非均质泥石流固液两相运动特征探讨

非均质泥石流是一种固体颗粒级配宽、容重变化大、流速分布不均匀的典型的固液两相流, 广泛分布于我国的西部山区, 表现出独特的固液两相运动特征. 基于非均质泥石流固液两相分界粒径的概念, 以Darcy公式和质量守恒定律为理论基础, 分别推求非均质泥石流固液两相平均流速表达式. 在此基础上, 根据云南省小江流域蒋家沟泥石流模拟实验数据及实测资料, 揭示了非均质泥石流固液两相运动特征. 蒋家沟泥石流实验与实测资料计算分析结果表明, 蒋家沟泥石流以临界容重2.234 t/m³为界限, 当泥石流容重低于、等于和高于该临界值时, 分别出现液相流速大于、等于和小于固相流速的3种情况, 由此可以分别揭示稀性泥石流、均质泥石流和稠性泥石流3种不同类型泥石流的运动特征. 研究结果为构建非均质泥石流动力学奠定了基础, 并对泥石流防治工程规划设计和预测预报泥石流灾害具有重要的现实意义.     

泥石流体的应力应变自组织临界特性

从泥石流体应力应变自组织临界特性的观点出发, 探索了在暴雨激发下, 斜坡松散碎屑土触变液化系统内部不同因子间的相互非线性作用, 使得斜坡碎屑土自然地朝临界极限应力状态发展, 最终暴发坡面泥石流. 并根据沟道中黏性泥石流阵性流输移系统的自组织临界特性, 以及泥石流规模与频率间的幂律关系的观测分析, 阐述了泥石流体自组织结构的相似性.     

Bingham流体阵性流动立面二维计算及分析:阵流速度、形态和床面阻力

通过立面二维计算,研究了Bingham流体阵性流动向充分发展状态过渡的过程,在较宽的参数范围内给出了充分发展状态下的无量纲阵流速度U*,以及它对倾角v,无量纲径流量Q*和黏度μ₀*的依赖关系.对一个典型算例,显示了阵性流的波动特征和充分发展状态阵性流所具有的急流形态,分析了重力和床面阻力的沿程分布,以及流场的速度分布.     

泥石流危险性动量分区方法与应用

运用泥石流运动数值模拟和GIS相结合的方法模拟泥石流出山口后的运动全过程, 求得泥石流流速和流深分布, 确定泥石流过程中泛滥范围内任一点的最大动量, 建立了泥石流危险性动量分区模型Z = Khv. 根据考察和实验资料对委内瑞拉首都加拉加斯的Chacaito沟百年一遇泥石流运动过程进行了模拟, 利用动量分区方法划分出泥石流危险区.     

《泥石流研究与防治》即将出版

《泥石流研究与防治》一书是以四川境内成昆铁路泥石流及其防治为主线的区域性泥石流著作,对该地区泥石流形成的环境背景条件、形成因素及主因素,形成机理及形成过程,泥石流的活动特征、显微特征及其分布规律,泥石流的分类,发     

地震的分形特征及R／S标度不变性

分形是研究复杂自然现象的有力工具之一。本文在统计分形概念基础上介绍了分形在地震学中的应用，对地震活动在时间和空间分布上表现出的分形特征进行简单综述。通过对地震频度时间序列和时间间隔序列中存在的R／S标度不变性的分析，探讨了地震活动中的自仿射分形特性，并展望了R／S分析方法在地震活动性研究中的前景。     

中国区域土壤湿度变化的时空特征模拟研究

建立基于气象台站观测资料的陆面模式(CLM3.5)大气驱动场(ObsFC), 驱动CLM3.5 模拟了中国区域1951~2008 年的土壤湿度变化. 其结果与站点观测和遥感反演及不同陆面模式模拟的土壤湿度比较检验表明CLM3.5/ObsFC 合理再现了中国区域土壤湿度的时空特征和长期变化趋势, 并且基于观测资料建立的大气驱动场在一定程度上能够提高CLM3.5 模拟土壤湿度的准确度. 土壤湿度模拟分析显示中国区域土壤湿度空间分布具有由东南向西北逐渐减小的总体特征和干湿相间分布的带状结构. 土壤湿度的低值区主要分布在新疆南部和内蒙古西部地区, 高值区主要分布在东北平原、江淮地区和长江流域. 土壤湿度的长期变化, 干旱和湿润地区湿度呈增加趋势, 干旱区20 世纪70 年代中期至90 年代中期变化最为强烈, 湿润区除1970 前后和2003 年之后变化较明显外, 整个序列比较稳定; 半干旱地区呈减小的趋势, 且20 世纪90 年代以后下降趋势更加明显. 1951~2008 年干旱、半干旱和湿润典型区平均体积百分比土壤湿度分别变化了2.35, -1.26 和0.08. 不同区域土壤湿度变化趋势和强度有明显差异,变化最显著的区域主要分布在35°N 以北的干旱、半干旱区.     

