输沙量与风速关系的几个问题

输沙量及其强度是风沙危害程度的重要指标。在沙源丰富、地面干燥、平坦、无结构,无植被时,输沙量应正比于风速的三次方。但在输沙量与风速之间的经验回归方程中,V的方次有的大于3,这仅仅是数学计算产生的结果,为的是更好的配合回归曲线,V的方次高了,相应的V前面的系数必然会较小,反之亦然。风力可以吹动的最大沙粒质量与风速的6次方成正比。但风力能携带的总输沙量仍与风速的3次方成正比,二者不可混淆。一定风速下输沙的大颗粒多了,小颗粒就相对减少,总的输沙量仍然不变。     

河床冲刷粗化的随机模拟

对冲刷与粗化的相互作用机制进行了分析,并在非均匀沙床面暴露度的随机分布特性、流速分布及起动规律研究的基础上,提出了河床冲刷粗化的随机模型。该模型能同时对河床冲刷深度及粗化稳定级配进行计算。由实验及野外实测资料的验证表明,计算结果与实测值基本相符。     

粘性原状土起动切应力与物理力学指标的关系

通过对中运河、长江长兴岛、淮河入海水道等河道原状土样起动试验,认为各河道土质由于其形成条件、土质结构等方面存在差异,即使具有相近的物理力学特性,其起动临界条件也不尽相同.而对同一条河流而言,起动临界条件与物理力学指标之间则存在明显的规律性:即对淤泥质粘土,起动临界条件随抗剪强度的减小而增大,随含水量的增大而减小;粉质粘土的起动临界条件最小,与抗剪强度、含水量呈非线性关系;粘土起动临界条件则随抗剪强度、含水量的增大而增大.     

泥石流灾害的物源控制与高性能减灾

传统的观点认为山区泥石流灾害的形成主要取决于降水,其产汇流运动的过程是可采用水文过程模拟的物理过程。基于目前泥石流灾害集中分布于地震带和干旱河谷的现象以及现有的泥石流形成与防治研究基础,我们发现在人类居住与活动的山区,其坡度和降水极易满足泥石流灾害的形成条件,因此物源控制着泥石流灾害的孕育、形成和演化,主宰了灾害性泥石流的过程。物源的动态变化改变了泥石流发育的难易程度,主导了泥石流的规模和频率变化。泥石流物源在内外动力作用下经历松散化或密实化两个不同的演化过程,不同密度的土体通过剪缩或剪胀形成不同规模、频率与性质的泥石流。此外物源也控制了泥石流的规模放大过程。实践证明基于物源控制理论的区域预测、分级多指标预警和工程调控技术是科学有效的。因此,灾害性泥石流是一个地质作用主导的地质过程,该过程的特征描述需要更多地考虑基于地质环境条件的经验模型,且高效能的灾害预测预警与调控需要基于物源控制的机理和过程而进行。     

气候变化影响下高山区泥石流形成机制研究及展望

全球范围内高海拔或高纬度山区（以下简称高山区）,尤其高山冰川冻土急剧消退地区,广泛发育泥石流灾害。在全球气候变暖的大背景下,高山区泥石流的现实危害和潜在风险日渐凸显。与其他环境条件下泥石流过程主要由降雨激发不同,高山区泥石流的暴发多受降雨和温度条件的共同影响,其形成机制更为复杂,预测预警十分困难,因此加强高山区泥石流研究具有重要的科学价值和实践意义。通过述评近期高山区泥石流起动研究的主要进展,包括泥石流暴发与气象条件的关系,典型高山区泥石流事件成因,冰川冻土体消融破坏机制,以及冰碛土泥石流起动特征,认为未来高山区泥石流研究应加强高时空分辨率气象数据获取和物源动态变化分析研判,并从动力学机制层面进一步明晰高山区泥石流起动条件和发育过程。     

沟床起动型泥石流的10 min降雨预报模型

针对沟床起动型泥石流的诱发因素为高强度短历时的降雨,提出10 min降雨强度是这类泥石流暴发的关键。在1 h预报模型的基础上,基于云南蒋家沟的多年泥石流观测资料,修正了1 h预报模型的降雨参数,并得到了10 min降雨预报模型。10 min降雨预报模型在中国西部的其他流域,如云南浑水沟、贵州望谟县打易区域泥石流沟、四川三滩沟、四川雅安陆王沟和干溪沟、甘肃柳湾沟、甘肃马槽沟等流域的验证中,取得了较好的结果。10 min降雨预报模型是部分建立在泥石流的形成机理上的模型,并不是完全的统计模型,因此该模型也可以用于其他地区的沟床起动类型泥石流预报。     

基于沟床宽度与颗粒粒径的泥石流精细化预报模型

泥石流形成区沟床宽度和颗粒粒径对沟床起动型泥石流的发生影响很大,在强烈地震影响区内显得尤为突出,但目前的泥石流预报中还没考虑到这两个因素,无法准确预测强震区泥石流的发生.在泥石流10 min和1 h精细化预报模型基础上,通过现场调查群发泥石流事件,结合汶川地震强烈影响区泥石流的演化特点,引入了泥石流形成区沟道宽度和颗粒粒径的影响,建立了改进的精细化泥石流10 min和1 h预报模型,并在贵州望谟打易和四川德昌群发泥石流、汶川地震强烈影响区的文家沟多次泥石流事件中获得了很好的验证结果,得出泥石流形成区的颗粒粒径代表泥石流的地质因子,泥石流形成区沟床宽度代表泥石流的地形因子之一,这2个因子在泥石流发生中的作用都非常重要;改进的精细化10 min和1 h预报模型以及临界值,可以用于强烈地震区和一般的泥石流预报.      

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.     

风沙床面颗粒起动临界受力平衡模型的对比分析

风沙颗粒起动的受力平衡模型是风沙起动机制研究的重要内容。根据已有的研究成果,论述风沙颗粒起动的临界条件,介绍几种代表性模型。认为,影响自然状况下颗粒起动过程的因素是复杂的,尽管对主要影响因素的作用还未获得深入的认识,但是已提出的风沙颗粒起动的受力平衡模型对于认识风沙起动过程和机理具有重要的指导和启发作用,然而这些模型往往包含了较多的简化、假设以及有待于通过实验测定的系数,所以,不能够在实践中直接应用。而且,这些模型都是在特定的条件下得出来的,其应用范围具有局限性。有鉴于此,关于风沙颗粒起动的机制研究仍有较多的创新空间。     

波浪作用下细颗粒泥沙起动试验研究

长江口北槽中下段滩面泥沙以粉砂和极细砂为主,在风浪条件下极易起动,形成近底高浓度含沙层,成为航道淤积的重要泥沙来源。采用长江口北槽中下段滩面现场泥沙,进行了波浪作用下泥沙的起动试验研究。试验结果表明:相同水深条件下,波浪周期越长,泥沙的起动波高越小;相同波浪周期条件下,水深越大,泥沙起动波高越大;对于自然密实1天的泥沙,波浪作用下的起动临界剪切力平均约为0.325 N/m2。本次试验结果和已有的波浪起动公式计算结果以及已有的试验结果进行了比较分析,结果均比较一致。