泥石流中漂木的运动和拦截特征

第１５卷第６期　中国水土保持科学　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ｏｆ　Ｓｏｉｌ　ａｎｄ　Ｗａｔｅｒ　Ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ　Ｖ０１．１５　Ｎｏ．６　Ｄｅｅ．２Ｏ１７　２０１７年１２月　泥石流中漂木的运动和拦截特征　王道正　，陈晓清”，赵万玉　，左林勇　（１．中国科学院成都山地灾害与环境研究所中国科学院山地灾害与地表过程重点实验室，６１００４１，成都；　２．陕西工程勘察研究院，７１００６８，西安；３．四川省核工业地质调查院，６１００５２，成都）　摘要：泥石流中携带的漂木往往具有很大的冲击破坏力，并且在沟道突缩处容易堵塞形成临时堵塞体造成严重的　次生灾害。考虑漂木尺寸、漂木量以及泥石流密度等因素对漂木的影响，通过理论分析和模型试验研究了漂木的　输移和在沟道突缩处的堵塞规律。通过理论分析和试验结果分析发现：漂木在泥石流流体表面向下游运动过程中　由于两端受力不均匀会发生旋转使其长轴方向趋于平行于上游泥石流流向，这一现象随泥石流容重变小越明显；　漂木尺寸对漂木拦截率有一定的影响，在漂木相对长度比Ｌ／Ｂ≤０．７５时，对漂木拦截率影响较小，漂木被拦截的类　型均为盲区停积型，漂木相对长度比０．７５＜Ｌ／Ｂ＜１时，漂木拦截率增大，但是在漂木相对长度比Ｌ／Ｂ＝１时，由于　发生堵溃现象拦截率下降，随后漂木堵溃现象减弱，拦截率又逐渐增高，此时拦截类型主要为横向拦截型，理论分　析和试验数据较一致；漂木量对漂木拦截率也有较大影响，在总体上，漂木拦截率随着漂木数量的增加而增加，当　漂木数量Ｎ＜１２０时，被拦截数量较少，漂木的长度对其基本没有影响；漂木数量Ｎ＞１２０时，随着漂木数量的增大，　多根漂木同时到达沟道突缩处的几率增大，漂木拦截率增大。综上可知，泥石流容重、漂木数量和漂木相对长度对　漂木的堵塞均有较大影响，探讨漂木在泥石流中的输移和堵塞规律以及了解漂木致灾特征以及工程防治具有重要　的指导意义。　关键词：泥石流；沟道突缩；漂木；输移特征；拦截率　中图分类号：ＴＶ８３　文献标志码：Ａ　文章编号：２０９６—２６７３（２０１７）０６—０００９—１０　ＤＯＩ：１０．１６８４３／ｉ．ＳＳＷＣ．２０１７．０６．００２　Ｍｏｖｅｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｉｎｔｅｒｃｅｐｔ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｄｒｉｆｔｗｏｏｄ　ｉｎ　ｄｅｂｒｉｓ　ｆｌｏｗ　ＷＡＮＧ　Ｄａｏｚｈｅｎｇ　，ＣＨＥＮ　Ｘｉａｏｑｉｎｇ　，ＺＨＡＯ　Ｗａｎｙｕ　，ＺＵ０　Ｌｉｎｙｏｎｇ　（１．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｍｏｕｎｔａｉｎ　Ｈａｚａｒｄｓ　ａｎｄ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｍｏｕｎｔａｉｎ　Ｈａｚａｒｄｓ　ａｎｄ　Ｓｕｒｆａｃｅ　Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ　Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ａｃａｄｅｍｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，６１００４１，Ｃｈｅｎｇｄｕ，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｓｈａａｎｘｉ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｐｒｏｓｐｅｃｔｉｎｇ，７１００６８，Ｘｉ　ａｎ，Ｃｈｉｎａ；　３．Ｓｉｃｈｕａｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｎｕｃｌｅａｒ　Ｇｅｏｌｏｇｙ，６１００５２，Ｃｈｅｎｇｄｕ，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：［Ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ］Ｄｅｂｒｉｓ　ｆｌｏｗ　ｗｉｔｈ　ｗｏｏｄｙ　ｃｏｕｌｄ　ｏｆｔｅｎ　ｈａｖｅ　ｇｒｅａｔ　ｉｍｐａｃｔ　ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ　ｆｏｒｃｅ，ａｎｄ　ｔｈｒｅａｔｅｎ　ｔｈｅ　ｓａｆｅｔｙ　ｏｆ　ｄｅｂｒｉｓ　ｄａｍｓ　ｆｏｒ　ｗｏｏｄｙ　ｄｅｂｒｉｓ　ｍａｙ　ｃｌｏｇ　ｄｅｎｓｅｌｙ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｓｐｉｌｌｗａｙ．