第八届青年地学论坛

泥石流是黄土丘陵沟壑地区一种常见的地质灾害，在全球变暖和极端气候的影响下，中国黄土丘陵地区泥石流灾害频发。兰州市是我国“一带一路”经济开发的一个重点区域，进而开展黄土丘陵地区小流域泥石流冲击力研究尤为重要。利用水槽物理模型对40组不同泥石流容重和不同泥石流混合物重量组合条件下的泥石流运动过程进行模拟，结果表明泥石流动力粘滞系数、屈服应力和傅汝德数的分布范围分别为0.0011 ~ 0.0041 Pa s、0.25 ~ 30.68 Pa和2.03 ~ 29.23。泥石流运动速度、泥深峰值、孔隙水压力峰值和冲击力峰值分别在1.23 ~ 3.62 m/s、2.7 ~ 13.4 cm、0.15 ~ 4.5 kPa和1.23 ~ 28.41 kPa之间。根据试验结果分别建立泥深、流速、孔隙水压力和冲击力的峰值与泥石流容重和混合物重量的综合关系式。通过水槽模拟试验结果拟合得到黄土区泥石流冲击力动力和静力模型经验参数分别为5.17和9.99，与土石区泥石流冲击力模型经验参数存在显著差异。新的动力冲击力模型适用于速度较大和傅汝德数较高的泥石流冲击力计算，新的静力模型适用于速度相对较小和傅汝德数较低的泥石流冲击力计算。通过多种模型对比发现新的模型能够更好的计算黄土区泥石流冲击力。最后在新模型基础上建立区内泥石流无量纲冲击力峰值与傅汝德数和雷诺数的综合关系式。研究成果为黄土地区滑坡泥石流数值模拟提供相关参数和泥石流灾害工程防治提供科学依据。

泥石流,冲击力,黄土沟壑区,小流域