浅析泥石流堆积物的光谱特征：以蒋家沟泥石流堆积物为例

运用１００ＢＭＴＳ野外光谱仪探测了小江支流蒋家沟新、老泥石流堆积物的光谱反射率，总结了新、老堆积物的反射光谱特性，分析了曩泥石流堆积物反射光谱特性的因素（岩性、水分含量、植被覆盖），最后讨论了应用高空间分辨率遥感图像解译泥石流堆积物的可能性。     

泥石流堆积物的分形结构特征

本文依据分形理论,分析了泥石流堆积物粒度组成的分形结构特征,其分维值介于2～3之间。分维可作为描述泥石流堆积物粒度组成的参数,分维的大小表征了作为自组织系统的泥石流堆积物的本质特征。论述了分维的研究意义。     

长白山天池火山泥石流堆积物粒度分布及其结构维数

对堆积物的粒度进行分析,可以为研究火山泥石流的形成机制、数值模拟等提供参考数据。为了对长白山天池火山泥石流堆积物进行研究,在二道白河镇附近对长白山天池的古火山泥石流进行了勘察,取了2组共12个火山泥石流堆积物样品。对第1组进行了粒度参数法分析,得到了火山泥石流堆积物的平均粒径、分选系数、偏度和峰度,认为长白山天池火山泥石流堆积物的分选较差,沉积以粗组分为主。基于从第2组6个样品的分析可以推断,长白山天池火山泥石流主要为稀性泥石流,泥石流堆积物粒度分布较不均匀,分选较差,粒度分布接近正态分布。研究表明,粒度参数分析和结构维数计算相结合可以很好地了解火山泥石流堆积物的分选性、粒度分布情况、泥石流的类型等。     

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。     

白龙江流域武都区段新发泥石流堆积物基本特征及颗粒级配分维研究∗

白龙江流域是我国泥石流的高发地区,在强降雨的激发下沟谷内堆积的大量固体松散物质易形成泥石流。 松散固体物质的颗粒级配影响着它的力学性能,进而对泥石流的启动产生较大影响。强降雨后,松散堆积体内大范围剪切破坏而转化为泥石流。以白龙江流域近期新发泥石流的 16 条泥石流沟为研究对象,取其具有代表性的堆积样品,通过室内土工实验,测试其基本物理力学参数。并通过筛分及激光粒度仪对样品的颗粒进行分析,采用统计图解法、粒度分维法和经验公式法对泥石流堆积物的特征、性质、粒度分形结构和颗粒级配关系进行分析。结果表明：1. 区内泥石流堆积体粒度分布具有良好的分形特征,粒度分维值 D 为 2.5~2.6,且粒度分维值 D 随黏粒含量 P_c的增加而增大,二者满足关系式 D=0.115 1ln(P_c )+2.509 8。2. 通过经验公式、粒度分维计算、现场称重等方式确定了白龙江流域武都区段大部分泥石流为黏性泥石流。3. 堆积物中的黏粒含量较多,但大都缺失中间粒径,级配不良,且堆积物的抗剪强度普遍不高。各泥石流堆积物的物理力学性质有着较大的差异,但其内摩擦角却大都在 27°~30°变化。说明该区域泥石流堆积物的内摩擦角具有良好的相似性。通过研究新发泥石流堆积体的物理力学特性,依据分形理论,剖析粒度分维值与粒度组成、粘粒含量、黏粒级配等相关性,为泥石流防灾减灾提供基础数据支撑。     

沟道起动类泥石流松散堆积物起动分析

沟道松散堆积体的稳定性直接影响到泥石流暴发的概率与规模,其研究对泥石流灾害的预报和防治具有重要意义。同时考虑孔隙水压力和渗透水压力作用,确定了堆积体内潜水流浸润线高度,构建了沟道松散堆积体渗透破坏模型。结合案例计算,从松散堆积物、沟道地形、水动力方面分析了沟道松散堆积体中水土作用的变化,发现渗透系数、有效黏聚力、有效内摩擦角对松散堆积体的稳定性影响相对较大,天然密度、饱和密度的影响相对较小,沟道松散堆积体起动破坏形式按降雨的强度、历时及渗透系数分为整体失稳滑动破坏模式和逐级滑动破坏模式。     

