微淹没圆形射流空化特性减压试验

空化空蚀和掺气减蚀机理的研究是高速射流研究的重要方面。在微淹没条件下,保证闸室面积与射流出口面积比不变,对设置门槽的有压矩形闸室后接圆管射流的突扩突跌消力池空化特性进行减压试验,其中跌坎高度S（5.5 m和4.0 m）和圆管长度L₂（L₂/d=2、1和0,d为圆管直径）。跌坎高度S从5.5 m降低至4.0 m,门槽及圆管射流出口处消力池边墙发生空化的可能性变化仅10%。圆管长度L₂/d=2和0时门槽发生空化的可能性比L₂/d=1时高出40%~60%;而L₂/d=0时圆管射流出口处边墙的空化可能性比L₂/d=1时可高出260%,L₂继续增加对空化特性的不利影响有限。增加跌坎高度S有利于水流掺气,为达到良好的掺气减蚀效果,不宜过低。因此,跌坎高度S对门槽及圆管射流出口处消力池边墙空化特性影响较小,而圆管长度L₂对其空化特性影响较大。     

城市雨水地下回灌过程中悬浮物表面堵塞规律

雨洪资源地下回灌是缓解城市供水压力、解决地下水过量开采引起环境负效应的有效途径之一,但堵塞问题却是制约回灌技术推广的关键问题。基于前人理论,研究了入渗介质与悬浮物粒径中值之比(D₅₀/d₅₀)对堵塞层空间分布的影响。以建立表面堵塞预测模型为目的,利用城市雨水回灌细粒石英砂介质开展室内实验,观测雨水回灌的表面堵塞过程并获取渗透性变化的观测数据。根据物理、化学与生物堵塞的产生条件及堵塞特点,判断雨水回灌产生的堵塞性质为物理堵塞。引入过滤模型描述堵塞的发展过程,确定了模型用于模拟细砂表面堵塞的参数值：孔隙堵塞系数（α）为0.15 m²/kg,阻力增长系数（f′R′）为20 000 m/kg。在不改变以上2个参数值的条件下,用该模型模拟不同悬浮物粒径悬浊水回灌细粒石英砂的堵塞过程,取得了较好的拟合效果。此过滤模型可以用于模拟入渗介质与悬浮物粒径D₅₀/d₅₀值小于5的表面堵塞的发展过程,可定量预测堵塞对回灌速率的影响。     

碰撞作用下单个阶梯-深潭稳定性模型

阶梯-深潭系统是山区河流广泛分布的控制性河床结构,泥沙输移过程中大颗粒碰撞阶梯关键石块,使其发生位移,强烈影响阶梯-深潭的稳定性。以单个阶梯-深潭的关键石块为研究对象,重点考虑碰撞对阶梯-深潭的影响,量化来沙中大颗粒碰撞作用并改进稳定性理论模型,利用新模型分析阶梯-深潭的临界条件和破坏机制。来沙颗粒对关键石块的碰撞作用受自身粒径、运动速度和阶梯下游冲刷程度影响且皆为正相关关系。颗粒撞击减小阶梯失稳临界流量,且参与碰撞的石块粒径越大,减小作用越明显。当η> 0.55时（η=D₁/D,D₁为碰撞石块粒径,D为关键石块粒径）,临界流量下降幅度达到50%以上,表明来沙中卵石漂石对阶梯-深潭稳定性发挥主要影响。山区河流发生低频率洪水或滑坡泥石流,向下游河道输运大粒径石块并与阶梯碰撞,显著增大转动合力矩并降低失稳临界流量,使得单个阶梯-深潭更易达到临界条件发生破坏。     

沙粒当量粗糙度的分形表达

沙粒当量粗糙度k_s的准确确定是计算沙粒阻力的关键。针对沙粒轮廓剖面具有自相似精细结构的特点,提出采用分形维数对其复杂性及不规则性进行定量描述;通过粘沙平整床面、初始静平整床面和清水冲刷粗化床面的沙粒阻力试验研究k_s的分形表达方法,建立了静平整床面时k_s的分形表达式,并对公式进行了验证、比较和讨论;结果表明,公式引入的中值粒径d₅₀、分形维数D和弗劳德数Fr 3个参数,可定量地综合反映床沙颗粒大小、级配组成、随机排列以及水流条件对k_s的影响。     

