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。     

泥石流源地坡面土体活动随机性规律实验

坡面土体的崩塌活动是泥石流形成的初始过程。为了研究降雨条件下该过程中蕴含的随机性,选择典型泥石流源地坡面进行人工降雨实验,观测坡面径流和坡面土体活动特征。结果表明：坡面径流的产生与坡面土体的供给是2个相对独立的过程;坡面产流过程在时间上具有连续性,空间上具有均匀性,规模上具有稳定性;即使是在恒定的降雨强度条件下,泥石流的源地土体活动也表现为一个离散的土体崩塌序列,具有时间上的间歇性、空间上的聚集性、规模上的随机性,且在时间上服从泊松分布,在规模上服从规模-频率的幂率关系;坡面的水土过程是不完全同步的,泥石流的形成依赖于坡面土体补给的时间、空间和规模分布,这也决定了泥石流阵流的多变和流量的涨落。建立基于土体活动特征的随机性补给模型,结合分布式水文模型,是建立科学的泥石流预报模型的有效方法。     

基于MapInfo的泥石流灾害勘查信息系统开发及应用

本系统以MapInfo为开发平台,VisualBasic6.0为开发语言,结合河南省光山县云梦山(马畈)泥石流灾害勘查的实际,在建立泥石流灾害勘查数据库的基础上,设计和实现了一个具有空间信息查询、泥石流沟严重程度判别等功能的泥石流灾害勘查信息系统.     

汶川县高家沟泥石流堵江初步研究

通过对汶川县高家沟泥石流2011年"7·3"泥石流运动特征分析,结合泥石流堵江经验公式计算不同暴雨条件下泥石流堵江的可能性,认为"5·12"地震后当降雨频率达到20年一遇时会对岷江河道产生影响,随着降雨频率的降低,对河道影响越大。     

汶川震区北川五星沟暴雨泥石流灾害调查

汶川地震诱发形成了大量高位崩滑坡地质灾害,为泥石流的形成提供了丰富的物源。震后每年均产生多起泥石流灾害,造成严重的经济损失和人员伤亡。通过调查2008年9年24日因暴雨引发的五星沟泥石流基本特征,讨论了泥石流物源堆积过程、活动特征、强度,预测了震后地震灾区泥石流发展趋势,为震后泥石流研究提供了典型实例,对地震灾区泥石流防治工作具有指导意义。     

一维泥石流的静动力阻力特征研究及数值模拟

泥石流是山区多发的一种地质灾害,它的发生和发展威胁着人们的生命和财产安全,影响着人们的正常生活,因而需要加强对其发生和发展过程的研究。结合泥石流的动力模型方程采用数值模拟方法再现泥石流发生和发展的过程,是研究和预测模拟泥石流灾害的有效手段。目前的动力模型方程大多只关注动力过程,却忽视了静动力过程的统一,这将导致在一些情况下产生错误的结果。本文研究了一维泥石流的静动力阻力特征,通过修正泥石流动力学方程的阻力项,得到了具有静动力统一特征的模型方程。并以Roe格式的近似Riemann解为基础,采用MUSCL线性重构方法建立了具有较高精度和分辨率的有限体积数值求解。具体算例的数值验证表明,方程阻力项的修正是合理的,所建立的数值求解也是稳定和有效的。     

泥石流起动原型试验及预报方法探索

在分析国内外泥石流预报的基础上,结合泥石流形成机理研究取得的进展,提出了新型的暴雨泥石流预报方法。通过蒋家沟泥石流源地人工降雨试验,坡面泥石流形成与源地土体特征参数变化存在密切的关系。暴雨泥石流形成的过程可以描述为:降雨→土体含水量、土体结构和土体组成的变化→土体强度变化→斜坡稳定性变化→坡面泥石流形成→沟谷泥石流。建立起前后两者的关系,用降雨并结合中间关系方程分析泥石流发生的概率、时间及形成规模等参数,逐步提高泥石流预测预报精度。比传统的预报方法在精度上有很大的提高,使对误差进行估算成为可能。     

云南永胜县三道河泥石流活动特征及治理方案

叙述了云南省永胜县期纳镇三道河泥石流的发育特征、危害对象,并对该地区泥石流成因进行了分析。阐述了泥石流的形成条件,并对物源区物源条件等局部滑坡崩塌情况进行分析。描述并分析了泥石流诱发因素及形成机制。提出三道河泥石流以"拦固排护结合,以拦排为主"的治理方案,以保护三道河流域居民的生命财产安全。     