Ｊｕｄｇｉｎｇ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｏｆ　ｐａｓｔ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ　ｒｅｌａｔｅｄ　ｔｏ　ｄｒｉｆｔｗｏｏｄ　ｉｎ　ｄｅｂｒｉｓ，ｗｅ　ｆｏｕｎｄ　ｔｈａｔ　ｄｒｉｆｔｗｏｏｄ　ｓｉｚｅ，ｄｒｉｆｔｗｏｏｄ　ｓｐｅｃｉｉｃ　ｆｇｒａｖｉｔｙ，ｗａｔｅｒ　ｄｅｐｔｈ，ｃｈａｎｎｅｌ　ｄｒｏｐ，ａｎｄ　ｄｒｉｔｗｏｏｄ　ｖｏｌｕｍｅ　ｈａｄ　ａ　ｄｉｒｅｃｔ　ｉｍｐａｃｔｆ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｄｒｉｔｗｏｏｄ　ｔｒａｎｓｐｏｒｔ．ｆ　［Ｍｅｔｈｏｄｓ］Ｔｈｅ　ｍｏｄｅｌ　ｔｅｓｔ　ｔａｎｋ　ｄｅｖｉｃｅ　ｗａｓ　ｓｅｌｅｃｔｅｄ　ａｓ　ｔｈｅ　ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒ　ｓｅｃｔｉｏｎ．Ａ　ｔｏｔａｌ　ｏｆ　７５　ｋｉｎｄｓ　ｏｆ　ｔｅｓｔ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ｕｎｄｅｒ　ｔｈｒｅｅ　ｋｉｎｄｓ　ｏｆ　ｄｅｂｒｉｓ　ｆｌｏｗ　ｂｕｌｋ　ｄｅｎｓｉｔｙ，ｆｉｖｅ　ｋｉｎｄｓ　ｏｆ　ｄｒｉｆｔｗｏｏｄ　ｎｕｍｂｅｒ，ａｎｄ　ｆｉｖｅ　ｋｉｎｄｓ　ｏｆ　Ｌ／Ｂ　ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ　ｗｅｒｅ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ｗａｓ　ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ　ｔｈｒｏｕｇｈ　５　ｓｔｅｐｓ　ｏｆ　１）ｔｈｅ　ｍｏｄｅｌ　收稿日期：２０１７－－０４—１ｌ　修回日期：２０１７—１０—２９　项目名称：国家科技支撑计划课题“村镇地质灾害综合防治关键技术研究与示范”（２０１４ＢＡＬ０５Ｂ０１）；国家自然科学基金“梯　潭结构型泥石流排导槽消能特性试验研究”（５１６４１９０８）　第一作者简介：王道正（１９９０一），男，硕士研究生。主要研究方向：山地灾害减灾技术。Ｅ—ｍａｉｌ：７３６３０６０２４＠ｑｑ．ＣＯＢ　十通信作者简介：陈晓清（１９７４一），男，研究员，博导。主要研究方向：山地灾害防治理论与技术研发。Ｅ—ｍａｉｌ：ｘｑｃｈｅｎ＠ｉｍｄｅ　ｌＯ　中国水土保持科学　ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ　２）ｍａｔｅｒｉａｌ　ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　３）ｔｅｓｔ　４）ｃｈａｎｇｅ　ｔｈｅ　ｄｅｂｒｉｓ　ｆｌｏｗ　ｂｕｌｋ　ｄｅｎｓｉｔｙ，ｔｈｅ　ｎｕｍｂｅｒ　ｏｆ　ｄｒｉｔｆｗｏｏｄ（Ｎ）ａｎｄ　ｔｈｅ　ｌｅｎｇｔｈ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｒｉｔｆｗｏｏｄ，ａｎｄ　ｒｅｐｅａｔ　ａｂｏｖｅ　３　ｓｔｅｐｓ　ａｎｄ　５）ｒｅｃｏｒｄ　ｔｈｅ　ｎｕｍｂｅｒ　ｏｆ　ｂｌｏｃｋｅｄ　ｄｒｉｔｆｗｏｏｄ．［Ｒｅｓｕｌｔｓ］１）Ｄｒｉｔｆｗｏｏｄ　ｔｅｎｄｓ　ｔｏ　ｂｅ　ｐａｒａｌｌｅｌ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｕｐｓｔｒｅａｍ　ｄｅｂｒｉｓ　ｆｌｏｗ　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ　ｄｕｅ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｕｎｅｖｅｎ　ｆｏｒｃｅｓ　ａｃｔｉｎｇ　ｏｎ　ｂｏｔｈ　ｓｉｄｅｓ　ｏｆ　ｉｔ，ａｎｄ　ｔｒａｎｓｐｏｒｔ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｄｏｗｎｓｔｒｅａｍ　ｗｉｔｈ　ａ　ｓｔａｂｌｅ　ａｎｇｌｅ，ｔｈｉｓ　ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ　ｉｓ　ｍｏｒｅ　ｏｂｖｉｏｕｓ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｄｅｂｒｉｓ　ｆｌｏｗ　ｄｅｎｓｉｔｙ　ｂｅｃｏｍｉｎｇ　ｓｍａｌｌｅｒ．２）Ｔｈｅ　ｒｅｌａｔｉｖｅ　ｓｉｚｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｒｉｔｗｏｏｄ　ｈａｓ　ａ　ｃｅｒｔａｉｎ　ｅｆｆｅｃｔｆ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｉｎｔｅｒｃｅｐｔ　ｒａｔｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｒｉｔｗｏｏｄ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｅｆｆｆｅｃｔ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｉｎｔｅｒｃｅｐｔ　ｒａｔｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｒｉｔｗｏｏｄ　ｉｓ　ｓｍａｌｌｆ　ｗｈｅｎ　ｒｅｌａｔｉｖｅ　ｌｅｎｇｔｈ　ｏｆ　ｄｒｉｆｔｗｏｏｄ　Ｌ／Ｂ≤０．