泥石流启动过程PFC数值模拟

泥石流松散碎屑物质具有散粒体的基本特征,在暴雨激发下容易形成泥石流,整个过程具有散粒体大变形的特征。颗粒流理论是基于离散单元法模拟圆形颗粒介质的运动及其相互作用,在模拟颗粒相互作用和大变形问题研究方面具有显著的优越性。为分析泥石流松散碎屑物质启动形成泥石流的过程及其与土体含水率的关系,采用二维颗粒流程序（PFC2D）分析降雨作用下松散碎屑物质启动形成泥石流的过程,揭示崩滑堆积体在降雨作用下含水率超过临界值后质点运动速度和位移增加,松散碎屑物质启动并加速而导致滑坡泥石流连锁式破坏的过程和机制。     

卵砾石沙波临界水流条件的水槽试验

以往对沙波的研究多针对河流中下游、河口海岸段的细沙(粒径D<1 mm),而长江上游等卵砾石输移河段(D>2 mm)是否会出现沙波以及卵砾石沙波的临界条件,尚需开展进一步研究。通过长江上游九堆子、筲箕背等卵石滩的现场踏勘,观察到明显的天然沙波形态。采用中值粒径D₅₀=1.8 mm和5.3 mm的天然沙和D₅₀=4.8 mm的轻质沙进行水槽试验,成功模拟出砾石沙波。根据恒定均匀流条件下,产生沙波的比降、水位、流量等水流条件及试验沙的粒径、比重,提出卵砾石沙波的临界条件公式。结果表明,卵砾石沙波的临界条件可以用量纲起动功率w_* 、R／D及比降S表达,并据此提出判别系数G_Dcr。当研究河段的卵砾石输移带上的水流条件满足判别系数G_Dcr,则可以判断能够产生沙波现象。     

不同岩性区泥石流堆积物颗粒组成特征——以新疆塔什库尔干河中上游为例

泥石流是南疆重要地质灾害之一。基于高分卫星影像对新疆塔什库尔干河中上游泥石流沟进行遥感解译分析,结合现场调查验证,取样分析不同岩性区泥石流堆积物颗粒组成特征。结果表明:(1)研究区泥石流堆积扇明显,呈多期性,半坚硬-软岩区泥石流比坚硬岩区堆积扇面积、扩散角大,堆积体粒径、堆积坡度较小;(2)随着泥石流堆积物岩性强度变弱,粗粒含量相对减少,泥石流堆积体整体级配较差,泥石流重度大;(3)坚硬岩石区(花岗岩、闪长岩),泥石流堆积物砂粒、粉粒、粘粒含量较低,堆积体不均匀系数大,泥石流冲击力大;半坚硬岩-软岩区(砂岩、泥岩、砾岩、片麻岩),泥石流堆积物砂粒、粉粒、粘粒含量较高。     

中中新世以来阿尔金断裂走滑未造成柴达木盆地整体旋转

通过柴达木盆地南八仙剖面磁性地层学研究,建立了部分上油砂山组磁极性序列,认为该剖面时代为7.5~9.0 Ma。从320块样品的古地磁数据分析,揭示了一组高温特征剩磁分量,在95%置信度下通过倒转检验(B级),说明这组高温分量很可能代表岩石形成时的原生剩磁,其特征剩磁方向为:地理坐标下为D_g=358.5°, I_g=40.5°, k=28.5,α₉₅=4.2,层面坐标下为D_s=1.0°, I_s=41.5°, k=34.0,α₉₅=3.8;相应的极位置为λ_p=75.9°N, φ_p=270.5°E, d_p=2.8°, d_m=4.6°。通过与同时代柴达木盆地及邻区的古地磁极对比,说明中中新世以来柴达木地块整体上没有经历明显旋转运动,阿尔金断裂活动致使肃北等毗邻断裂带地区发生了构造旋转。     

崩塌堆积体启动坡面泥石流判别与防治 ——以北川县开坪乡平石板泥石流为例

强震区地震后大量的崩塌堆积体堆积于高陡斜坡中上部,堆积体远离居民点,一旦诱发为坡面泥石流,形成新的次生地质灾害,将严重威胁下方居民的生命财产安全。本文以北川县开坪乡平石板坡面泥石流为例,平石板沟“5.12”地震崩塌堆积体在2010、2013年强降雨作用下失稳转变为坡面泥石流淤积场镇。在平石板泥石流暴发特征介绍基础上,通过粒径不均匀系数、堆积体启动判别指标、后缘汇水面积等来分析崩塌堆积体启动条件及影响因素,并针对此类灾害发育特征,提出了通过上游稳拦固源方法进行治理的防治思路。以期为研究高陡斜坡堆积体的启动机制及防治提供一定的借鉴意义。     