南疆铁路K230段冻土区滑坡泥石流勘察整治

本文结合南疆铁路K230滑坡、泥石流的勘察与治理工程设计,深入分析了冻土地区滑坡的成因,滑面特性,泥石流产生的原因等,进而针对原因分析提出了采用对原地层扰动较小的锚索框架治理滑坡、采用拦挡坝治理泥石流,且采用保温盲沟疏排地下水的综合治理措施。该段地质病害的成功治理,对类似冻土地区地质病害的勘察与整治具有一定的借鉴意义。     

中国公路泥石流研究

公路泥石流是指发育于公路沿线并对公路桥涵、路基路面及相应防护结构具有冲击毁损和淤埋破坏的病害类型。丰富的物源、具有焚风效应的气象条件以及泥石流沟轴线与区域新构造应力场主压应力方向一致等是形成大型泥石流的宏观背景。将泥石流概化为固、液两相流体,运用两相流理论、泥沙运动力学、Bingham流变方程和Bagnold颗粒相互作用试验结果等,初步建立了泥石流固-液分相流速计算方法、基于泥石流在防治结构表面及泥石流沟岸产生的冲击形迹建立的反求泥石流冲击力计算方法以及泥石流磨蚀力计算方法。开发了速流结构、泥石流隧道及翼型墩汇流结构等10余种防治技术,集成了拦-汇-排等多种综合治理模式。据此撰写了《公路泥石流防治工程设计、施工指南》。实施了60余个防治工程。效果显著。研究成果初步构建了公路泥石流理论及技术体系。     

粘性泥石流的平均运动速度研究

粘性泥石流是泥石流类型中最常见也是危害最大的类型,泥石流的运动速度是泥石流的动力学参数中最重要的参数,因此准确而简洁地计算粘性泥石流的运动速度就显得非常重要。不同的泥石流地区的泥石流阻力有很大的不同:有的地区阻力较大,属于高阻力地区,泥石流运动速度较低;有的地区阻力较小,属于低阻力地区,泥石流运动速度较高。目前的粘性泥石流平均速度公式还不能兼顾计算所有地区的不同阻力类型的泥石流速度。泥石流的不均匀系数在不同的泥石流地区有很大的不同：不均匀系数小的地区阻力大,而不均匀系数大的地区阻力小,因此可以用不均匀系数划分泥石流沟的阻力特征,从而得到能兼顾所有不同地区的泥石流阻力规律。由一系列野外观测资料得到的由泥石流不均匀系数、泥石流运动底部纵比降和水力半径计算的粘性泥石流运动平均速度经验公式,能适应各种类型的泥石流沟,与其它系列的观测资料对比有很好的一致性,与粘性泥流的观测资料对比也很接近。由流体流动的福劳德数可以确定流动的缓急程度。一般的粘性泥石流都是急流,少数是缓流,极少数是运动速度非常缓慢的容重过大的粘性泥石流。粘性泥石流运动平均速度经验公式用于一般急流的粘性泥石流的速度计算结果很好,但不适用于容重过大的缓慢流动,对于缓流粘性泥石流速度计算偏大。在对泥石流的评估和治理中,平均速度公式可以用于泥石流堆积扇上游渠道中的粘性泥石流速度计算,对泥石流堆积扇上的粘性泥石流速度计算偏大,不适用于缓慢流动粘性泥石流,但在对泥石流的危害评估和治理中可以忽略缓慢流动的发生。     

泥石流运动衰减动力学初步研究

我国公路泥石流病害严重，泥石流淤埋公路构建筑物是一类常见的公路泥石流病害类型。泥石流衰减动力学是防治泥石流淤埋病害的重要关键技术，也是泥石流运动学、动力学研究的核心问题之一。本文作者运用泥沙运动力学及流体力学原理，初步建立了泥石流固相颗粒和液相浆体的能量衰减条件，把泥石流衰减模式概化为两类，即能量抑制衰减和能量自由衰减；通过泥石流沉积模型试验，得到了不同粘度泥石流体的沉积扇变化形态，随着泥石流体粘度的增大，沉积扇边缘变陡、扩展范围变小、纵轴线长度减小等结论与实际情况吻合；初步建立了泥石流能量衰减速率计算方法。研究成果为防治公路泥石流病害奠定了基础。     

