拜格诺的风沙物理学研究思想

拜格诺是风沙物理学的奠基人。文章评价了拜格诺对风沙物理学的主要贡献,论述了他的主要学术思想.指出了其研究工作的局限性,供风沙物理学研究者参考。     

地表粗糙度的含义本质

阐述了粗糙度理论含义本质,并提出了应用拜格诺方法确定地表粗糙度的条件。     

影响拜格诺结的若干因素分析

给出了全面描述风沙耦合作用下沙粒跃移运动的理论模型,利用数值方法对风沙耦合作用以及空气上升力、Magnus力、静电力等因素对沙粒跃移运动和风速廓线的影响进行了研究,从而揭示出拜格诺结(Bagnold's Kink)高度与其对应的风速及沙粒跃移高度的关系。     

新月形沙丘形成赛夫沙丘的讨论

前言由新月形沙丘的沙丘角伸长而形成的赛夫沙丘是众所周知的现象,这在世界沙漠的很多地方都得到了证实(Kerr & Nigra 1952,Holm 1960,Norris 1966,Clos-Arceduc1967,1969,Tsoar 1979,Warren 1976,Grolier et al.1979,Lancaster 1980)。解释这个现象的模型是由拜格诺(Bagnold 1941:223)提出的。后来人们在许多科学研究及教科书中都参考这一模型(即:Verstappen 1968:201,Ruhe 1975:155,Goudie& Wilkinson 1977: 37,Mabbutt 1977:236)。拜格诺把此模型看作是为进一步的研究     

粘性泥石流阻力和运动方程验证分析

现有的粘性泥石流阻力方程可以大致归纳为三类：一类是将泥石流视为固液两相流,通过理论分析建立的泥石流阻力运动方程;二类是认为粘性泥石流符合宾汉姆流体阻力方程;三类是依据泥石流体具有基本符合库伦公式的剪切强度,将泥石流视为固体颗粒散体重力流,在理论分析基础上建立的阻力和运动方程。用粘性泥石流动力学实验数据对三类阻力运动方程进行了验证,结果表明第三类阻力和运动方程与实际接近。     

塔克拉玛干沙漠西南地区绿洲附近沙丘移动的研究

(一) 沙漠地区沙丘的移动,一方面影响着沙漠地区农业和交通的发展,另一方面也反映着沙漠地貌形成发展的现代动态过程。所以沙漠地区沙丘移动的研究,在近二十余年来成为沙漠地貌研究中的重要课题之一。 对沙丘移动的研究,不能只停滞在一般的定性描述,必须进行数量上的分析,这就要求沙丘移动的研究必须建筑在航空相片分析、地面考察和定位观测试验相结合的基础上。目前国外许多关于沙漠地貌研究的文献对这些都进行了讨论。如R. A. 拜格诺(Bagnold)     

塔克拉玛干沙漠西南地区绿洲附近沙丘移动的研究

(一) 沙漠地区沙丘的移动,一方面影响着沙漠地区农业和交通的发展,另一方面也反映着沙漠地貌形成发展的现代动态过程。所以沙漠地区沙丘移动的研究,在近二十余年来成为沙漠地貌研究中的重要课题之一。 对沙丘移动的研究,不能只停滞在一般的定性描述,必须进行数量上的分析,这就要求沙丘移动的研究必须建筑在航空相片分析、地面考察和定位观测试验相结合的基础上。目前国外许多关于沙漠地貌研究的文献对这些都进行了讨论。如R. A. 拜格诺(Bagnold)     

泥石流预报中前期有效降水量的确定

前期有效降水量是泥石流预报的重要参数之一,对不同类型泥石流的形成有不同的影响形式,对土力类泥石流的形成主要是影响泥石流形成区土体的土壤含水量.在每次前期降水增加的土壤含水量和其有效降水量遵循相同衰减规律,以及每次前期降水的有效降水量和其增加的土壤含水量衰减过程都是相互独立的假设条件下,通过分析土壤含水量随时间的变化关系,可以得到前期有效降水量与前期降水量随时间的变化关系,从而可以确定前期有效降水量.通过对云南蒋家沟降水和土壤含水量的实际观测,对这个关系进行了分析研究,并利用最小二乘法得出了前期有效降水量的计算公式.     

