陇东黄土高原典型小流域泥流起动机理及其运移数值模拟
发布时间：2021-06-07 04:58
本文以陇东黄土高原典型小流域纸坊沟流域为研究对象,通过对不同雨强、坡度、植被覆盖度条件下10个试验场地020 cm深度土压力、孔隙水压力、含水量和土壤水势等参数实时监测,分析判断泥流起动临界点,得到坡面尺度泥流起动各参数阈值;基于流域水文、地形和物源条件初步分析,计算得到地形和物源参数,应用Massflow软件模拟流域尺度泥流运移过程,得出研究结论如下:（1）坡面人工降雨雨强22.0 mm/h、42.0 mm/h、95.0 mm/h,坡度30°、45°、60°,植被覆盖度5%、15%、40%条件下,实时监测土压力增量、孔隙水压力增量、土壤体积含水量、土壤水势等参数得到泥流起动阈值:雨强42.397.4mm/h、土压力值增量0.302.72 KPa、孔隙水压力增量1.131.59 KPa、土壤含水量19.30%27.9%、土壤水势-42.16-17.26 KPa。同时,采用MATLAB多元线性回归拟合得到泥流起动后坡面平均侵蚀厚度经验公式D=t×(2.812...
【文章来源】：兰州大学甘肃省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：106 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
纸坊沟流域地理位置示意图
硕士学位论文陇东黄土高原典型小流域泥流起动机理及其运移数值模拟8图2-2纸坊沟流域地形图纸坊沟流域地貌由上游至下游主要分为三类：上游从虎狼山至大西沟属于土石林山梁区，面积3.63km2，占流域面积19.1%；中游从大西沟至二夹沟属于黄土丘陵沟壑区，面积9.64km2，占流域面积50.8%；下游从二夹沟至沟口属于残塬沟壑区，面积5.71km2，占流域面积30.1%（表2-1）。表2-1纸坊沟流域地貌类型分区面积统计表面积及比例土石林山梁区黄土丘陵区残塬沟壑区合计分区面积（km2）3.639.645.7118.98比例（%）19.150.830.1100.0
硕士学位论文陇东黄土高原典型小流域泥流起动机理及其运移数值模拟10道水系有西沟、二夹沟、高庄沟、庙沟等4条沟系（表2-3）。表2-3纸坊沟流域沟系参数统计表名称西沟二夹沟高庄沟庙沟长度（km）3.581.241.820.95面积（km2）3.8340.570.880.2平均坡降（%）6.314.511.511.62.5气象水文纸坊沟流域属北温带半湿润大陆性气候区，年平均气温8.8℃；多年平均年降水量548.7mm，主汛期6~9月平均降水量388.1mm，占全年降水量的70.7%；多年平均蒸发量1499.2mm，年最大蒸发量1818.5mm（1960年），年最小蒸发量1036.7mm（1984年）；多年平均年日照时数2381h；最大冻土层层深48cm；最大积雪厚度14cm。纸坊沟流域多年平均径流量85.174×104m3。河流泥沙主要是由降水水力侵蚀土壤流失所致。流域多年平均年均输沙率4.492kg/s、多年平均输沙量14.182×104t，最大年输沙量42.323×104t（1996年），最小年输沙量3.668×104t（1988年）。多年平均土壤侵蚀模数10568t/km2/a，多年平均侵蚀深度8.0mm。2.6试验场地概况纸坊沟流域已有标准径流观测场9座，总面积900m2；其中东西向径流场7座（坡度5°1个、10°1个、15°2个、25°3个），南北向2座。单个径流场尺寸20m×5m，其顶部设置有混凝土截流渠，两侧为混凝土界限，下方布置1.8m高径流收集池、溢流池各1座，内部尺寸1.5m×1.5m（图2-3）。图2-3径流场分布图本次试验场地选取纸坊沟流域西沟沟口上游约500m左侧山坡，地理坐标
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于模型试验的降雨诱发泥石流起动机理初探[J]. 胡言鹏,刘恩龙. 甘肃水利水电技术. 2019(12)
