汶川震区绵虒镇“8·20”登溪沟泥石流灾害调查与分析∗

2019 年 8 月 20 日汶川县绵虒镇登溪沟暴发大型泥石流灾害,导致沟口房屋、国道和高速公路损毁,交通中断长达数月,同时大量冲出物质堵塞岷江河道,使岷江河道改道左岸,水位抬升,形成链式灾害。基于登溪沟泥石流形成条件、致灾特征以及泥石流事件前后现场调查和遥感影像解译进行了分析,采用配重法和形态调查法计算获得泥石流的容重和动力特征。结果表明,登溪沟泥石流是短历时强降雨、有利的地形条件及地震作用产生的丰富物源以及沟道强烈侵蚀多种因素共同作用的结果,其成灾模式可总结为降雨快速汇流?沟道物质启动形成泥石流?泥石流沿程铲刮裹挟?岸坡坍塌堵溃?泥石流规模放大冲出沟口的运动过程,泥石流事件前后影像解译显示坡面物源和沟道物源随着时间产生了显著演化,流域内物源仍然丰富。汶川地震虽已过去十年以上,泥石流活动性仍然较高,因此针对登溪沟泥石流活动进行了详细调查分析以期加强对强震区震后中长期泥石流特征的进一步认识。     

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。     

泥石流浆体冲击拦砂坝荷载计算的实验研究*

泥石流冲击力大小是泥石流灾害防治工程设计最重要的参数之一,但到目前为止,泥石流对拦砂坝的冲击力计算还存在很大争议。本文通过在拦砂坝上安装冲击力传感器测量冲击力值,详细分析不同容重泥石流,不同沟道坡度及不同拦砂坝迎水面倾角等因素下泥石流对拦砂坝坝体的冲击作用。研究表明,影响泥石流浆体冲击力大小的主要因素有泥石流容重、沟床坡度和泥石流流速;在沟道坡度和泥石流总量相同时,泥石流浆体冲击力大小随泥石流容重的增加而降低;在泥石流容重不变时,随沟道坡度的增加而增加;泥石流容重和沟道坡度的影响主要反映到泥石流流速的变化中,推导出新的泥石流浆体冲击力大小计算公式;该公式表明,泥石流浆体冲击力大小同泥石流表面流速呈正比例关系,而比例系数因泥石流容重的不同而不同。分析比较了新公式同原有公式的差异,并举例说明了新计算公式的实用价值,为泥石流防治工程设计提供技术支撑。     

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。     

基于SCS水文模型的泥石流预报模型在四川宝兴冷木沟的应用

2013年4月20日四川芦山7.0级地震后,四川省宝兴县冷木沟沟道内新增大量崩塌、滑坡物源,在强降雨的诱发下,极易发生泥石流灾害,且沟口直面县城,直接威胁着整个县城的生命、财产安全。利用SCS水文模型,根据冷木沟流域的地貌特征将其划分成17个子流域,在子流域不同的土地利用数据及水文土壤条件下进行产流、汇流计算,最后通过叠加得到冷木沟流域出口断面的汇流过程;对2012年8月18日发生的泥石流汇流过程进行探讨预测,结果显示,本次泥石流的洪峰流量为278m³/s,泥石流总量为20.2×104m³,计算得到的泥石流总量与实际调查结果的相对误差为7.8%;用同一方法预测2013年5月23日冷木沟支沟黑沟的泥石流汇流过程,计算的洪峰流量为38.2 m³/s,与实际监测值的相对误差为4.2%。说明此模型对于冷木沟流域具有适用性,且效果较好,可用于宝兴县冷木沟泥石流的流量预测及泥石流灾害规模预测,将对宝兴县的泥石流防灾减灾工作提供科学指导。     

都江堰市龙池镇煤炭坪泥石流形成条件及特征

通过对都江堰市龙池镇煤炭坪泥石流灾害的现场调查,分析了泥石流的特征及形成条件,并对沟道内的松散固体物质储量进行了计算,分析了危险区范围。结果表明:煤炭坪流域的地形特征为泥石流的形成提供了有利的地形条件,"5·12"汶川地震和"4·20"芦山地震为泥石流的形成提供了丰富的物源条件,多次强降雨为泥石流的启动提供了充足的水源条件。通过计算得出,煤炭坪沟道内可转化为泥石流的松散固体物质储量约为14.65×104m3,其中形成区为6.01×104m3,流通区为8.64×104m3,泥石流最大危险范围为0.2422 km2。     