浅层滑坡诱发沟谷泥石流的地形和降雨条件

2011年贵州省望谟县打易镇的大范围浅层滑坡诱发的沟谷泥石流提供了研究这类泥石流地形和降雨条件的机会。在地质条件一致和小区域内的降雨条件基本一致的情况下,地形条件就是这些泥石流暴发与否的唯一决定因素。对比一些重要的地形因素与泥石流暴发的关系,得出了由流域面积、沟床纵比降和25°~45°山坡坡度面积比组成的泥石流综合地形因子T。在地形因子T的基础上,研究获得了由前期降雨量、1 h降雨强度、年平均降雨量等组成的降雨因子R。由地形因子T和降雨因子R获得的临界条件P可以判断该区域的泥石流暴发。由于研究工作部分基于泥石流的形成机理,研究成果还可用于其他区域的泥石流形成预测,为泥石流的预测预报提供了一个较好的方法。     

低山丘陵区典型滑坡-泥石流链生灾害特征与成灾机理

2019年6月10—13日,龙川县发生持续强降雨,导致全县境内发生大量滑坡、泥石流灾害,贝岭镇米贝村是三个重灾区之一。本文以贝岭镇米贝村6号沟发生的滑坡-泥石流链生灾害为研究对象,在野外精细化调查测量基础上,结合数值模拟分析与计算,对链生灾害特征与成灾机理展开研究。研究发现:①6号沟内共发育7处浅层土质小型滑坡,仅3号滑坡体与部分6号滑坡体转化为泥石流,构成泥石流主要物源,其余滑坡未构成持续性影响;②持续降雨下渗,坡体由非饱和向饱和状态转变,坡表形成连续饱和区,孔隙水压力的增加与孔隙水的软化促使土体强度降低,加之坡体饱和自重的增大,斜坡发生浅表层失稳破坏;③降雨的持续下渗与支沟沟源“漏斗状”地形下的地表汇水快速增大滑坡松散堆积体内的含水率,促使其物理性质发生变化,在重力势能下呈流态状启动、运动转化为泥石流。降雨结构影响滑坡-泥石流链生过程,前期降雨引发滑坡、后期降雨启动形成泥石流,滑坡与泥石流的发生表现出阶段性特征。研究成果有助于指导当地政府进一步开展滑坡-泥石流链生灾害的防灾减灾工作,也为该地区未来区域预警研究工作提供理论支撑。     

四川都江堰三溪村710高位山体滑坡研究

2013年7月10日上午10时,四川都江堰市中兴镇三溪村受极端暴雨影响发生高位山体滑坡灾害,滑坡-碎屑堆积体方量超过150104m3,其中1#滑坡-碎屑堆积体长度1.26km,造成三溪村一组重大人员伤亡。笔者在野外实地调查和室内研究分析的基础上,总结了都江堰三溪村滑坡的基本特征,研究了其启动运动机制和滑动速度,主要认识如下:（1）该滑坡为一处高位山体滑坡,后缘白垩系砂砾岩地层高速滑动后剧烈撞击-铲刮-偏转后铲动坡体上的松散堆积层而形成高位山体滑坡-碎屑流灾害。（2）根据滑坡的运动及堆积特征,将1#滑坡划分为砂砾岩滑动区、碰撞铲刮区和碎屑流堆积覆盖区3部分。（3）7月8日8时至10日8时,中兴镇三溪村的持续强降雨天气过程（都江堰市3d的降雨量相当于该地区年降雨总量的44.1%）,直接触发了滑坡的发生。（4）三溪村滑坡的发生受2008年汶川地震、特殊的岩土体性质、地形地貌条件以及极端暴雨事件的综合影响,地震、地形为其发育提供了基础条件,极端暴雨事件为其直接诱发因素。（5）建议加强高位山体滑坡的研究,尤其是远程滑坡-碎屑流的早期识别和预警。     

巫溪县西溪河北岸高位高危碎屑流滑坡特征与机理研究

巫溪县构造上位于南大巴山弧形褶皱带的核心部位,八面山弧形褶皱构造带的北缘,地理上位于三峡库区奉节—巫山段北部,区内以发育近平行的褶皱构造为主,岩层中构造节理裂隙发育。区内地形切割强烈、起伏大,表现为中高山峡谷地貌,年降雨量大,地质环境条件脆弱。研究区西溪河北岸多发育高位高危碎屑流型滑坡,具有隐蔽性强、危害性大等特点。论文在Lidar影像分析、野外详查、钻探等手段的基础上,详细分析了滑坡地质环境背景、滑坡的特点及运动堆积过程,认为风化层厚度大、高陡的地形地貌、特殊的构造条件、典型的斜坡结构是滑坡发育的主要因素,持续性的降雨是滑坡发育的直接诱发因素,斜坡上部二叠系炭质灰岩、灰岩的崩落是导致斜坡中下部原本就处于孔隙水饱和状态下的志留系粉砂岩碎屑失稳并转化为碎屑流的重要因素。针对这类高位高危碎屑流型滑坡,提出了高位崩滑—高速启动—碰撞解体—高速铲刮—抛射堆积的成灾模式,为三峡库区此类滑坡的防治提供技术依据。     

