粘性泥石流弯道超高在流速计算中的应用

泥石流的流速是泥石流运动学研究的主要内容之一，也是泥石流工程防治必备的基本参数。前人已提出若干计算模式，计算值的误差因缺少验证的手段无法分析。作者提出的弯道超高现象用于泥石流流速的计算，一方面提供了一种以泥石流现象为基础的流速计算方法，另一方面也提供了一种泥石流速的验证方法。该文应用物体作离心圆周运动的物理学基本原理和方程，推出泥石流弯道运动的速度与弯道曲率半径的关系；同时分析出泥石流弯道超高的本质原因为泥石流凹岸与凸岸的速度差产生的动能差所致，即可建立动能与超高势能的平衡方程。联立方程即可分别求出凹岸和凸岸的泥石流流速，流速由凹岸向凸岸逐渐增加，取其平均值即为泥石流的平均流速。以滇东北蒋家沟一支沟－大凹子沟1994年6月16日的一场泥石流的弯道超高测量分析为例验证，获得初步成功。结合其他参数的测量可计算流量并分析泥石流的加速或减速的运动过程。     

基于弯道超高计算泥石流流速的探讨

泥石流流速是难以实测和准确推算的重要参数。在分析既有各类弯道超高计算公式的基础上,探讨适用于各类泥石流的弯道超高计算模式,进而改进基于弯道超高的粘性泥石流、稀性泥石流和泥流的流速计算公式,用实例加以验证。     

四川宁南县白鹤滩6·28泥石流特征分析

2012年6月28日四川省凉山州宁南县白鹤滩镇矮子沟发生特大泥石流灾害,泥石流冲毁白鹤滩镇的一家酒楼,造成40人死亡失踪。经过现场调查,沟道内丰富的物源物质以及6月27日晚的局地强降雨是本次泥石流灾害发生的主要原因,同时确定了本次泥石流具有物源区与流通区相叠加的特征。通过现场取样分析计算获得本次泥石流的容重为1.71g/cm3,属稀性泥石流;利用泥石流弯道超高计算公式反算获得本次泥石流的流速约为7.4m/s,并由此计算出泥石流的整体冲击力。由于目前沟内还存在有大量潜在物源,因此建议采用一定的拦挡工程,同时加强汛期排查值守,完善预警预报制度,以防止类似悲剧再次发生。     

地震灾区特大型泥石流基本特征值计算与分析

泥石流特征值是泥石流防治工程的主要设计依据,其取值直接关系到防治方案确定、方案的经济合理性、技术可行性、安全可靠性等。本文在以北川某特大型泥石流为例,在前期地质调查基础上,对泥石流基本参数进行了详细计算,包括泥石流容重、流量、流速、整体冲击力、冲起高度、弯道超高等,该结果可为当地的泥石流防灾减灾以及预测预报工作提供一定的理论指导。     

北川县樱桃沟泥石流地质特征与动力学参数分析

樱桃沟泥石流位于汶川“5·12”大地震震中北川县,是一条典型的沟谷型泥石流。本文在分析樱桃沟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重质、流速、流量、冲出量等动力学参数。结构表明,樱桃沟泥石流的流体密度为1.686 t/m3,流速为6.06 m/s,大块石的运动速度为6.45 m/s,泥石流整体冲压力为35.56 kPa,泥石流的最大冲起高度0.72 m,爬高1.15 m,弯道超高0.41 m。笔者以期为正确设置泥石流防治工程提供理论依据。     

陕西紫阳县磨子沟泥石流特征及危险性分析

磨子沟在2010年7月陕南特大暴雨后发生泥石流,引发多处滑坡,部分居民房屋被摧毁;大量碎石、泥砂堆积于沟口,造成公路堵塞。现在沟内依然有大量松散物源,存在泥石流隐患,威胁沟内居民点及公路。采用单沟泥石流危险性评价方法,结合现场勘查,分析磨子沟泥石流形成条件、类型、发育特点及危险性,为地质灾害避险及治理提供地质依据。     