都江堰市龙池镇黄央沟泥石流特征与防治工程效果分析

黄央沟位于"5.12"汶川地震的极重灾区四川省都江堰市龙池镇,地震使沟内山体发生大规模的滑坡和崩塌,其为泥石流的形成提供了丰富的松散固体物质。地震后黄央沟泥石流十分活跃,2010年8月13日、8月18日和2013年7月9日均暴发了泥石流,造成了严重的经济损失。笔者通过对黄央沟泥石流灾害现场进行实地调查,详细分析了黄央沟泥石流的形成条件和发育特征,并对已有防治工程效果进行了分析和探讨。针对防治工程存在的问题和黄央沟泥石流的特点,建议在沟道下游和堆积区修建排导沟,使泥石流顺畅排入龙溪河;采取工程和生物措施来稳定沟道内的崩滑堆积体和不稳定斜坡,减少泥石流物源;沟口公路采用高架桥跨越方式通过泥石流堆积扇。该研究结果可为强震区泥石流灾害的防治提供参考。     

甘肃省白龙江流域降雨型潜在泥石流危险性预报模型

【研究目的】泥石流灾害是白龙江流域分布广泛并常引起群死群伤的重大地质灾害,准确评价泥石流活动规模及其危险度,是泥石流危险性预警预报的前提,合理构建危险性预报模型是泥石流防灾减灾的关键。【研究方法】本文以研究区历史泥石流案例和对应降雨资料为基础数据,采用统计分析方法,通过分析形成泥石流关键地质环境条件及其相互关系,构建了白龙江流域潜在泥石流危险度定量评价模型,提出了两类泥石流危险级别临界判别模式。【研究结果】结果表明：（1）以泥石流活动规模、沟床平均比降、流域切割密度、不稳定沟床比例为判断因子的泥石流危险度动态定量计算模型,能快速准确预测未来不同工程情景和降雨频率工况下泥石流危险度;（2）影响降雨型泥石流发生的地形条件由流域面积、10°~40°斜坡坡度面积比、沟床平均纵比降等组成,降雨条件主要由泥石流爆发前的24 h累积降雨量、触发泥石流1 h降雨量或10 min降雨量等组成;（3）依据30条典型泥石流沟危险度计算结果,获得泥石流危险性临界判别值,提出了降雨型潜在泥石流危险性1 h预报模型（Ⅰ类）和10 min预报模型（Ⅱ类）,其中Ⅰ类模型高危险度以上泥石流预测精度大于87.5%,Ⅱ类模型中等危险度以上泥石流预测精度大于80%,而两类预报模型验证准确率为83.3%。【结论】研究成果为泥石流精准预警预报提供了技术支撑,对建立中小尺度泥石流实时化预警系统具有一定参考意义。创新点：通过确定与泥石流相对应关键地质环境因子,构建了泥石流危险度动态定量评价模型,依据泥石流危险性1 h和10 min临界判别模式可准确实现潜在泥石流预警预报。     

矿山泥石流沟谷形态的分形分维

以2个区域的矿山泥石流为背景,利用分形理论分析了矿山泥石流沟谷形态特征,并与4个区域的自然泥石流沟谷形态进行比较研究。沟谷形态的分形维数具有相同的地学意义:维数越小,该要素对沟道及泥石流的发育和形成的影响越大。沟道比降、汇水面积和沟道长度3个沟谷形态要素中,汇水面积影响最为显著;但矿山泥石流沟谷具有汇水面积少、沟谷尺度小,沟谷比降陡的特点;在此基础上提出了自然—矿山型泥石流的概念。     

公路弃渣次生泥石流成灾机制及防护措施

公路弃渣泥石流物源集中,弃渣类型是泥石流成灾机制的重要影响因素。砂岩类弃渣中粘粒含量小,膨胀性较弱,弃渣体内水体排泄通畅,不利于孔隙水压的保持,相比灰岩类弃渣自身稳定性高;但在暴雨作用下,弃渣体内水分增加大于排泄,易造成弃渣体的崩滑起动,形成小型的泥石流,多形成稀性泥石流;灰岩类弃渣中粘粒的膨胀性较高,弃渣体孔隙水压易增大,渣土体的稳定性差,在暴雨作用下,弃渣中的土体易膨胀液化、滑移起动,多形成粘性泥石流;灰岩类弃渣泥石流规模大于砂岩类弃土。本文从弃渣物理性质指标、力学特征等研究泥石流成灾机制,并致力于将成果应用到公路弃土场设计和防灾减灾领域。     

