粘性泥石流阵性运动对沟床冲淤演变的影响--以云南东川蒋家沟为例

粘性泥石流沟床的冲淤具有其特殊的机理,年内及一场泥石流的沟床冲淤主要受泥石流体性质、流型、规模的控制,阵性运动中沟床演变主要反映在残留层厚度的变化。对云南东川蒋家沟进行野外现场泥石流及沟床冲淤的定位观测,应用观测资料对阵性粘性泥石流泥深、流速、拖曳力与沟床冲淤值的关系进行分析,认为在泥深<2.0m,流速<8m/s,流量<1500m3/s情况下,阵性泥石流运动前后沟床冲淤值与三者没有明显线性关系,沟床冲淤幅度较小,一般在-0.8~1.0m之间。通过分析,求得粘性泥石流沟床冲刷深度极限值的表达式。     

基于遥感解译的典型低频泥石流形成机制研究——以四川省宁南县矮子沟泥石流为例

2012年6月28日四川省宁南县矮子沟暴发泥石流,造成重大的人员伤亡和财产损失。通过对比事件前后流域的高精度遥感影像,并结合泥石流发生后野外调查情况进行综合分析。研究结果表明:矮子沟泥石流具有典型水力类泥石流的启动机制,其形成过程可分为四个阶段:①强降雨使得地表径流快速汇集,使得坡体表层土产生破坏并启动,形成坡面泥石流并汇入主沟;②具有极强侵蚀能力的坡面泥石流开始对沟床内的固体物质产生强烈的揭底侵蚀和侧蚀,使得沟床堆积体的稳定性产生破坏并启动;③沟床堆积物在受到揭底侵蚀后,从上游依次往下,形成连续性的破坏并为泥石流的形成持续提供固体物质,以维持泥石流的运动并放大其规模;④在达到海拔800 m沟口转弯处之后,由于受到地形的限制及泥石流自身的动能衰减并产生堆积,泥石流过程结束。通过对该次泥石流的物源补给过程进一步研究认为,其物源补给可分为形成泥石流流体所需的启动型物源和维持泥石流持续运动的维持型物源两类。通过对比发现,低频泥石流在启动过程中的物源补给过程具有明显的启动型物源和维持型物源两个相对微观物源补给类型及过程,可为这类泥石流防治工程的类型选择及设计提供重要的理论依据。     

辽宁省岫岩县“20120804”泥石流调查研究

1980年代的3次台风和气旋过境引起的暴雨过程诱发的山洪泥石流,使辽宁省岫岩县损失惨重。受2012年第10号台风"达维"的影响,2012年8月3-4日,岫岩县西部发生强降雨过程,引起了大范围的泥石流暴发,造成近十人死亡,直接经济损失几十亿元。通过现场调查"20120804"泥石流灾害,对比分析了这次泥石流的分布规律、形成原因以及成灾特征。研究得出了岫岩县西部沟谷泥石流的敏感坡度(25°~50°),百分比S≥0.38,或流域高差H≥400 m的流域基本为泥石流沟;沟谷泥石流的地形因子B≥0.19,或G≥60,或T≥27的流域,基本可以判断为泥石流沟。     

西攀高速公路沿线的泥石流

介绍了西(昌)攀(枝花)高速公路沿线的环境背景。通过调查,认识到沿线泥石流具有沟道密集、深切、沟床糙率大、周期性明显、小泥石流沟危害严重、二次搬运成灾、植被影响严重等特点。分析了西攀高速公路面临的四种潜在威胁。指出了沿线泥石流沟治理应采取的措施以及今后应特别注意的一些问题。     