秦巴山区浅表层滑坡灾害监测预警平台设计与实现

针对秦巴山区滑坡灾害监测预警难以满足动态性与实时性等难题,该文基于大数据与云计算等相关技术,采用GIS软件二次开发技术,构建了适用于秦巴山区的滑坡灾害监测预警平台。平台融合TypeScript、Java、Python等编程语言,集成ArcGIS API for JavaScript、ArcPy等组件,在Spring Cloud技术框架下采用基于微服务的B/S架构模式搭建而成,实现了对滑坡监测数据的统一管理,并基于预警模型对区域-流域-灾害点等不同尺度的滑坡进行快速预警预报。最后以秦巴山区某日降雨条件下滑坡发生概率验证平台的可行性。结果表明：秦巴山区滑坡灾害监测预警平台技术路线合理,实现了滑坡灾害风险的快速预警预报,且准确率较高。该平台将有助于提高秦巴山区滑坡监测预警信息化水平,为防灾减灾工作提供技术支撑。     

关于山洪与泥石流灾害及其流域性质判别的讨论

山洪灾害与泥石流灾害分别属于水利、国土不同部门管理,其性质的不同决定减灾的归口管理和具体防治模式的不同。为了实现山洪泥石流灾害防治的科学化,亟需建立其性质判定统一规则。该文对比分析了山洪泥石流运动特征、灾害形式及发展趋势,建立了山洪泥石流灾害性质与沟道性质的判定规则。从灾害形成特征、运动特征、灾体特征和堆积特征分析山洪泥石流的差异,以受灾体所处位置的流体性质、山洪泥石流所造成的人员伤亡和经济损失比重来综合确定山洪泥石流灾害的性质。鉴于山洪和泥石流在不同的地质环境下存在相互转化的可能,特别引入了时间概念讨论在过去和将来山洪与泥石流沟的判别问题。以石棉县洪坝河和宁南县矮子沟为例进一步说明山洪灾害和泥石流灾害,山洪沟和泥石流沟的判别。     

基于TRMM降雨数据的四川省地质灾害降雨阈值分析

降雨与地震是引发地质灾害的两个主要原因,尤其在地震区,地震导致了大量的滑坡松散堆积物与不稳定斜坡,在后续降雨条件下极易产生新的地质灾害。另一方面,高精度降雨数据的缺乏一直是由降雨导致的地质灾害预测预报的瓶颈。因此,该文尝试应用业内评价较好,精度较高的TRMM降雨数据来获取地质灾害发生前期降雨量。应用2000-2012年间的3h分辨率的TRMM3B42数据,结合2000-2012年间四川发生的重大滑坡泥石流灾害,提取出每次地质气象灾害发生前30d,15d,3d和当天的降雨数据。在此基础上,结合收集来的历次地质气象灾害的临界降雨过程雨量和历时数据,应用主成分分析法,将五组数据划分为两大主成分,并进行分析;绘制四川省地质气象灾害的降雨强度—历时阈值曲线,并以汶川地震为分界点,比较分析了地震前后的阈值变化情况。结果表明,在四川地区,滑坡泥石流灾害的发生同时受到降雨和汶川地震的影响。以灾害发生前30d,前15d,前3d有效降雨量因子组成的前期降雨这一主成分在滑坡泥石流灾害中贡献率较高,其次是以当天降雨和临界降雨过程组成的短历时降雨;通过对比地震前后的阈值曲线变化发现地震后的阈值更低,表明强地震后坡面稳定性降低,引发地质灾害的降雨条件降低。     

