泥石流堆积扇发育演化特征观测研究

李子凹沟和滑脚坡沟是著名高频泥石流沟蒋家沟中游流通段的两条支沟，流域条件极为相似，泥石流暴发频率高，堆积扇发育快。以这两条沟为对象，观察泥石流在堆积扇上的运动和停积过程，对不同特征的泥石流堆积体进行采样分析，并在每年雨季前后测量堆积扇地形及其纵横断面。对这两条支沟泥石流堆积扇2006~2008年的发育过程、平面形态、纵横剖面、堆积速度等进行分析，得出如下结论：（1）滑脚坡沟泥石流体颗粒较粗，容重大，泥石流整体堆积，呈垄岗状。李子凹沟泥石流粗大颗粒少，容重小，在扇体上漫流，堆积呈舌状。堆积扇的进一步发育主要靠垄岗状堆积 改道完成。（2）主沟堆积条件下，支沟泥石流堆积扇以淤高为主，且淤高幅度在扇体上下部分布均匀。（3）泥石流堆积扇发展到一定程度后，纵比降基本稳定，表现为剖面上发生持续且较为均衡的堆积。横剖面在主沟上游方向的坡度较小。〖     

泥石流暴发频率与其形成区块石粒径的关系

泥石流是山区常见的地质灾害之一，重大的泥石流灾害往往是由低频率泥石流造成的。通过对四川省西部地区17条泥石流沟的野外实地考察，测量了泥石流沟道内不同位置的块石粒径，研究了泥石流形成区、堆积区粗大块石粒径与泥石流暴发频率之间的关系。通过统计调查研究，得出坚硬岩石地区的块石粒径较大，泥石流暴发频率较低的结论，并初步给出由块石岩性、粒径来判定泥石流暴发频率的方法。用块石岩性和块石的平均粒径推测该泥石流沟的暴发频率，在低频泥石流的判断上简单可行，较为实用：可以通过查询地质图、判断主要岩性、对块石粒径赋值、选取影响因素进行修正、判定泥石流暴发频率。为深入研究低频率泥石流的形成机理提供了基础数据，为有效地预测和防治低频率泥石流提供了依据     

典型暴雨泥石流堆积扇危害范围演变规律

以小江流域蒋家沟、大白泥沟为研究区,利用1987~2014年陆地卫星影像数据,采用面向对象自动解译和人工目视解译相结合的方法,生成两条泥石流沟不同时期堆积扇危害范围数据集产品;结合地形资料,分析不同发育期泥石流堆积扇危害范围变化情况及其影响因素。分析表明:(1)1987~2014年,蒋家沟、大白泥沟泥石流堆积扇危害面积出现退缩趋势。(2)处于壮年期的大白泥沟流域堆积扇退缩幅度小,处于老年期的蒋家沟泥石流堆积扇退缩幅度大,且已趋于稳定。(3)水源、物源和人类活动是蒋家沟、大白泥沟堆积扇危害范围变化的主要影响因素。     

涪江上游泥石流灾损土地特征及典型流域淤积危险性研究

涪江上游以高山峡谷为主,人地矛盾突出,泥石流灾损土地是山区居民选择的主要生产生活场所。通过野外调查,初步查明目前涪江上游泥石流灾损土地以淤高的发展趋势为主,灾损土地扇形完整性程度达58%,以中等易发为主;大部分灾损土地距离主河距离为100~350 m,距离适中,水热条件良好。基于不同降雨频率条件下泥石流主沟内泥深、流量差异性,建立泥石流灾损土地的淤积危险范围确定方法;快速得到南坝窖子沟20 a一遇、50 a一遇、100 a一遇3种降雨频率条件下泥石流淤积危险范围,分别为0.167 km~2、0.292 km~2、0.420 km~2。为下一步建立基于土地潜力和灾害风险两个指标的灾损土地资源化潜力评估方法,探索泥石流灾损土地资源化利用模式,提供基础条件,并为山区居民进行土地利用提供快速指导。     