７５　ａｎｄ　ｄｒｉｔｗｏｏｄ　ｉｆｎｔｅｒｃｅｐｔ　ｔｙｐｅ　ｉｓ　ｄｅａｄ　ｚｏｎｅ　ｔｙｐｅ．Ｔｈｅ　ｉｎｔｅｒｃｅｐｔ　ｒａｔｅ　ｉｎｃｒｅａｓｅｓ　ｗｈｅｎ　０．７５＜Ｌ／Ｂ≤１．ｂｕｔ　ｔｈｅ　ｉｎｔｅｒｃｅｐｔ　ｒａｔｅ　ｄｅｃｒｅａｓｅｓ　ｄｕｅ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅ　ｏｆ　ｂｌｏｃｋｉｎｇ　ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ　ｗｈｅｎ　Ｌ／Ｂ＝１，ａｎｄ　ｔｈｅｎ　ｔｈｅ　ｉｎｔｅｒｃｅｐｔ　ｒａｔｅ　ｉｓ　ｇｒａｄｕａｌｌｙ　ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ　ｂｅｃａｕｓｅ　ｔｈｅ　ｂｌｏｃｋｉｎｇ　ｒａｔｅ　ｏｆ　ｄｒｉｆｔｗｏｏｄ　ｉｓ　ｗｅａｋｅｎｉｎｇ．Ａｔ　ｔｈｉｓ　ｔｉｍｅ，ｔｈｅ　ｉｎｔｅｒｃｅｐｔ　ｔｙｐｅ　ｉｓ　ｍａｉｎｌｙ　ｋｅｙ　ｄｒｉｔｆｗｏｏｄ。ａｎｄ　ｔｈｅ　ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ　ａｎａｌｙｓｅｓ　ａｒｅ　ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔ　ｗｉｔｈ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｆｌｕｍｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ．３）Ｔｈｅ　ｎｕｍｂｅｒ　ｏｆ　ｄｒｉｆｔｗｏｏｄ　ａｌｓｏ　ｈａｓ　ａ　ｇｒｅａｔ　ｉｍｐａｃｔ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｉｎｔｅｒｃｅｐｔ　ｒａｔｅ，ｉｎ　ｇｅｎｅｒａｌ，ｔｈｅ　ｄｒｉｆｔｗｏｏｄ　ｉｎｔｅｒｃｅｐｔ　ｒａｔｅ　ｉｎｃｒｅａｓｅｓ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｎｕｍｂｅｒ　ｏｆ　ｄｒｉｆｔｗｏｏｄ　ｉｎｃｒｅａｓｅ．Ｄｒｉｆｔｗｏｏｄ　ｉｎｔｅｒｃｅｐｔ　ｒａｔｅ　ｉｓ　ｖｅｒｙ　ｓｍａｌｌ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓｉｚｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｒｉｔｗｏｏｄ　ｆｈａｓ　１ｉｔｔｌｅ　ｉｍｐａｃｔ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｉｎｔｅｒｃｅｐｔ　ｒａｔｅ　ｗｈｅｎ　Ｎ≤１　２０．Ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｉｎｃｒｅａｓｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｎｕｍｂｅｒ　ｏｆ　ｄｒｉｆｔｗｏｏｄ．ｔｈｅ　ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｍｕｌｔｉｐｌｅ　ｄｒｉｔｗｏｏｄ　ｒｅａｃｈｉｎｇ　ｔｈｅ　ｃｈａｎｎｅｌｆ　ｓｈｒｉｎｋａｇｅ　ｉｎｃｒｅａｓｅｓ　ａｔ　ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ｔｉｍｅ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｉｎｔｅｒｃｅｐｔ　ｒａｔｅ　ｏｆ　ｄｒｉｔｆｗｏｏｄ　ｉｎｃｒｅａｓｅｓ　ｗｈｅｎ　Ｎ＞１　２０．［Ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓ］Ｔｈｅ　ｂｕｌｋ　ｄｅｎｓｉｔｙ　ｏｆ　ｄｅｂｒｉｓ，ｔｈｅ　ｎｕｍｂｅｒ　ｏｆ　ｄｒｉｆｔｗｏｏｄ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｒｅｌａｔｉｖｅ　ｓｉｚｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｒｉｔｗｏｏｄ　ｃａｕｓｅ　ｔｈｅ　ｇｒｅａｔｆ　ｉｍｐａｃｔ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｉｎｔｅｒｃｅｐｔ　ｒａｔｅ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｓｔｕｄｙｉｎｇ　ｐａｔｔｅｒｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｏｖｅｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｉｎｔｅｒｃｅｐｔ　ｒａｔｅ　ｏｆ　ｄｒｉｔｗｏｏｄ　ｉｎ　ｄｅｂｒｉｓ　ｆｆｌｏｗ　ｉｓ　ｏｆ　ｇｒｅａｔ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ　ｆｏｒ　ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ　ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｄｒｉｆｔｗｏｏｄ　ｄｉｓａｓｔｅｒ　ａｎｄ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｃｏｎｔｒｏ１．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｅｂｒｉｓ　ｆｌｏｗ；ｃｈａｎｎｅｌ　ｓｈｒｉｎｋａｇｅ；ｄｒｉｆｔｗｏｏｄ；ｔｒａｎｓｐｏｒｔ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ；ｉｎｔｅｒｃｅｐｔ　ｒａｔｅ　在野外对泥石流进行调查时发现，由于火灾、地　沟道之间的相互作用，以及漂木输移时间和距离。　针对漂木在河道中的运动规律以及堆积分布研究　表明，漂木在相对较宽沟道中运移的距离比在较　小沟道中运移的长，并初步认为漂木长度、河道宽　震、滑坡等因素使得大量树木枝干散落在泥石流形　成区或者广大林区，当发生山洪或泥石流时，会伴随　泥石流倾斜而出，这些漂木往往冲击破坏力很大，使　得含有大量漂木的山洪泥石流造成更严重的灾害和　损失。这些漂木可以堵塞拦砂坝溢流口，形成致密　度、河道地形等可作为研究漂木在河道中输移规　律的基本影响变量　。除了上述研究以外，漂木　的堆积体，导致泥石流过流不畅发生回淤，严重影响　拦砂坝的防灾减灾效果，还会在桥墩处发生堵塞淤　密度、水流深度、沟道比降及粗糙度都对漂木的输　移有直接影响，比如以针叶树和阔叶树在水中的　输移特征不同，其在纵横方向上输移的扩散系数　有很大差异，这一点在模型试验和数值模拟中的　结果也非常吻合…　。Ｃｈｒｉｓｔｉａｎ等¨　也通过水槽　试验研究漂木在河流中的动力特征，初步分析了　积，对桥体以及道路造成冲击破坏¨　。　在２０１０年８月１４号发生的清平乡泥石流以　及２０１３年汶川Ｉ灾区的特大泥石流中，就有大量漂　木伴随泥石流倾泻而出，给当地的建筑物和居民　的财产安全造成严重损失　；因此，漂木在泥石　漂木和流体相互之间的作用以及在流体中受力状　态，总结出漂木沉积堵塞的３种模式：未堵塞、半　流中的输移特征和其致灾性越来越被各国所重　视。研究者们通过数值模拟和模型试验对漂木在　堵塞和全堵塞，以及输移的３种类型：旋转流动、　清水中的输移特征进行了相关研究，并提出相关　经验性公式以及防治措施。。　。一些研究发现，漂　木在山区河流和沟道中的输移和沉积特征与河流　水力特征有一定关系，并且由于漂木的密度一般　都小于水的密度，漂木在清水中主要以漂浮的形　式运动且漂木在不同沟道特征中的输移特征有很　大差异　。漂木长度相对于沟道宽度的大小是衡　滑移流动和漂浮流动，并且以水木流量比、漂木长　度、漂木直径等变量分析漂木堵塞率的影响因素　和沉积模式。Ｌａｎｇｂｅｉｎ等　研究漂木沉积运输机　制与沟床形态的关系，初步提出如何运用漂木动　态特征和沉积特征来推判其在沟道中的输移过　程。Ｇｒａｎｔ¨　提出３种方程式可以用来分析不同　密度的漂木在水中的稳定性以及与水之间的力学　量漂木运动的一个重要因素，直接影响着漂木和　平衡，但方程仅仅考虑了一部分作用在漂木上的　道『　ｌ：　，Ｈ疏ｌ『Ｊ　小的运动和　他特ｆ　力，使川　Ｆｔ　仃很大的』Ｉｌｊ　性；Ｂｉｌｌ，５等　认为『』ｌ】果　水流作川　潦术　的　Ｊ足以兜帔潆木　沟Ｊ未ｆＩ＂Ｊ　擦　．漂小会比水流农　速度虹火，然　，滦小长　度捌对于沟道宽度的大小足衡髓　小运动的　个　亘要　豢，它　接影响符漂术干¨沟道之川的ｆＩｌＪ　作Ｈ】，此外．沟道的卡儿糙程度　ｔ　ｒ以影响漂小的运　动，最后总　川｛漂术　Ｉｒ、漂小进入河流的慨　钲以　技沟道的儿何特　址影Ｉ响漂小动，Ｊ特征的币　Ｉ因　素；ｌｓｅ）ａ等　以泥沙　积　论为…发点发现泥沙　沉积与　粒之间的十ＩＩ　碰撞仃很大的关系，　粒　之　碰掩越　害，　Ｃ干ｊ｛就会越　，坪提　运动波　沦柬　释所提出的　象　虽然　没仃　接的　据证日』ｊ迄动波理沦　漂术输移１　的适用　，ｆＩ　ｒ　以用此上解释漂术输移机制的变化　漂小作为一　种大块　（Ｋ径比较大）针埘其减火措施也仃一定　的研究．针刈其拦敲卡¨　褰特　Ｉ主要考虑滦小Ｊ　寸以及ｊ　‘ｉ结卡勾类　及开口尺寸等因素，井越过　模型试验以及数值卡Ｉｌ拟进行验　，研究表『』ｊ】缝隙　、网格　等郜对漂小仃一定的　作用，针×ｌＪ漂　小敛灾特　起到了一定的防灾减　效果　然Ｉ而　＂对漂小的敏．灾特　ｒｌ：－，以Ｉ　研究　Ｉ然从／１　¨　响　Ｉ　索探讨Ｊ　漂＿小　水流中的输ｆｚ特征以及　求觇　律；化仪仪　虑漂小　水巾的输干ｊ；特　以及拦　挡结卡勾刈’ｊ　捕扶的过　和效　，胯没仃过多ｎ，Ｊ号　虑漂术　ｊ水流之『Ｈ】Ｉ　作ＪＨ　随营泥　流　ｆＩ携　带漂小现象越米越　弧，对漂小　泥　流ＩＩ１的输　侈特征研究也至关　嘤，并日＿　野外号祭　ｆＩ发现　漂木　狭窄沟道或行沟道突然变　地段被　俄　堵察的现象越来越多、此类情况漂小橄易堵傣沟　道形成ＩＩｆｆｉ［Ｊ、ｆ的小稳定的堆私｛　，导敏后续　ｒ　流　淤积　、　卜游淤积到一定程度　，　后续　ｒ　流　的冲击作』１ｊ　Ｆ，漂小堆干Ｊ｛坝突然溃决，流艟瞬　增　大，形成蜓火规模的泥　流，使泥　流的｝ｌ｛ｉ　ｆ　做坏　能力进一步增强，造成，　重的次　灾害，ｍ　ｌ埘　类型的卡¨父研究成　鲜有报道　今义主　以　木　泥　流的输移特　ｉ为　发点，针对不刚参数的　漂木在小¨性喷的　ｒ　流中的输侈特征以及　：沟　道突缩处的堵塞类，　搜堵塞规　ｔ进　相火探讨．　