基于Flow-R模型的八一沟泥石流危险性评价

目前泥石流危险性评价方法通常是一条泥石流沟对应一个危险等级。Flow-R模型将泥石流源区识别与泥石流运动相结合计算泥石流的危险概率,能够评价一条泥石流沟内不同部位的危险性。为丰富泥石流评价方法的应用研究及探究单沟内泥石流危险分布特征,以八一沟为研究区,在确定八一沟泥石流源区识别阈值和运动参数的基础上,用Flow-R模型对泥石流可能的危害范围进行模拟计算,并用混淆矩阵对模拟结果进行评估,最后对八一沟流域不同部位进行了泥石流危险性评价。结果表明:(1)泥石流源区主要分布于沟道20°～50°坡度范围和1 400～1 600 m高程范围内,沟顶细小汇水沟道为泥石流提供了丰富的活动物质;(2)泥石流危险区域大致分布在沟道左右40 m范围,占整个研究区域的20.06%;极高危险区分布于沟道中心,危险性由沟道中心向两边逐渐降低;(3)Flow-R应用于研究区的正确率为84.18%,给出的泥石流危险区图合理,能够反映研究区泥石流的基本危险特征。     

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。     

四川泥石流灾害与降雨关系的初步探讨

2003年，四川共发生了8次泥石流灾害，造成了1130余人死亡和失踪，给地方经济带来了巨大的损失，是近年来灾害最为严重的一年。结合天气形势分析结果和收集的降水资料对8次泥石流灾害进行了分析，得出了泥石流灾害的发生大都伴有暴雨天气过程；暴发泥石流地区历年的降雨资料，说明这些区域在泥石流发生的当月，降雨量比历年普遍偏多。针对降雨对泥石流的激发作用和临界雨量问题，探索了四川泥石流灾害的发生规律，及相应预测预报和防灾决策。     

四川省汶川县板子沟8•20泥石流成因与易损强度分析∗

2019年8月20日,四川省汶川县绵虒、三江、水磨镇爆发大规模群发性泥石流灾害,造成大量人员伤亡和经济损失。以绵虒镇板子沟泥石流为典型实例,通过泥石流灾害前后遥感影像的解译和对比分析,以及雷达数据获取的流域内不同海拔位置的降雨数据,从物源和降雨两个角度分析了泥石流灾害的成因。利用FLO-2D数值模拟方法分析并计算此次泥石流强度指数,作为泥石流危险性的表征关键参数。基于板子沟流域典型建筑物类型的调查,构建了易损性曲线,量化了承灾体易损强度。研究结果表明:汶川地区泥石流致灾性和风险性仍处于较高水平,应进一步研究强震区泥石流灾害发生规律及风险性,为泥石流预警工作与有效工程防治提供科学参考。     

基于信息流理论的降雨指标与滑坡泥石流因果分析

降雨是滑坡泥石流灾害形成与发生的主导因素,但对其间的因果关系却缺乏定量的分析与验证。本文基于重庆地区2004～2016年的滑坡泥石流灾害数据与降水资料,具体分析了灾害与降雨的相关关系;并利用Liang-Kleeman信息流方法分别计算相应降雨指标与滑坡泥石流的信息流,结果表明:重庆滑坡泥石流灾害发生频次与年均降雨量的相关系数分别为0. 51、0. 53,均达到α=0. 1水平的显著性相关;年均降雨量、Pa指数、降雨日数、暴雨频次、暴雨量到滑坡泥石流均存在单向因果关系;暴雨量到滑坡泥石流的信息流最大,是诱发滑坡泥石流的最主要的因素。基于信息流理论的降水与滑坡泥石流灾害的因果分析,不仅为滑坡泥石流灾害降水预报模式提供理论支撑,也对提高滑坡泥石流灾害预报预警准确率以及开展防灾减灾工作具有重要意义。     

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。     

冻融条件下冰碛补给型泥石流物源汇集过程与灾变初探

冻融作用在高寒山区以冰碛作为物源补给的泥石流形成及演化过程中起着重要的作用。针对冻融条件下冰碛补给型泥石流物源的汇集特征,结合泥石流物源区沟道岸坡的微地貌特征,通过分析冻融条件下松散物源汇集的影响因素、汇集阶段及汇集过程与暴发频率的关系,认为冻融条件下冰碛补给型泥石流的物源汇集过程可分为三种汇集方式(循环式冻融汇集、季节性冻融汇集及坡向式冻融汇集)和三个连续阶段(物源空旷阶段、物源丰富阶段及物源充足阶段)。在冰碛补给型泥石流物源汇集阶段划分的基础上,对在不同阶段泥石流发生灾变的可能性进行了分析和预测,并根据不同灾变阶段提出了相应的防灾减灾对策。     

