| 题名 | 泥石流过坝泥舌下泄形态及变化特征研究 |
| 作者 | 郑志山 |
| 答辩日期 | 2019-07-01 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 成都 |
| 导师 | 潘华利 |
| 关键词 | 泥石流 泥舌 水力特性 形态特征 冲击力 |
| 其他题名 | Study on the morphology and change characteristics of debris flow jet through sabo dam |
| 学位专业 | 建筑与土木工程 |
| 英文摘要 | 泥石流拦砂坝下游局部冲刷是威胁拦砂坝安全运营的危害形式之一。泥石流过坝泥舌具有的能量是拦砂坝下游局部冲刷的动力来源，泥石流过坝泥舌的形态及变化关系着泥舌的动力变化，研究泥舌的水力特性可为进一步探明拦砂坝下游沟道冲刷动力学过程与机理提供依据。目前，对水舌的下泄形态变化等水力特性和冲击力特征等问题的研究较多，而对泥舌相关问题的研究较少。因此，开展泥石流过坝泥舌下泄形态及变化特征的研究，对泥石流基本运动学的发展以及泥石流防治工程的设计有着重要意义。本文研究主要通过水槽实验，结合理论分析，初步探索了不同实验条件下泥舌的形成临界条件、下泄形态及变化特征、内部容重分布特征和冲击力分布特征。与前人研究成果相比，得到了以下主要结论：（1）以过坝泥石流体开始贴附坝体下泄现象为泥舌形成临界现象，提出了对应的流速、单宽流量指标参数为泥舌形成临界条件；初步分析了泥舌形成临界现象的特征，并从过坝流体所受的自身重力、惯性力、表面张力和粘滞力角度分析了泥舌临界现象的形成原因；基于实验数据结果，分析得出泥石流容重、沟床纵坡实验条件对泥舌形成临界条件的影响，通过多元非线性回归分析，得到临界流速、临界单宽流量的表达式。（2）探明了泥舌下泄形态特征、纵向厚度、横向宽度、下游入射角等形态参数随沿程的变化特征，单因素分析了泥石流容重、沟床纵坡对形态特征变化的影响：1）泥舌下泄运动类似于抛物体运动，在相同实验条件下，高容重泥石流对应的泥舌下泄形态比低容重泥石流条件下的泥舌轨迹曲线变化程度大，低沟床纵坡条件下的泥舌轨迹曲线变化程度比高沟床纵坡大；2）泥舌纵向厚度随着射距的增大而增大，纵向厚度变化率随射距增大而增大并呈线性正相关关系，二者线性斜率随着泥石流容重的增大先增大后减小、随着沟床纵坡的增大而减小；3）泥舌横向宽度随着射距的增大而减小，横向宽度变化率随着射距的增大而减小并呈线性负相关关系，二者线性斜率随着泥石流容重的增大而减小、随着沟床纵坡的增大先减小后增大；4）泥舌下游入射角随着射距的增大而增大，下游入射角变化率随射距的增大而增大并呈线性正相关关系，二者线性斜率随着泥石流容重的增大而增大、随着沟床纵坡的增大而减小。此外，分析了泥舌下泄形态特征的主要影响因素（泥石流容重、颗粒级条件，沟床纵坡，溢流口类型、宽度）对泥舌下泄形态变化特征的影响。（3）提出了以容重分布为评价指标的泥舌内部物质分布特征：泥舌容重分布由最近落脚点至最远落脚点范围内呈现由高降低的特征，提出泥舌内部容重分布特征表达公式，公式中a的绝对值随着泥石流容重的增大呈线性减小趋势，表明随着容重的增大泥舌容重在落脚点范围内的变化程度呈现减弱趋势。（4）通过分析水槽实验采集得到的泥舌冲击力数据得出：泥舌冲击力在纵向和横向的分布呈现单峰型，在作用范围内呈现中间大、两边小的特征，并建立泥舌冲击力分布特征的表达式；探讨了实验条件对泥舌冲击力大小的影响，根据实验结果得出：在相同实验条件下，泥舌冲击力的大小呈现随泥石流容重的增大而增大，沟床纵坡大时对应的冲击力较大、沟床纵坡小时对应的冲击力较小；此外，基于实验数据结果，分析得出泥舌冲击中心的冲击力与泥石流容重、泥石流通过溢流口段的流速、弗劳德数的关系，通过多元非线性回归分析，得到泥舌冲击中心的冲击力的表达式。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 116 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.imde.ac.cn/handle/131551/33981]  |
| 专题 | 成都山地灾害与环境研究所_山地灾害与地表过程重点实验室 |
| 作者单位 | 中国科学院成都山地灾害与环境研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 郑志山. 泥石流过坝泥舌下泄形态及变化特征研究[D]. 成都. 中国科学院大学. 2019. |
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