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。

基于分形理论和模型试验的沟道物源动储量评价模型

汶川地震后,大量松散固体物源堆积在沟道中,使沟道泥石流发生的概率激增。准确的计算泥石流沟道物源的动储量一直是泥石流物源统计的难点。文章以七盘沟下游主沟段沟道物源为研究对象,在实地勘查、资料收集的基础上,以室内模型试验为研究手段,引入分形理论将复杂的土体粒度成分用分维值定量描述,研究不同沟道堆积体在不同降雨作用下的侵蚀规律,建立以降雨强度和分维度为双影响因子的动储量评价模型。研究表明:粗粒土不易起动,但在充足的水动力条件下,侵蚀作用会成倍放大;上细下粗土发生泥石流时侵蚀变化和总的侵蚀规模较小,这种粒序分布形式有益于沟道的稳定;上粗下细土与粗粒土的侵蚀现象类似,但发生大规模泥石流的降雨阈值低于粗粒土;沟道物源中,侵蚀作用效应的排序为:溯源侵蚀>下切侵蚀>侧缘侵蚀>潜蚀;文章所拟合的公式适用于宽缓型沟道泥石流,对于窄陡型沟道泥石流存在一定的局限性。

泥石流危险性动态灰色关联模型及其应用:以牛首山西麓地区为例

为客观地确定泥石流影响因子的权重进而准确合理地评价泥石流的危险性,构建了泥石流危险性动态灰色评价模型。针对传统灰色关联分析法中因子权重确定的局限性,结合三角模糊理论,提出了动态分辨系数,根据不同泥石流沟的实际情况,动态调整各因子的分辨系数并确定相应权重,进而建立适用于泥石流危险性评价的动态灰色关联模型。运用该模型评价了牛首山西麓地区7条典型泥石流沟的危险性并与其他评价方法的结果进行了对比,结果表明:由于采用了考虑各沟实际情况和因子特征的动态分辨率并据此计算因子权重,泥石流危险性动态灰色关联模型能扩大泥石流危险性评价结果的区分度并提高分辨率,评价结果与实际情况更为吻合。该研究可为泥石流灾害环境的危险评估和工程分析提供合理和有效的参考依据。