黏性泥石流沟床冲刷深度研究

沟床冲刷深度是泥石流灾害防治工程设计最重要的参数之一,但到目前为止,关于黏性泥石流沟床冲刷的研究较少,沟床冲刷深度还没有权威可信的计算方法,是泥石流防治工程设计急需解决的技术问题。详细分析了黏性泥石流及可能冲刷沟床运动过程中受力情况,推导出黏性泥石流沟床最大冲刷深度计算公式。公式表明黏性泥石流沟床冲刷深度随泥石流泥深、泥石流重度和沟床纵比降及沟床堆积土体黏性的增大而增大,随沟床堆积土体内摩擦角的增大而减小。与现有计算方法相比,公式基于严格理论推导,计算结果更为精确,可用于计算已发生泥石流地区的不同频率的泥石流的冲刷深度,并举例说明了计算公式的实用价值,其结果为泥石流防治工程设计提供技术支撑。     

基于BP神经网络的泥石流平均流速预测

泥石流平均流速是泥石流防治工程中不可缺少的重要参数,准确地预测泥石流平均流速对于泥石流防治工程的设计是至关重要的。将BP神经网络应用于泥石流平均流速的预测:将泥石流平均流速的影响因素--泥沙平均粒径、泥深、沟床比降和泥石流密度作为BP神经网络的输入单元,通过对云南东川蒋家沟泥石流观测数据的训练与预测建立了泥石流平均流速的BP神经网络预测模型。将预测结果与东川公式和曼宁修正公式的计算结果进行对比:曼宁修正公式和东川公式预测结果最大误差分别为27%和7.3%,BP神经网络的预测结果最大误差仅为3.2%,BP神经网络的预测精度是最高的,可见此方法对泥石流平均流速预测具有适用性和准确性。最后应用此方法预测了乌东德水电站近坝库区内的3条泥石流的平均流速分别为12.8 m/s、11.3 m/s和13.0 m/s,为库区泥石流防治工程提供了可靠的参考数据。     

基于RAMMS锄头沟泥石流运动过程模拟

2013年7月,汶川县锄头沟受暴雨影响爆发泥石流灾害,对沟口居民区和交通干线造成严重破坏,造成巨大经济损失。通过对泥石流的发育特征分析和运动特征参数计算,利用RAMMS软件基于Voellmy模型和REK模型对泥石流运动堆积过程进行数值模拟,获得泥石流平均流速、泥深的运动变化特征。模拟结果表明,沟口处沟道泥深约2～6m,平均流速2～4m/s。对堆积范围进行校核,与实地调查结果基本吻合,模拟结果对泥石流运动特征分析及其防治具有积极意义。     

基于RAMMS锄头沟泥石流运动过程模拟

2013年7月,汶川县锄头沟受暴雨影响爆发泥石流灾害,对沟口居民区和交通干线造成严重破坏,造成巨大经济损失。通过对泥石流的发育特征分析和运动特征参数计算,利用RAMMS软件基于Voellmy模型和REK模型对泥石流运动堆积过程进行数值模拟,获得泥石流平均流速、泥深的运动变化特征。模拟结果表明,沟口处沟道泥深约2～6m,平均流速2～4m/s。对堆积范围进行校核,与实地调查结果基本吻合,模拟结果对泥石流运动特征分析及其防治具有积极意义。     

基于RAMMS锄头沟泥石流运动过程模拟

2013年7月,汶川县锄头沟受暴雨影响爆发泥石流灾害,对沟口居民区和交通干线造成严重破坏,造成巨大经济损失。通过对泥石流的发育特征分析和运动特征参数计算,利用RAMMS软件基于Voellmy模型和REK模型对泥石流运动堆积过程进行数值模拟,获得泥石流平均流速、泥深的运动变化特征。模拟结果表明,沟口处沟道泥深约2～6m,平均流速2～4m/s。对堆积范围进行校核,与实地调查结果基本吻合,模拟结果对泥石流运动特征分析及其防治具有积极意义。     