陕西凤县泥石流灾害危险性评估

为了探索区域泥石流危险性评估方法,在综合分析国内外泥石流危险性评估方法的基础上,通过野外地质灾害详细调查,对其影响因素进行详细分析,利用基于模糊数学的层次分析方法,选取地形因素、松散物质、降雨因素、植被因素等7个评价因子,完成了对研究区内泥石流灾害进行危险性评估,并探讨了区域泥石流灾害危险性评估方法及技术流程。根据评价结果:泥石流灾害发育主要受控于地形地貌、松散物储量及降水3个要素,其中地形地貌要素是泥石流灾害发生的决定性因素;研究区内高危险的泥石流沟4条,主要为矿渣泥石流和沟谷泥石流;中危险的8条;低危险的泥石流沟20条;弱危险的泥石流7条。因此,应根据评价结果采取加强监测、适当工程治理或搬迁避让等方法进行危险性控制,以便达到防灾减灾的目的。     

强震区震后泥石流物源起动机制研究现状

汶川特大地震对震区山体结构的破坏导致震后泥石流物源激增,次生泥石流灾害频发。为进一步探究震后泥石流物源起动机制,通过资料收集与分析的方法,概述了强震区震后泥石流物源起动机制研究现状,从野外调查、物理模拟试验、数值模拟分析三个方面总结了目前震后泥石流物源起动机制研究的主要进展及理论成果,在此基础上,提出针对震后泥石流物源起动机制进一步研究的建议:模型试验应加强降雨过程、降雨类型等相似律的研究;数值模拟分析计算模型应注重考虑侵蚀和挟带影响,同时加强区域大尺度复杂地形泥石流起动的模拟分析;此外,应重视地质环境脆弱山区高位物源成灾机理研究。     

极震区泥石流流量计算方法的研究

极震区形成了大量高位能型滑坡和震裂山体,震裂山体在重力和后期降雨联合作用下,震裂面延伸、扩展和贯穿,从而形成贯通性破坏面,破坏结构,这使震裂潜在型物源转变为新崩滑体物源。极震区物源与非地震区物源迥异的物理性质,使泥石流启动的临界条件降低,导致泥石流流量在物源形成、汇流和运动过程都具有放大效应,现有的泥石流峰值流量计算方法在极震区的应用具有明显的局限性。综合考虑了地震放大效应、沟道纵坡降、沟道宽度、水动力条件和泥石流物理性质等因素对泥石流流量的影响,建立了泥石流流量-冲刷模型。对比实例验算结果和实测流量,吻合较好,说明本文计算公式对于极震区的适用性和有效性。所得成果可用以估算汶川地震中极震区泥石流流量,对泥石流防治措施的选择有参考价值。     

白龙江流域舟曲县城区地质灾害危险性评价

地质灾害危险性评价对城镇国土空间规划与防灾减灾管理具有重要的意义,目前地质灾害危险性评价方法较多,但主要集中在对区域或单体地质灾害的危险性评价研究,对城镇尺度地质灾害危险性评价较少。该文以地质灾害高发的舟曲县城区为研究对象,以网格划分为评价单元,以1:10 000地质灾害详细调查数据为基础。根据斜坡岩土体物理力学性质及侵蚀特征,利用无限边坡模型计算不同栅格单元的稳定性,并结合斜坡破坏概率及构建的斜坡滑动距离评价了城区斜坡危险性,在此基础上采用FLO-2D模型进行了泥石流灾害危险性评价,最后在arcgis平台下综合城区斜坡和泥石流危险性评价结果,完成了舟曲县城区50年一遇降雨条件下地质灾害危险性评价及区划。评价结果表明:舟曲县城区地质灾害高危险区面积6. 43 km2,共发育灾害点32处,威胁承灾体面积640. 29万m2;中危险区面积5. 15 km2,共发育灾害点7处,威胁承灾体面积509. 73万m2;低危险区及以下面积15. 80 km2,共发育灾害点3处,威胁承灾体面积1 527. 82万m2。该评价方法在一定程度上完善了城镇尺度的地质灾害危险性评价过程,并为舟曲县城区地质灾害防治提供参考。