[發明專利]一種凸形坡溝道中泥石流侵蝕量估算方法

在審

• 申請號: 201910368084.7
• 申請日: 2019-05-05
• 公開（公告）號: CN110333046A
• 公開（公告）日: 2019-10-15
• 發明（設計）人: 趙晉恒;李浦;邢大鵬;陳芷儀;陳杰;徐曉苡;劉春艷;何毅;代萍;劉慶東
• 申請（專利權）人: 國網四川省電力公司技能培訓中心;四川電力職業技術學院
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00;G01N33/24;E03F3/04;E03F1/00
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 李英

本發明公開了一種凸形坡溝道中泥石流侵蝕量估算方法，包括以下步驟：分析總結現有的泥石流侵蝕理論，得到泥石流侵蝕強度的影響因子，然后開展水槽實驗，引入特征量來描述凸形坡溝道的形態變化，確定相關參數，得到溝道中存在凸點時泥石流的侵蝕特征量的估算方法。該方法能夠估算凸形坡溝道中凸點下游段泥石流的侵蝕深度和削坡速率。

技術領域

本發明涉及泥石流溝道中侵蝕量估算領域，具體涉及一種凸形坡溝道中泥石流侵蝕量估算方法。

背景技術

泥石流作為一種常見的地表過程，強烈地影響著山區的泥沙輸移和溝道侵蝕過程。由于受崩塌、滑坡或地震等自然因素影響，泥石流溝道中存在大量的松散堆積體，改變了溝床的原有地表形態。溝道松散堆積體的存在會使原有溝道局部突然出現凸點，導致溝道縱剖面坡面傾角變大，局部可達25°～40°。當泥石流流經溝道時，由于泥石流本身具有的強烈挾沙和下切能力，會對溝道松散堆積體產生強烈的侵蝕，相比于一般的平緩地形的泥石流侵蝕過程，泥石流溝道局部凸點會對泥石流的侵蝕特性有極大的影響。

凸形坡溝道中泥石流侵蝕量難以估計，現有的侵蝕計算方法往往基于均一坡度溝道，侵蝕深度難以準確計算。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明公開一種凸形坡溝道中泥石流侵蝕量估算方法，該方法能夠估算凸形坡溝道中凸點下游段泥石流的侵蝕深度和削坡速率。

本發明通過下述技術方案實現：

一種凸形坡溝道中泥石流侵蝕量估算方法，包括以下步驟：

分析總結現有的泥石流侵蝕理論，得到泥石流侵蝕強度的影響因子，然后開展水槽實驗，引入特征量來描述凸形坡溝道的形態變化，確定相關參數，得到溝道中存在凸點時泥石流的侵蝕特征量的估算方法。

一種凸形坡溝道中泥石流侵蝕量估算方法，具體步驟如下：

(1)分析總結現有的泥石流侵蝕理論

根據Takahashi et al.(1986)提出的侵蝕率計算公式：

可知侵蝕率E與泥石流泥深與顆粒中值粒徑的比值h/d、泥石流在一定坡度溝道中極限顆粒物濃度c_*、平衡顆粒物濃度c_e和當前泥石流濃度c、泥石流流速ν有關；

(2)開展水槽實驗

設計一水槽實驗，模擬泥石流侵蝕凸形坡溝道，水槽中A點為凸點，凸點轉折角α分別設定為15°、25°、35°，實驗中考慮底床密實度的影響，引入γ₁/γ_bed項，其中γ₁上游泥石流來流的容重，γ_bed為底床鋪土的容重；

(3)利用模擬流體從凸點A上方沿坡道OA流下，針對泥石流溝道凸點A下游段侵蝕前后的差異，引入描述前后削坡速率的特征量Δα：

水槽中凸點下游斜坡為AB段，侵蝕后斜坡為DE段，初始坡度為α₁，侵蝕后的坡度為α₂，AB段初始點為最大侵蝕深度為E_max1，沿程的侵蝕差異可以用來描述，上游OA的初始坡度為θ，AB段侵蝕前后的削坡速率E_i1、E_j1為AB段任意兩點i、j的侵蝕深度，I₁為i、j兩點的距離；

(4)凸形坡溝道中凸點侵蝕深度和削坡速率的確定