澜沧江结义坡沟泥石流灾害评价

为查明坝址区是否存在泥石流地质灾害,分析其对建坝的影响,现场对结义坡泥石流沟进行了追踪调查,以充分认识沟谷的地形地貌条件、地质条件、植被发育情况以及泥石流的活动痕迹、冲淤特征等。并对泥石流沟谷、堆积扇等进行了有关的试验及量测工作。用国内外常用的计算稀性泥石流参数的公式对泥石流的流速、流量及冲击力等参数进行了计算,为正确评价泥石流地质灾害奠定基础。调查研究表明,结义坡沟泥石流活动正处于停歇期,但应注意加强集水区内水土保持工作,尤其是对结义坡沟入口段裸露坡体要引起重视。     

河北太行山区木作沟泥石流形成条件及特征分析

通过对太行山区木作沟泥石流实地勘查,分析并总结了该沟泥石流形成条件及发育特征.在此基础上,采用经验公式法计算了木作沟泥石流运动特征参数值,即4条主要支沟典型断面处泥石流流速、峰值流量、整体冲击力等参数,进一步分析了泥石流活动及发展趋势,最后计算得到泥石流最大危险范围.研究结果表明：木作沟具有利于泥石流形成的地形条件、气象水文条件及物源条件;泥石流易发程度为易发,发展阶段为壮年期,并逐步向衰退期过渡.综合判断木作沟具备再次发生泥石流的条件,对沟内居民仍具有严重威胁.建议在泥石流形成区设置谷坊坝,在流通区修建排导渠.     

不同爆发频率下的泥石流动力特征参数计算

通过对云南省维西县梓里沟泥石流进行现场调查,获取了梓里沟泥石流相关的数据资料,据此分别对梓里沟泥石流的容重、流速、流量、冲击力等动力学特征参数进行计算。计算结果表明:在不同爆发频率下,泥石流动力特征参数不同,且相差较大;在同一爆发频率下,不同沟段处,泥石流的动力特征参数也是不同的。     

基于φ值粒度成分分析的泥石流动力特性

为了更准确地预测乌东德水电站库区方山果沟泥石流的动力特性,首先采用概率累积曲线法对沟口堆积颗粒进行沉积环境的定性判断,然后采用图算粒度参数法对泥石流堆积物进行分析,并对泥石流的动力特性进行初步的定性判断,最后根据堆积颗粒受力分析结合初步的动力特性的定性判断结果建立固体颗粒的力平衡方程。通过对方山果沟泥石流堆积物进行分析,得出方山果泥石流沟具有以下动力特征:方山果沟泥石流堆积物以碎石为主,分选很差;在搬运能力极强的重力斜坡作用下以推移、滚动搬运的方式为主。在此基础上计算得到方山果沟泥石流流速ub=8.67m/s。     

河南省商城县琉璃河泥石流地质特征和动力学参数分析

琉璃河泥石流位于河南省商城县东部的苏仙石乡,是一条典型的沟谷泥石流。本文在分析琉璃河泥石流沟流域和泥石流基本特征的基础上,对形成泥石流的地形、水源、物源等基本条件进行了论述,并基于动力学原理,详细计算了泥石流的密度、流速、流量、冲出量等动力学参数。结果表明,琉璃河泥石流的流体密度为1.47 t/m3,泥石流峰值流量为29.3 m3/s,泥石流流速为4.94 m/s,大块石的运动速度为4.0 m/s,泥石流整体冲击压力4.86 Pa,泥石流的最大冲起高度1.24 m,爬高1.99 m。动力学参数计算结果较为可靠,可指导泥石流防治工程设计工作。     

德钦县城直溪河泥石流成灾模式及运动过程模拟

云南省德钦县曾多次暴发较大规模的泥石流,是云南遭受地质灾害最严重的地区之一。根据直溪河泥石流的分区、物源、流体和堆积等特征,首先确定了直溪河泥石流的5种成灾模式:崩塌-碎屑流、岩质滑坡-碎屑流、土石混合体滑坡-碎屑流、松散堆积层-基岩接触面滑坡-碎屑流和松散堆积层内滑坡-碎屑流;其次,采用FLO-2D模型对直溪河在10年、20年、50年和100年一遇暴雨周期下发生泥石流时的运动情况进行模拟,定量分析了不同降雨重现期的最大流速、最大堆积深度、冲出沟口堆积距离和体积规模。结果表明:该泥石流暴发时具有启动加速度大、流速快、破坏力强、流通区长的特点;当100年一遇的泥石流发生时,其最大流速达到了3.07 m/s;最大泥深为2.27 m;泥石流冲出方量为84419 m3;致灾面积达到91600 m2。研究结果可为直溪河泥石流灾害防治与治理提供数据参考,为德钦县防灾减灾工程设计提供依据。     