中低山台风暴雨型泥石流形成机制和动力特征——以江西德安杜家沟泥石流为例

受台风"麦德姆"登陆影响,江西省德安县博阳河流域曾于2014年7月24日爆发群发性泥石流,该次泥石流物源类型多样、地质条件复杂,对沟口杜家沟及下游居民的生命财产安全产生了巨大威胁。通过野外调查及室内试验,分析本次泥石流的发育条件和形成机理,利用极限平衡法计算了泥石流的稳定性,提出了治理的方法和对策。研究表明:该次泥石流是在强降雨诱发下,以中上游沟道松散物为启动点、沿程崩滑、侵蚀、揭底、堵塞、溃决,是一场由台风暴雨形成的突发灾害。影响泥石流形成的主要因素是强降雨、丰富的松散物源和陡峻的地貌;泥石流形成过程可分为强降雨、崩滑侵蚀、堰塞溃决三个阶段。参与杜家泥石流启动汇集的物质来源主要为崩滑物源和沟道物源,其中,沟道崩滑量占总量的85%,沟道物源补给以沟道松散物为主,占总量的15%。杜家沟泥石流的成灾模式类型多样,表现为撞击冲毁、堵塞沟道、威胁下游。该泥石流具有低频、灾害链效应。     

高家沟泥石流和深溪沟泥石流灾害特征

汶川地震之后,泥石流成为灾区最为严重的灾害类型之一,直接影响到灾后重建和灾区人民的生命财产安全.对汶川地震灾区7月初群发性泥石流进行野外考察,重点分析了高家沟和深溪沟两条泥石流的成因和特征.高家沟为由滑坡崩塌体引起的土力类粘性泥石流,容重约为2.07g/cm3,总量超过30万m3,分三次间歇性汇入主河,并堵断1/2河道,迫使岷江持续冲刷对岸路基,损毁213国道长达400m；深溪沟为山洪冲刷河道引起的水力类稀性泥石流,容重约在1.44～1.58 g/cm3之间,流量约在160～180 m3/s之间.对不同的泥石流沟应采用不同的防灾减灾措施,可有效降低泥石流灾害对人民生命财产的威胁.     

毛家湾隧道口沟泥石流形成机制及发展趋势研究

2010年8月14日、2011年7月3日,G213线都(江堰)汶(川)路段毛家湾隧道口沟经历了两次规模较大的泥石流。泥石流携带的大量固体物质没有冲出沟口,而是淤积于主沟沟床,逐次向下游推进。由于该沟流域面积小、沟长短、纵坡大、沟道较顺直,因此产生上述现象,着实令人费解。笔者通过深入调查、多年跟踪研究,从毛家湾隧道口沟所处的地质环境入手,分析了泥石流的形成条件,及其与强震、强降雨的关系,泥石流的运动与沟床物质组成的关系;初步揭示了泥石流的运动-堆积特征及形成机制。提出了一次泥石流运动过程中具有"紧急刹车"的现象,以及多次泥石流具有"逐次推移"的发展模式,对防治具有类似特点的泥石流灾害具有借鉴价值。     

四川色达县切都柯沟“7.8”泥石流灾害特征及危险性分析

2004年7月8日四川色达县歌乐沱乡切都柯沟发生了中等规模泥石流,最大流速10.4m/s,洪峰流量156m3/s,冲出方量约7×104m3,造成了一定的财产损失。泥石流稠度大,冲击力强,具有明显的直进性特征,为粘性泥石流。切都柯沟泥石流发育阶段为壮年(偏幼)期。切都柯沟为中度危险的泥石流沟,该沟一次泥石流最大堆积危险范围39902m2,最大堆积长度284m,最大堆积厚度4.32m。提出了相应的防治措施:一是在滑坡崩塌处进行加固,采取沟岸护坡等措施;二是在沟谷上游修建谷坊、拦挡坝,以降低流速,削减泥石流能量和规模。     

四川色达县切都柯沟"7.8"泥石流灾害特性及危险性分析

2004年7月8日四川色达县歌乐沱乡切都柯沟发生了中等规模泥石流,最大流速10.4 m/s,洪峰流量156 m3/s,冲出方量约7×104 m3,造成了一定的财产损失. 泥石流稠度大,冲击力强,具有明显的直进性特征,为粘性泥石流. 切都柯沟泥石流发育阶段为壮年(偏幼)期. 切都柯沟为中度危险的泥石流沟,该沟一次泥石流最大堆积危险范围39 902 m2,最大堆积长度284 m,最大堆积厚度4.32 m. 提出了相应的防治措施一是在滑坡崩塌处进行加固,采取沟岸护坡等措施;二是在沟谷上游修建谷坊、拦挡坝,以降低流速,削减泥石流能量和规模.     

