地震可以使山体表面泥沙颗粒松散，在体表产生大量的泥沙堆积物。这些泥沙堆积物在其重力作用下或者经过雨水的冲刷，被带进河道，如图1所示。

人工收获在蜡熟末期，机械收获在完熟期，适时收获。收获后及时脱粒晒干，整净，入库，提高其商品性，实现丰产丰收［9，10］。

  

图1 洪水挟带山体表面泥沙堆积体入河示意图

大量泥沙、石块进入河流淤堵河道，致使山区河流洪水位陡增，引发特大灾害[1，2]。暴雨作用下，由于地震产生的山体表面的泥沙堆积物输移后，淤堵河道，是致使特大山洪泥沙灾害激增的诱因之一。山洪灾害死亡人数约占全国洪涝灾害死亡人数70%，近年来，还有增加的趋势；尤其是汶川“5.12”特大地震后，特大山洪泥沙灾害频发，造成巨大的人员伤亡和财产损失。一个比较典型惨痛的教训是映秀新城的损坏：经历了5.12大地震，映秀新城建成后，不幸的事情又发生了。2010年8月14日凌晨，连夜的暴雨不断地冲刷着地震后松动的山体，最终引发了特大泥石流。约70万立方米的泥石流瞬间从洪村沟直冲而下，掩埋了213国道以后冲入岷江，江水被阻断后，形成两个堰塞湖，被迫改道的岷江水犹如猛兽，扑向美丽的映秀新城，映秀人刚刚开始的生活再一次被无情的揉捏。

  

图2 映秀8.14泥石流灾害现场图

我们知道，在空气或者水介质中自然堆积的泥沙与水平面形成一个夹角，这个角度称为泥沙颗粒的休止角[3-8]。当泥沙堆积物超过这个角度时，堆积体就不能固定，泥沙颗粒就会向下游滑动。因此，研究地震产生的泥沙堆积物稳定性问题就转化为组成堆积体的泥沙颗粒休止角问题。

中国与目的地j在t年的实际汇率的测算：其中NERjt表示中国与目的地j在t年的名义汇率(间接标价法，即NERjt越大说明人民币升值)，CPICHN,t表示中国t年的消费者价格指数，CPIjt表示目的地t年的消费者价格指数。

图7点绘了公式（1）与作者在空气介质中两套设备做出的实测数据，由此可以看出作者经验公式与实测数据是相当的匹配的。图8显示了公式（1）与其它各家水下休止角的经验公式与作者以及金腊华和石秀清（1990）[12]实测数据对比效果。从图8可以看出：张凤昆（1965）公式中，粒径的影响过大，只有在d=5—7mm范围内其公式与试验数据接近，在d＜5mm时计算值明显偏小了，而在d＞7mm时计算值又明显偏大了。熊绍隆（1989）、金腊华和石秀清（1990）公式的计算值几乎相同，只是熊绍隆（1989）公式只适用于d＜6mm的泥沙颗粒，适用范围过小。另外这三家经验公式都能很好的匹配金腊华和石秀清（1990）实测数据，由此可见这三家经验公式建立时主要参考了这些数据。但是与作者试验数据相比较，在d＞6mm时金腊华和石秀清（1990）公式的计算值显然有些偏小。张红武和汪家寅（1989）公式在d＜9mm时计算值偏小了，在d＞9mm时其与金腊华和石秀清（1990）公式一致。詹义正和谢葆玲（1996）公式在d＜3mm时能够准确的计算休止角，当d＞3mm后其显然计算值过高。

透射电子显微镜观察Piwil2-iCSCs外泌体可见其大小较均匀，直径在50～100 nm，形态较规则，呈圆形或椭圆形囊泡状，中心淡染，边缘清晰（图1A）。NTA显示外泌体直径集中在100～200 nm（图1B）。

1 总体试验设置

1.1 试验装置

休止角试验是在新加坡南洋理工大学水力学实验室进行的，试验设备是自己设置的两套装置。一个是自制的立方体槽，另一个是转鼓，如图3(a)所示。立方体槽还包括基准线、漏斗、装沙杯三个附属设施。设施主题长37.5cm，宽5cm，高43.8cm。两主题面壁主要由有机玻璃组成，侧壁是由两块长方体木块组成，由大铁钳将两块有机玻璃固定到长方体木块上。试验时，首先将漏斗底部靠近侧壁（木块一侧），由装沙杯盛起试验用沙，然后缓缓注入漏斗，使泥沙颗粒沿侧壁缓缓进入立方体槽中，尽量消除颗粒间碰撞对试验结果的影响。