非匀质泥石流运动特征与峰值流量关系研究

对非匀质泥石流运动变化特征进行预测评价是泥石流防治工程规划和预警预报系统建设的重要内容,也是目前泥石流领域亟需完善的重点问题。通过对泥石流泥位和流速实测资料整理和分析,构建了非匀质泥石流运动特征值预测模型,该模型在前人成果的基础上,利用较少因子就能够判别研究区泥石流运动变化特征,并以陇南地区礼县下胡杨沟泥石流为例,通过FLO-2D流体模型对50年一遇(2%频率)和20年一遇(5%频率)降水条件下泥石流运动特征进行模拟。结果表明泥石流容重为1. 83 t ·m-3时,下胡杨沟20年一遇的泥石流运动特征值最小且差异性不大;当泥石流容重为1. 97 t ·m-3时,下胡杨沟50年一遇的泥石流运动特征值最大且差异性悬殊;当不同规模泥石流流量达到峰值时均产生较大的泥位深度。进一步将泥石流运动特征值模拟结果与实测断面相结合检验分析,并反推已发生泥石流事件的峰值流量,与实际情况都具有较好的一致性,表明采用本文预测模型计算的结果具有一定的可靠性,可为泥石流防灾减灾和泥石流监测预警示范区建设提供参考。     

泥石流危险性分区及其在泥石流减灾中的应用

泥石流是一种突发性山地灾害,至今尚缺乏准确有效的预报方法。减灾工程也只能对一定规模的泥石流起到防御作用。泥石流危险性分区在泥石流减灾中具有重要作用。以泥石流运动数值模拟为基础,以数值模拟获得的流速和流深等参量为分区指标的危险性分区是泥石流危险性分区研究的重点和发展方向。其中,泥石流危险性动量和动能分区充分反映了泥石流的破坏能力,可以提供更为精确的定量化的分区结果。该类分区方法在城镇等有重要危害对象的泥石流减灾中具有广泛的应用。不仅可以应用于泥石流危险区和安全区的划定、泥石流灾害预估、泥石流临灾预案制定、泥石流抢险救灾方案制定和泥石流灾情评估等,还可以应用到山区土地利用规划、山区城镇建设规划和财产保险评估等领域,并起到防灾和减灾的作用。     

Practical research on quantitative calculation of debris flow magnitude and disaster intensity

Wind scale or earthquake magnitude is easier to remember and to be understood by the community. Although many systems of classifying debris flows are presently available, it is necessary to propose an index as simple as wind scale or earthquake magnitude for measuring debris flows. Based on the principles used in wind scale and earthquake magnitude calculation, this paper presents the concepts of debris flow magnitude and disaster intensity as well as a new numerical calculation method. Debris flow magnitude is a quantitative index describing the scale of a debris flow. The disaster intensity of a debris flow is a quantitative index describing the severity of the damage to society caused by a debris flow. With their explicit definitions and simple concepts, both indices are considered to be important both practically and theoretically.     

开口柔性防护网调控泥石流性能试验研究

柔性防护网是防治泥石流灾害的重要工程措施之一,现有防治结构以闭口防护网形式为主,易发生堵塞且调控能力欠佳。为此,提出一种开口柔性防护网结构,并基于理论分析、物理模型试验开展了开口柔性防护网对泥石流的调控性能研究,推导泥石流速度衰减率、爬升高度和柔性防护网拦挡率的理论公式。结果表明：与闭口柔性防护网结构相比,该结构起到了良好的自清洁作用,且可有效调控泥石流速度峰值;所推导的无量纲理论公式计算结果与物理试验结果具有较好的一致性;速度衰减率、爬升高度和拦挡率主要由相对开口高度、无量纲流深、泥石流相对密度和弗罗德数控制;速度衰减率和拦挡率与相对开口高度呈负相关,与泥石流相对密度呈正相关,爬升高度与相对开口高度、相对密度均呈负相关。上述研究可为开口柔性防护网在泥石流防治工程中的应用提供理论及技术支持。     