康定雅拉河无名沟崩滑坡面泥石流峰值流速流量的沿程变化特征

在分析崩滑坡面泥石流的基本特征和其峰值流速流量一般规律的基础上，以康定雅拉河无名沟1995年的百年一遇泥石流为研究示范，在了解该流域的基本特征，分析该次泥石流的形成，容重、颗粒组成等基本特性的基础上，用弯道超高的理论和用古乡沟泥石流建立的流速计算公式，计算测量断面的流速及泥石流峰值流速沿程变化，用形态调查法分析计算不同断面的泥石流流量，并分析其沿程变化，通过分析可知崩滑坡面泥石流峰值流速与流量在整个流通过程是逐步变化的，在靠近物源区，流量随着物源的加入逐步增加，而流速随着能量的消耗逐渐减少，在靠近堆积区由于坡降的减小，流速与流量呈减小的趋势，崩滑坡面泥石流峰值流速泥石流流速也有一个相对的匀速段，但这个匀速段的长度较短，崩滑坡面泥石流峰值流量过程的沿程变化曲线接近于正态分布，此类泥石流防治中的拦挡措施要注意充分利用其在坡降减小的过程中流速和流量迅速降低的特征，而其排导措施要注意到此类泥石流的高阻力特征，注意保证排导槽的足够坡度。     

硬梁包水电站泥石流对沟口建筑物的影响评价

概述了硬梁包水电站左岸磨子沟泥石流的基本特征、泥石流危险性、泥石流发展趋势,泥石流对工程区的影响进行了分析和评价,为解决该泥石流沟治理设计提供了依据。     

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.     

雅砻江下游某支沟泥石流灾害成因分析

雅砻江下游某支沟属沟谷型泥石流沟,爆发频率一般为7~10年,2008年7月1日凌晨,流域内一场小于前几年最大日降雨量的集中强降雨,却引发了泥石流。通过调查分析,认为主要原因在于:该沟流域汇水面积较大,沟道纵坡较陡,加之2007年以来大量公路弃渣直接堆于沟内造成堵沟,在遭遇强降雨引发的洪水作用下,弃渣堆石坝被冲垮,诱发次生洪水。计算表明,溃决洪峰流量达到流域10年一遇的暴雨水平,从而激发下游束窄沟道堆积物产生泥石流,加之下游厂区沟道束窄,在弯道处泥石流超高冲入车间,造成重大财产损失。     

震后都汶公路沿线泥石流沟堵江危险性评估

震后泥石流松散物质显著增多,临界雨量降低,导致泥石流暴发频率增加、规模增大,从而使震后灾区泥石流堵江事件频繁发生,给灾区带来严重的二次灾害。为了评价震后泥石流堵江概率大小,本文在野外考察基础上,获得研究区泥石流沟基础数据,并根据水文模型计算不同频率下的泥石流规模; 在此基础上利用泥石流堵江公式,获取研究区域泥石流堵江危险程度(数值),并结合研究区域已发生的泥石流堵江事件,界定了泥石流堵江公式的临界值,使之能够更加准确用来判定泥石流堵江概率,并对 5·12 地震极震区都汶公路沿线的7条泥石流在不同频率下的泥石流堵江概率进行评价。评价结果显示:牛眠沟和关山沟在暴发50a及其以上泥石流时,会发生堵江; 烧房沟、红椿沟和磨子沟在暴发10a及其以上泥石流时,会发生堵江事件; 洱沟和太平沟在暴发5a及其以上泥石流时便可能发生堵江; 上述泥石流沟一旦发生堵江,便会给映秀镇和都汶公路带来严重灾难。通过本文获取的堵江临界值可以作为判定泥石流堵江的参考标准,为泥石流防治、预报提供参考,同时可以为灾后重建和预防二次灾害提供科学借鉴。     

岷江上游地貌侵蚀对泥石流发育的影响

岷江流域上游映秀镇银杏乡境内的兴文坪、磨子沟和野牛沟是3条紧邻的泥石流沟,其地质和降雨条件都相类似,但其中磨子沟的暴发频率要显著高于其余2条沟.本文通过对这3条泥石流沟地貌发育阶段以及地形条件的对比分析,证明了控制其泥石流暴发的关键因素是受地形条件的影响.从而为在某一区域内地质和降雨条件都近似的情况下,对地形条件最有利的泥石流沟进行重点防治和预警预报提供依据,并有效的减少突发性灾害所带来的损失.     

