泥石流课件

二、泥石流的成灾方式与等级划分
1 泥石流的成灾方式 （1）沿程冲刷
（2）撞击与磨损 （3）淹埋与堆积
（4）漫流与弯道爬高
2 泥石流灾害类型与等级划分 （1）泥石流灾害类型 崩塌滑坡型泥石流灾害 溃坝型泥石流灾害 侵蚀型泥石流灾害 火山泥石流灾害
冰川泥石流灾害
（2）泥石流灾害等级划分
泥石流灾害等级定性划分标准 灾害等级
1.泥石流的成因及分类
一、成因分析
陡峭地形 内在因素 松散固体颗粒 成因 外在因素 强降雨
二、泥石流流域划分
清水供给区
固体物质供给区
流通区
堆积区
三、泥石流分类
狭义泥石流
强粘性 2.00~2.40 亚粘性 1.85~2.00 稀性 1.46~1.85
分类名称 容重
泥流 1.46~1.80
水石流 1.46~1.90
体积浓度
d＞2mm颗 粒 百分比含 量% 主体颗粒 沟道纵坡
0.27~0.47
＜2 粘粒、粉 砂 较缓
0.59~0.83
0.5~0.59
2~80
0.27~0.50
0.27~0.53
＞80 砾石、卵 石、漂石 较陡
粘粒、粉砂、砂粒、砾石 介于较缓与较陡中间
2.泥石流运动的理论模型
一、研究概述
各类泥石流及其运动力学模型
经济损失率/% (损失/GDP总值)
>20 10~20 5~10 2.5~5 <2.5
三、泥石流的监测预报系统
1 泥石流危险区域的划分方法
泥石流发生的临界降雨量
泥石流危险区域划分
2 泥石流的监测预报系统 （1）监测内容及仪器装置
泥石流监测主要项目及装置
监测目的 泥石流发生条件 监测项目 降雨量 降灰量 振动量 泥石流发生位置 泥石流源头位置 拦沙坝及导流槽等 工程效果 工程治理的效果 工程的损坏程度 上下游堆积物组成 流量与堆积量 监测装置 雨量计 大型圆筒 振动计 航空拍照、定点摄 像机 判断是否会发生泥 石流 分析与产沙的关系 完工后采用摄像机 和仪器监测 说明
报警措施 建立泥石流监测报警系统
居民避难 制定避难措施 建立避难场所
进行泥石流实时监测、报警
制定不同规模泥石流避难方案 临时与长期避难场所
2 管理措施 管理措施
工程 名称 颁布泥石流防治法律法规 行政管理 建立泥石流监测管理机构 工程建设与维护管理 主要作用 地质灾害法、地方条例 对泥石流进行长期监测管理 强化工程质量与维护管理
du dy
2
这里系数 与固体颗粒的密度、粒径大小、固体浓度等因素有关。
(3)固体颗粒摩擦与碰撞混合模型 颗粒摩擦模型比较适用于固体浓度高、颗粒间处在长时间 接触的情况，而碰撞模型则较符合固体浓度不是很高、颗粒间 距离较大、依靠运动中颗粒碰撞传递动量的情况。McTigue、 Johnson和Jackson对此进行研究，并提出剪应力为
技术培训 开办培训班培养技术人才
社会宣传 学习泥石流科普知识
培养专门技术与管理人才
了解泥石流最基本特点与危害
宣传常见泥石流防治措施
增强防灾减灾意识
1 现场调查及资料收集 （1）现场勘查调查 （2）资料收集
2 泥石流观测 （1）泥石流的形成条件 降雨条件、坡度条件、固体物质补给条件
（2）泥石流的运动要素
流态、泥深、流速、流量 （3）泥石流的堆积特征值 泥石流的堆积特征值指现场测量泥石流堆积区的堆积物长度、最 大宽度、纵坡降及扇形分散角等，根据这些特征值可以计算出堆 积数量，并且通过现场分析堆积物颗粒组成。 （4）物理力学指标（试验室测定） 颗粒组成、浆体粘度、泥石流容重、沙砾的内摩擦角和剪切强度
V（轻灾害）
<10
<10
<50
洪水泥石流等级相对定量划分标准 灾害等级 I（特大灾害） II（重大灾害） III（重灾害） IV（中灾害） V（轻灾害）
人口率/% (受灾/总人口)
>40 30~40 20~30 10~20 <10
面积率/% (受灾/总面积)
>40 30~40 20~30 10~20 <10
等级 受灾对象 大城市、重点大型企业单位、国家重 要基础设施 中小城市、中型企业单位、省级以上 交通干线 轻度 中度 重度 特重 度
I
II
I-1
II-1
I-2
II-2
I-3
II-3
I-4
II-4
III
IV
小城镇、小厂矿、地区交通线路
农田、村庄、县区交通支线等
III-1
IV-1
III-2
IV-2
III-3
IV-3
III-4
IV-4
洪水泥石流等级绝对定量划分标准 灾害等级 I（特大灾害） II（重大灾害） III（重灾害） IV（中灾害） 死亡人数/人 >1000 100~1000 50~100 10~50 受灾面积/亩 >1000 100~1000 50~100 10~50 经济损失/万元 >10000 1000~10000 100~1000 50~100