汶川8.0级地震震后泥石流空间分布和控制因素分析

基于对汶川8.0级地震同震地质灾害和震后5年来龙门山中北段地质灾害空间分布的刻画,对震后泥石流灾害空间分布及其控制因素进行分析,获得以下认识:震后泥石流集中分布在北川-映秀断裂上盘10 km范围以内,相对于同震崩塌、滑坡具有更明显的上盘效应。震后泥石流的空间分布主要受松散堆积物分布范围、地形地貌、岩性、降水等多种因素控制。其中同震崩塌、滑坡松散堆积物为震后泥石流的发生提供了重要的物质来源;地形地貌是控制震后泥石流发生的重要影响因素,为泥石流提供了势能和启动的空间条件;震后泥石流集中发生在前震旦系彭灌杂岩和古生界粉砂岩、砂岩等岩性分布区;降水是导致震后泥石流地质灾害发生的直接诱发因素。     

黄龙景区红岩关沟的泥石流及防治

红岩关沟为四川松潘县黄龙风景名胜区内涪江上游一条支沟,曾发生过严重的泥石流灾害.该地的泥石流具有活动频繁、危害严重、容重大、固体物质粒径粗、以及主要以沟岸滑坡、崩塌、沟床堆积物补给为主等特点.本文分析了该地泥石流的形成、流体性质、类型等基本特征,预测了泥石流的发展趋势,提出了治理措施.     

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。     

大渡河长河坝水电站区域泥石流特征及危险性评价

2009年7月23日,四川省甘孜州康定县舍联乡长河坝水电站施工区响水沟发生特大泥石流灾害,造成重大人员伤亡和财产损失。响水沟是大渡河上游段右岸一级支沟,近百年来泥石流活动不明显。由于之前近一个月的连续降雨,沟谷内的不稳定堆积物已基本处于饱水状态,当日的强降雨直接诱发了此次泥石流灾害。本文根据现场调查资料,就该沟泥石流的形成条件、灾害成因及特征进行分析,并应用灰色系统理论关联分析方法和沟谷泥石流危险度计算分析综合评价其危险性。结果表明,在极端气象条件下,响水沟仍有可能发生中等至大规模暴雨型粘性泥石流。     

一维粘性泥石流运动的格子Boltzmann模拟

利用格子Boltzmann方法,对一维粘性泥石流的运动进行了定量化研究和数值模拟,为进一步研究泥石流的运动机制奠定了基础。在模拟一维粘性泥石流运动时,采用了含外力项的格子Boltzmann模型,通过对外力因子、平衡态分布函数的构造,使得宏观统计特性刻画了泥石流运动的非线性特征,成功模拟了泥石流的运动过程,获得了泥石流水深、流速两大要素的时空变化规律,为研究泥石流运动过程提供了一种新手段。     

沟床侵蚀主导型泥石流形成机理与成灾特征——以石棉县2013-07-04群发泥石流为例

2013年7月4日18时许,石棉县后沟、熊家沟、马颈子沟3沟同时发生了泥石流。以石棉县2013-07-04群发泥石流为研究对象,通过调查测绘、遥感解译,研究了沟床侵蚀主导型泥石流的形成机理和成灾特征。调查研究表明:小时雨强36.6 mm的暴雨激发了这次群发泥石流,该短历时强降雨可视为是触发这次群发泥石流关键因素;沟床质侵蚀与起动是泥石流最重要的物源,3条沟内约97×104m3沟床堆积物被侵蚀补给泥石流,这次群发泥石流流体粘度高,搬运能力强,下游峰值流量分别达到751.0 m3/s,870.1 m3/s和758.7 m3/s。研究结果对沟床侵蚀主导型泥石流的形成机理和成灾特征的认识及防灾减灾实践具有一定的参考价值。     

汶川地震强震区震后10年泥石流活动特征遥感动态分析——以平武县石坎河流域为例

为研究汶川8级地震震后10年内灾区地质灾害的发育演变状况,选取极重灾区平武县石坎河流域作为研究对象,采用多期遥感解译以及地面调查相结合的方式,对汶川地震重灾区震后10年泥石流发育概况以及其发展演变规律进行研究分析。研究结果表明:①石坎河流域沿主河道分布了众多支沟,每年雨季石坎河流域泥石流暴发呈现明显的群发性。在震后10年间,石坎河流域内崩滑堆积体数量及面积总体均呈下降趋势,但残余物源方量仍较高,泥石流仍具有发生频率高、冲出量大、破坏性强的特点。②汶川震区的高密度物源发育特征导致区内部分洪水沟或常年流水沟转化为泥石流沟,以及某些处于停歇期的老泥石流沟重新复活,进入发展期。③受地形坡度以及汛期影响,地震所形成的崩塌、滑坡物源,在震后10年间大量进入沟道,转变为沟道堆积物,或以泥石流堆积物的形式沿主沟堆积。④在工程约束条件下,部分泥石流沟的启动物源分布位置以及物源类型发生较大改变,泥石流形成机制和运移过程也相应发生变化。⑤震区泥石流在主沟与主河交汇处形成大量泥石流扇形堆积,进入主河堆积体进一步抬升河床,给主河两岸或沟口人民生产生活造成不便,影响该区域地质环境。     

