蒋家沟阵性泥石流输沙特性初步分析

对云南蒋家沟泥石流1987~1991年的10场共1 271阵阵性泥石流输沙率资料进行归纳分析,认为阵性泥石流输沙基本服从幂律分布。     

粘性泥石流的输沙浓度与运动速度

作者通过泥石流运动机理分析，并引用我国粘性泥石流流速的野外实测资料统计，得到能反映泥石流特性的粘性泥流速度公式，这一结果通过我国西南地区各粘性泥石流沟的实测资料检验，表明具有一定的实用价值。     

阵性泥石流泥位过程线的Euler-Lagrange分析

自然界中的泥石流往往表现为多阵次的间歇来流.云南蒋家沟实测的阵性流泥位过程线接近于幂函数,与通常认为的线性函数存在较大误差.本文基于阵性流泥位过程线在Euler坐标和Lagrange坐标下两种形状的转换关系,得到充分发展阵性流的泥位与历时、断面平均流速与泥位之间呈幂律关系,而且两者的幂律指数相关.从实测数据的拟合结果得到前者的幂律指数n约为-0.6417,由此推出后者的指数接近于2.56.最后根据幂律流体的断面流速公式,讨论了泥石流流变指数与n的关系.这为泥石流的流速计算和流变性质等的研究提供了一种全新的方法.     

粘性泥石流掺气减阻作用初探——云南东川蒋家沟泥石流

根据野外泥石流观测资料 ,分析了泥石流掺气与降粘减阻现象 ,建立了泥石流掺气量与流速的经验公式 ,并根据泥浆掺气降粘减阻的试验 ,揭示了泥石流掺气降粘减阻机理 ,提出了泥石流屈服应力与气体含量及固体浓度的经验公式。本文对解释泥石流减阻 ,预估泥石流流变特性有重要意义。     

弃渣型泥石流输沙速率模型试验研究

近年来,弃渣型泥石流灾害时有发生。为了探索弃渣型泥石流输沙速率,以陕西省小秦岭金矿区的大西岔沟为研究背景,对大西岔沟泥石流的孕灾条件和成灾特征进行了详细的野外调查,发现该区域地形陡峻,弃渣总储量丰富,具备良好的泥石流孕灾条件。同时,泥石流在沿程运动和演化过程中,将具有明显的沿程放大和链生特征。结合野外调查资料,理论推导了弃渣型泥石流输沙速率的计算方法,并根据相似准则设计了水槽模型试验,对计算理论中的冲刷系数进行了率定。试验数据表明冲刷系数的取值范围在3.2×10^-5~7.1×10^-5 m·s/kg之间。这些率定参数将用于后续的小流域泥石流产汇流过程研究之中,同时也为该区域其他相关研究以及泥石流监测预警提供科学参考。     

蒋家沟泥石流年输沙量的拓扑预测

通过搜集整理并作图分析云南东川蒋家沟泥石流观测资料时发现,蒋家沟历年泥石流年输沙量变动幅度大且变动频繁,用一般拟合方法预测效果不理想。拓扑预测是一种预测未来发展趋势的方法,尤其对随时间有较大变化的对象,预测效果较好。本文试采用拓扑预测的方法对蒋家沟历年泥石流年输沙量的资料进行分析,对泥石流年输沙量进行了预测。     

利用磁性参数诊断泥石流沟道沉积物来源—以云南蒋家沟流域为例

蒋家沟流域是我国泥石流最发育的地区之一.本文以蒋家沟流域为例,根据泥石流沉积物和来源地土壤中磁性特征的不同,定量研究了该流域的沉积物来源.结果表明,泥石流沉积物主要来源于滑坡体堆积物,占97.56%;坡耕地和低覆盖草地对主沟沉积物的贡献率很低,与以往利用137Cs示踪技术研究的结果相符.但仍然存在着局限性,需结合137Cs等核素示踪,进一步加强研究和探讨.     