用创新思维破解风沙运动机理——两种理论体系核心的剖析

从地理学视角首次将风沙运动分解为内核和外延两部分,提出沙粒起动是风沙运动的内核,将沙粒起动后的一切输移表现界定为外延。流体起动和跃移质冲击起动是构成内核的两个实体。利用这一创新理念,对风沙物理学和风沙地理学两种理论体系的不同核心展开讨论。结果表明:能否区分内核两个实体的不同本质属性和能否摆正两个实体的互动机理是导致两种理论不同核心的形成和出现许多分歧的根源。本文深化了对风沙运动内涵的理解,从理论上突破了R.A.拜格诺长期用一扬一贬沙粒两种起动观引领沙坛学术潮流的核心理念。     

云南省蒋家沟不同植被类型土壤物理性质对水分入渗特征的影响

云南省蒋家沟是中国西南典型泥石流频发区,区内不同植被类型的土壤物理性质影响土壤水分入渗特征和泥石流启动.以往研究主要关注土壤入渗过程的分析及其对泥石流启动过程的影响,对不同植被类型坡面的入渗特征及入渗与土壤物理性质的关系涉及较少.本研究对云南省蒋家沟裸地、草地、灌丛和林地的基本土壤物理性质进行比较,利用双环入渗法测定4...     

汶川震区北川县城魏家沟暴雨泥石流灾害调查分析

2008-09-24强降雨过程导致汶川震区北川县城魏家沟泥石流暴发,对老北川县城造成了严重的破坏.由于这场泥石流灾害发生在汶川地震高烈度区,是地震与降雨共同作用下的结果,研究其形成与成灾过程,对于进一步认识强震区泥石流发育特征具有萤要的意义.根据现场调查和高分辨率航空图像解译,分析了魏家沟泥石流流域特征,特别是地震条件下的泥石流物源特征,在此基础上讨论了泥石流起动过程和堆积过程.魏家沟泥石流典型实例表明了汶川震区泥石流已进入一个新的活跃期.因此,应该开展对汶川地震区的泥石流风险评估和监测、早期预警等研究,采取有效的工程措施控制泥石流的发生和危害.     

基于分形维数权重的泥石流危险度评价

泥石流危险度评价是一个复杂的不确定系统问题,为了准确评价泥石流所处的危险度状态,进而为泥石流的防治提供科学依据,提出了基于分形维数权重的泥石流危险度评价方法.该方法首先选取影响泥石流危险度评价的10个主要因素,根据分类标准,采用在每级标准中随机内插的方法,得到40个标准样本,用于构建泥石流危险度评价的分形一插值模型;其次根据最大似然分类原则确定每个泥石流指标的评价分维数;然后利用加权求和法计算样本的综合评价值,并根据样本综合评价值与经验等级之间的关系建立分形插值评价模型;最后,通过实例分析表明:该方法的评价结果是准确和可靠的,与采用其他分类方法所得结论一致.此外,该模型可以得出每个样本的具体得分值,即使对属于同一级的样本也可以排出它们的优劣顺序,因而具有较高的分类精度,为泥石流危险度评价提供了一种较好的新方法.     

正反负矩阵权重分析法在西藏泥石流危险性分区中的应用

介绍了正反负矩阵权重分析法的基本原理和分析过程。结合西藏地区泥石流发育分布规律,建立了泥石流危险性区划判别模型。模型中选取地质构造、地貌和气候条件(包括降水强度、年均地温和冰川水文)为影响因子,同时考虑到研究区内基础资料少的限制,再选取既能表征影响因子强度又能直接获取得因子参数进行研究。通过对各影响因子的分区赋值,利用G IS空间分析技术,对西藏地区泥石流危险性分区进行了研究。结果表明,西藏东南部泥石流危险度最强,从整个西藏地区来看危险等级由东南向西北递减。     

黏性泥石流冲起爬高计算

泥石流冲起爬高是泥石流防治工程设计中的一个重要参数。黏性泥石流是一种特殊的固、液两相流体,固、液两相间的相互作用很弱,流体整体性表现为粘塑性流体。在运动过程中,由于黏粒含量高,液相浆体表现出非常大的宏观黏性,而浆体的屈服应力和固相颗粒间的摩擦作用使得泥石流体表现出了很强的塑性特性。本文以黏性泥石流作为研究对象,考虑泥石流龙头的运动平衡方程,建立了一个简单的黏性泥石流运动爬高的物理模型。结合运动平衡方程的解和障碍物的几何特性,推导了黏性泥石流的冲起爬高的计算公式。参数敏感性分析表明,泥石流的冲起爬高随着障碍物迎面坡度和泥石流流速的增加而增加,随着障碍物坡面的摩擦系数和泥石流密度的增加为减小,而泥石流的泥深、液相浆体的屈服应力及动力粘性对泥石流的爬高影响较小。进一步的分析表明,黏性泥石流冲起爬高的计算公H_p=aV~2/2g主中的动能修正系数a与泥石流的密度及障碍物的迎面坡度和摩擦系数有关,可表示为a=sinθ/[sinθ+C_s(ρ_s-ρ_f)/ρ cosθ tanφ]。利用水槽实验和云南蒋家沟野外采集的泥石流动力学参数和爬高数据,验证了本文提出的黏性泥石流冲起爬高的计算公式的可靠性。     