莺-琼盆地大型下切谷和海底重力流体系的沉积构成和发育背景

南海莺－琼盆地自晚中新世以来在莺－黄组中发育了巨厚的内陆架斜坡和海底重力流体系。这套沉积可划分为9个层序,可识别出斜坡滑塌－泥石流、斜坡－盆底扇以及罕见的大型盆底轴向下切谷、重力流等沉积组合,它们具有特定的构成和分布样式并受盆地古构造的控制。晚中新世陆架斜坡和深水盆地的出现与最近一幕的构造快速沉降和大量沉积物供给的盆地背景有关;晚中新世和上新世早期发育的大型盆底下切谷和重力流体系则标志着南海曾发生过多次明显的海平面下降事件。     

中国内地SARS输入输出流的疾病传播网络分析

关注传染病流行中个体在健康-受感染-发病-就诊-康复过程的时空变化模式以及区域之间的信息流与物质流的交互作用, 基于2002~2003年中国内地SARS流行病学调查数据, 选取SARS流行的3个典型个体空间位置信息: 工作单位或住址、发病地点以及报告单位, 定义SARS传播输入输出流, 并在此基础上构建了SARS输入流与输出流传播网络模型, 对SARS传播输入输出流的时空分布特征、节点特征参数的空间分布与时序变化以及网络结构特征等进行了全面系统的分析. 结果表明: (1) 北京和广东是输出病例和自传播病例最为严重的地区, 对于北京自传播病例的防控措施重点应是在SARS流行的后期; (2) 中国内地SARS传播网络具有明显的输出流聚集性质, 形成了以北京和广东为中心的两个输出聚集区域; (3) 广东是SARS传播扩散的起源中心与早期大部分区域感染病例的主要输入来源, 但没有对其周围形成显著辐射蔓延状况, 而北京直到流行中后期才与周围各区域产生输入输出的交互, 但却有显著空间辐射扩散能力; (4) 广东在整个SARS流行期具有大幅度的传播辐射范围, 而北京及其周围区域在流行中后期形成另一大幅度传播辐射范围, 尤其在后期河北等周围区域的辐射范围甚至略超北京; (5) 输入流网络辐射强度较低且辐射范围属中等水平, 而输出流网络辐射强度较高且辐射范围基本覆盖全国, 并且表现出逐渐增强的聚集性结构特征. 基于SARS传播输入输出流及其传播网络的分析有助于揭示SARS流行的潜在时空传播规律与整体时空演化特征, 为防控措施提供更有效的理论支持.     

封面说明

<正>火山岩矿物的环带中蕴含着生长过程中岩浆成分和物理状态的变化信息,通过相空间重构来破译矿物生长过程的岩浆系统动力特性是火山系统复杂性的重要研究方法.长白山天池火山气象站碱流质熔岩的喷发机制目前还未厘清.通过对气象站碱流岩中辉石的电子探针分析和时间成分序列相空间重构分析,发现了辉石MgO成分时间序列在相空间为一混沌吸引子.这说明辉石在生长时所     

泥石流动力学模型与数值模拟

泥石流是介于崩塌、滑坡等块体运动和山洪水流之间的一种物理过程,既具有土体的结构性,又具有水体的流动性。从物质组成上看,泥石流是一种由水、岩土体和气体组成的多相介质,具有多种内部结构。其中的固相组分颗粒形状极其不规则,尺度跨越范围较大。浆体与固相颗粒以及颗粒间的相互作用非常复杂。因此,完全考虑各种因素建立全描述的泥石流动力学模型比较困难。从描述组成物质和运动的观点来看,目前泥石流的动力学模型可划分为连续介质、离散介质和混合介质模型。基于不同动力学模型的泥石流运动数值模拟,可广泛应用于流量过程反演、危险范围预测、风险评估、防治工程评估等方面;但泥石流本身启动和产汇流机理涉及多门学科,是需要进一步研究的重要课题。同时,泥石流形成过程和运动过程的数值模拟存在着时空尺度上的差异,如何实现两者的耦合求解仍需深入探讨。     

空间微小碎片撞击对太阳电池表面损伤的评估方法

利用等离子体驱动微小碎片加速器, 开展空间微小碎片撞击对太阳电池表面损伤的地面模拟实验, 得到了微小碎片撞击对太阳电池表面损伤的平均表面损伤系数和撞击损伤方程, 并分别提出了利用平均表面损伤系数和撞击损伤方程评估空间微小碎片撞击对太阳电池表面损伤的评估方法. 结合master2005空间碎片分布模式计算得到的空间微小碎片分布规律, 采用这两种评估方法分别对800 km轨道高度航天器太阳电池遭受微小碎片撞击引起的表面损伤率进行了评估. 计算结果表明这两种方法能够相互验证, 并且发现空间微小碎片撞击对太阳电池的表面损伤主要由5~500 μm碎片撞击引起.     

