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成都山地所在泥石流侵蚀机理研究方面取得重要进展

文章来源:成都山地所 发表时间:2017-10-16

  沟道纵剖面形态对泥石流侵蚀机理有重要影响。根据沟道纵剖面坡度是否均一,沟道形态可分为三种:均一坡度沟道、凹形沟道和凸形沟道。现有的泥石流侵蚀理论大多基于无限边坡模型,即认为坡度是不变的。实际中,沟道纵剖面的形态对泥石流侵蚀有着重要影响。比如,汶川地震灾区的文家沟泥石流,在纵剖面转折点处的侵蚀深度远超过其他部位。 

  针对上述问题,在国家自然科学基金、中科院重点部署项目和科技部973项目等支持下,成都山地所山地灾害重点实验室胡凯衡研究团队在泥石流侵蚀机理研究上取得了新的研究进展,提出了考虑沟道纵剖面凹凸形态影响的泥石流侵蚀率新公式。 

  通过开展野外实地考察和室内水槽试验,该研究团队发现泥石流沟道中存在两种典型的侵蚀方式:剪切侵蚀和冲击侵蚀,前者以层与层之间的剪切力为侵蚀动力,后者表现为泥石流体与底床的正面冲击效应。由此通过推导,得到非均匀坡沟道中泥石流侵蚀率计算公式:。该研究用一个曲率半径的函数来刻画沟道纵剖面形态变化对侵蚀的影响,并将冲击侵蚀项加入非均匀坡沟道中泥石流侵蚀率计算中。 

  相关研究成果近期发表在国际知名学术期刊Journal of Mountain Science和Journal of Hydraulic Research上。

  文章链接如下: 

  http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/00221686.2017.1313321?journalCode=tjhr20 

  https://link.springer.com/article/10.1007/s11629-015-3749-6

  

  泥石流侵蚀机理实验装置和示意图

  

  三种转折形态下的侵蚀机理示意图

  

  不同纵剖面形态下的泥石流侵蚀深度变化

  

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