| 题名 | 泥石流源区固体物质可移动临界深度判别模型研究 |
| 作者 | 安笑 |
| 答辩日期 | 2020 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 潘华利 |
| 关键词 | 泥石流 可移动固体物质 判别模型 物理模拟试验 降雨入渗模拟 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 其他题名 | Study on the discriminant model of the movable critical depth of soild matter in the source area of debris flow |
| 学位专业 | 岩土工程 |
| 英文摘要 | 固体物源是泥石流形成的三大基本条件之一，固体物源的有无及多寡关系着泥石流发生、发展过程及规模。可移动固体物质是前人提出具有明晰物理意义的概念，旨在从力学角度对泥石流固体物质进行研究。可移动临界深度判别是可移动固体物质量化的核心，本文基于此，围绕泥石流固体物质可移动临界深度判别开展相关研究，主要取得以下研究成果：（1）基于力学分析，建立了饱和渗流、渗流和径流共同作用下固体物质可移动临界深度判别模型，并对不同判别模型进行了分析；探讨了坡型（凹型、凸型）对固体物质起动的影响，并探讨了不同坡型条件下固体物质起动临界深度与平直坡型可移动临界深度之间的关系。研究结果表明：①对于饱和渗流条件下固体物质起动判别模型：渗流水体对固体物质的作用力包括渗透压力以及因渗流速度较大而产生的冲刷力；②对于渗流和径流共同作用下固体物质起动判别模型：（a）饱和渗流和径流条件下，对于不含黏性物质的固体物质，起动临界深度与径流深度的比值是有边界的，且分别随着坡度及径流深度的增大而增大；（b）非饱和渗流和径流条件下，对于含有黏性物质的固体物质，起动临界深度随着坡度的增大而减小；③不同坡型起动临界深度Ha(Ht)与平直坡型可移动临界深度Hp间的关系为：Ha(Ht)= Hp-2/3hm 式中，hm为凹坡底部与其对应弦之间的距离。（2）开展物理模拟试验对所建立的判别模型进行验证；同时，探讨了坡度、来流流量、固体物质组成以及坡型等变化条件下的水土耦合特征及渗流、冲刷等规律。结果表明：①对于均匀无黏碎屑物质：（a）其侵蚀模式为溯源侵蚀；（b）坡体内平行于坡面方向的水头高度随着来流流量的增大而增大，随着坡度的增大而减小；（c）坡体内渗流速度与水力梯度间呈幂函数关系，渗流流态为紊流；（d）静压与动压水力梯度之和随着来流流量的增大而增大，随着坡度的增大呈先减小后增大趋势；②对于不均匀无黏碎屑物质：（a）固体物质起动表现为径流冲刷的下蚀模式；（b）冲刷速率与能坡梯度、水力半径间呈指数关系，与来流流量及剩余切应力间呈正相关关系；③对于含有黏性物质的饱和固体物质：（a）起动模式为溯源侵蚀和下蚀；（b）固体物质的抗冲刷能力较高，来流流量及坡度越大，水流紊动能量越大，冲刷速率及范围越大；④固体物质的冲刷速率随着细粒物质含量的增大而增大；⑤位于凹槽内的固体物质较难起动，侧面证明了不同坡型起动临界深度与平直型斜坡可移动临界深度的关系是合理的；⑥饱和渗流作用下固体物质起动判别模型及饱和渗流和径流共同作用下固体物质可移动临界深度模型均得到试验数据的较好验证。（3）选取典型泥石流案例对判别模型进行验证，首先采用hydrus软件对研究区泥石流源区固体物质降雨入渗特征进行模拟，获取源区固体物质起动的水动力条件，并根据降雨入渗特征得出固体物质起动模式，据此选取相应判别模型计算源区可能起动固体物质数量，并与前人结果进行对比，两者相对误差为18.1%，结果表明建立的模型具有一定合理性。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 118 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.imde.ac.cn/handle/131551/55015]  |
| 专题 | 成都山地灾害与环境研究所_山地灾害与地表过程重点实验室 |
| 作者单位 | 中国科学院成都山地灾害与环境研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 安笑. 泥石流源区固体物质可移动临界深度判别模型研究[D]. 北京. 中国科学院大学. 2020. |
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