近10000组水槽和天然河道实测资料，全面客观地比较了这些公式在已知单宽流量、能坡和泥沙粒径时，计算水深的精度。对水槽资料和天然河道资料分别给出了各公式的计算精度，可供有关泥沙研究人员参考。其中Peterson和Peterson公式是其中精度最高的公式。     

河流动床阻力影响参数分析及其计算研究

动床阻力计算对河流研究和工程问题解决十分重要。自20世纪中叶起利用现代水力学知识计算动床阻力的方法陆续出现,本文对现有成果进行了分析评述,并对经典的Einstein和钱宁等阻力计算方法进行剖析,发现基于水力半径分割假说建立的动床阻力算法,不适用于研究主要由悬移质输沙强度决定床面形态的水流阻力问题。为此,本文首先选取有代表性的基本物理量,同实测糙率值进行相关性分析,确定出主参数;通过数据分析确定水深和能坡的指数后,运用造床流量下床沙中值粒径公式计算河床比降;基于能坡I计算需体现河床比降主导影响的同时应考虑边岸局部水头损失作用的认识,给出能坡修正式,再引入能体现沙粒和含沙量对动床摩阻的影响的因子,建立了动床阻力计算新方法。大量实测资料验证结果表明,本文公式计算精度高,适用性强。     

汶川震区的坡面泥石流调查研究

汶川地震造成的大量崩塌、滑坡和颗粒侵蚀堆积体,为泥石流提供了丰富的松散物质来源。在过去的两年内暴雨引发大量的坡面泥石流,对山区公路和河流造成危害尤为严重。坡面泥石流是一种发生在有碎屑堆积物的陡坡上,由降雨引发的高浓度碎屑与水的混合物沿坡面运动的现象。本文作者通过野外调查和测量,得到19个坡面泥石流的降雨量、形成与堆积坡度、颗粒级配等数据,并估算得到坡面泥石流的行进速度。研究发现降雨是震区坡面泥石流爆发的决定性因素,当代表日降雨量超过20mm/d就可能引发坡面泥石流;当代表日降雨量超过30mm/d,坡面泥石流就可能群发;当代表日降雨量超过90mm/d,震区就会大量爆发坡面泥石流。坡面泥石流形成坡度和堆积坡度很大,构成颗粒较粗。此外,震区频发的坡面泥石流是两相泥石流,水体成稀泥浆在运动中主要是润滑体而不是承载体。坡面泥石流运动距离只有几米到几十米。由于固体颗粒运动中剧烈碰撞消耗了大部分能量,运动速度很小。建排水系统和发育植被可以最终控制坡面泥石流。     

汶川地震区大型泥石流工程防治体系规划方法探索

汶川地震后4年里泥石流非常活跃,暴发了数次大规模泥石流.分析了震后泥石流形成的三类起动机理,并结合拦挡工程溃决情况,进一步分析人工干预下的大型泥石流形成机理.在此基础上,针对大型泥石流成灾的两个显著特点,即泥石流进入主河形成堰塞湖产生二次灾害与泥石流携带的巨石冲击破坏能力巨大,提出了主河输移控制型泥石流防治规划设计原理、不同开孔的拦砂坝群分级拦淤泥石流方法、谷坊群稳定形成区泥石流物源方法,以及充分利用沟床巨石形成阶梯-深潭结构等系列泥石流工程防治体系规划方法.主河输移控制型泥石流防治规划设计原理以主河输沙能力作为控制条件,将泥石流的洪峰流量优先分配给排导工程,然后分配给拦挡工程或者停淤工程,各类工程合理分担的泥石流洪峰流量.这些方法的组合可望对大型泥石流进行有效的调控.     

