泥石流冲击力的野外测量

冲击作用是泥石流最为剧烈的一种破坏方式。泥石流的冲击力因此也成为泥石流工程防治和危险性分区中的重要参数。然而,由于其破坏力巨大,可靠的野外泥石流的冲击力数据比较少。2004年通过在云南蒋家沟建立的泥石流冲击力野外测试装置和新研制的力传感器以及数据采集系统,首次测得不同流深位置、长历时、波形完整的泥石流冲击力信号。原始信号经过低通滤波处理后,得到真实的泥石流冲击力数据。对数据的初步分析发现,在同等流速的条件下,连续流的冲击力要比阵性流的大得多。单就阵性流而言,泥石流的冲击力最大值也不是随流速而单调增加的,而应该跟它所携带的固体物质的大小有很密切的关系。最后,对不同位置的冲击力过程线的分析说明泥石流中中等粒径的石块多集中在龙头和流体表面,而大粒径的石块应该是在泥石流体中半悬浮运动。     

基于实时数值模拟的泥石流危险性分区系统研究*

为深入分析揭示泥石流的形成和运动等规律,提高泥石流灾害防治的信息技术应用水平,以VC++和Super MAP混合编程为主要技术,应用计算机可视化技术,研究并实现了基于动量和动能数值模拟的、实时泥石流危险性分区技术。系统以云南东川蒋家沟泥石流作为研究对象,以实验数据和实测数据进行设计和构建。     

基于面向服务的泥石流数值模拟通用平台

对当前泥石流模拟系统的单一性缺点进行了研究,提出了面向服务的泥石流数值模拟的通用平台思想。以有限差分模型为基础,采用面向服务的思想,设计了系统 C/S模式的技术方案并完成了整个系统的设计和实现。经过香港滑坡地形图的验证,证明了本通用平台的可行性和有效性。     

震后泥石流的阻力特性及冲出总量计算

“5·12”汶川地震后泥石流汇流区和流通区沟道内覆盖有巨厚的滑坡、崩塌等松散物质.松散物质在强降雨作用下容易启动形成泥石流.泥石流形成后通过时会侵蚀松散堆积物,与沟床存在动态的物质交换,其规模沿程不断扩大,而且运动阻力特性不同于一般定床情况.为定量分析动床条件下泥石流阻力和一次降雨引发泥石流的冲出总量,本文首先以灾区6条泥石流沟为研究对象,通过多元回归分析发现泥石流阻力与输沙量和弗罗德数存在良好的相关性,初步得到了泥石流动床阻力的估算方法.然后统计分析了北川和清平16条泥石流沟的基本数据,发现一次降雨引发泥石流的冲出总量与日降雨量和流域汇流面积存在较好的幂指数关系,得到了降雨控制型泥石流总量估算方法.研究结果对震后泥石流防灾减灾工程设计具有一定的参考价值.     

汶川地震灾区帽壳子滑坡形成泥石流的过程和特征

实地调查了汶川地震灾区北川县帽壳子滑坡转化为坡面泥石流和沟道泥石流的基本特征和形成过程,并利用能量守恒原理和Takahashi泥石流运动模型对其运动特征进行了分析。结果表明：对于强震诱发的滑坡,其层间碎块石土体强度低,滑坡体内部裂隙发育,在强降雨作用下容易转化为泥石流;滑坡转化为坡面泥石流的过程为岩土体沿基岩面下滑→撞击→强碎屑化→流动→快速停积;滑坡转化为沟道泥石流的过程为滑坡体崩滑→弱碎屑化→水流掺混→掏蚀沟道→流动堆积;滑坡转化为坡面泥石流后,起始速度较快,但没有沟道限制和水力作用,因此运动阻力较大,冲出距离远小于沟道泥石流;利用Takahashi泥石流运动模型计算得到的沟道泥石流冲出距离与实际观察值比较吻合。     

考虑爬高效应的泥石流弯道超高公式

弯道超高是泥石流运动的显著特征。以往研究认为弯道超高完全是由于泥石流的离心运动造成的,未考虑泥石流在弯道运动时的冲起爬高效应。本文假设弯道超高和爬高分别由泥石流沿弯道的切向和法向速度引起,根据弯道处速度矢量三角形和圆弧三角形的几何相似关系,推导了考虑爬高效应的泥石流弯道超高公式。该公式依赖于弯道的内外曲率半径比、泥石流速度和沟壁倾角,适用于弯道圆心角小于60°和沟道较宽的情形。经云南东川蒋家沟的野外实际调查数据以及其他文献中的数据验证,与实测值误差较小,可用于泥石流弯道爬高的实际计算中。     

