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《吉林大学》 2011年
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基于PPA的乌东德水电站库区泥石流流速模型建立与计算

黄芮  
【摘要】:泥石流的流速是在进行泥石流灾害分析过程中的一个最基础,也是最重要的一个参数。泥石流的流量、冲击力大小等各种致灾评价参数都与流速息息相关,而泥石流的流速却是很难通过野外调查直接获取的(国内仅建有少数的泥石流观测站有条件去实测泥石流流速),因此,如何通过前期的调查情况合理的计算出泥石流的流速对泥石流灾害的评价、预防预测工作非常重要。 本文采用通过野外实地调查的泥石流固体堆积物的资料入手,采用反演的方式,通过对泥石流的固体堆积物的启动条件入手,基于泥石流推移搬运颗粒的启动受力分析(Pulled Particles Analysis, PPA)建立了泥石流流速的计算模型,并采用蒋家沟泥石流观察站的实测数据对模型进行验证,验证结果显示误差率总体良好。最后结合野外调查情况,分别采用铁二院西南地区泥石流流速计算公式和PPA泥石流流速计算模型计算了乌东德库坝区泥石流流速。主要研究内容有以下几点: 1、发育条件分析:在大量的国内外理论研究基础上,结合当地数据资料和野外实地调查结果,分析了乌东德水电站库坝区泥石流的整体发育条件。 2、利用3S的几何参数获取:首先在室内利用GIS软件对RS图片的解译,再通过野外手持GPS设备对各条泥石流沟进行实地勘测,获取准确的泥石流几何参数。 3、堆积颗粒分析:采用野外筛析法和室内沉速法对堆积区固体颗粒进行颗粒分析,绘制了各沟的颗粒累积曲线、直方图和概率累积曲线图。 4、流速影响因素调查:泥石流流速影响因素众多,本文结合库区各泥石流沟的野外调查情况,以及物源的微观结构研究和成分测试,分析了库区各条泥石流沟主沟坡降比、流通区条件、物源量和物源构成对泥石流流速的影响。 5、流体动特性定性判断:在各泥石流沟堆积物颗粒分析的基础上,结合各条沟的具体影响因素,将现场调查的27条泥石流沟分成5种类型。 6、泥石流流体特征判定:首先采用泥石流沉积物与泥石流重度的关系和规范法确定库区范围内各泥石流流体容重,然后再通过泥石流流体容重与泥石流浆体浓度的关系确定库区范围内各沟的泥石流浆体容重。 7、推移搬运颗粒粒径的确定:在已绘制的各沟颗粒累积概率曲线图的基础上,采用莫斯的分类方法大致圈定各个总体的粒径区间,再结合野外泥石流堆积区剖面的调查情况,综合确定推移搬运颗粒的标志粒径用以泥石流流速计算。 8、模型的建立:基于泥石流中推移搬运固体颗粒启动受力分析(PPA),分析了沟谷型泥石流底部静止的固体颗粒的受力情况,建立了泥石流流速计算模型。采用东川蒋家沟泥石流观测站的泥石流实测数据对模型系数进行了确定,已经模型验证,最后计算了乌东德库坝区各泥石流的流速,并与铁二院西南地区泥石流流速计算公式计算流速进行对比。
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:P642.23

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【引证文献】
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【同被引文献】
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