为评估漂小　ｆ　ｅ的敛灾件以及埘　防灾减灾埘　策提供依　．　１材料与方法　１．１　试验装置　本次试验住中…科　、　院尔川泥ｒ　流野外观测站　施，模，　试验水槽装　选为　形断　，　验装置使　ｔ　有水惜帧Ｊ　、沟道炎缩ｆＩ｛　、料　．以，支尾料池　等，　验水椭Ｋ　ＩＪ．０　Ｉｌｌ，宽０．４　Ｉｉ＂１，高０．４　ＩＩＩ，料　Ｉ　怵　为０．７５　；　料池长１．４　Ｉ／Ｉ，高１．０　ＩＩＩ，宽１．２　ＩＩＩ　（【ｋＩ　１）　摄像机Ｉ　求滦小川刚进入水　时的运动　特　；摄像机２　ｉ　录潆小运动一段　离　的输移特　ｆｌ　ｌ；擞像十Ｊ【３记求浮标运动以便获取流速，泥位计ｆ　求ｆＪ已　流过流断　泥　图Ｉ　试验装　维小总　Ｆｉｇ．１　ＦＩＩ　Ｐ—ｔｌｉｍ＊　Ｉ￣ｓｉｏｍｆｌ　ｓ　ｍａ　ｒｋ‘‘Ｉｉ　ｃ１　ｒｉｌｌｌｌ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｐｘｌ】Ｐｆ　ｉｌｎｅｉ＇ｌｌ（１Ｐｖｉｃｐ　发，ｔｉ漂小　溃的条什址　ｊ漂术　沟通突然收缩　处傲短暂　战后义被后续泥　流带止，为ｒ达到潦　小　输移过　，ｆＩ的短暂堵溃，本试验陶　ｒ一个沟　通突缩模　，使沟道过流宽　变小，能够提Ｙｔ一　战漂　水　发生堵溃的『『『能，模　宽度为０．４０　Ｉｌｌ，模　ｆ！Ｊ！ＩＪ分圳有　ｌ０　ｃ・ＩＩＩ的实怵允　１沟道Ｉ从ｊｆ｛Ｊ！ｌＪ的障碍物，　过流宽度为２０　ＣＩＩＩ，商３０（！ＩＩＩ，模型安　距离水枘　尾部１．５　１１１处。　ｌ（　，　图２　沟通灾　模型　Ｆｉｇ．２　Ｃｈａ．ｎＨ　ｓｈ　ｒ　ｉｎｋａｇｅ　ＩＩＩ（｝Ｉｌ《、ｌ　Ｉ．２试验工况设计　本次试验地　Ｉ、Ｉ　为【ＩＩ　科　、　：院东ＪＩｌ泥　流观测研　２　ｌＩ　水ｊｌ　保持科学　２０１７‘　究站，　验　料　尔川蒋家沟　物，　流原样代　流沟道蟓始堆　祭场　队沟、ｒ　乡沟、小　降　沟等　流沟中的　蛆，采取ｈ样粒ｉ　＜３．５　流滦小州食，为Ｊ，　【ｌＪ‘能地使试验　有代表　ｒｆ　，本次试验没　漂小“径为８　Ｉｆ］ＩＩＩ．Ｋ度分别为　】０、】５、２０、２５㈨】以技　Ｋ条什，在泷Ｋ条件下，收　ｌｌｌｌｌ　，　料颗粒级　ＩＩＪ１线　罔４　爪　夺７欠试验卜　拟　小　泥，　川　输移过狴ｔ　Ｊ１趔到沟道突缩处堵　水特　，所以对　小的　汁是小玖酞验的火键　刈　漂小进行野外ｊＪＩｌｌ＿　时发脱，Ｉ　小的形状、　、．ｒ　刈‘　杂，仃单纯的　枝Ｉ　、有带楸系或　分枝　较　乃　杂的漂木，　小肜状为Ｋ条肜　状　４个Ｋ度的算术　均值ｌ　７．５　Ｃｆｌｌ，渫小密度为　０．８　ｌ　ｇ／｛‘Ｉｌｌ’（　５），　术Ｋ　以ｆ　３个沟道半均沟床比　降，小次　验取水惜纵坡降为１　５％、小次试验　ｊ沟道突缩处过流宽瞍比　滦小相对长　减等地的泥　Ｌ沟通进行洲　也发现漂小的　藏易　乡　发比ＩＩ＝Ｌ／Ｈ，ｔ要选川小同泥　流奔砸ｙ　漂术　Ｊ　寸（，　）、渫木数　（　）　响闻素水波计酞验　案，　体　验参数设　表１　Ｊ　寸大约住ｌ～４　Ｉｌ１．仃的　至　刘近９，Ｉｌ’　ｆ　人　多　１　０～４０（　ｕ　…１人】（　３）、愀　图３　峨　ｍ　Ｉ・　｛平ＩＩｆ　ｆ！　０　小　＿ｒｉ　－¨ｌｌ　ｔ　ｈａ．ｎｅｌ　ｈ　Ｆｉｇ．３　Ａ（－（・ＩＩ『ｌ１Ｕｌａｔｉｏｎ　ｏｌ　Ｉｌｒｉｆｔｗｏｏｄ　ｊｉｉ　Ｉ　＼　裁　７０ｆ　＼　Ｂｕｌｋ　表１　聆磬数拟定　始ｆＩ１ｆ　Ｔａｂ．１　１ｌｌｉｔｉａＪ、ａｉｍ　ｓ　Ｉ１ｆ　ｔ，ｘ｝，Ｐ　ｎｌ｛￣ｉｌｔａｌ　Ｉ）　Ｉｌ，￣ｔ１１１ｔ　ｌ¨，ｓ　，　流奔露　漂小　ｌ１　１漂木｝乏度　Ｉｈ＇ｉｆｌｗｌ】ＩｌＩ　Ｉｌｅｎｇｔｈ／ｔｌＩ『Ｊ　１　０　１５　漂水什１埘长度ＩＺ　ｌ¨ｋｔｉｖｆ、ｌｅｎｇｔｈ　ｆ１１　ＩＭｆｔｗ　，ｔＩ　０　５　０７５　．１ｓｉｔ＞ｌｌ　１１　ＪｌｉＨ　Ｎｕｍｌ川／（ｋＮ／ｍ‘）　Ｉ　５　Ｉ　７　一ｃｎ：Ｉ．Ｌ　　、　！ｏ｝Ｊ　　＼　＼　ｌｆ１ｗｎｉｉｄ　０　６０　　。。：＝二＝二＝羔＝＝＝＝＝一　＝！＝　ｌ　ｑ　Ｉ　２Ｏ　　Ｉ８（）　２０　２５　１　１　２５　图４　试验物料级　［｛Ｉｌ线　２４０　混长　Ｍｉｘｅ｛ｌ　ｌｅｎｇｌｈ　混长　Ｍｉｘｅｄ　ｌｅｎｇｔｈ　注：濉Ｋ条什为符个长度　的漂小数量均等分　【　枷：漂术总量为　１　２０　Ｈ’『．缚　Ｋ度的数量为３０　Ｎｔ｝ｔｌ　：Ｔｈｔ－－ｕｎｄｉｌｉ…１　－『】ｉｘ“】ｌｅｎｇｌｈ　—　．ｔｏ叫ｌｌａ［１Ｉｉｓｈ＇ｉｌｍｌｉ．Ｉ　０ｆｌ　ｄ　１ｗＩｌｆ１【｛ｉｉｕｉｉｉ］｝｛　ｒ　ｏｌ　Ｐ｜ｌ　Ｉｈ　ｈ－ｎｇｌｈｉ　Ｐ．ｔｌ　ｌｌＵｎｉ］）　ｌ『ｌ　ｌｆ　ｈ［Ｊ｛＇ｎｇｌｈ　ｉｓ　３０　ｗｌ１ｌ　ＩＩ　Ｉｈ　…抽Ｊ　ｌ＿ｌ】【Ｊｕ川（，ｒ　ｗｌ】ｔｌＩｌ　ｉ　】２（）　１．３试验步骤　试验铒种Ｊ＿况的试验步骤为：　１）模Ｊ　准箭：将水储　，　、料斗、　料池等按照　哎求　装　，州　好试验所需坡度，＂筛　物料以及　安装＆ｊ　ｉＪ｛＝验没备：　２）物料　氍：根埘所　求的物料以　所设计的　图５　呤　小　’　再，按照‘定的土样ｆｆＩ水的比例曲　所需泥　流　Ｆｉｇ．５　Ｉ＜ｘＩ）ｔ　ｒｉＩＩＩ｛　ｌ＿ｉｄ１【Ｉ１ｉｎｗＩ１　Ｉ样　，Ｊｉ：将物料装入料　ｆ＿『ｌｆ．