汶川震區(qū)滑坡堆積體坡面細(xì)溝侵蝕室內(nèi)模擬研究.pdf

1、汶川5.12大地震中引發(fā)了大量的滑坡事件，滑坡形成的土石混合堆積體主要沿主河及支流河谷發(fā)育和分布，數(shù)量眾多。在降雨形成的集中水流作用下，堆積體將為下游水域輸送大量泥沙顆粒，導(dǎo)致河床抬高，河道淤積，形成巨大的安全隱患。本文野外測(cè)定汶川震區(qū)滑坡堆積體休止角，土石混合坡面容重、土壤(＜2mm)與碎石(2～7mm)比例，并以此作為模擬研究的參數(shù)范圍，開(kāi)展了室內(nèi)土石混合高陡坡面放水沖刷試驗(yàn)，研究了不同流量，坡度，石土比例組合下的水動(dòng)力學(xué)特征以及產(chǎn)

2、流產(chǎn)沙的特征，并討論了影響土壤侵蝕率的主要水蝕因子。初步闡明了滑坡松散土石堆積物坡面細(xì)溝土壤侵蝕變化過(guò)程，為滑坡堆積體土石混合坡面土壤侵蝕模型的建立提供理論依據(jù)。主要結(jié)果如下:
　　(1)34°坡面各流量及36°坡面4L/min組合下，全土情況的水流流速均顯著大于含碎石情況下的水流流速，在36°坡面8L/min，12L/min情況下，含碎石情況的水流流速逐漸增大并超過(guò)全土情況;各組合水流流速均隨沖刷時(shí)間的延長(zhǎng)而減小。石土比例對(duì)雷諾

3、數(shù)的影響較復(fù)雜，在試驗(yàn)時(shí)段內(nèi)各組合的水流基本屬于偽層流或紊流。石土比例對(duì)弗汝德數(shù)的影響規(guī)律與流速相似，弗汝德數(shù)隨沖刷時(shí)間延長(zhǎng)而逐漸從急流轉(zhuǎn)變?yōu)榫徚?，其中含碎石情況相比全土情況表現(xiàn)更加明顯。Darcy-weisbach阻力系數(shù)f隨沖刷時(shí)間先緩慢增加后迅速增加再急速下降，全土情況下的f值介于0.16～14.40，含碎石情況下f值介于0.16-29.68。Darcy-weisbach阻力系數(shù)f與雷諾數(shù)Re呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。
　　(2)產(chǎn)流量

4、隨沖刷歷時(shí)的推延而波動(dòng)性減小，石土比例對(duì)產(chǎn)流量有重要影響，其產(chǎn)流總量大小排序?yàn)?1∶3＞全土＞1∶2＞1∶1，產(chǎn)流量隨流量的增加而增加，但其增加倍數(shù)不與流量倍數(shù)一致。產(chǎn)沙量隨沖刷歷時(shí)波動(dòng)性減小，其大小排序?yàn)?1∶3＞1∶2＞全土＞1∶1，流量對(duì)產(chǎn)沙量影響規(guī)律與產(chǎn)流量一致。含沙量隨沖刷歷時(shí)呈波動(dòng)性變化，1∶2比例坡面水流的平均含沙量最大，全土情況及1∶1比例坡面次之，1∶3比例坡面的水流平均含沙量最小，含沙量隨流量的增加波動(dòng)性變化。產(chǎn)沙量

5、與產(chǎn)流量之間呈極顯著的線型正相關(guān)。
　　(3)隨著沖刷時(shí)間的推延，土壤侵蝕率，水流功率和單位水流功率波動(dòng)性減小，水流剪切力先增加后減小，過(guò)水?dāng)嗝鎲挝荒芰肯葴p后增再減小。不同石土比例下的土壤侵蝕率和水蝕因子大小排序，1∶3和全土情況值較大，1∶2及1∶1情況值較小，流量對(duì)土侵蝕率和水蝕因子的影響較大，土壤侵蝕率，水流剪切力，水流功率，過(guò)水?dāng)嗝鎲挝荒芰烤S流量的增加而增加，單位水流功率則變化較復(fù)雜。不同比例下土壤侵蝕率與水蝕因子之間關(guān)

6、系表現(xiàn)不一，全土情況均表現(xiàn)為極顯著，碎石情況則表現(xiàn)為顯著或不顯著。水流剪切力與土壤侵蝕率之間呈極顯著冪函數(shù)正相關(guān)，可用水流剪切力來(lái)預(yù)測(cè)和估算堆積體坡面土壤侵蝕率。
　　(4)曼寧系數(shù)n隨沖刷歷時(shí)呈現(xiàn)先緩慢增大，再迅速增大，最后急速減小的趨勢(shì)。不同石土比例下，n值大小排序?yàn)?1∶3＞1:2＞1∶1＞全土。n值隨流量的增加而減小，但變化程度不大。徑流深h與n之間呈冪函數(shù)正相關(guān)關(guān)系?；貧w分析表明雷諾數(shù)Re與n值關(guān)系不顯著，弗汝德數(shù)Fr與