川藏公路工程病害减灾决策支持系统

川藏公路工程病害减灾决策支持系统以地理信息系统、遥感和数据库为技术支撑，以灾害数据库和环境背景数据库为基础，其核心是建立灾害分析模型，以辅助决策部门制定科学合理的减灾规划。系统今后的目标是建立川藏公路数字减灾系统。     

四川石棉2012年“7·14”唐家沟泥石流特征

2012年7月14日,四川石棉田湾河流域唐家沟暴发泥石流,造成2人死亡、5人失踪及巨大经济损失。泥石流由沟道中上游局地强暴雨激发,形成机制为沟床起动型,持续过程约1 h,泥石流总量约85×104 m3,为低频率特大规模泥石流。唐家沟的相对高度为3 139 m,沟道陡急而多急弯、卡口,导致泥石流在运动中反复堵塞溃决,堵塞系数为2.5-3.0-在沟道中下游,泥石流获得了原有沟床堆积物的补给,使固体物质补给区范围扩大,规模增大,危害能力增强-流体含有2%-4.4%的黏粒,黏度较大,重度达20.6 kN·m-3,搬运力极强,搬运至沟口的最大石块体积约235 m3,质量约645 t-流体的直进性强,弯道超高高度高于11 m。泥石流堵塞田湾河并形成溃决灾害,构成了泥石流堰塞湖山洪组成的山地灾害链,危害由沟道延伸至主河两岸的较大范围。当地森林植被茂密,但泥石流十分发育,表明生态环境良好的山区仍需加强对泥石流灾害的防范。     

震区山洪泥石流野外监测与侵蚀产沙研究

震区山洪泥石流频发严重已引起国内外的广泛关注,进行山洪泥石流野外监测,研究其发育和演化特征,对保障灾区公共安全和进行防灾减灾管理具有重要意义.本文以汶川地震震中莲花芯沟为研究区,选择不同类型的坡面泥石流和沟道泥石流,在坡面、沟道和典型小流域建立山洪泥石流野外观测站点,采用现代测绘和三维激光扫描技术,利用大地测量、GPS、3D激光扫描系统和高分辨率遥感影像等手段,进行了不同降雨条件下的山洪泥石流坡面、沟道、断面和小流域地表形变监测,构建高精度DEM,研究了坡面泥石流和沟道泥石流的侵蚀、发育和演化特征,分析了泥石流的变形破坏、冲淤变化和演化规律.研究结果表明:(1)震后4年山洪泥石流灾害日趋频繁且仍处于快速发育阶段,采用现代测绘和3S技术可以进行山洪泥石流灾害野外监测与侵蚀产沙定量分析;(2)沟道上游山洪泥石流活动强烈,具有大冲大淤特征,总体上以冲刷侵蚀为主,其断面中部下切侵蚀速率为3.98m/a,两侧坡体呈现左淤右冲特征,一场泥石流最大冲刷下切深度达5m;(3)沟道中游总体上仍呈现冲刷侵蚀,但强度减弱,断面中部侵蚀速率为1.23m/a;(4)沟道下游防治工程修建前呈现较强的冲刷下切侵蚀、平均冲刷深度达1.7m,修建谷坊后拦蓄停淤作用明显,沟道总体呈现淤积,淤积速率为2.05m/a;(5)自然状态下研究区一场山洪泥石流冲出物质量约1.6万m3、平均冲刷深度为0.23m/a,谷坊等防治工程修建后具有较好地稳沟固坡作用,山洪泥石流则表现为较强的淤积特征,一场山洪泥石流产沙淤积量为1.7万m3.研究结果可以为山洪泥石流灾害的综合研究提供数据支持,同时也可为灾区公路泥石流防治工程设计、监测预警和风险管理提供科学依据.     

GIS 支持下的滑坡运动过程数字仿真

 分析了从静态到动态的滑坡运动过程, 建立了滑坡动态滑动面和瞬间稳定系数的概念, 分析了滑坡运动过程中瞬间受力状况、运动方向和速度变化, 进行了滑坡运动速度、力、运动方向及时间关系的定量描述。最后, 在GIS支持下完成了滑坡在三维空间中运动过程的数字仿真。