泥石流入汇主河后水—泥流特征研究

发布时间：2017-08-13 10:39

  本文关键词：泥石流入汇主河后水—泥流特征研究

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【摘要】：泥石流是山区最常见几种地质灾害之一,泥石流入汇河流,将大量沙石巨砾带入河流,往往造成不同程度的危害。泥石流入汇主河成灾主要体现在汇流区,轻则淤积河道形成急流或险滩,对河流通航、泄洪等造成影响；重则完全堵断河流形成堰塞坝,造成淹没及洪水灾难。本文以泥石流入汇主河后,汇流区的泥石流运动、输移以及沉积特性为研究内容,首先通过资料收集和野外实地调查,总结分析了泥石流入汇主河的特点、形式、结果以及影响因素；然后开展不同条件下的泥石流入汇主河模型试验,获得各参数对汇流区堆积体形态参数和汇流区水位变化的影响趋势,分析泥石流堵河的不同模式及其汇流机理；最后利用动量守恒定理,从理论上分析了在汇流区形成的堰塞体宽度。磨西河泥石流堵塞大渡河物理模拟试验结果表明：容重对汇流区堆积体的形态参数影响较大,当泥石流容重大于1.7g/cm3时,汇流区才会形成稳定堆积体,随着容重的增加,堆积体尺寸呈线性增加；高流速泥石流能够横穿河床,撞击对岸后折返,溯源堆积；其他条件相同的情况下,泥石流的总量越大,堵河程度越严重。根据相似条件,若磨西河再度爆发的泥石流容重大于1.9g/cm3,当泥石流总量达到47.5×104m3时,磨西河泥石流将半堵大渡河；当泥石流总量达到85.5×104m3时,将完全堵断大渡河,试验结果与雨洪法计算结果有较好的适应性。磨西河泥石流为其流域群发泥石流汇合而成,具备再次堵塞大渡河的能力,应注意防范。交汇角被普遍认为是影响泥石流与主河汇流结果的重要参数。为了研究交汇角a的影响作用,进一步探索泥石流与主河汇流的一般性规律,开展了泥石流入汇主河的概化模型试验。试验表明：直角交汇为泥石流堵河的最有害交汇角,钝角交汇形成的堆积体范围较其他情况小但厚度大；当堵塞程度系数大于0.4时,汇流区上游才出现水位壅高的现象,不同堵塞程度和堵河模式,水位壅高值不同；泥石流容重和总量同样是影响汇流区堆积体形成的重要参数；从实验现象和试验结果分析出泥石流堵河的四种不同模式：①顶冲堰塞全堵、②单向推进局部堵塞、③双向束窄局部堵塞、④潜坝壅堵,各模式出现的几率和存在的时间长度与天然条件下相符。泥石流入汇主河是从较陡沟道进入较平缓的河床,依据Takahashi的泥石流在变坡度沟道内的运动方程,考虑河床阻力以及水流阻力的影响,推导泥石流在河床上的运动距离计算公式,用于计算汇流区堆积体的宽度。理论分析计算结果与实验实测结果有较好的适应性,试验结果和理论分析能够为泥石流堵河的前期识别分析提供参考。
【关键词】：泥石流 汇流 堵河 模型试验 理论分析
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P642.23
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 前言12-21
• 1.1 研究背景及意义12-13
• 1.2 国内外研究现状13-18
• 1.2.1 泥石流流体理论模型研究现状13-14
• 1.2.2 泥石流与主河汇流研究现状14-16
• 1.2.3 泥石流物理模拟试验研究以及数值模拟的研究现状16-17
• 1.2.4 泥石流与主河汇流研究现状的综合评述17-18
• 1.3 研究方法以及主要研究内容18-21
• 1.3.1 研究思路与技术路线18-19
• 1.3.2 研究方法19
• 1.3.3 主要研究内容19-21
• 第2章 泥石流入汇主河的模式、特点及影响21-31
• 2.1 泥石流入汇主河典型案例21-23
• 2.2 自然条件下泥石流入汇主河的特点及影响23-27
• 2.2.1 汇流运动的形式和特点23-25
• 2.2.2 汇流的结果和影响25-27
• 2.3 影响泥石流与主河汇流成灾的主要因素27-30
• 2.3.1 交汇角27-28
• 2.3.2 流速比28
• 2.3.3 流量比28-29
• 2.3.4 泥石流入汇总量29
• 2.3.5 支主沟河床条件29-30
• 2.3.6 泥石流流体性质30
• 2.4 本章小结30-31
• 第3章 磨西河泥石流堵塞大渡河物理模拟试验31-46
• 3.1 沟域背景及堵河事件简介31-32
• 3.2 试验方案设计32-37
• 3.2.1 流动相似性原理32-33
• 3.2.2 模型相似比尺33-34
• 3.2.3 试验装置与方法34-36
• 3.2.4 试验物料36
• 3.2.5 实验内容及步骤36-37
• 3.3 试验结果及分析37-43
• 3.3.1 试验数据38-39
• 3.3.2 试验结果分析39-43
• 3.4 不同堵塞程度所需泥石流总量计算43-44
• 3.4.1 根据试验相似比计算43-44
• 3.4.2 根据雨洪法计算44
• 3.4.3 试验推算结果与雨洪法计算结果比较44
• 3.5 本章小结44-46
• 第4章 泥石流入汇主河概化模型试验46-60
• 4.1 试验概述46
• 4.2 试验方案设计46-50
• 4.2.1 试验装置与方法46-48
• 4.2.2 泥石流浆体配制48
• 4.2.3 实验内容及步骤48-50
• 4.3 试验结果及分析50-56
• 4.3.1 试验数据51
• 4.3.2 实验结果分析51-56
• 4.4 堵河模式及汇流机理分析56-59
• 4.4.1 顶冲堰塞全堵56-57
• 4.4.2 单侧推进局部堵塞57
• 4.4.3 双侧束窄局部堵塞57-58
• 4.4.4 潜坝壅堵58-59
• 4.5 本章小结59-60
• 第5章 泥石流堵河程度理论分析60-70
• 5.1 现有泥石流堵河判别经验公式60-61
• 5.2 汇流区堆积体宽度理论分析61-67
• 5.2.1 Takahashi基于动量定理的泥石流在变坡度沟道内运动方程61-63
• 5.2.2 直角交汇汇流区堆积体宽度63-65
• 5.2.3 任意角度交汇汇流区堆积体宽度65-66
• 5.2.4 计算公式量纲分析66-67
• 5.3 理论计算结果与试验结果对比67-69
• 5.3.1 理论计算结果与物理模拟试验结果对比67-68
• 5.3.2 理论计算结果与概化模型试验结果对比68-69
• 5.4 本章小结69-70
• 结论和展望70-72
• 1 本文研究主要结论70-71
• 2 问题及展望71-72
• 致谢72-73
• 附录73-76
• 参考文献76-81
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果81

【参考文献】

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本文编号：666884