  

图3 自制试验装置

休止角的判读是在AUTOCAD中进行的。首先将拍摄的图片导入CAD软件，确定坡面以及基准线后，将基准线旋转90度作为水平面，通过软件识别出他们的夹角，这个夹角就是试验实测的休止角，如图6所示。

1.2 试验装置参数的确定

为了减小误差，对于同一种试验条件要进行多次，然后取其平均值。对于立体槽，一般取四次试验的均值。转鼓的坡面难以确定，为此采取了摄像的方式，一般是等待3min让其运行平稳后开始摄像，摄像时间持续30s。然后从视频里面以相同时间间隔的方式抓取10张图片，判读这10张图片然后取平均值，这就是我们需要的结果。

  

图4 立方体槽休止角随加沙量的变化趋势图

其中：θ代表休止角；Sf是形状系数，对于天然沙 Sf=0.7；ρm表示介质的密度；ρs表示泥沙颗粒的密度。

不同的替代物在肉制品中可以替代硝盐部分作用，但是可能因其各自的来源和提取方式的不同而各有所异，有的又因没有经过毒理学实验证明其安全性或稳定性，尤其是添加替代物后的产品的市场推广现阶段较为滞后。未来的研究可能继续于绿色天然替代物的寻找，以及其安全性(如毒理性)、性质稳定性和交互效果的验证等，并从降低硝盐使用量的产品开发开始，探寻使用替代物完全替代硝盐的可能。

  

图5 转鼓的转速以及加沙量对休止角的影响

1.3 休止角的判读

转鼓除了主要部分外，还有基准线、马达、调速器、摄像机(见图 3（b）)。转鼓呈现圆柱形状，圆柱高11.5cm，圆柱顶部圆的直径（也就是转鼓的外表面）为29cm，是用有机玻璃制成的，方便从外面摄像。为了防止泥沙颗粒的滑动，在转鼓的内边臂粘了直径为3mm的均匀沙颗粒。转鼓的速度是通过马达和调速器来调节的，转鼓的速度可以调节的范围是0—12.5r/min。

立体槽装置比较简单，主要就是为了确定加沙量。图4显示了随着加沙量的增加休止角变化曲线。从图中可以看出，当x小于26cm时，测量的结果变化比较大并且严重偏小。原因有两个：其一是因为加沙量比较少，形成的坡度很小，在判读坡度图片时容易产生误差；其二是因为漏斗不能到达立体槽的底部，当加沙少的时候，颗粒就会从一个相当长的距离坠落下来，砸到底部表面泥沙颗粒上，相当于给已经形成的底部泥沙颗粒坡面一个压力，这样就使形成的坡角小于实际的休止角。因此试验时从减小误差以及方便观察的角度出发我们加沙量要保证x＞26cm。

  

图6 休止角的判读

2 试验结果分析

试 验 采 用 了 1.5mm，4.5mm，5.95mm 以 及11mm四种均匀天然沙，分别在空气和水两种介质中进行。两套试验装置的实测结果绘于图7与图8中。从两图可以看出：休止角随着颗粒直径的增大而增大，对于同一粒径而言水介质中的休止角大于空气介质中的休止角。Simons and Senturk（1957）[14]的研究结果表明，当颗粒形状愈接近球体时，相同粒径情况下的休止角愈小。程年生（1993）[15]研究表明休止角与形状系数的0.8次方成反比。综合考虑各个因素，可以得到如下的均匀沙休止角公式：

 

转鼓参数包含两个：一个是加沙量，另一个是转鼓的转速。本研究利用加沙的总体积与转鼓的总体积的比值f表示加沙量的变化。利用4.5mm均匀沙颗粒在空气介质中对其进行测试，测试结果见图5。从图5中可以看出f对于休止角的影响很小，可以忽略。为了便于观察，加沙量不能太少，本试验设定了f=0.15、0.5、0.62三种情形。从图5中还可以看出，休止角随着转速的增大而增大，但是总的增大范围在0.7°以下，因此转速的影响也是很小的。为了减小误差，在试验时设定了三种转速：3.57r/min、5.88r/min以及 8.57r/min， 最后结果取其平均值。