济南市南部山区降雨特性分析

通过对济南市南部山区50年降雨资料的分析,得出南部山区年降雨量为648mm,降雨季节性明显,降雨量主要集中在6-8月份的降雨特点;采用皮尔逊Ⅲ型曲线拟合了降雨频率曲线,分析了降雨量与频率之间的关系,得出年降雨量在1000mm以上的频率是2%,年降雨量在640mm以上的频率是50%。最后采用一维坡地径流模型对南部山区内的典型丘陵的产流量进行了模拟计算,模拟结果和实测值吻合较好。     

基于流域演化的泥石流敏感性分析

基于泥石流来源于某些处于特殊演化阶段的分支小流域的理论,分析了面积高程曲线及其参数与泥石流活动的关系。面积高程曲线积分值S表征流域内松散固体物质量,S/2对应的相对高差比值K表征流域源地面积在不同高程的分布,以S和K为参数提出泥石流敏感性分析思路。针对汶川县主要公路(都汶公路和省道303)沿线泥石流敏感性分析,在Arcgis、Matlab等软件的支持下,基于震前1:50 000地形数据,计算了研究区泥石流流域的S和K。根据计算结果,初步判定了各流域的地貌发育阶段,以及流域源地汇水区的高程位置。并根据震后泥石流实际活动情况,对于S小于0.5但又属于震后频发型,或者S值大于0.5但其面积较大且分支较多泥石流沟,进行了次一级子流域的面积高程值计算,判定其易发生泥石流具体源地。最后,根据流域面积高程值S得出了研究区泥石流敏感性分级图,分析结果基本反应了地貌演化对泥石流发生能力的潜在影响。     

城镇化地区水文过程实验观测与模拟——以太湖西苕溪流域安吉实验小区为例

城镇化的发展使不透水面积不断增加，往往导致地区的水文过程发生较为明显的改变。以太湖上游西苕溪流域内的安吉城镇化实验小区为例，在对研究流域50多a长系列水文气象资料和区域城镇化特征作较详细分析的基础上，结合2005~2008年短时间尺度降雨径流观测实验，通过雨量、水位以及下垫面等数据分析，选用Storm Water Management Model这一暴雨洪水管理模型对该地区的典型洪水过程进行了模拟，对其降雨径流规律进行了分析。结果表明：该模型对该区域的模拟效果较好，误差较小，可以用于该城镇化地区的降雨径流过程模拟和洪水规律定量分析；分析该实验小区降雨径流过程可知，城镇化使该地区洪水上涨过程明显加快，6场典型洪水的峰型系数均值为305，洪峰流量增大而滞时缩短，较快的汇流速度使该地区的防洪压力较大。实验观测方法及模拟分析成果将有助于对太湖地区小流域城镇洪水过程特征与规律的认识，对我国东部城镇地区的防洪、规划与管理也具有重要的借鉴意义     

三峡库区典型常绿阔叶林冠层降雨截留模拟研究

为了验证修正的Gash模型对三峡库区内缙云山典型常绿阔叶林冠层截留模拟的适用性,基于2012年4~7月的气象和林分特征资料以及实测的穿透雨和树干茎流等资料,分析缙云山常绿阔叶林林外降雨、穿透雨和树干茎流特征,并应用修正的Gash模型对林冠截留量进行模拟,对比分析周降雨累计截留量和单次降雨截留量的模拟值和实测值,采用敏感性分析法分析模型参数对截留量的影响程度。结果表明:研究期间共34次降雨,总降雨量为522.1mm,平均降雨强度为1.3mm/h,大部分为低雨强、低雨量级、长历时的降雨;穿透雨量、茎流量和林冠截留量的实测值分别为450.9、9.6和61.6mm,模拟值分别为446.1、7.7和68.2mm,模拟的截留量约高出实测值10.8%,模型能够较好适用于缙云山常绿阔叶林场降雨截留总量的模拟。此外,对模型参数进行敏感性分析得出,以林冠郁闭度c对模拟结果影响最大,其次为平均降雨强度R、林冠持水能力S和林冠平均蒸发速率E,而以树干茎流系数pt和树干持水能力St这2个参数对林冠截留总量影响很小。     