叶城波龙7.20泥石流应急调查及灾害链实时观察

针对叶城柯克亚乡波龙7.20突发泥石流灾害,现场开展了应急科学调查。对沟下游泥石流堆积区进行量测,对上游突发小型滑坡-堰塞湖-泄流全过程开展实时观察。结果发现:泥石流固体物质主要是晚更新世风积土滑坡和中元古变质岩及碳酸盐岩崩塌,水体来源主要是强降雨导致的上游洪水及堰塞湖溃决;沟谷上游以稀性泥石流为主,下游加入了崩塌块体及河道砂砾石,粘度有所增大;堆积区呈块石散落和淤积状态。据现场多个老堰塞坝推测,波龙沟泥石流发生周期约15~20年。现有停车场位于沟口堆积区,需加大极端洪水及泥石流排泄空间,拓宽排导沟槽净空。     

甘肃岷县浑水沟泥包砾成因机制及其灾害意义

2020年8月, 甘东南地区持续降雨且伴随多个强降雨过程, 岷县梅川镇浑水沟暴发泥石流, 左岸方家山滑坡失稳下滑, 严重威胁沟口成兰铁路安全。基于野外调查、遥感解译和室内测试结果, 分析泥包砾的形态结构、矿物组成以及堆积特征, 研究泥包砾形成的地质环境和机制, 探讨泥包砾的灾害意义。研究结果表明: 泥包砾分布于浑水沟流通区下游及堆积区, 呈球形且具多层结构, 由石英、方解石、黏土矿物等组成, 其形成主要受控于流域第四系黄土和古近系泥岩中的黏土矿物, 而较缓的沟道、岸坡黄土滑坡和崩塌的发育以及适宜的水动力条件, 促进了泥包砾的形成和自生加大; 泥石流冲击力随着泥包砾粒径的增大而增大, 再起动所需临界泥石流流速相较于块石较小; 泥包砾是古近系泥岩与泥石流共同作用的结果, 具有加剧泥石流危害的作用, 因此亟需治理浑水沟泥石流以保证成兰铁路的安全运营。      

汶川八级地震触发何家沟碎屑流滑坡基本特征及形成机理

汶川地震造成大量次生斜坡地质灾害,包含崩塌、滑坡及泥石流等灾种,其中以滑坡分布最为广泛、破坏力最强,且多以高速碎屑流为表现形式,何家沟滑坡即是其中典型例证。滑坡距发震断裂——映秀-北川南枝断裂不足5km,震前斜坡为双向临空的单薄山脊,其走向与断裂走向小角度相交,岩层走向与坡面斜交,中风化基岩结合紧密,结构面延伸性较好,强风化基岩较破碎,浅表部残坡积物较为松散。调查分析表明：残坡积物与强风化基岩是碎屑流滑坡的物质基础;中风化基岩面构成碎屑流滑坡滑床;斜坡临空面是滑坡产生的地形条件;高强度、长历时强震是导致滑坡产生的根本因素。滑坡的形成经历以下4个阶段：强震导致坡体表层残坡积物与强风化基岩松弛和解体;在强震作用下滑体从高位整体下错;松散物质沿中风化基岩面溃滑形成碎屑流和碎屑流堆积阶段。碎屑流产生后,受地形限制,停积于沟床内,在随后的“9．24”特大暴雨过程中进一步转化为泥石流次生灾害。     