汶川地震对龙门山地区平通河河流系统沉积物输移的影响

通过对龙门山地区2008年9月和2010年8月发生的大规模的滑坡和泥石流地质灾害的实地考察,并在详细分析龙门山北段平通河地震前后输沙率变化情况的基础上,对龙门山地区2008年汶川地震驱动的地质灾害空间分布情况、龙门山地区地形地貌特征和龙门山地区降水空间分布情况作对比分析,获得以下认识：①汶川地震对该区地质灾害的影响将是持续的,震后地质灾害形成的松散物源将以河流为载体,被输送到下游,并对下游水利建设、防洪防涝等产生较大影响;②构造因素（汶川地震）和地形地貌因素为地质灾害发生的根本原因,气候（降水量和降水强度）则为直接诱发因素。     

孔隙水压力在滑坡泥石流起动和运动中的作用

自然界重要的山地灾害--滑坡、泥石流都是由大量的颗粒物质和颗粒间孔隙水所构成的多相介质。颗粒间孔隙水压力的发展和消散直接影响颗粒间的作用,是导致边坡失稳、土体滑动、泥石流流动性加强的重要因素。全面综述孔隙水压力的定义和测试方法,孔隙水压力的发展、消散过程,以及颗粒间有效应力的变化,以期进一步明确孔隙水压力对滑坡、泥石流起动和运动的重要性。     

生态修复对策在新疆天池泥石流地质灾害防治中的应用*

在中国许多自然景观资源丰富的风景名胜区内,由于生态环境保护意识的缺乏,致使风景区内各种地质灾害特别是泥石流、滑坡、崩塌等灾害非常发育,这不仅严重影响了景区内旅游业的可持续发展,而且对景区及景区周边生态系统的平衡造成了不可弥补的破坏。笔者将以新疆天池自然保护区上游的泥石流灾害为例,在充分认识其上游泥石流灾害的活动特征和发育模式的基础上,采用生态修复的理论,将流域内的泥石流灾害防治体系融入到生态景观规划中,完善流域内生态系统的恢复能力和防护功能,从而实现对天池泥石流灾害的合理控制,有效地保护自然景观资源和旅游条件。     

有限容积法与格子Boltzmann方法耦合模拟传热流动问题

自然界和工程领域中的许多物理现象的发生通常涵盖几个数量级的几何空间及时间范围, 我们将其统称为多尺度物理现象. 在模拟多尺度问题时, 如果仅采用宏观方法, 则会存在一些不足, 如无法预知微小部分的细节以及引入复杂的经验关联式; 如果仅采用介观/微观方法, 则需要消耗大量的计算资源. 构造宏观-介观、宏观-微观、宏观-介观-微观等多种层次上方法的耦合体系, 可以在很大程度上克服这些不足. 构造了宏观有限容积法(FVM)与介观格子Boltzmann方法(LBM)的耦合模型(CFVLBM), 给出了由宏观物理量重构密度分布函数和温度分布函数的两个重构算子, 解决了LBM与宏观方法耦合的关键难题. 选取二维、三维典型传热流动问题对耦合模型进行了考核, 计算结果同基准解符合得很好. 最后将CFVLBM应用于计算多孔介质内的复杂流动问题. 研究表明, 基于文中重构算子的CFVLBM可以准确有效地应用于模拟传热流动问题.     

如何选用浪涌过电压防护器

为正确选用和合理安装浪涌过电压防护器,主要介绍了过电压对人身安全及电气设备可能造成的危害性评估以及建筑物中浪涌保护器的设置和选用原则,并阐述如何安装SPD。     

西藏泥石流滑坡监测与防治

西藏自治区作为青藏高原的主体,地质构造强烈,地形高差巨大,具有高寒气候和河谷区高强度降水,为泥石流滑坡的发育提供了良好的条件,泥石流、滑坡分布广、类型多、灾害重。主要发育冰川消融型泥石流、冰湖溃决型泥石流、降雨型泥石流和冻融型泥石流、残坡积层土质滑坡、基岩顺层推移式滑坡、复活老滑坡等。泥石流、滑坡的空间分布特点为：沿断裂构造带密集分布、在地震活动带成群分布、在深切割的高山峡谷地区带状间断分布、沿交通干线成线状密集分布、依照海拔高度发育不同类型的泥石流和滑坡。受自然和人类活动的双重影响,在城镇和道路、水利工程建设场地附近,灾害活跃,危害严重,对社会经济发展影响较大。选择川藏公路帕隆藏布路段和中尼公路聂友段为典型路段,提出了干线公路泥石流滑坡监测预警系统建设的初步设想。筛选出26处需要治理的城镇,以聂拉木县城泥石流灾害综合防治为例,提出包括监测预警、工程防治和临灾预案等的综合减灾措施。     

物联网技术在山地灾害监测预警中的应用#br# ——需求、现状、问题与突破展望

中国是世界山地分布最广大的国家,山地区域的山洪、泥石流、滑坡等山地灾害十分发育。随着物联网技术的发展,山地灾害监测预警成为物联网技术应用的重要应用领域。从山地灾害监测预警实际出发,阐述了山地灾害对物联网技术需要的迫切性,介绍了物联网技术在山地灾害监测预警中的应用现状,同时提出了物联网技术在山地灾害监测预警应用中需要解决的问题和需要突破的关键技术。