四川九寨沟县关庙沟泥石流及其防治对策

关庙沟为嘉陵江上游支流白水江右岸的一条支沟,位于四川九寨沟县城区,曾多次发生过严重的泥石流灾害,直接威胁县城和九寨沟旅游环线公路的安全。该沟泥石流具有容重大(2.20t/m~3)、搬运固体物质粒径粗、固体物质以沟岸滑坡和沟床堆积物补给为主等特征。本文分析了该沟泥石流的形成、流体性质、类型等基本特征,预测灾害的发展趋势,提出泥石流减灾防灾对策。     

汶川地震次生泥石流形成模式与机理

以汶川地震灾区的典型的代表性泥石流案例为基础,分析了汶川地震次生泥石流的形成地形地貌、降水和土源条件特征,概括分析了汶川地震泥石流形成的5种模式,即:(1)沟床启动型;(2)坡面崩滑转化型;(3)震裂表土侵蚀启动型;(4)滑坡表面土体液化型和(5)松散坡积物冲切沟启动型。分析了这些形成模式的启动机理。地震次生泥石流的形成机理包括土力类和水力类。泥石流的形成需要一定的细颗粒含量,尤其是粘土颗粒含量;此外低密度干燥度较高的土体在降雨作用下易湿陷,体积收缩,从而有利于土体孔隙水压力的升高,而有利土体强度的降低,导致泥石流的启动。所以地震灾区的泥石流集中分布于干旱河谷松散固体物质大量存在且以花岗岩风化壳和碎屑岩及其变质岩为主的地区,降雨量特征与国内外众多泥石流的降雨特征可以比较,其模式多样。     

四川省汶川县簇头沟“7.10”泥石流灾害成因与特征分析

簇头沟是岷江右岸一条低频泥石流沟,受2013年7月极端暴雨的影响,暴发特大泥石流。结果显示,汶川地震造成流域内的坡面和沟道堆积的大量的松散物质是泥石流形成的物源,流域上游暴雨及其形成的山洪是此次泥石流形成的激发因子。"7.10"泥石流为过渡性泥石流,泥石流容重约为1.8~1.9 t/m3,沟口处最大流速为9.2 m/s,峰值流量为515 m3/s,冲击力达到3 657 t,输沙总量约为50×104m3。泥石流过程表现为为暴雨(山洪)—滑坡(坡面泥石流)—泥石流—堰塞湖—溃决洪水。对震后低频泥石流危险性认识不足、防治工程设计标准偏低是此次灾害造成重大损失的主要原因。在未来灾害防治工程设计中,应合理估计灾害规模和潜在风险。     

岷江上游干旱河谷区龙洞沟泥石流及其防治

龙洞沟发育于岷江上游四川茂县境内,沟口地带属干旱河谷区.该沟流域面积14.52 km2,沟长9.15 km,相对高度2 534m,沟床比降23.7%,沟内滑坡发育,形成泥石流的地形和松散固体物质条件充分;偶尔出现的高强度、短历时暴雨是泥石流形成的水源条件和激发因素.该沟主沟为低频率泥石流沟,以中-大规模和特大规模泥石流为主,中-大规模泥石流约30～50 a一次,大-特大规模泥石流约50～100a一次;支沟泥石流活动频繁,但多为小规模.泥石流流体性质,支沟的几乎均为粘性,重度可达2.0～2.3 t/m3,而主沟的则以稀性为主,重度一般为1.3～1.6 t/m3.泥石流治理采用土木和生物工程相结合的综合措施,土木工程包括谷坊17座,拦砂坝5座,主沟排导槽1 054 m,支沟排导槽198 m;生物工程按流域生态功能分区进行,在分出的5个生态区实施造林398 hm2,退耕还林还草40hm2,林地封禁、抚育779 hm2,果园改造、更新40 hm2,生物谷坊10座.     