Prediction of the run-out distance of the debris flow based on the velocity attenuation coefficient

Our aim is to determine the run-out distance of the debris flow that is crucial in the assessment, prevention and control of the debris flow hazard. Based on the variation characteristic of debris flow velocity in the alluvial fan, this paper proposes the calculation method of the velocity attenuation coefficient of the debris flow. By defining the velocity attenuation coefficient and deducing its calculating formula, this paper puts forward a new method to determine the run-out distance of the debris flow based on the velocity attenuation coefficient, and Gangou debris flow in Luding County, Sichuan Province is selected as a case for calculation and verification. Having 10 m as its measuring spacing, this paper measured 19 sections at the alluvial fan of the Gangou debris flow (among them, 11 sets of data are valid). And based on the measurement, this paper analyzes the characteristic of the velocity attenuation and calculates its velocity attenuation coefficient after the 2005 debris flow. The study indicates that when the velocity of Gangou debris flow at the alluvial fan is greater than 12 % of the initial velocity (at the mouth of gully), the attenuation is quite remarkable. But when the velocity at the alluvial fan is less than 12 % of the initial velocity, the attenuation is quite slow. Besides, when Gangou debris flow rushes out of the gully mouth (the initial velocity is 10 m/s) and when it attenuates to the 32 time, its velocity is less than 0.1 m/s, the debris flow is considered to stop flowing, and the run-out distance of Gangou debris flow is calculated to be 320 m. But the present alluvial fan of Gangou debris flow is measured to be 285 m in length, and the calculated run-out distance is 320 m, which is 35 m longer than its present length. This means when the debris flow runs out in 2005, it blocked up the main river (Dadu River) in some extent. And this finding is generally in accordance with that from the field survey. The findings can be of theoretical and practical significance in the debris flow hazard assessment, as well as its prevention and mitigation.     

山区公路地质灾害减灾决策支持系统——以西藏古乡沟泥石流为例

由于复杂地形条件和地质条件以及降雨、地下水等因素的影响,山区公路易受到泥石流、滑坡、崩塌、溜砂坡等地质灾害的危害。文章在对山区公路地质灾害模型研究和分析的基础上,建立了滑坡稳定性分析、泥石流活动性分析、泥石流危险范围预测与危险性分区、滑坡区公路整治方案优选、拦砂坝优化设计等灾害分析模型和减灾决策模型,通过数据库、分析模型和决策模型的集成,建立了基于组件式GIS的山区公路地质灾害减灾决策支持系统。作为系统应用的实例,文章最后讨论了系统在古乡沟泥石流危险范围预测的应用,预测了一定条件下泥石流堆积扇上的泥深,泥石流运动过程中出现的最大泥深、最大速率、最大动量和最大动能,为古乡沟泥石流的预防和治理提供了科学依据。     

Comparison of high-resolution TRMM-based precipitation products during tropical cyclones in the North Indian Ocean

Debris flow moves in the form of surge waves and consists of dozens or even hundreds of surges that are separated in time and space and have a variety of appearances, as exemplified in Jiangjia Gully, China. Observations there indicate that the deposit is made up by superposition of successive surges and deposit of a single surge is in effect a “frozen” surge. Then the study of debris flow is reduced to the study of surge sequence, which leads to a probabilistic picture of debris flow. This study attempts to find the probability distribution of velocity of surge using a huge data set of Jiangjia Gully. Statistics of the data shows that the velocity satisfies the Weibull distribution, which is believed to be universally valid because the distribution parameters vary little between events, with the shape parameter being well related to the average of velocity. It follows that the same distribution applies also to other quantities of debris flow, such as the flow depth and the discharge. Therefore, the distribution can be used to assess the magnitude and overflow range of a potential debris flow, as well as to the parameter calculation for engineering design.