坡面泥石流起动模型研究

针对单一坡面泥石流起动模型进行研究。基于土壤动力学理论、土壤下渗理论和土壤水动力学理论,以及土体含水率变化引起土体抗剪切应力变化的物理机理,提出了坡面泥石流起动模式。在此基础上,结合传统分布式水文模型理论,建立了分布式坡面泥石流起动模型。模型应用于云南蒋家沟典型坡面泥石流研究,能够预测坡面泥石流起动的时间、部位和起动量,进行多时段模拟坡面泥石流入沟流量过程线,模拟结果体现了泥石流发生阵发性、不连续性、滞后性的特征,这与实际观测情况吻合,表明应用该模型研究坡面泥石流的起动是可行的,能够为进一步的泥石流数值模拟提供依据。

恒定渗流作用下泥石流起动过程冲刷试验分析

渗流是泥石流水动力条件主要来源之一,不同渗流流量具有不同的渗流力和冲刷力,从而可引起不同规模泥石流。通过开展室内水槽试验,利用测压管量测渗流过程中的孔隙水压力,并结合高清摄像技术从微观角度记录堆积土体内部细颗粒的运移、骨架颗粒的坍塌现象,以此分析研究土体渗透破坏、起动形成泥石流过程中的渗流和冲刷作用。在此基础上设定水槽坡度为7°,调节恒定渗流流量分别为120、170、265、320 ml/s,分析不同恒定渗流流量对固体堆积物失稳、泥石流起动过程中流态变化的影响。分析结果表明,在恒定渗流流量作用下,堆积土体内部细颗粒迁移、骨架颗粒坍塌造成土体颗粒重排列、孔隙水压力上升进而导致土体抗力降低是泥石流土体颗粒失稳、起动、冲刷的重要原因;随着渗流流量增加,流速迅速上升,土体内孔隙水压力逐步增大,骨架颗粒的失稳、移动主要受渗流及水流冲刷两方面共同作用,堆积土体颗粒的移动分别表现出缓慢小幅滑动后稳定、过渡型滑动和快速流滑现象。

泥石流起动原型试验及预报方法探索

在分析国内外泥石流预报的基础上,结合泥石流形成机理研究取得的进展,提出了新型的暴雨泥石流预报方法。通过蒋家沟泥石流源地人工降雨试验,坡面泥石流形成与源地土体特征参数变化存在密切的关系。暴雨泥石流形成的过程可以描述为:降雨→土体含水量、土体结构和土体组成的变化→土体强度变化→斜坡稳定性变化→坡面泥石流形成→沟谷泥石流。建立起前后两者的关系,用降雨并结合中间关系方程分析泥石流发生的概率、时间及形成规模等参数,逐步提高泥石流预测预报精度。比传统的预报方法在精度上有很大的提高,使对误差进行估算成为可能。

沟道侵蚀型泥石流起动临界条件研究进展

沟道侵蚀型泥石流是泥石流的主要类型之一,研究其起动机理和起动临界条件有助于泥石流治理和预警预报。虽然多年来对沟道侵蚀型泥石流的起动研究有了一些成果,但目前对其起动机理的认识还存在局限,现有起动临界条件计算方法也不成熟,在很大程度上制约了防灾减灾的进展。为深入研究沟道侵蚀型泥石流的形成机理和起动临界条件计算方法,回顾了国内外学者在相关领域的研究成果,系统总结了沟道侵蚀型泥石流起动研究现状,并对沟道侵蚀型泥石流未来研究方向做出展望。

泥石流起动的突变学特征

泥石流起动是泥石流发生、发展、成灾全过程中的关键环节,起动规律是泥石流预测预报和灾害防治的理论基础。对建立在实验基础上的泥石流起动条件进行适当变换,得到泥石流起动势函数,它符合尖点突变模型。进一步分析,发现准泥石流体起动时具有突变、缓慢和过渡状态等多条路径,并在起动临界点附近具有发散性和模态软化等性质。根据这些起动特性提出的单沟泥石流预测方法以及通过调控准泥石流体起动条件使之不起动,达到泥石流灾害治理防患于未然的新途径,已在泥石流防治中取得了实效。

神府-东胜矿区人为泥石流过程的力能传递理论模式

根据力学原理和神府 -东胜矿区人为泥石流的特点 ,重点分析准人为泥石流起动的受力状态。准人为泥石流实地放水冲刷和人工降雨模拟实验结果表明 :(1)坡面准人为泥石流起动主要取决于降雨强度、降雨量和坡度 ;(2 )沟道准人为泥石流起动的主要动力是上游来水和沟床比降 ;(3)在准人为泥石流过程中饱和、未饱和、干的松散固体物质共存 ,以此来区别于自然泥石流。在此基础上导出沟道准泥石流起动势函数 ,并分析探讨泥石流过程中的能量传递模式。

沟道松散物质起动模型试验及冲出量预测——四川省以北川青林沟为例

震后沟道松散物质起动并形成泥石流的一次性固体冲出量是衡量泥石流规模以及后期泥石流治理的重要指标。因此利用现有的野外资料,考虑不同沟床粗糙程度、沟道坡度和降雨强度3种影响因素,开展室内模型实验,研究其一次性固体冲出量的规律,得到了青林沟泥石流的一次性固体冲出量的计算模型。通过与历史泥石流冲出量进行验证和与其他计算模型进行比较,发现该模型具有预见性、准确性和便捷性的特点,同时也为该地区类似泥石流防灾减灾起到一定的指导作用。