汶川强震区群发性泥石流特征研究——以四川省都江堰龙池“8·13”群发泥石流为例

汶川地震导致大量崩塌和滑坡等次生地质灾害,为泥石流发生提供了丰富的物源,强降雨过后,汶川强震区的群发性泥石流出现了高发区。在2008-2010年的三个雨季里,强震区暴发了多处群发性泥石流灾害,龙池所在的龙溪河流域"8·13"群发泥石流灾害就是其中之一。首先对龙池龙溪河流域2010年8月13日暴发的45条泥石流沟进行简单的灾害阐述,其次在调查数据的基础上阐述了群发泥石流的特征:①成因多样,主因为地震和降雨综合的作用;②规模不一,以中小型为主,流体性质多集中为过渡性—粘性;③隐蔽性强,泥石流活动多集中在极小流域,主要为沟谷型泥石流;④泥石流活动集中在断裂带附近;⑤危害方式以冲蚀、淤埋和堵塞河道为主,且具有灾害链作用和叠加-放大作用。最后针对震区群发泥石流的活动特征,提出增强减灾措施的针对性。     

川藏铁路沟谷型泥石流形成运动特征与工程危害研究∗

拟建川藏铁路拉林铁路段山地灾害活跃,沿线分布有大量的沟谷型泥石流沟,由于其规模大、侵蚀强烈、具有重复性等特点,时常对铁路和公路造成破坏,并直接或间接的影响着拟建川藏铁路的建设,甚至对铁路后期的安全运营造成威胁。考虑到拟建川藏铁路和G318的特殊性和重要性以及其时刻面临着泥石流灾害的威胁,故采用野外考察、室内试验、遥感解译等相结合的方法,对拟建川藏铁路沿线存在泥石流暴发痕迹的4条沟谷型泥石流沟的形成运动特征进行了研究,分析了4条泥石流沟的危害特点,结合泥石流运动参数和不同的危害特点提出了相应的防治方案。研究结果表明:(1)江中浦曲、帮改娘沟、色比单嘎沟、协拉浦曲在形成条件上有利于泥石流灾害的形成和暴发。(2)4条沟道的泥石流容重为1.7 g/cm3左右,均属稀性泥石流沟;色比单嘎沟泥石流在规模上属大型,其余3条沟泥石流在规模上均属特大型;泥石流一次过流总量为8.61万～1 901.97万m3;固体冲出物质为3.91万～829.95万m3;泥石流流速为5.2～6.6 m/s。(3)通过过流能力分析发现,协拉浦曲沟口G318断面存在明显的过流能力不足。(4)基于泥石流特征参数及危害的分析,对泥石流沟提出了相应的防治方案,可为该段拟建铁路和公路的建设和后期安全运营等的防灾减灾提供借鉴。     

四川省石棉县“7·4”特大泥石流堆积物粒度分布及结构分维

运用图算粒度参数法和分形理论对石棉县"2013·7·4"特大泥石流堆积物的粒度参数(平均粒径、分选系数、偏度、峰态)和结构维数进行研究分析。研究表明:通过粒度参数法分析,后沟、熊家沟和马颈子沟特大泥石流堆积物分选性分别为差、很差、很差,沉积均已以粗组分为主;通过分形理论分析,后沟、熊家沟和马颈子沟特大泥石流均属于粘性泥石流,且粒度分布不均匀。粒度参数分析和结构维数计算相结合可以很好地了解"2013·7·4"特大泥石流堆积物的分选性、粒度分布情况、泥石流的类型等,为研究区泥石流的形成、运动、堆积特征和数值模拟研究提供参考依据和数据。     

