矿山泥石流沟谷形态的分形分维

以2个区域的矿山泥石流为背景,利用分形理论分析了矿山泥石流沟谷形态特征,并与4个区域的自然泥石流沟谷形态进行比较研究。沟谷形态的分形维数具有相同的地学意义:维数越小,该要素对沟道及泥石流的发育和形成的影响越大。沟道比降、汇水面积和沟道长度3个沟谷形态要素中,汇水面积影响最为显著;但矿山泥石流沟谷具有汇水面积少、沟谷尺度小,沟谷比降陡的特点;在此基础上提出了自然—矿山型泥石流的概念。

金沙江向家坝库区泥石流发育状况及其沟谷形态的非线性特征

通过对金沙江向家坝库区长约 15 0km范围内的 5 5条泥石流沟发育状况统计显示 ,自库首至库尾 ,泥石流沟的数目、发育密度及规模均呈逐渐增强趋势。同时泥石流沟的流域面积、主沟长度及纵坡平均坡降均存在明显的分形特征 ,它们与沟道数目之间有良好的非线性关系 ,并在一定程度上揭示了这些泥石流沟谷形态演变的非均匀性和自相似性。

强震区沟谷宽缓组合对泥石流动力学特征影响研究

岷江上游分布着大量宽缓型和窄陡型泥石流沟,沟道的宽缓和窄陡对泥石流动力学特征具有重要影响。以岷江上游宽缓型沟谷桃关沟为研究对象,采用Massflow软件模拟再现了沟谷内泥石流的动力过程,得到了“宽缓支沟+宽缓主沟”“窄陡支沟+宽缓主沟”两种组合下的泥石流动力学特征。研究表明:流域内不同级别支沟间的宽缓组合对泥石流的运移具有显著影响,这种沟间组合因素影响了泥石流的速度和泥深。“窄陡+宽缓”组合下,前期泥石流流速较大,下蚀效应明显,扩散路径长,后期多淤积;而“宽缓+宽缓”组合下,沟内泥石流的侧蚀效应更显著,加剧了沟道的演化。这两种组合下的泥石流均有堵塞河道进而发育成堰塞湖的风险。研究成果提高了关于沟道宽缓组合对泥石流运移影响的认识,可为沟谷类泥石流危险性评价提供参考。

冰雪融水沟谷纵剖面的形态与演化模式

冰雪融水是冰川泥石流的一种主要激发动力。冰雪融水沿程(s)流量Qs=q0(S 2-s2 2S)。其沟谷纵剖面形态模式近似为抛物线型:h H=(s S)N。冰雪融水泥石流流域水文地貌系统的熵可用沟谷纵剖面形态指数N来表征:信息熵P=ln[(N+2) 2]-N (N+2),超熵δXP=N3(N2-4)(N+2) [32(6-N)]。冰雪融水沟谷纵剖面演化的最小能耗模式表现为沿程流速平均值 u与N值成正比: u∝(N)。f(N)为流速函数,f(N)={2 3-2 [(N+1)(N+3)]}1 2;冰雪融水泥石流沟的各地貌发育阶段开始时的 u值之比为:泥石流发展阶段(N=0 62)1 0;泥石流旺盛阶段(N=1 23)1 182;泥石流衰减阶段(N=2 0)1 280;流域稳定阶段(N=3 71)1 361。以藏东南典型冰雪融水泥石流沟谷为例,检验了上述沟谷纵剖面之形态与演化模式。

云南蒋家沟流域泥石流沟谷演变的非线性特征

蒋家沟是我国西南山区一条典型的暴雨泥石流沟 ,位于云南省东北部金沙江支流小江河谷的右岸。主沟长13 .9km ,流域面积 4 8.6km2 ,平均纵坡比降 16.0 2 % ,流域内有 4级支沟。据统计 ,沟谷长度大于 0 .5 0km的各级泥石流支沟有 2 6条 ,其中主沟 1条 (即蒋家沟 ) ,另含Ⅰ级支沟 6条 ,Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级支沟各 2、7和 10条。蒋家沟流域内各级泥石流支沟尽管在形态上具有自相似性 ,但在空间分布上则具不均一性 ,从各支沟的数目、密度和流域面积看 ,均表明由沟口至沟源 (尾 )有逐渐增强的趋势 ,且主要集中在门前、多照两沟内。对蒋家沟及流域内各泥石流支沟的沟谷形态分析显示 ,各支沟的流域面积、沟道坡降及长度均存在明显的分形特征 ,它们与沟道数目之间有良好的非线性关系。这种非线性关系在一定程序上揭示了这些泥石流沟谷演变的非均匀性和自相似性。

南水北调西线一期工程区泥石流发育的非线性特征

通过对研究区103条泥石流沟发育状况统计显示,泥石流沟的数目、发育密度及规模在不同流域表现出不同特点;综合分析表明,泥石流沟的流域面积、主沟长度及平均沟床比降存在明显的分维特征,泥石流堆积物粒度组成具有很好的分形结构,这种良好的非线性关系在一定程度上揭示了研究区泥石流发育的非均一性和自相似性;分析得出了在沟谷流域面积<5km2,主沟长度<5km及主沟平均沟床比降10%～60%时研究区内泥石流最易暴发的结论。

浙江省泥石流形成条件及影响因素

浙江省内发育的泥石流有其特定的地域环境,其形成条件及影响因素也具有明显的地域特征:地形上表现为沟床比降大,相对高差小,两侧山坡坡度大,流程短,流域面积小;地质构造上表现为泥石流沿深大断裂成带状分布。泥石流发育的三区特征有:浙江泥石流形成区滑坡、崩塌等地质灾害发育,易于形成滑坡、崩塌转化型泥石流;流通区窄、陡且短小;泥石流往往在流通区下部沿沟堆积,使得堆积区和流通区界线不明显等特征,泥石流的影响因素主要有人为工程活动强烈,人为因素引发的泥石流多;植被对泥石流的具有较为明显的促进作用等。

“超熵”评价泥石流沟发育现状及危险度——以大渡河某电站库区为例

泥石流沟谷是一个复杂的地貌系统,其发育可分2个时期、5个阶段,一旦形成泥石流,危害性较大。从系统科学和地貌学的角度出发,运用能综合表述地貌演化特征的因子——超熵,对大渡河瀑布沟电站库区泥石流沟谷进行沟谷纵剖面形态和超熵值计算,进而对发育现状指数及危险度进行评价。结果表明:在调查的21条泥石流沟中,有14条泥石流处在发展期,具有潜在发生泥石流的可能性;4条泥石流处在孕育期,危险度较低;有3条处在旺盛期,发生泥石流的可能性较高,一旦爆发,对沟口人员造成较大危害,危险性较高。