粘性泥石流产流机理探讨

粘性泥石流产流是斜坡或沟床中粘粒含量较高的松散土体与入渗为主的水体结合,产生容重和起始静力分别大于1.8-1.9t/m3和30Pa的土水混合流。产流包括两个紧密相连的过程:含水量饱和或局部饱和土体的起动过程;动起后的流体化过程。本文首先阐述粘性泥石流产流的4种理想化情况及其相应的公式和4类流体化方式;然后结合泥石流活动的实际状况,提出粘性泥石流产流的4种常见类型,从而综合探讨粘性泥石流的产流机理。     

泥石流龙头的形成及特征研究

泥石流龙头的高度反映了泥石流的规模,是防治工程的重要参数之一。陡峻的地形、大量松散固体物质、丰富的水源构成了泥石流发生的三大要素,同时也是影响泥石流龙头高度的重要因素。通过采用均质沙及宽级配沙进行水槽实验,探究泥石流运动过程中龙头高度与沟道物质级配、流量、坡度之间的关系,提出泥石流龙头高度随流量、坡度、平均粒径、细沙含量的增加,呈先上升后下降的趋势。利用回归分析方法,采用水流功率的概念,建立了泥石流龙头高度计算模型,并采用其他科学家的试验数据进行了验证,可为预测不同条件下泥石流规模提供科学依据。     

基于WebGIS的泥石流预警系统构建

泥石流预警系统由泥石流监野外测网络和监测预警平台构成.野外监测网络根据泥石流形成和运动特点,使用泥位计、雨量计、视频探头组成对泥石流沟谷进行实时监测.泥石流发生时,野外监测网络通过无线网络将监控数据传输到监控中心,中心平台软件对数据分析后发出预警信息.监测预警平台软件采用基于WebGIS的平台和大型关系数据库开发完成,并集成了泥石流预警模型.该系统建成后将会提高当前泥石流预警的准确性,并可协助减轻泥石流灾害带来的生命和财产的损失.     

二维非恒定粘性泥石流运动堆积的数值模拟

以结构二相流模型为基础,建立了二维粘性泥石流运动堆积的数学模型。模型采用三角网格的有限差分方法,具有计算效率高、边界处理精度高的优点。针对粘性泥石流运动速度快、龙头部位前缘坡度陡的特性,简述了计算中的动边界处理及泥石流停积条件的处理方法。以云南东川蒋家沟泥石流堆积试验为例,模拟了不同来流补给量下粘性泥石流的运动堆积过程。     

基于分形理论和流域水系分布特征对泥石流特性的研究

摘要:为了客观准确的描述泥石流流域水系的特征，从而进一步判定该泥石流的各种特性，基于mapgis技术与分形理论，通过计算机编程自行搭建计算平台，揭示水系的盒维数值与泥石流各种特征之间的规律，从流域水系的形态及分布特征的角度揭示出流域水系分维数与泥石流危险度之间的深层关系。通过对结果的分析，了解到随着危险等级和特征参数的增加，水系分维数也呈增长趋势，且找到了分维数的界限值，从而可以界定一条泥石流沟的类型、发育时期和危险程度。这种研究方法应用在了乌东德水电站库区泥石流调查当中，取得了良好的效果。说明了该方法的科学性和结论的合理性。     

黄河某水电站库区泥石流特征及工程影响研究

黄河某水电站库区泥石流沟道发育,对该水电站运行安全带来不利影响。结合国内外有关研究成果,根据库区内泥石流的具体特征,以杏儿沟、官亭沟和喇家沟为重点研究对象,分析研究了这几条沟泥石流的形成条件及运动特征,包括泥石流的流速、流量等,并将泥石流对工程的危害作出评价。研究成果对水电站建设具有重要指导意义。     

天然泥石流剪切应变特性试验研究

泥石流流变性质与泥石流动力特性密切相关,对泥石流流变的研究是目前地质灾害领域研究的热点之一。采用安东帕第三代Physica MCR301流变仪对粒径在1 mm以下的泥石流堆积扇原样浆体进行测试,通过开展多组试验,研究了泥石流重度、剪切速率、加载方式等因素对泥石流流变性质的影响。结果表明:低重度泥石流体流变曲线呈现对数型关系,高重度泥石流体呈现指数增长关系;同种级配、同种剪切速率下,泥石流剪切应力与加载方式变化不大。