2013年尤特台风诱发广乐高速公路泥石流活动特征及危害

2013年8月15-17日,尤特台风带来的强降雨在华南地区广乐高速公路沿线北段40 km范围内激发了17场泥石流,造成公路工程的基础设施遭到破坏,施工进度受到影响。通过灾后现场调查,研究了泥石流的活动特征及对公路的危害。研究结果表明,此次台风降雨诱发的泥石流具有群发性的特征,各场泥石流的重现周期约100 a,与其它群发性低频泥石流事件相比具有规模偏小的显著特征。流域面积小、植被覆盖率高、松散物源少、沟床粗化是频率低但规模小的主要原因。泥石流并未造成路基、隧道等主体工程的结构性破坏,而只造成其功能性损坏,受损的功能易于恢复。然而,涵洞、挡墙、排水系统、预制场、施工营地、施工机械等附属设施或施工设施遭到的破坏则需要花较长时间进行灾后修复,特别是在多处施工便道也遭到破坏的情况下。广乐高速公路沿线的泥石流灾害事件表明需要特别注意对这类频率低但规模小的群发性泥石流进行风险防范。     

四川汶川茶园沟泥石流灾害特征及危险度评价

2003年8月9日四川汶川县茶园沟泥石流造成了1人死亡,10人失踪和严重的财产损失.泥石流是由于短历时高强度的大雨激发而形成的.泥石流最大流速为10.8m/s,泥石流洪峰流量为999m3/s,冲出物方量约为5万m3.茶园沟流域内松散固体物质的密度为2.18 g/cm3,含水量为10.7%,空隙率为28%,塑性界限和流性界限分别为18.8%和32.5%,一遇大雨或较长时间的降雨就极易形成泥石流.茶园沟属中度危险的泥石流沟,中度危险的泥石流也造成了严重的人民生命财产的损失,这主要是由于受灾对象,即易损性的特性所决定的.茶园沟泥石流的防灾减灾措施,一是要实行封山育林,停止开矿弃渣;二是要提高公路桥梁的防洪标准,合理布局水利水电设施.     

动床条件下泥石流运动参数变化特征实验研究∗

泥石流运动参数变化特征与泥石流流量、沟床纵坡和沟床物源物质组成等紧密相关,准确确定泥石流运动参数变化特征对于进行流域风险评估和防治工程规划设计具有重要意义。通过室内水槽实验探索了不同来流流量、 沟床纵坡和物源细粒含量条件下,沟槽观测点处泥石流流深、流速和容重的变化情况。结果表明：来流流量和沟床纵坡越大,物源细粒含量越小时,泥石流冲刷能力越强;相同实验条件下,流体流深与来流流量间呈正相关关系,与细粒含量间呈负相关关系,且流深受来流流量的影响大于细粒含量;流体流速与来流流量和沟床纵坡间呈正相关关系,与细粒含量间呈负相关关系,且流速受沟床纵坡的影响最大,受细粒含量的影响最小;流体容重与来流流量和细粒含量间呈负相关关系,与沟床纵坡间呈正相关关系,且容重受沟床纵坡和细粒含量的影响大于来流流量。 通过水槽实验数据对泥石流流量进行拟合,采用流量拟合式对锅圈岩沟 2013 年“7·26”泥石流峰值流量进行计算, 与野外实测值对比精度高于 80%。     

泥石流坝后侵蚀坑纵剖面形态及最大深度实验研究

泥石流拦砂坝坝后侵蚀坑形态和深度是泥石流冲刷基础研究的薄弱环节。通过室内水槽实验,探讨了泥石流坝后侵蚀坑的形态和不同实验控制条件下侵蚀坑深度的变化规律等。由实验观察可知,侵蚀坑纵剖面整体上呈现两端浅中间深的形态特征,其最深点的位置随水槽坡度增大向下游方向发展;侵蚀坑坑内上游坡度较下游坡度陡,对于具有相同级配的粘性砂和无粘性砂,无粘性砂的侵蚀坑坑内坡度较粘性砂的缓;侵蚀坑的最大深度受沟床纵坡、泥石流的容重、沟床组成物质的性质(特征粒径、粘性)等因素的影响较大;泥砂粘性的存在将大大削弱侵蚀的深度。