泥石流阵流的物质组成、流量过程与形态特征

阵性运动是黏性泥石流的主要运动形式,但对泥石流阵流过程中各参数变化规律的研究较少.以蒋家沟泥石流为研究对象,依据2001年7月8日泥石流监测数据,对黏性泥石流阵流的物质组成、流量过程与形态特征进行了分析.结果表明:泥石流阵流固体颗粒粒径范围较大、以粗颗粒为主,具有良好的分形特征,粒度分维值与泥石流的容重、颗粒含量、分选...     

不同输沙流态对多沙河流水库水沙调节计算结果影响的分析研究

在利用水沙数学模型进行多沙河流水库水沙调节计算时,准确的预判相应的来水来沙条件和库型边界条件下入库含沙水流的输沙流态并确定相应的控制方程,是确保计算结果准确的关键.通过建立水库一维非饱和输沙数学模型,对相同库型条件和相同来水来沙条件时不同输沙流态时人库水流的泥沙冲於量进行计算,初步量化回答了不同输沙流态对多沙河流水库水...     

黏性泥石流残留层的床面减阻研究综述

黏性泥石流运动理论的核心问题在于确定黏性泥石流运动阻力和流速。但由于其运动的复杂、流态的多样,导致了阻力准确计算的困难,也制约了泥石流运动流速和流量公式的建立和推广应用。关于黏性泥石流的运动阻力问题,目前多聚焦于泥石流固液间相互作用的内部阻力关系,鲜见对于其床面阻力的研究。介绍了黏性泥石流的典型运动过程—"铺床",描述了铺床过程形成的残留层导致床面减阻现象,概述了目前国内外各泥石流运动模型对泥石流阻力的研究,并总结了残留层导致减阻的可能原因和目前多采用的床面阻力计算方法。认为残留层导致的复杂减阻效应,是黏性泥石流运动尤其是高速运动研究中不可忽视的一部分,但目前各类模型和水力学经验公式都无法概化黏性泥石流运动床面的阻力变化。鉴于此,提出了未来可开展的工作:(1)认知"铺床"导致的残留层的形成和发展过程;(2)探讨残留层床面减阻机制;(3)研究残留层床面阻力计算。     

基于SVM方法的小流域泥石流输沙量预测

介绍SVM方法的基本原理及特性,建立基于SVM方法的小流域泥石流输沙量预测模型,用复相关分析法确定了影响流域输沙的3个主要因子:过程降雨量,前期降雨量,泥石流历时。对12组实测资料进行训练,训练值与实测值吻合较好;用训练好的模型对5组实测资料进行预测,预测效果优于神经网络模型。理论分析和实例验证均表明SVM方法可以获得整体最优效果。     

黄河高含沙水流的高效输沙特性形成机理(黄河下游河道存在巨大的输沙潜力)

利用黄河主要干支流渭河、北洛河、黄河下游及三门峡水库大量实测资料,结合高含沙水流流变特性分析得出:河道中的高含沙水流的阻力与低含沙水流相同,均可用曼宁公式进行阻力计算;由于黄河泥沙组成较细,d50=0.03~0.10mm,随着含沙量的增加颗粒的沉速大幅度降低,泥沙在垂线上分布变得更加均匀,当含沙量大于200kg/m3以后发生改变;从泥沙存在对水流结构,流速在垂线上的分布特性上分析,含沙量200kg/m3左右时输送最困难,并得到河道实测资料的证实。由于粘性的增大,粗颗粒泥沙在河道中也能顺利输送,洪水期实测含沙量可达800~900kg/m3,表现出高含沙水流的高效输沙特性;黄河下游艾山以下河段实测洪水的最大含沙量为200kg/m3,在流量2 000~3 000m3/s时,高含沙洪水均可顺利输送。利用河道输送高含沙水流入海的主要障碍是改造宽浅游荡河段为窄深稳定的河槽。     

