第1章水力类泥石流形成机理研究

1.1水力类泥石流起动机理与预报研究进展与方向

1.1.1国内外研究进展

1.1.2研究方向

1.1.3小结

1.2泥石流形成区岩性的研究

1.2.1调查区地质背景和研究方法

1.2.2岩性坚固系数

1.2.3岩石坚固系数的修正

1.2.4泥石流暴发频率与流域岩性关系分析

1.2.5小结

1.3地形条件在水力类泥石流形成中的作用

1.3.1研究区背景

1.3.2影响泥石流形成的地形因子

1.3.3小结

1.4水力类泥石流起动的实验研究

1.4.1实验设计和过程

1.4.2实验结果

1.4.3小结

1.5堰塞湖溃决形成泥石流的实验研究

1.5.1实验设计

1.5.2实验过程及结果

1.5.3小结

1.6泥石流的形成与规模预测——以云南东川蒋家沟为例

1.6.1泥石流发生的机理

1.6.2东川蒋家沟泥石流的预报

1.6.3东川蒋家沟泥石流的到达时间预报

1.6.4东川蒋家沟泥石流的规模预报

1.6.5小结

第2章泥石流运动平均速度研究

2.1黏性泥石流运动平均速度

2.1.1现有的黏性泥石流平均速度公式存在的问题

2.1.2泥石流中泥沙的不均匀性系数

2.1.3黏性泥石流平均速度公式及验证

2.1.4通用泥石流平均速度公式

2.1.5小结

2.2稀性泥石流运动平均速度

2.2.1现有的稀性泥石流平均速度公式存在的问题

2.2.2稀性泥石流的运动特征

2.2.3稀性泥石流平均速度计算

2.2.4速度计算公式的对比

2.2.5小结

第3章泥石流容重计算方法研究

3.1黏性泥石流的容重

3.1.1泥石流沉积物的特征和分类

3.1.2泥石流的颗粒组成

3.1.3泥石流容重的计算

3.1.4小结

3.2稀性泥石流的容重

3.2.1稀性泥石流的沉积分选性

3.2.2稀性泥石流的容重计算

3.2.3过渡（亚黏性）泥石流容重的计算

3.2.4小结

第4章泥石流堆积厚度研究

4.1泥石流堆积厚度

4.1.1泥石流体屈服应力与泥沙体积浓度的关系

4.1.2不同容重的泥石流淤积厚度计算

4.1.3小结

4.2泥石流的屈服应力

4.2.1实验概述

4.2.2实验结果

4.2.3屈服应力的计算

4.2.4验证

4.2.5小结

第5章地震区泥石流活动特征与危险性研究

5.1汶川震区北川县城泥石流源地特征的遥感动态分析

5.1.1研究区概况

5.1.2数据处理与信息获取

5.1.3研究方法

5.1.4研究结果

5.1.5解译结果的对比验证

5.1.6小结

5.2汶川震区暴雨滑坡泥石流活动趋势预测

5.2.1汶川震区降雨滑坡、泥石流活动现状

5.2.2历史典型实例剖析

5.2.3汶川震区滑坡泥石流活动趋势预测

5.2.4小结

5.3汶川县典型泥石流沟在汶川地震后的活动趋势

5.3.1汶川县典型泥石流沟地震前后的活动状况

5.3.2地震对泥石流活动趋势的影响

5.3.3小结

5.4四川省都江堰市龙池地区泥石流危险性评价研究

5.4.1研究方法

5.4.2龙池地区泥石流危险性评价

5.4.3小结

5.5四川省汶川震区映秀地区泥石流危险性研究

5.5.1研究方法

5.5.2映秀地区泥石流危险性评价

5.5.3小结

第6章水下泥石流特性研究

6.1水下泥石流的运动平均速度

6.1.1实验装置和实验结果

6.1.2水下泥石流阻力

6.1.3水下泥石流流速

6.1.4小结

6.2水下泥石流的堆积特征

6.2.1实验设施

6.2.2潜入现象

6.2.3沉积厚度

6.2.4水上沉积

6.2.5水下沉积

6.2.6小结

6.3湖泊泥石流

6.3.1鹅掌河泥沙和泥石流

6.3.2浊流在邛海的沉积

6.3.3小结

6.4浊流和泥石流的异重流初期潜入点实验研究

6.4.1实验装置和实验结果

6.4.2浊流和泥石流的异重流的初期Fr与流速关系

6.4.3验证

6.4.4小结

6.5浊流形成水下沉积型河道的条件

6.5.1Buckingham原理

6.5.2实验装置和过程

6.5.3实验结果

6.5.4相似性

6.5.5小结

第7章重大泥石流事件调查实例研究

7.1汶川震区北川9·24暴雨泥石流特征研究

7.1.1研究区

7.1.29·24暴雨泥石流暴发的雨量临界条件

7.1.3区域泥石流分布规律

7.1.4泥石流形成特征分析

7.1.5泥石流运动与堆积特征

7.1.6小结

7.2汶川震区康定县响水沟泥石流灾害调查研究

7.2.1流域特征

7.2.2成因分析

7.2.3泥石流的静力学和动力学特征

7.2.4小结

7.32010年8·7甘肃舟曲特大泥石流灾害