沟谷泥石流运动过程模型试验

泥石流运动过程是泥石流运动力学核心内容之一.以新疆天山公路K630泥石流为原型,选取几何相似比1:650,推导了泥石流质量、固液两相流速和泥石流冲击力相似比,以流通区为核心,建造了沟谷泥石流试验模型.试验结果表明,泥石流运动具有显著的阵流特性,阵流间隔时间为10s左右,其间嵌套2~3次弱阵现象;阵流期间,泥石流流速和冲击力均较大;从流通区的源头至沟口,流速呈现非线性增大趋势,且泥石流体中固液两相流速变化趋势相似,弯道处泥石流超高现象显著;泥石流运动初期由于泥石流体中固相和液相混和搅拌不均匀而呈现稀性泥石流特征,随后粘性特性增强.这些现象与现场观测结果基本一致.     

泥石流起动的突变学特征

泥石流起动是泥石流发生、发展、成灾全过程中的关键环节,起动规律是泥石流预测预报和灾害防治的理论基础。对建立在实验基础上的泥石流起动条件进行适当变换,得到泥石流起动势函数,它符合尖点突变模型。进一步分析,发现准泥石流体起动时具有突变、缓慢和过渡状态等多条路径,并在起动临界点附近具有发散性和模态软化等性质。根据这些起动特性提出的单沟泥石流预测方法以及通过调控准泥石流体起动条件使之不起动,达到泥石流灾害治理防患于未然的新途径,已在泥石流防治中取得了实效。     

溪洛渡坝区下游癞子沟泥石流发育特征及堵江可能性分析

在野外详细调查、测绘的基础上,研究了癞子沟泥石流的特性,分析了泥石流堵江的可能性。研究结果表明,癞子沟是一条老泥石流沟,泥石流的性质为过渡—粘性,容重为1.8～2.2 t/m3,规模属大—特大型。通过计算和分析,癞子沟泥石流在区域性降雨条件下,不会堵断金沙江,但是在局地暴雨条件下,可能堵断金沙江。如果在200年一遇泥石流堵断的情况下,堵河的高度达20.11 m;500年一遇时,堵河的高度达30.39 m。堵江后不但会淹没大坝尾水出水口,而且导致沟口右岸的癞子沟碴场失稳,形成灾害链。     

粘性泥石流运动模型的实验研究

粘性泥石流运动模型的研究因受实验条件的限制,还很不完善。国内外学者应用较多的５种模型都有一定的适用性,但也都存在不同的缺陷。本文应用粘性泥石流土样中的细颗粒和粗颗粒进行流变实验,不仅得到了粗颗粒在浆体中的沉降特性和泥石流体的流变特性,还研究了粘性泥石流运动模型及其参数。所提模型能很好地反映泥石流体的流变特性,较现有的５种模型能更好地描述粘性泥石流。     

略阳县纪家沟发生特大型泥石流

1990年8月12日11时许,位于陕南略阳县的观音寺乡纪家沟发生特大型泥石流灾害,造成49人死亡,2人重伤,13户57间房被毁,45人无家可归。进入8月以来,陕南、关中西部连降大雨。据观音寺林场雨量资料,8月1～3日,该地降雨102mm,土壤含水已达饱和状态。8月8日至12日8时前又降雨27mm,8时至14时的6h突降暴雨120mm,其间9～10时雨量最大,暴雨倾盆,数米之外看不清物体,人们无法在户外活动,终于11时许,洪流夹带泥砂摧毁了上游第一户居民房舍,泥石流席卷沟道内的砾石砂土和堆积物,形成高约20～30m的泥石流龙头,冲刷河床及两岸,汇成更大更猛的泥石流。据     

泥石流防撞墩冲击力理论计算方法

在西部泥石流多发区,交通线路经常需要穿越泥石流沟,设置在泥石流沟床中的桥墩容易遭受泥石流大块石的冲击,为此,常常在其前端设置泥石流防撞墩,以达到保护桥墩的目的。防撞墩设计的关键参数是泥石流大块石的冲击力。目前,有关泥石流冲击力的计算方法都比较粗糙,计算结果与实际情况不符。本文以Thornton理想弹塑性接触模型为基础,并考虑防撞墩的弯矩变形特性,根据能量守恒定律,推导了泥石流大块石冲击力的计算公式。结果表明,考虑结构弹塑性特性后,泥石流大块石冲击力大大降低,远小于按弹性冲击理论所确定的冲击力,计算结果更符合实际情况。     

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。