非均质泥石流固液两相运动特征探讨

非均质泥石流是一种固体颗粒级配宽、容重变化大、流速分布不均匀的典型的固液两相流,广泛分布于我国的西部山区,表现出独特的固液两相运动特征.基于非均质泥石流固液两相分界粒径的概念,以Darcy公式和质量守恒定律为理论基础,分别推求非均质泥石流固液两相平均流速表达式.在此基础上,根据云南省小江流域蒋家沟泥石流模拟实验数据及实测资料,揭示了非均质泥石流固液两相运动特征.蒋家沟泥石流实验与实测资料计算分析结果表明,蒋家沟泥石流以临界容重2.234t/m3为界限,当泥石流容重低于、等于和高于该临界值时,分别出现液相流速大于、等于和小于固相流速的3种情况,由此可以分别揭示稀性泥石流、均质泥石流和稠性泥石流3种不同类型泥石流的运动特征.研究结果为构建非均质泥石流动力学奠定了基础,并对泥石流防治工程规划设计和预测预报泥石流灾害具有重要的现实意义.

非均质泥石流泥位特征值计算方法

以非均质泥石流分界粒径模型和固液两相运动模型为基础,结合应用推理公式法和配方法计算泥石流流量,提出了非均质泥石流泥位特征值的计算方法。以长江上游水土保持重点治理区泥石流监测预警重点示范点四川省宁南县史家沟泥石流为例进行计算,结果表明当泥石流容重为1.80t/m3时,史家沟10年一遇的泥位特征值最小;当泥石流容重为2.20t/m3时,史家沟百年一遇的泥位特征值达到最大,进一步将泥位特征值计算结果与监测断面相匹配和检验分析,表明该泥位特征值计算方法是可靠的,从而为山洪泥石流防治工程规划设计和研发泥石流灾害监测预警系统提供技术支撑。