[2]兰州市马圈沟植被覆盖度变化及对泥流发育的影响[J]. 王化锋,韦炜,孙健. 湖南工业职业技术学院学报. 2019(06)
[3]基于MacCormack-TVD有限差分算法的二维泥石流数值计算模型[J]. 刘建麟,吕义清,徐博. 科技通报. 2019(04)
[4]基于沟道形态学变迁理论的泥石流形成影响研究——以纸坊沟流域为例[J]. 王泽远,王磊,王涛,宁立波. 湘潭大学学报(自然科学版). 2019(02)
[5]甘肃黑方台焦家滑坡泥流运动过程的模拟[J]. 赵纪飞,侯晓坤,李同录,蔺晓燕. 灾害学. 2017(03)
[6]黄土高原小流域公路泥流成因分析[J]. 王红霞,付清华. 城市道桥与防洪. 2017(05)
[7]基底侵蚀作用下泥石流动力过程分析[J]. 华曙光. 西北地质. 2016(04)
[8]喜马拉雅山地区泥石流发育特征研究[J]. 刘春玲,祁生文,童立强,张世殊,邹宇. 工程地质学报. 2016(03)
[9]降雨诱发浅层黄土泥流的研究进展、存在问题与对策思考[J]. 辛鹏,吴树仁,石菊松,王涛,石玲. 地质论评. 2015(03)
[10]基于地貌特征的泥石流类型划分[J]. 倪化勇. 南水北调与水利科技. 2015(01)
博士论文
[1]基于遥感及数值模拟的强震区泥石流定量风险评价研究[D]. 常鸣.成都理工大学 2014
[2]甘肃黑方台灌区黄土滑坡—泥流形成机理研究[D]. 蔺晓燕.长安大学 2013
硕士论文
[1]基于TRIGRS模型的陕西延安市富县泥流易发性模拟研究[D]. 楚迪.西北大学 2019
[2]土体颗粒组成对泥石流活动的影响[D]. 赵静静.西南科技大学 2019
[3]山西省忻州市伯强沟泥石流运动过程数值模拟及危险性分区[D]. 徐博.太原理工大学 2018
[4]纸坊沟流域坡面尺度土壤水分动态变化及其运移数值模拟[D]. 祁文燕.兰州大学 2018
[5]纸坊沟流域暴雨侵蚀与坡面人工降雨产流产沙试验研究[D]. 刘钦.兰州大学 2016
[6]延安地区泥石流（泥流）形成机理研究[D]. 吴晓娟.西北大学 2014
[7]基于RUSLE模型遥感分析的纸坊沟流域土壤侵蚀变化研究[D]. 王磊.兰州大学 2013
[8]粘性泥石流运动机理及数值模拟研究[D]. 龚成勇.兰州理工大学 2009
本文编号：3215913
【文章来源】：兰州大学甘肃省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：106 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
纸坊沟流域地理位置示意图
硕士学位论文陇东黄土高原典型小流域泥流起动机理及其运移数值模拟8图2-2纸坊沟流域地形图纸坊沟流域地貌由上游至下游主要分为三类：上游从虎狼山至大西沟属于土石林山梁区，面积3.63km2，占流域面积19.1%；中游从大西沟至二夹沟属于黄土丘陵沟壑区，面积9.64km2，占流域面积50.8%；下游从二夹沟至沟口属于残塬沟壑区，面积5.71km2，占流域面积30.1%（表2-1）。表2-1纸坊沟流域地貌类型分区面积统计表面积及比例土石林山梁区黄土丘陵区残塬沟壑区合计分区面积（km2）3.639.645.7118.98比例（%）19.150.830.1100.0