Simulation of interactions among multiple debris flows

Adjacent debris flows may interact in many ways: two or more concurrent debris flows may merge; one debris flow can run out over an existing debris flow fan. Such interactions may cause debris flow properties to change in the mixing process as well as more severe adverse effects than those caused by a single debris flow. This paper aims to investigate the interactions among channelized debris flows originated from adjacent catchments. Both concurrent and successive debris flows are considered. If several debris flows originate from different locations concurrently and merge, the volumetric sediment concentration (i.e., the ratio of the volume of solid material to the total volume of debris flow), C _v, is a good index to capture the mixing process of these debris flows. The change in C _v reflects where mixing occurs and the mixing degree. The debris flow properties (e.g., yield stress and dynamic viscosity) evolve in the mixing process and can be captured by the change in C _v. The debris flow with a larger volume dominates the mixing process, and the properties of the mixed debris flow are more similar to those of the larger debris flow. The inundated areas and runout distances of successive debris flows are smaller than those of concurrent debris flows of the same total volume due to the smaller scales of the individual events and blockage by the earlier debris flows. However, the deposit depth in the interacting part of the debris flow fans of successive debris flows can be much larger than that of concurrent debris flows, leading to more destructive cascading hazards (e.g., the formation of debris barrier lakes). The sequence of successive debris flows not only significantly influences the runout characteristics of the debris flows but also substantially affects the cascading hazards.     

震后映卧路沿线泥石流发育分布特征及防治措施

震后映卧路沿线泥石流发育分布呈面积广、发生频率高等特点。调查结果公路沿线主要发育泥石流两类57条,其中沟谷型泥石流28处,坡面型泥石流29处,沟谷型泥石流以大型—特大型为主,坡面型泥石流以小型为主;针对该区泥石流的发育特征,提出了生物防治和工程治理相结合的防治措施,对映卧路的防灾减灾工程有积极的意义。     

贵州望谟纳包沟泥石流特征及成因分析

2011年6月5日至6月6日,贵州望谟县发生连续强降雨,引发境内纳包沟泥石流灾害,给当地居民的生命和财产造成巨大损失。本研究着重分析了纳包沟泥石流的物源、地形和降雨因素,指出该地区降雨强度大,流域内30°～40°坡度范围比例最大,最有利于浅层滑坡的发育,滑坡进而为泥石流的暴发提供主要物源;进一步得出泥石流的特征和动力学参数,泥石流为稀性泥石流,最大洪峰流量25 m3/s,泥石流一次冲出固体总量约6 100 m3。该次泥石流的形成机理为浅层滑坡引起的滑坡型泥石流。针对纳包沟的特点,当地政府和居民都应高度重视并实施相应的生物和工程措施以预防泥石流的发生。     

泥石流对桥墩冲击力的试验研究

泥石流冲毁桥墩是桥梁在遭受泥石流冲击时的常见破坏形式。为了研究泥石流对桥墩的冲击力大小,通过调整黏土、沙、石子、水的不同含量,配置不同流变特性、不同密度的泥石流,使用所配置的原料在泥石流槽内对两种形状（圆形、方形）的桥墩缩尺模型进行冲击,综合考察了流变特性、流速、桥墩形状以及冲击力的关系。试验表明：试验配置的泥石流原料流变特性差异明显,且可以用简单的选择流变仪测得,用牛顿流体或宾汉体描述。泥石流的流速可用曼宁公式求得,而公式中的糙率系数与泥石流黏度满足幂函数关系。相同工况下,不同形状桥墩所受的冲击力差异明显,方形桥墩阻力系数普遍大于圆形桥墩。使用非牛顿流体雷诺数（Re）可以综合反映流变特性和流速,因此,圆墩的阻力系数可表达为Re的函数,而方墩则没有明显关系。为方便工程应用,可根据黏性泥石流、稀性泥石流对圆墩的阻力系数分别为2.3、0.9,对方墩分别为2.6、1.9进行选用。