怒江东月各特大泥石流流域几何形态学特征

怒江支流东月各沟于2010年8月18日凌晨暴发灾难性泥石流,其规模巨大且远程运移超过8 km。为了探究其发生机理,从流域几何形态学特征的角度出发,对东月各泥石流地形条件进行量化研究。在野外调查基础上,对泥石流运移路径纵坡进行1∶1 000比例现场测量,使用1∶10 000比例尺摄影测量数字线划地形图和Arc GIS进行三维地形建模分析。东月各流域长约14.0 km、平均宽度约3.4 km,在约47.3 km2的面积上具有2 849 m的高差。主沟下段沟长8.8km,高差1 084 m,平均比降101‰。B4支沟沟长2.6 km,平均坡降361‰。斜坡在40°~45°这一区间面积占比最高,为17.86%。结果表明,东月各流域属于中国泥石流小流域中面积最大的一类。泥石流形成区为B4支沟及邻近区域,以B4支沟为主。泥石流远程运移受到沟道纵剖面形态和平面形态共同影响。受地形条件影响,泥石流活动呈现单个大周期套叠多个小周期的模式。

怒江东月各泥石流搬运能力研究

泥石流灾害的破坏能力除了受地质、地形及水文条件的控制外,还与泥石流浆体特性密切相关。对采集于东月各特大粘性泥石流堆积体中2 mm以下土体样本进行了土水混合静置试验,并进行了粒度分析,以计算上限粒径D_0、分析密度变化对于泥石流浆体乃至泥石流体悬浮能力的影响;同时结合2 mm以下土体沉积现象探讨了泥石流体沉积规律与运动特征。试验结果表明,密度小于1.80 g/cm^3的浆体中,粒径0.07~0.20 mm部分较多集中于上层L1,而在中层L2与下层L3中含量较其他四组样品含量少;L1/L2,L1/L3比值随密度增加有一段明显的上升趋势;密度较小的样品浆体超孔隙水压力较小,浆体释水较快并且颗粒沉积呈明显的分选性;在极限状态下密度小于1.85 g/cm3的样品上限粒径D0较稳定,并且随着浆体密度增大,D_0值逐渐增大。

泥石流屈服应力测试的塌落度法

屈服应力是泥石流的关键流变参数,但目前该参数的获取主要依赖常规的流变仪,无法对含有粗大颗粒的泥石流进行测试。针对此问题,引入塌落度-屈服应力理论,采用直径和高度均为10.8 cm的圆柱塌落度桶对"2010.8.18"怒江东月各泥石流堆积物原样中上限粒径为2 mm和2 cm的部分进行了塌落度-屈服应力测试研究,两种上限粒径重构泥石流屈服应力的测试结果分别采用桨叶法(桨式流变仪)和斜面法(斜面流变仪)进行校验。实验结果表明:对于上限粒径为2 mm的泥石流,塌落度法与桨叶法测试结果基本相同,相对误差为1.47%~17.5%,平均相对误差为7.37%;对于上限粒径为2 cm的泥石流,塌落度法测试结果平均略大于斜面法,相对误差为12.27%~19.07%,平均相对误差为16.89%;理论分析表明,该圆柱形塌落度法适用于碎屑上限粒径为42 mm、塌落度不小于10.8 mm的泥石流。塌落度法不仅可以大幅度提高测试对象的上限粒径,而且测试精度较高,尤其适合于泥石流屈服应力的现场测试。