汶川县绵虒镇磨子沟泥石流灾害特征分析

2013年7月10日,汶川县境内都汶高速两侧暴发多处泥石流灾害,磨子沟为其中一条泥石流沟。磨子沟泥石流冲出固体物质高达41.75×104m3,淹没了沟口G213草坡4号桥及道路,以及沟口克约村4组殷家坝安置点房屋42户,造成260余人无家可归,经济损失极大。由于本次泥石流灾害发生在汛期,是降雨作用的结果,研究其形成原因,对进一步认识汶川县内泥石流发育特征具有重要的意义。本文根据现场调查,从物源条件、地形条件和降雨条件分析了泥石流的形成原因,并分析了泥石流的成因机制,以及泥石流运动特征,最后提出了防治方案建议等。     

汶川县绵虒镇磨子沟泥石流灾害特征分析

2013年7月10日,汶川县境内都汶高速两侧暴发多处泥石流灾害,磨子沟为其中一条泥石流沟。磨子沟泥石流冲出固体物质高达41.75×104m3,淹没了沟口G213草坡4号桥及道路,以及沟口克约村4组殷家坝安置点房屋42户,造成260余人无家可归,经济损失极大。由于本次泥石流灾害发生在汛期,是降雨作用的结果,研究其形成原因,对进一步认识汶川县内泥石流发育特征具有重要的意义。本文根据现场调查,从物源条件、地形条件和降雨条件分析了泥石流的形成原因,并分析了泥石流的成因机制,以及泥石流运动特征,最后提出了防治方案建议等。     

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。     

泸定县得妥镇洛进沟泥石流危险性分析

洛进沟位于四川省泸定县得妥乡外缘,与大岗山水电站库岸相连,洛进沟泥石流的存在威胁着得妥人民的生命财产安全及大岗山水电站的运营,本文通过详细的野外调查和室内综合分析,运用单沟泥石流危险性评价体系中的灰色关联法,选取泥石流的规模、频率、主沟长度、流域面积、流域切割密度、流域相对高差、不稳定沟床比为评价因子,对洛进沟泥石流危险性进行评价,得出以下结论：（1）洛进沟泥石流物源丰富,总方量大约21.95104 m3,泥石流流速估算为5.33m s-1,泥石流洪峰值流量为487.3m3 s-1。（2）洛进沟泥石流启动主要受暴雨控制,其容重估算为1.8t m-3,定性泥石流为暴雨型稀粥状单沟泥石流。（3）经危险性计算,计算得出危险度0.45,认定洛进沟属于中度危险泥石流。     

邓池沟泥石流某些特征值研究

邓池沟位于四川省宝兴县境内，在历史上曾发生过几次大规模的泥石流。为了合理地评价邓池沟泥石流对宝兴水电站闸坝的影响，文章在调研基础上，根据国内外有关研究成果，结合邓池沟泥石流的具体特征，对邓池沟不同位置选择了不同的计算公式与评价方法，计算了表征泥石流运动特征的流速、流量和冲击力。结果表明邓池沟再次爆发泥石流将具有较高的流速、较大的流量和冲击力，将会对宝兴水电站闸坝产生严重的危害。     

V型排导槽内泥石流流速横向分布探讨

V型排导槽内泥石流流速的横向分布是一个与设计密切相连的非线性分布,直接关系到排导槽横断面各位置泥石流冲击力、磨蚀力等特征参数的定量计算。但目前流速公式多针对矩形槽,规范中没有关于该流速横向分布相应条款,因而导致部分已建V型排导槽因磨蚀或淤积而防治失效。鉴于此,本文试图通过合理假设,推导出泥石流流速横向分布计算公式,并以在建雅(安)泸(沽)高速公路沿线的某沟泥石流防治为工程背景,验证其具有一定的适用性,可供相关研究与设计参考。     

舟曲“8．8”三眼峪特大泥石流特征值分析

在对甘肃省舟曲县“8．8”特大泥石流调查的基础上,分析计算了三眼峪泥石流的静力学和动力学特征值。三眼峪泥石流重度介于2．O～2．15t／m^3之间,属于黏性泥石流;支沟大眼峪和小眼峪坡降大,谷底窄,泥石流流速比主沟流速大,最大流速达9．2m／s,流通区积蓄能量巨大;主沟最大流量位于大眼峪沟与小眼峪沟交汇处（峪门口）,流量达1830m^3／s,一次最大冲出量为152×10^4m^3,泥石流规模为特大型;三眼峪沟泥石流冲压力最大为小眼峪沟沟口断面处,冲击力为245kPa;实测泥石流堆积扇中石块最大粒径为11．2m,计算三眼峪沟泥石流中石块最大运动速度达15．06m／s。特征值分析结果可为舟曲泥石流灾后重建过程中工程设计提供重要依据。