搅拌均　Ｊ；　第６期　壬道正等：泥石流中漂小的运动和拦俄特征　３）开始试验：打开料斗阀门，为保证每次出料　的流量相同，打开阀门的大小该一致，在流体流动过　程中按照一定的速度向流体中撒入漂木和乒乓球，　４）改变泥石流容重、漂木数量和漂术尺寸，重　复上述过程；　５）试验结束后，记录相关试验数据，以做分析。　同时摄像机记录漂木输移过程，泥位计记录泥深。　由于本试验主要探讨漂木在泥石流流通区的输移规　２结果与分析　２．１漂木输移特征　律，为保证漂木进入泥石流时的随机性，本次试验在　放入漂木时保持用ｌ５　Ｓ的时间（事先把漂木等量分　开，一组试验中每秒撒人的漂木数量一致）均匀的　通过试验现象分析ｉＪ－以发现，漂木在泥石流流　体表面向下游运动过程中会发生旋转使其长轴方向　趋于平行于上游泥石流流向，而这一现象中当漂木　越靠近水槽边缘时现象越为明显（图６）。　把漂木撒入泥石流中，放入位置在泥石流　口下游　２０　ｃｍ处，进入泥石流初始状态随即，没有固定的　方位。　【ａ）漂木刚进入栊臼ｆＪｉ￡‘ｔ　方位ｉ到　Ｃｈａｒａｃｌｔ　ｌｉｓｌｉｃｓ　１）ｒ１ｌｒｉｆｔｗｏｏｄ＿Ｉ１，４１　ｍ【Ｉ】Ｌｌ１ｌ’ｆｈ　Ｉ，ｒｉｓ　ｆｌ，）ｗ　（ｂ１　术在兆ｆ１流中运功一段距离　方位Ｉ冬Ｉ　Ｃｈ，ｒ￣　ｈ　ｒｉｓｔｉｃ’ｓ　ｏｆ‘ｈ‘ｉｉｆｗ・，ｏｄ　ｉｎ　Ｉｌ１ｌ、ｄｅｂｔ’ｉｓ　Ｉｈ，ｗ　ａｆｔｅｒ｛Ｉ　ｄｉ￣ｈｌｎｆ－ｐ　图６　漂木在泥彳　流流体表面巾输移特征　Ｆｉｇ．６　Ｍｏｖｅｍｅｎｔ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｔｉｔ’ｉｌｗｎｏｄ　ｉｆｎ　ｔｈｅ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｏｆ　ｄｅｂｒｉｓ　ｆｌｏｗ　发生这一现象的主要原因与表面流体速度分布　轴为转动轴，根据定轴转动定律：当漂木绕定轴ｚ转　有很大的关系。在泥石流运动过程中，由于水槽两　边壁的摩擦作用，流体在运动过程中某一横断面的　表面流速成弧形分布，即中间流体表面流速较大，越　动时，漂木对该轴的转动惯量和角加速度的乘积等　于作用在漂木上所有外力对该轴力矩的代数和，即　．＝．，，　。　（１）　靠近水槽边缘流速越小。当漂木进入泥石流中后，　由于漂木上游端流场中流速比下游端流场流速小；　所以漂木两端所受泥石流的冲击力不同，一端的移　动速度比另一端的要快，漂木发生长轴方向趋于平　行于泥石流流向的方向旋转。　式中：Ｍ　为合外力矩，Ｎ．ｍ；Ｍ：：∑Ｆ　，　为外　力的个数，Ｆ　为某一外力，Ｎ；Ｆ外力　”对轴的力　臂，ｍ；．，；为漂木对转动轴的转动惯量，ｋｇ。ｍ　；　为　漂木转动角加速度ｄ／　，ｄ：　：　“　角速度，ｒａｄ／ｓ；￡为时间，ｓ。　，　，式中：∞为　在本次试验工况下，上述现象会随着泥石流容　重的减小而越明显，根据试验过程在３种泥石流中　每种提取３组试验，测量漂木在泥石流中沟道突缩　处上游１．５　ｍ处的输移方位角（长轴方向与泥石流　当漂木转动时，其上游端和下游端的表面流场　不同，在试验中发现，容重不同，在水槽某一横断面　主流方向夹角），并根据方位角的所占比例做成玫　瑰花图（图７）。　从图中可以看出，这一现象随着泥石流容重的　减小而越明显，这是由于不同容重下泥石流表面流　上的表面流速分布曲线的斜率（ｄｕ　／ｄｙ）不同，容重　增加，横断面表面流速分布曲线的斜率减小。即　ｄ“　ｄｙ　，　、　速不同导致的。假设漂木转动过程中以重心点的。　所以，流体作用在漂木两端的作用力之差　ｌ４　中国水土保持科学　流向　流向　（ａ）　ｄ＝ｌ５　ｋＮ／ｍ　时漂木方位角比例玫瑰花图　Ｒｏｓｅ　ｄｉａｇｒａｍ　ｏｆｔｈｅ　ｄｒｉｈｗｏｏｄ　ａｚｉｍｕｔｈ　ｒａｔｉｏ　ｗｈｅｎ　２ｄ＝１５　ｋＮ／ｍ　（ｂ１　２ｄ＝１７　ｋＮ，　时漂木方位角比例玫瑰花图　Ｒｏｓｅ　ｄｉａｇｒａｍ　ｏｆｔｈｅ　ｄｒｉｆｔｗｏｏｄ　ａｚｉｍｕｔｈ　ｒａｔｉｏ　ｗｈｅｎ　ｄ＝１７　ｋＮ／ｍ　流向　（ｃ）　＝１９　ｋＮ／ｍ　时漂木方位角比例玫瑰花图　Ｒｏｓｅ　ｄｉａｇｒａｍ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｒｉｆｔｗｏｏｄ　ａｚｉｍｕｔｈ　ｒａｔｉｏ　ｗｈｅｎ　Ａ￣＝１９　ｋＮ／ｍ　图７漂木方位角比例玫瑰花图　Ｆｉｇ．７　Ｒｏｓｅ　ｄｉａｇｒａｍ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｒｉｆｔｗｏｏｄ　ａｚｉｍｕｔｈ　ｒａｔｉｏ　ＡＦ　＞ＡＦ　，其两端所受外力力矩之差ＡＭ　＞ＡＭ　，　度的情况，且漂木数量较多。本次试验主要发生在　由于对于同一漂木其在转动过程中转动惯量是一定　的，根据式（１）可得，漂木转动角加速度　＞　，在　漂木量在１８０和２４０根情况下（图８ｂ）。　３）盲区停积：由于沟道突缩上游有一定的盲　本次试验条件下，漂木运动的距离近７　ｍ，虽然没有　足够的时间达到稳定段，但漂木在运动到沟道突缩　处前１．５　ｍ时，容重较低的泥石流中漂木的方位角　区，即死水区，漂木在输移过程中如果被死水区拦挡　会发生堆积，但对过流通道并没有太大的影响。这　种类型情况下的堆积漂木重心点如果在死水区以　更趋**行于主流方向。　２．２漂木在沟道中拦截特征　外，很容易被泥石流带走，所以漂木重心点必须在死　水区以内才有被拦挡的可能。