7.3.1舟曲县城泥石流流域基本特征及泥石流发生历史

7.3.2舟曲8·7特大泥石流过程及成因

7.3.3泥石流的静力学和动力学特征

7.3.4舟曲县城后山泥石流的发展趋势

7.3.5小结

7.4汶川震区映秀镇8·14特大泥石流灾害调查研究

7.4.1流域特征

7.4.2成因分析

7.4.3泥石流形成、运动和堆积特征

7.4.4泥石流的静力学和动力学特征

7.4.5汶川震区泥石流灾害减灾对策

7.4.6小结

7.58·13四川清平文家沟特大泥石流灾害

7.5.1文家沟泥石流流域基本特征及泥石流发生历史

7.5.2汶川地震后文家沟泥石流暴发过程及成因

7.5.3文家沟泥石流的静力学和动力学特征

7.5.4文家沟泥石流的发展趋势

7.5.5小结

7.6汶川地震后四川省都江堰市龙池镇群发泥石流灾害调查研究

7.6.1龙溪河流域环境背景

7.6.28·13龙池群发泥石流灾害

7.6.3龙池群发泥石流的特征

7.6.4龙池群发泥石流的发展趋势和防治建议

7.6.5小结

参考文献

彩图 2100433B

本书对水力类泥石流的形成机理、泥石流运动平均速度计算、泥石流容重计算、泥石流堆积厚度和屈服应力计算、泥石流的危险性评价、水下泥石流的运动速度和沉积规律、泥石流和浊流的初期潜入点规律、浊流形成水下河道的条件等方面进行了深入系统地研究，取得的创新性成果有：提出了水力类泥石流形成的综合无量纲地质条件和综合无量纲地形条件；建立了适用于各个地区的粘性泥石流和稀性泥石流的运动平均速度计算模型；建立了泥石流容重的计算模型；提出了等效粘土矿物含量概念，建立了泥石流的屈服应力及泥石流堆积厚度计算模型；提出了强震区泥石流活动特征与活动趋势，建立了不同降雨频率的泥石流危险性的评价方法；建立了水下泥石流的运动平均速度计算模型，提出了泥石流和浊流的初期潜入点规律，提出了浊流形成水下沉积型河道的条件。

介质复杂性和流动与底床强耦合是泥石流问题的显著特征，也是深入认识泥石流过程的关键科学问题，迄今仍缺乏对这一问题的深入认识。本项目重点研究了泥石流形成的力学机制和运动规律这一关键问题，在土石水混合介质的力学特性、泥石流发生的力学机制、以及泥石流动力学模型及运动演化规律等方面取得了创新性的研究成果，对泥石流复杂流动新理论的发展和泥石流灾害的预测和评估等具有重要意义。1.提出了从细观力学描述土石水混合介质力学特性的新理念，建立了描述这类复杂介质从固态到流态本构/流变关系的力学理论和数值模型；研究了混合物固体、固-液转化及流体不同相态的力学特性，给出了含水土体新的强度准则及软化规律，发现了泥石流流变分层的特点，发展了包含颗粒两种主要作用方式的本构模型，首次给出了颗粒物质固液转化的临界态及本构关系。2.建立了从地质体临界破坏、运动到流动各阶段的力学模型，实现了泥石流从形成到运动演化灾害链的数值模拟；研究了泥石流从孕育、发生及发展各过程的规律特点和力学过程；提出了颗粒物质破坏运动过程中的 “流变元”概念和流变率模型；揭示了滑坡转泥石流，以及山洪转泥石流的内在力学机制。3.基于泥石流流变本构关系与运动状态相关的认识，建立了基于拟单相流的水沙床耦合泥石流运动模型、包含颗粒两种相态本构的三维泥石流两相流模型，以及目前最为完善的基于垂向积分的泥石流两相流模型，得到了实际泥石流事件的良好验证；发展了可方便用于工程应用的泥石流灾害数值模拟软件。4.研究了泥石流运动的基本规律和特征，揭示了泥石流运动自增强、颗粒分选、能量转化等内在机制，提出了相间及颗粒间能量转化（做功）决定泥石流输运效率的新观点，有效地解决和回答了泥石流输运效率随初始体积增大而显著提高这一长期困扰人们的难题。5.发表了学术论文81篇，其中SCI收录论文33篇，EI收录论文12篇。国内外学术会议大会邀请报告9人次。 2100433B

泥石流的介质复杂性和水沙石以及流动与底床的强耦合是泥石流问题的显著特征，也是深入认识和科学预测泥石流成灾过程的关键科学问题。迄今仍缺乏对这一问题的深入力学研究，致使对泥石流的认识远不成熟。为此，本项目将针对泥石流的形成机制和运动规律这一关键问题，以土石水混合介质力学特性为切入点，采用力学理论和方法, 发展水沙混合介质强度和流变等力学特性的理论，探讨水-颗粒以及流动-底床之间的耦合作用机制，建立水渗流与土石混合体耦合作用模型和泥石流运动耦合模型；揭示泥石流孕育、发生的多因素综合作用和多过程耦合机理，提出泥石流发生的临界动力条件和诊断方法，实现对泥石流运动与底床冲淤变化的强耦合数值模拟，增强对泥石流发生、演变和发展规律的理解。为提高对泥石流灾害的定量预测能力提供科学理论和方法。同时，进一步深化对复杂介质和多过程耦合问题的认识，丰富和发展环境力学这门新兴交叉学科的内容、方法和理论。