du du y d c t dy dy
2
d 为动力粘度； c 为离散参数，根据Bagnodl的定 式中： 2 义：c a1s d ；t ml 2 ，为紊动参数。
3.泥石流灾害调查与评估方法
一、泥石流灾害的调查与观测
1 工程措施
工程措施
工程
拦挡工程
名称
拦挡坝系 格栅坝、缝隙坝、锯齿坝 拱形坝、重力坝 排导槽、槽内消力坎、防冲肋板 渡槽、明洞、隧道、急流槽 导流堤、顺坝、丁坝 谷坊、谷坊群 潜坝 浆砌石护面墙 挡土墙 蓄水工程 引水、排水渠 截水沟 停淤场、停淤库、拦沙堤 溢流堰
主要作用
拦沙、稳沟、固坡 拦截粗颗粒、排泄水流细沙 拦沙、降坡 按指向排泄泥石流、护床消能 集中排泄泥石流 调整泥石流流露，有利于排导 稳固沟床 固定沟床、防止下切 防护坡面，免遭冲刷 加固边岸坡脚，免遭冲刷 调蓄洪水、消除或消减洪峰 引排洪水，消减或控制下泄水量 拦截崩塌滑坡体的上方径流 拦蓄、停积固体物质 排泄部分淤积物
du m dy
式中含固体流体的粘滞系数 m与流体性质、温度及固体浓度有关。
(5)粘塑性模型(Bingham模型) 泥石流的粘塑性模型是考虑高浓度水沙流在粘性随浓度 加大而增加，同时还要克服由于细颗粒形成絮网结构及粗颗 粒内部摩擦而产生的屈服应力几的前提下，建立Bingham流 体模型，即
y
du dy
y 为Bingham屈服应力； 式中： 为Bingham流体刚度系数。
(6)粘塑性与碰撞混合模型 这个模型在考虑液相阻力后，又注意到固相粗颗粒的碰撞 而产生的阻力，似乎更适合于一般具有大量粗颗粒、浓度较高 的泥石流(颗粒之间的相互作用和流体粘性都对流动中的动量 交换起作用)，因此应力表达式也更为复杂。O’Brien建立了一 个包括屈服值、粘性、颗粒碰撞及紊流应力分量的模型
试验工程
测量、倾斜计、照 片 颗粒计 泥沙数量调查
（2）监测预报系统
泥石流沟 观测站 控制中心
泥位计
流速仪
摄像机
自记雨量计
观测数据采集系统
雨量显示器
电视监视
泥石流特征值
电视录像
数字式计时器
预警信号 报警装置 观测数据输出 ON/OFF
监 控 器
泥石流监测预报系统框图
4.泥石流防治与预报
一、治理措施
泥石流及其防治
舟曲泥石流
绪论
舟曲泥石流
舟曲发生泥石流的主要因素：
一、是三眼峪沟内部有滑坡、崩塌等大量的松散固体物质存 在，为泥石流的发生提供了充分的物质条件，其中多数为 1879年7月1日甘肃文县8级地震所诱 发。同时舟曲位于龙 门山地震活动带北缘，又临近天水地震活动带，此前也曾受 汶川地震波及，土质相对疏松，一遇强降雨容易形成泥石流。 二、是三眼峪沟流域上游植被以幼林为主，灌草比例高，局 部裸露，储水能力较弱，在经历今年入夏以来长时间严重干 旱后，表层土变得更加干松。 三、是在近期强降雨作用下，土体强度极大地降低，形成坡 面泥石流，并逐步带动沟坡崩滑岩土形成冲击力巨大的泥石 流，在从中上游汇流至中下游过程中，使得因地震形成的天 然堆石坝逐级溃决，并最终导致泥石流流量的增大和破坏力 的增强。
排导工程 固沟工程 护坡工程 调治工程 停淤工程
2 生物措施
生物措施
工程 名称 封山育林、恢复森林植被 种植水土保持林 林业工程 营造护坡防冲林 营造水源涵养林 营造水流调节林 主要作用 恢复生态环境、减少水土流失 控制侵蚀、减少水土流失 防护堤岸、防止冲刷 调节洪峰、调节地表径流 控制地表径流
种植护堤固滩林
陡坡退耕还林 农业工程 坡地阶梯化 渠道防渗、合理灌溉 牧业工程 适度分区放牧、圈养 选择优良品种、改良牧草
解决生物能源、增加经济收入
恢复地表植被 减少水土流失 防止人为增加泥石流数量 保护草场、减少水土流失 提高产草量、增加覆盖率
二、预防工程
1 预报预警 预报预警
工程 预测预报 名称 划分泥石流危险区域 建立预测预报模型 主要作用 确定泥石流区域及危险度 预测泥石流发生时间地点规模
c cos 1 S S
2 v
2 v0

du sin 2 S S dy

2 vm
2 v

2
2 2 S S 式中： 1 、 2 为待定系数， vo 、 vm 分别为固体体积比浓 度的最小值及最大值。
(4)宏观粘性模型
以上几个模型中，由于固体颗粒的存在使颗粒相互摩擦 或碰撞进行动量交换，导致固液混合流动时剪应力的增加。 而宏观粘性模型不同之处在于，由于固体颗粒的存在使得流 体剪应力增加。这主要表现在含固体流体的粘性增大，并仍 维持牛顿体的特征，即