盲区拦挡主要是漂木　通过试验现象发现，不同工况下会有不同数量　的漂木被拦截下来，其拦截的可能性与漂木长度和　数量以及泥石流容重有一定的关系，由试验现象可　知，漂木被拦截主要有以下３种类型。　１）关键漂木横向拦截（搭桥型）：这种类型是由　于　根或者几根关键漂木（ｋｅｙ　ｗ。。ｄ）在沟道突缩处被横向拦截横跨沟道突缩处，进而拦挡住后续漂木　，较短（漂木长度为１０　ｃｍ）时被障碍物所完全拦挡　（图８ｃ）。　为了定量分析漂木在沟道突缩处堆积程度，定　义漂木拦截率Ｐ表征漂木的拦截情况以及堆积　情况：　Ｐ：　×１００％。　Ｊ７＼７　（３）　发生堆积形成堵塞。这种类型主要发生在漂木长度　大于沟道突缩处过流通道宽度情况下，一旦堆积形　式中：Ｐ为漂木拦截率；ｎ为试验结束后漂木拦截数　量；Ｎ为漂木总数量。　成稳定性较高，不容易被后续泥石流冲溃（图８ａ）。　２）交错咬合型：由于多根漂木同时到达沟道突　缩处（漂木成群式输移情况下居多），漂木之间相互　咬合形成堵塞体。这种类型的稳定性不高，在形成　临时堵塞后容易被泥石流冲溃，有时也会形成稳定　１）不同泥石流容重下漂木拦截率随漂木数量　的变化规律。　由图９可知，在本次实验条件下，漂木拦截率　随漂木数量的增加而增加，在本次试验条件下，当　Ⅳ≤１２０时，漂木拦截率Ｐ＜１０％，说明漂木多数能　的堵塞体，主要发生在漂木长度大于或等于过流宽　通过沟道突缩处，被拦截数量较少，漂木的长度对　第６期　道Ｉ　等：泥ｆ　流ｌｆｌ漂小的运动和拦截特征　炎　矬三＿　埘　衣　故¨．拦ｈ　　川　ｎ　交错咬合删Ｓｔａｇｇ＜、ｒｌ、ＩＩ　ｌｙｉＨ　图８　漂小　戗，Ｊｊ意　Ｆｉｇ．８　Ｉｎｔｅ　ｒ‘ｅｅｐｔ　ｄｉａｇｒａｍ　ｏｆ（ｊＴｉｆｔ，，ｖｏｏ（　　一一　一　ｈ　基本没有影响。只有少数的漂小　俄，　不　与漂术长度无关；Ｎ＞ｌ　２０　ＩＩ寸，随荷漂小数｝　的增　长度的漂木存输移过程中均较为分敞，单干｝！输移　较多，　泥　流表面运动过程中，所ｌ　仃效　积较　小，同时到达沟道突缩处的数量较少，　俄牢丛夺　●，，＝１０（・ｍ　４０　ｄｌ　＝ｌ５（－Ｉｌｌ　人，多根漂术Ｈ时到达沟道突缩处的慨牢增大，漂　小拦截率增大。随着漂小数艟的增』Ｊ『１，自　一定　的漂术被障碍物所　戡　５０　小此ｆＩ１ｆ会形成堵塞堆　一　，　：混ＫＭｉｘｅｄ　ｈ＋ｎｇｔ　耄　３０　妻｛２０　｝Ｉ　　１０　◇，　＝２０　ＣＩｌｌ　ｏ　＝２５　ｃｍ　３　３０　萋　黪　Ｄ　一　２０　Ｏ　８　夺　巷　１０　夺　辔　晷　０　禽　ｊ　８【１　２　２４（）　（）　６０　１２０　Ｉ　８（１　２４（）　６０　Ｉ２（）　）ｃｒ『】ｆ＇，Ｉｔ　ｍ、～㈨，（｛ｓ　漂术数量／根Ｎｔｌｉ１　ｍＩｌＩ．Ｉ『】ｒＩｊＩ　ｍ　Ｉ¨ｌｔＩ＿　漂木数鼙／根ＮＩ　（ｄ）ｙ　＝１５　ｋＮ／ｍ　】漂小　娥啐：　５（）　【【｝Ｊ　＝１７　ｋＮ／　－　－ＩＩ、伸　小ｊ　俄　符　ｍＩ‘－ｗｌｌＩ　ｌ　＝１７　ｋＮ／ｉ１ｎ　ｌｈｍｗ１）Ｉ】ｉＩ［ｎｔｅｒｃｅｐｌ　ｒｉｆｔｖ．，ｏｏｄ　ｈｌｌｅｉｃｅ１）ｔ　ｒａ　・ｗｈ＜－ｎ　ｙ　＝１５　ｋＮ／　４（）　誊　１￡　ｏ　移　磊｛２０　ｏ　：　６（）　●　●　２（）　１　１８０　２４０　漂小数｛　｝，揪Ｎｕｎｆｌ　ｌ】ｆｆＩｒｉｔｌ、、ｏ（Ｉｄｓ　）ｙ　＝　Ｉ９　ｋＸ／ｍ　时漂术拦戡牢　ｒｒ‘・ｒ１）ｌ１　ｄｅ　ｕＩ１Ｉ　¨　＝１９　ｋＮ／ｍ　１）ｌｍ、ｖｌ】ＩｌｆＩ　ｉｎ　图９　滦小艟对滦小　憾率的影响规伴　Ｆｉｇ．９　Ｉｎｔ｜＿ｌｕｅｎｔ‘（　（’ｆ１（ｉｒｉｆｔｗｏｔ）ｔｌ　ａｌ】ＩＯＩｌｌＩＩ（）ｎ　ｄｒｉｔｗｏｏｄ　ｉｆｎｔｅ　ｒ’ｃｅｐｔ　ｌ’ａ　１６　中国水土保持科学　积，使得此处的过流能力降低，增大了后续漂木被　发生堵溃现象较为明显，漂木发生堵塞时，由于受尺　寸和数量的影响，堆积形态主要通过漂木之间的咬　合维持堵塞体的稳定，稳定性不高，回淤到一定程度　堵塞的概率。漂木开始在此处堆积，堆积体尾部　会形成反陡坎，上游泥石流在此处遇阻，形成“水　跃”现象，能量衰减，阻碍了泥浆的过流，使得泥石　流中的块石等沉积，并开始回淤，上游泥位增高，　就会由于静水压力以及后续泥石流的冲击力而失稳　溃决，前期被拦截的漂木由于堵溃现象被泥石流带　走，被拦截下来的漂木主要为后续泥石流所携带的　∞　加　如　∞　ｍ　ＯＯ　泥石流中的颗粒沉积并填充堆积体孔隙，降低其　孔隙度，形成了较为严密的堆积体，严重阻碍了泥　石流的过流能力和输移能力，对漂木的过流有一　定的阻碍作用，所以拦截率增加。　部分漂木，所以拦截率相对０．７５＜Ｌ／Ｂ≤１时有所　减小；Ｌ／Ｂ＞１时，漂木尺寸较大，拦截时主要为横向　拦截，漂木与漂木之间的作用力增加，稳定性增高，　漂木堵溃现象减弱，漂木输移能力降低，容易被拦　２）不同泥石流容重下漂木拦截率随漂木长度　的变化规律。　截，拦截率又逐渐增高。　漂木“尺寸效应”：由图１０可见，拦截率随着漂　木长度的增大而增大（正比时拟合相关系数高），其　中由于尺寸效应，当漂木长度小于某一长度时，并没　有随着长度的增大而增大。当大于某一长度时，才　会随着漂木的长度逐渐增大。当Ⅳ≤１２０时，漂木　拦截率＜１５％，说明此时漂木大多数能过通过沟道　突缩处，被拦截数量较少，漂木长度对其基本没有影　响；在Ｌ／Ｂ≤０．７５时，漂木的拦截率均小于１０％且　并没有随着数量的增多而发生明显变化，说明此时　漂木数量对其基本没有影响，所以当漂木数量或者　对试验结果分析发现，漂木总体上随着漂木长　度的增大而增大，其中，在Ｌ／Ｂ≤０．