粘性泥石流阻力规律初探

用曼宁公式分析泥石流阻力时,不同地区和不同流域之是的糙率ｎ值相差很大,即是同一条沟的ｎ值也很分散,若考虑单宽固体物质重量和粗、细颗粒含量之比沿垂线分布的不均习性之后,则使单沟的ｎ值点群分布趋于集中,且能将不同泥石流相差数倍数的ｎ值用统一的表达式加以描述。     

矿山泥石流特点及其防灾减灾对策

矿山泥石流的形成机理、演化过程与自然泥石流存在着差异.有关矿山泥石流的系统研究尚处于初始阶段,研究成果较少.研究总结矿山泥石流的形成条件、致灾特点,对于矿山泥石流的防灾减灾具有重要的科学研究意义和实际应用价值.矿山泥石流是矿山最常见、危害最严重的地质灾害类型之一.矿产资源开发活动过程中不合理排放的废石渣是矿山泥石流形成的主要固体物源.废石型泥石流、尾矿型泥石流是矿山最主要的泥石流类型.矿山泥石流具有人为性、频发性、污染性可控性等特点.开展矿山泥石流隐患沟调查评价,研究矿山泥石流形成机理,落实新建矿山"灾评"及"方案"编制制度,实施废渣的减量化生产与资源化利用,选好固体废渣物堆排场所,做好拦渣护挡措施等矿山泥石流综合治理等措施,可以避免泥石流的发生与危害.     

泥石流堵塞主河条件

分析了泥石流堵河的主要影响因素,包括泥石流与主河流量比,泥石流与主河交汇角,主河宽度,泥石流体的抗冲强度和主河底床坡度.通过对这些主要因素的分析和对比,将这5个主要因素简化为4个无量纲量.针对这些无量纲参数进行了一系列的泥石流堵塞主河试验.对比本次研究和其他文献关于泥石流堵河试验的变量和结果,可以得出无量纲化的泥石流堵塞主河的临界条件.实验结果表明,泥石流堵河的临界值C≥0.87,而且当流量比小于1时难以形成堵河现象.用该堵塞主河的条件能正确判断许多原型泥石流堵塞主河事件.     

泥石流堆积物质释光退火机制研究进展

采集云南东川蒋家沟泥石流源区、流通区、堆积区泥石流堆积物,利用热释光技术测定泥石流物质的残积热释光剂量,进行泥石流物质的释光退火机制研究.研究表明:泥石流物质释光本底值依源区、流通区、堆积区明显降低,其在运动过程中发生了明显的退火现象,进行泥石流的热释光测年是可行的,尤其对于低频泥石流堆积,释光测年的准确性更高.但泥石流物质的退火并不充分,需要进行本底值的矫正,相关机制需要进一步研究.     

泥石流流速研究现状与发展方向

泥石流流速是泥石流运动力学研究的核心内容之一,也是泥石流防治工程设计的核心参数之一.在全面介绍了目前国内外泥石流流速野外观测和窜内水槽测试的技术方法和成果,分析总结了国内外在泥石流流速分布和泥石流流速估算方法的研究成果的基础上,结合现有技术手段,分析了泥石流流速野外观测和室内水槽测试的主要内容和技术发展方向,提出了泥石流流速分布和流速计算研究的核心内容和主要发展方向.     

暴雨泥石流冲出距离预测

有效确定泥石流可能的危险范围对制定防灾减灾规划具有重要的参考价值.在对2008-09-24北川县境内发生的72处暴雨泥石流调查的基础上,通过对泥石流冲出距离的统计分析,提出了基于地貌学特征的泥石流冲出距离预测模型.模型根据泥石流沟流域面积的大小分类,给出了相应的计算取值参数范围.将该模型应用到汶川县城后山2条泥石流沟进行验证,计算结果表明,用模型预测的泥石流冲出距离比实际冲出距离稍偏大,平均误差值介于4%～11%间,这对泥石流实际冲出距离的预测是可行的.