四川西昌“3·30”火烧区响水沟火后泥石流成灾机理

2020年3月30日,西昌市经久乡发生森林大火,响水沟流域植被被林火大面积烧毁,同年雨季,响水沟流域内多条沟道暴发泥石流,其中1#、2#、3#沟毗邻居民房屋和耕地,影响较为严重。通过野外调查、遥感解译和室外试验,以响水沟1#、2#、3#沟为研究对象,分析了不同林火烈度下,渗透特征、坡面侵蚀和沟道侵蚀的差异,从而揭示响水沟火后泥石流的成灾机理。结果表明,林火是泥石流暴发的重要诱因,火后泥石流的降雨阈值会明显降低。林火干扰导致坡面土壤的渗透系数表现出不同程度的降低,林火烈度越严重的区域,渗透系数越小,降雨更大比例地转化为坡面径流参与到坡面侵蚀。随降雨次数的增多,轻度、中度、重度火烧区域的坡面土壤侵蚀深度均增加;中度、重度林火烈度的侵蚀深度差异不大,且明显高于轻度区域,说明当林火烈度达到中度时,坡面土壤便会受到较大程度的侵蚀。地形条件相似的沟道,林火烈度越严重,泥石流侵蚀能力越强,最终体现于沟道两岸崩滑体数量越多,沟道宽度和深度越大。     

福建南安市地质灾害特征及防治对策

根据福建省南安市地质灾害调查和区划工作成果，总结该区地质灾害类型主要有滑坡、崩塌和泥石流，尤以滑坡和崩塌的危害性最大。全市共发现地质灾害140处，其中滑坡72处(含土质滑坡67处)，崩塌65处(土质崩塌55处)，泥石流3处。南安市地质灾害具有分布广、规模小、突发性强、危害性大等特点，其控制因素：包括地形地貌、岩土体性质、降雨和人类工程活动等。南安市属于低山丘陵地貌，其中低山山地占全市面积的50％，丘陵、台地占25％；花岗岩、凝灰岩分布面积广，其残积层厚度较大，约5～17m，岩性为残积砾(砂)质粘性土，是致灾的主要土体。98％的地质灾害与降雨有直接的关系，当过程雨量达到100mm时，滑坡开始产生；过程雨量大于200mm时，滑坡普遍发生。直接与人类工程活动有关的地质灾害共134处，占地质灾害总数的95％，坡脚开挖是引发地质灾害的主要因素，占调查总数的84．4％。论文还提出了地质灾害防治的相应对策。     

The March 25 and 29, 2016 landslide-induced debris flow at Clapar,Banjarnegara, Central Java

The Clapar landslide induced debris flow consisted of the Clapar landslide occurred on 24 March 2017 and the Clapar debris flow occurred on 29 March 2017. The first investigation of the Clapar landslide induced debris flow was carried out two months after the disaster. It was followed by UAV mapping, extensive interviews, newspaper compilation, visual observation and field measurements, and video analysis in order to understand chronology and triggering mechanism of the landslide induced debris flow in Clapar. The 24 March 2016 landslide occurred after 5 hours of consecutive rainfall (11,2 mm) and was affected by combination of fishponds leak and infiltration of antecedent rain. After five days of the Clapar landslide, landslide partially mobilized to form debris flow where the head scarp of debris flow was located at the foot of the 24 March 2016 landslide. The Clapar debris flow occurred when there was no rainfall. It was not generated by rainstorm or the surface erosion of the river bed, but rather by water infiltration through the crack formed on the toe of the 24 March 2016 landslide. Supply of water to the marine clay deposit might have increased pore water pressure and mobilized the soil layer above. The amount of water accumulated in the temporary pond at the main body of the 24 March 2016 landslide might have also triggered the Clapar debris flow. The area of Clapar landslide still shows the possibility of further retrogression of the landslide body which may induce another debris flow. Understanding precursory factors triggering landslides and debris flows in Banjarnegara based on data from monitoring systems and laboratory experiments is essential to minimize the risk of future landslide.     

黏土颗粒含量对蒋家沟泥石流启动影响分析

黏土颗粒在泥石流中的含量并不大,但却显著地影响着泥石流的启动。在室内通过筛分配成9种不同黏粒含量级配的土体,在自行设计的模型槽内以1.64 g/cm3（松散干密度）,1.79、1.94 g/cm3（天然干密度）3种干密度堆成边坡模型,在雨强为85 mm/h下进行人工降雨试验,初步探讨了黏土颗粒含量对泥石流启动的影响,得到：黏粒含量在5%～18%时可以形成泥石流,其中黏粒含量10%时所需时间最短,低于5%或大于18%难以形成泥石流,黏粒含量具有临界性;填筑干密度越大,泥石流启动越困难,表现在启动时间长、深度浅、规模小、且填筑干密度不改变黏粒含量临界性;降雨条件下土体入渗率越高,泥石流越容易启动产流。通过试验的研究,可以深入揭示泥石流形成的内在机制,黏粒含量临界性为泥石流预测、预报提供了新思路。