７５时，漂木的拦　截率均小于１０％，漂木被拦截的类型均为盲区停积　型。这是因为此时漂木尺寸较短，大多数漂木能顺　利地通过沟道突缩区，少数被盲区拦截后停积，　０．７５＜Ｌ／Ｂ≤１时，受过流宽度以及漂木尺寸的影　响，漂木会发生堵塞，在一定程度上影响泥石流输流　能力，从而导致漂木被拦截概率增大。此时虽有一　定的堵溃现象，但相对较弱，拦截的漂木有时只会一　部分被堵溃带走，后续漂木又被陆续拦截，拦截率增　大。此时拦截类型主要为咬合拦截型，但在Ｌ／Ｂ＝１　时，其拦截率有下降的趋势。这是因为在此时漂木　ｌ＿漂木数量６ｏ根６０　ｄｒｌｆｔｗｏｏｄｓ　长度小于某个值时，拦截率不与其他某个变量成正　相关　ｌ・漂木数量１２０；１：￣１２０　ｄｒｉｆｔｗｏｏｄｓ　钆　ｌ★漂木数量ｌ８ｏ根１８０　ｄｒｉｌｆｗｏｏｄｓ　Ｑ＿　褂　｛ｌ釜　＊　醚　ｌ｝　・漂木数量２４０，￣２４０　ｄｒ奄ｉｇ　・ｗｏｏｄ　二ｓ　　｝　｝　２５　０．５０　０．７５　斟　辐　＊　★　★　・　１．０Ｏ　账　尊　［　童　！　：　１　１．２５　漂木相对长度Ｒｅｌａｔｉｖｅ　ｌｅｎｇｔｈ　ｏｆｄｒｉｆｔｗｏｏｄ　（ａ）　＝１５　ｋＮ／ｍ　时漂木拦截率　Ｄｒｉｆｔｗｏｏｄ　ｉｎｔｅｒｃｅｐｔ　ｒａｔｅ　ｗｈｅｎ２ｄ＝１５　ｋＮ／ｍ　漂木相对长度Ｒｅｌａｔｉｖｅ　ｌｅｎｇｔｈ　ｏｆ　ｄｒｉｆｔｗｏｏｄ　（ｂ）２ｄ＝１７　ｋＮ，ｒｎ］时漂木拦截率　Ｄｒｉｔｆｗｏｏｄ　ｉｎｔｅｒｃｅｐｔ　ｒａｔｅ　ｗｈｅｎ　２ｄ＝１７　ｋＮ／ｍ　图１０　漂木长度对漂木拦截率的影响规律　Ｆｉｇ．１０　Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｄｒｉｆｔｗｏｏｄ　ｌｅｎｇｔｈ　ｏｎ　ｄｒｉｆｔｗｏｏｄ　ｉｎｔｅｒｃｅｐｔ　ｒａｔｅ　３种泥石流下漂木的平均拦截率（算术平均拦　截率：所有工况下的拦截率之和／工况数）分别为　９．４％、１１．５％、１２．３％，说明漂木随着泥石流容重的　素下对漂木拦截率的影响程度关系。图１１中：Ⅳ为　漂木数量，Ⅳ　、Ⅳ　、Ⅳ　、Ⅳ　分别代表漂木数量６０、１２０、　１８０、２４０；Ｈ为漂木相对长度，即漂木长度与沟道突　增加拦截率也随着增大。由漂木方位角玫瑰花图可　知，随着泥石流容重的增大，漂木在输移过程中达到　沟道突缩处上游１．５　ｍ时，其长轴方向与主流方向　缩处过流宽度的比值。日。、日　、　、日　、　分别代表　１０／２０　１５／２０　１７　５／２０　２０／２０　２５／２０　由图１１可见，在不同数量和不同长度工况下的　的夹角较大，所以被拦截概率增加。　根据泥石流容重　、漂木相对长度比日以及漂　木数量Ⅳ所影响漂木拦截率的大小，绘制出３种因　漂木平均拦截率，每个工况下平均拦截率相差较大，　说明漂木数量和长度对漂木拦截率影响较大，而３　种泥石流容重下的平均拦截率相差不多；所以在本　第６期　王道正等：泥石流中漂木的运动和拦截特征　１７　僻　轻　譬　＊　隧　图１１　３种因素影响漂木平均拦截率　Ｆｉｇ．１１　Ｔｈｒｅｅ　ｆａｃｔｏｒｓ　ａｆｆｅｃｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ａｖｅｒａｇｅ　ｉｎｔｅｒｃｅｐｔ　ｒａｔｅ　ｏｆ　ｄｒｉｆｔｗｏｏｄ　次试验条件下，可以看出漂木数量和漂木长度很有　可能是影响拦截率的主要因素。这里的结论是在本　次试验条件下得出的，通过试验结果得出的拦截率　与泥石流容重相关性较小，根据谢湘平等¨　对漂木　在水石流中拦截率的研究，漂木长度和漂木量对拦　截率影响较大，与本试验结论较为一致。　３结论与讨论　１）漂木在泥石流流体表面向下游运动过程中　由于两端受力不均匀会发生旋转使其长轴方向趋于　平行于上游泥石流流向，这一现象当泥石流容重变　小时越明显。　２）漂木尺寸对漂木拦截率有一定的影响，在　Ｌ／Ｂ≤０．７５时，对漂木拦截率影响较小，漂木被拦截　的类型均为盲区拦截型，０．７５＜Ｌ／Ｂ≤１时，漂木拦　截率增大；但是在Ｌ／Ｂ＝１时由于发生堵溃现象拦　截率下降，随后漂木堵溃现象减弱，拦截率又逐渐增　高，此时拦截类型主要为横向拦截型。　３）漂木量对漂木拦截率也有较大影响，在总体　上，漂木拦截率随着漂木数量的增加而增加。当　Ⅳ≤１２０时，被拦截数量较少，漂木的长度对其基本没有　影响；Ｎ＞１２０时，随着漂木数量的增大，多根漂木同　时到达沟道突缩处的概率增大，漂木拦截率增大。　前者针对漂木在河流中的堵塞进行了一定的相　关研究，但针对漂木在泥石流中的研究却很少。笔　者通过试验初步讨论了漂木在泥石流中的输移以及　在沟道突缩处的堵塞规律，但是并没有考虑漂木在　泥石流输移过程中与泥石流颗粒以及漂木之间碰撞　问题，在分析过程中较为理想化；所以针对漂木的研　究还有很多需要完善和探讨的地方。泥石流中漂木　的输移往往是一个很复杂的过程，后续要针对漂木　模型进行优化处理，针对模拟实际漂木特征（如带　根系和分枝）进一步深入的分析和更多的试验进行　综合探讨。　４　参考文献　［１］　ＭＥＬＶＩＬＬＥ　Ｂ　Ｗ，ＤＯＮＧＯＬ　Ｄ　Ｍ．Ｂｒｉｄｇｅ　ｐｉｅｒ　ｓｃｏｕｒ　ｗｉｔｈ　ｄｅｂｒｉｓ　ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒ—　ｉｎｇ，１９９２，１１８（９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