以上都是集中于水介质泥沙颗粒休止角的研究，空气介质中泥沙颗粒的休止角则很少有人涉及。而对于地震产生的泥沙堆积物来讲，其大部分处于空气介质中，当暴雨来临产生山洪时，泥沙颗粒又处于水介质中。因此建立适用于水和空气两种介质的泥沙颗粒休止角统一公式是十分必要的。本文利用立方体槽与转鼓，系统地研究了这两种介质中的泥沙颗粒休止角变化规律，并最终给出了休止角的计算公式。

国内许多学者研究了水介质下的休止角问题。张凤昆（1965）[9]的研究发现休止角与泥沙粒径呈现线性的关系，他的试验采用的泥沙粒径为20—4.37mm。熊绍隆（1989）[10]通过试验得出了d=0.075—5.5mm的天然沙水下休止角与泥沙粒径对数值呈现线性关系。张红武和汪家寅（1989）[11]以天然沙、卵石、块石以及电厂煤灰、煤屑、煤块、塑料沙为研究对象，发现不同的种类的泥沙颗粒呈现不同的规律，但是，水下休止角都是随着粒径的增大而增加。金腊华和石秀清（1990）[12]也利用天然沙、煤灰和石块进行过研究，他们的研究结果与熊绍隆（1989）相似。詹义正和谢葆玲（1996）[13]从散体泥沙堆积的实际物理过程出发建立了相应的力学平衡方程式，获得了水下散体泥沙休止角计算公式。

  

图7 空气中泥沙休止角随粒径变化关系曲线

  

图8 水介质中泥沙休止角随粒径变化关系曲线

3 结语

1）地震使得山体表面产生大量的泥沙堆积物，这些泥沙堆积体与水平面的夹角超过泥沙颗粒休止角以后，会向下倾泻流入河道，淤堵河道，致使山区河流洪水位陡增，淹没河岸两边的建筑设施，产生巨大的灾害。

2）自制了两套试验设备来进行泥沙颗粒休止角的试验。对于试验设备的参数进行了探讨，通过试验发现，对于立体槽加沙量至少应该达到漏斗能够接触的位置，这样可以避免由于垂直距离过大使泥沙下落产生能量造成的误差；而对于转鼓，试验发现转速不能过大也不能过小，在转鼓中加沙量的多少不是很重要，主要是照顾到观察的需要。

3）在1.5mm-11mm范围内设置了四种均匀沙，对于均匀沙颗粒作者进行了空气与水两种介质的试验。试验表明泥沙颗粒的休止角随着粒径的增大而增大，这种趋势在空气与水介质中都是相同的。对于相同粒径的泥沙颗粒，水介质中的休止角大于空气介质中的休止角。

雨水通过图3(a)中“1”所示的缝隙进入“2”所示的夹层；夹层中的螺栓(如图3(b)中“3”所示)和呼吸孔(如图3(b)中“4”所示)未采用防水密封垫，导致水沿着螺栓和呼吸孔进入电流互感器箱体内部，如图3(c)中“5”所示。

4）结合泥沙的粒径、形状系数、密度以及介质的密度，利用试验数据得出了一个能够同时拟和空气和水介质中泥沙颗粒休止角的经验公式。作者的经验公式与其它五家水下均匀沙休止角经验公式进行了对比，表明作者公式具有较高的精度。

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[2]Yang Fengguang，Lian Yue，Vijay Singh，et al.Debris flow hazard assessment using set pair analysis models：take Beichuan county as an example[J].Journal of Mountain Science，2014，11 （4）：1015-1022.

[3]钱宁，万兆惠.泥沙云动力学[M].北京：科学出版社，1983.

[4]Vanoni VA.Sedimentation Engineering[M].Virginia：ASCE press，1996.

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[9]张凤昆.散粒体非均匀沙在水流作用下的起动及其实验研究[D].天津大学硕士论文，1965.

[10]熊绍隆.底孔前散体泥沙冲刷漏斗形态研究[J].泥沙研究，1989，（4）：76-83.

[11]张红武，汪家寅.沙石及模型沙水下休止角试验研究[J].泥沙研究，1989，（3）：90-96.

[12]金腊华，石秀清.试论模型沙的水下休止角[J].泥沙研究，1990，（3）：87-93.

[13]詹义正，谢葆玲.散体泥沙的水下休止角[J].水电能源科学，1996，14（1）：56-59.

[14]Simons DB，Senturk F.Sediment transport technology[M].Colorado，USA：Water Resources Publication，1957.

[15]程年生.泥沙颗粒水下休止角的研究与应用[J].水利水运科技情报，1993，（4）：44-51.