交汇河道水沙运动与河床响应研究进展

汇流是平原河网常见的河道形态,河网交汇处伴随着水流、含沙量、地形、水温、生态和环境等的突变,是控制水、沙、污染物输移的重要节点,因此了解汇流处水、沙等物质输移和特殊床面形态对日益恶化的河网水环境的综合治理有非常重要的理论和实际意义。笔者主要从交汇河道的特殊水流结构、泥沙运动规律以及河床对水沙运动的响应分别进行概述和总结,提出了目前交汇河道研究中存在的一些问题,并对交汇河道水沙运动与河床响应研究的研究方向提出了展望。     

一维不恒定流泥沙数学模型研究

本文着重对求解一维不恒定流泥沙数学模型控制方程的数值解法进行了研究，结果表明，用线性化方法与非线性选代计算对圣维南方程进行求辑，二者计算结果的差异很小，但线性化方法可以节省大量的计算工作量，且可取较大的时同步长进行计算。对悬移质泥沙运动方程式，相临时层之同用差分法求解，在局—时层上球其分析解。不仅可以避免含抄量计算结果的不合理现象，而且计算量也较小。用丹江口水库下游的资料对模型进行了验证，计算结果与实测资料符合良好。验证计算同时表明，用不恒定流泥沙数学模型进行河床变形计算，计算时间不会比恒定流泥沙数学模型增加很多。     

基于动量守恒的粘性泥石流冲击力计算

目前针对泥石流冲击压力的计算公式均假定泥石流体为连续流体。粘性泥石流的主要流动形式为阵流,其流速和密度的变化规律,目前尚未清楚,采用现有公式误差较大。本文基于动量守恒原理,引入泥石流体微元概念,推导出泥石流冲击力计算公式;采用Hilbert变换这种数字滤波方法对实测的冲击作用信息进行信号处理后,计算出公式所需参量。     

复式渠槽水沙输移特性研究综述

水流运动特性受边界的影响较大,由于复式渠槽特有的几何特征和边界条件,当发生漫滩流时,水流结构比较复杂,水流特性和泥沙输移规律均不同于单一渠槽。分别对顺直和弯曲复式渠槽漫滩情况下的流速分布、剪切力分布、水流阻力及泥沙输移特性进行归纳和分析。从复式断面形态、滩槽交互区动量交换、推移质泥沙运动特性以及自然因素条件对水沙输移特性的影响4个方面,对复式渠槽水沙输移特性的研究趋势进行了展望。     

西藏林芝扎木弄沟泥石流规模变化趋势研究

弄清扎木弄沟泥石流规模变化趋势,是进一步分析该沟潜在特大型泥石流发生频率的基础。基于钻孔资料和野外调查资料以及相关文献资料,采用光释光年代法和泥石流动力学参数计算法确定扎木弄沟在万年尺度下的泥石流规模变化过程。依据万年尺度下泥石流规模变化过程和现今区域内外动力条件,分析了扎木弄沟今后泥石流发展变化趋势。研究结果表明:扎木弄沟万年尺度下泥石流规模呈波动减小过程,特大型泥石流规模随时间逐渐减小,且在特大规模泥石流发生后的数十年间,汇流型泥石流规模也逐渐减小;扎木弄沟内还具备外动力条件,经历一定时间的累积(有可能是千年尺度或者百年尺度),今后扎木弄沟泥石流灾害仍易于发生,并且再次发生的特大型泥石流规模会小于2000年泥石流规模。特大型泥石流灾害发生后,灾害还将延续一段时间,汇流型泥石流规模呈逐年减小趋势。     

非恒定流清水冲刷输沙规律初步研究

通过波动水流及定常流量的清水冲刷水槽试验,对非恒定流输沙特性进行了研究。分析了洪峰过程中,涨、落水流速、比降、输沙率的变化特性及影响输沙率的主要因素;揭示了加速流和减速流的输沙滞后效应;提出了洪峰输沙量的估算方法以及与洪峰流量输沙等效的当量流量。对人造洪峰设计,河床变形分析计算以及河工模型设计等有一定参考意义。