硕士学位论文陇东黄土高原典型小流域泥流起动机理及其运移数值模拟10道水系有西沟、二夹沟、高庄沟、庙沟等4条沟系（表2-3）。表2-3纸坊沟流域沟系参数统计表名称西沟二夹沟高庄沟庙沟长度（km）3.581.241.820.95面积（km2）3.8340.570.880.2平均坡降（%）6.314.511.511.62.5气象水文纸坊沟流域属北温带半湿润大陆性气候区，年平均气温8.8℃；多年平均年降水量548.7mm，主汛期6~9月平均降水量388.1mm，占全年降水量的70.7%；多年平均蒸发量1499.2mm，年最大蒸发量1818.5mm（1960年），年最小蒸发量1036.7mm（1984年）；多年平均年日照时数2381h；最大冻土层层深48cm；最大积雪厚度14cm。纸坊沟流域多年平均径流量85.174×104m3。河流泥沙主要是由降水水力侵蚀土壤流失所致。流域多年平均年均输沙率4.492kg/s、多年平均输沙量14.182×104t，最大年输沙量42.323×104t（1996年），最小年输沙量3.668×104t（1988年）。多年平均土壤侵蚀模数10568t/km2/a，多年平均侵蚀深度8.0mm。2.6试验场地概况纸坊沟流域已有标准径流观测场9座，总面积900m2；其中东西向径流场7座（坡度5°1个、10°1个、15°2个、25°3个），南北向2座。单个径流场尺寸20m×5m，其顶部设置有混凝土截流渠，两侧为混凝土界限，下方布置1.8m高径流收集池、溢流池各1座，内部尺寸1.5m×1.5m（图2-3）。图2-3径流场分布图本次试验场地选取纸坊沟流域西沟沟口上游约500m左侧山坡，地理坐标
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于模型试验的降雨诱发泥石流起动机理初探[J]. 胡言鹏,刘恩龙. 甘肃水利水电技术. 2019(12)
[2]兰州市马圈沟植被覆盖度变化及对泥流发育的影响[J]. 王化锋,韦炜,孙健. 湖南工业职业技术学院学报. 2019(06)
[3]基于MacCormack-TVD有限差分算法的二维泥石流数值计算模型[J]. 刘建麟,吕义清,徐博. 科技通报. 2019(04)
[4]基于沟道形态学变迁理论的泥石流形成影响研究——以纸坊沟流域为例[J]. 王泽远,王磊,王涛,宁立波. 湘潭大学学报(自然科学版). 2019(02)
[5]甘肃黑方台焦家滑坡泥流运动过程的模拟[J]. 赵纪飞,侯晓坤,李同录,蔺晓燕. 灾害学. 2017(03)
[6]黄土高原小流域公路泥流成因分析[J]. 王红霞,付清华. 城市道桥与防洪. 2017(05)
[7]基底侵蚀作用下泥石流动力过程分析[J]. 华曙光. 西北地质. 2016(04)
[8]喜马拉雅山地区泥石流发育特征研究[J]. 刘春玲,祁生文,童立强,张世殊,邹宇. 工程地质学报. 2016(03)
[9]降雨诱发浅层黄土泥流的研究进展、存在问题与对策思考[J]. 辛鹏,吴树仁,石菊松,王涛,石玲. 地质论评. 2015(03)
[10]基于地貌特征的泥石流类型划分[J]. 倪化勇. 南水北调与水利科技. 2015(01)
博士论文
[1]基于遥感及数值模拟的强震区泥石流定量风险评价研究[D]. 常鸣.成都理工大学 2014
[2]甘肃黑方台灌区黄土滑坡—泥流形成机理研究[D]. 蔺晓燕.长安大学 2013
硕士论文
[1]基于TRIGRS模型的陕西延安市富县泥流易发性模拟研究[D]. 楚迪.西北大学 2019
[2]土体颗粒组成对泥石流活动的影响[D]. 赵静静.西南科技大学 2019
[3]山西省忻州市伯强沟泥石流运动过程数值模拟及危险性分区[D]. 徐博.太原理工大学 2018
[4]纸坊沟流域坡面尺度土壤水分动态变化及其运移数值模拟[D]. 祁文燕.兰州大学 2018
[5]纸坊沟流域暴雨侵蚀与坡面人工降雨产流产沙试验研究[D]. 刘钦.兰州大学 2016
[6]延安地区泥石流（泥流）形成机理研究[D]. 吴晓娟.西北大学 2014
[7]基于RUSLE模型遥感分析的纸坊沟流域土壤侵蚀变化研究[D]. 王磊.兰州大学 2013
[8]粘性泥石流运动机理及数值模拟研究[D]. 龚成勇.兰州理工大学 2009
本文编号：3215913
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