大渡河上游八步里沟泥石流防治中的资源综合利用研究

八步里沟位于大渡河上游,沟口堆积扇为金川县城,历史上泥石流灾害严重。20世纪80年代以来,对泥石流灾害进行了综合治理,工程防治效果明显,通过近30a的演化,防治工程与泥石流灾害共同作用形成了独特的泥沙资源并进行了初步开发。分析了八步里沟的资源特征、综合开发利用的制约因素、开发与保护的优化配置以及进一步开发的空间等问题,发现拦砂坝库区的建材开发有效延长了工程运行年限,沟内种植经济林抑制了泥石流灾害,拦砂坝抬高沟床侵蚀基准面为小水电开发和灌溉提供了水头,经济发展与灾害防治形成良性循环,达到可持续发展的目的。为提高资源利用率,最大化发挥防灾工程的经济效益和社会效益,可进一步利用现有治理工程建立泥石流防治的科普基地,沟口堆积扇泥石流排导工程两侧设立限制开发区、建立生态公园,达到优化资源开发的目的。     

基于GIS和AHP的芦山地震灾区泥石流危险性评价

采用层次分析法，通过判断矩阵建立起各要素之间的数量关系，选取坡度、地层岩性、断裂带、植被覆盖、地震烈度及年降雨量作为评价指标，并阐明了各指标与泥石流之间的相互关系。建立以地理信息系统为平台的泥石流危险性评价模型，得到地震灾区泥石流危险等级分区图。通过评价，初步认识到研究区内芦山县、天全县、名山区、雨城区位于泥石流极高危险区，且评价分区结果与区内地灾点分布特征相吻合     

基于小流域单元的怒江州泥石流易发性评价

开展泥石流灾害易发性评价,了解区域泥石流易发程度的整体特征和空间异质性,为区域宏观层面国土空间布局及地质灾害防治规划等提供依据。基于小流域评价单元,选择距断裂带距离、岩性、melton比率、流域延伸率、流域高差率、河流弯曲系数、流域水系密度、平均植被覆盖度、年均降水量、距道路距离、距居民点距离等11个评价指标,采用确定性系数模型CF和多因子叠加权重确定法开展怒江州泥石流易发性评价研究。将易发性评价结果划分为5个等级,并以研究区历史泥石流灾害对易发性评价结果验证。结果表明:极高易发区面积仅占研究区总面积的8.31%,但发生泥石流灾害的数量占泥石流总数的29.75%;高易发区的面积占总面积的12.29%,发生泥石流的数量占22.59%。最后通过独立样本验证,易发性评价模型性能(AUC=0.742)良好。怒江州泥石流灾害易发性评价结果与历史泥石流灾害点空间分布较为吻合,表明选取的易发性评价指标和评价方法可行,评价结果可为怒江州防灾减灾工作提供参考。     

基于SCS-CN与MUSLE模型的三峡库区小流域侵蚀产沙模拟

传统土壤侵蚀模型模拟次降雨产沙时难以确定泥沙输移系数,分布式的侵蚀产沙模型对数据量需求量大。选择三峡库区宋家沟小流域为研究对象,基于2013年的降雨、植被盖度、地形、土壤等数据,利用SCS-CN和MUSLE模型耦合模拟流域的场降雨的产沙量。结果表明:该模型的模拟值的精确度在可接受范围内,整个流域2013年的泥沙流失量是3 923t,全年中5场较大的降雨贡献了泥沙流失量的80%以上;不同土地利用类型的泥沙输出量差异很大,耕地(面积44.63%)贡献了81.54%的泥沙,有林地(面积47.61%)贡献了17.63%的泥沙;坡度在0~8度的区域贡献的产沙量仅为1.75%,大于25度的区域占流域面积的比例是39.21%,产沙量占55.77%;泥沙模拟值相比实测值偏大,其原因可能是流域中分布的池塘改变了径流过程,发挥拦截泥沙功能。     

井冈山国家级自然保护区林冠降雨截留模拟研究

对已有的冠层截留模型进行改进,以ArcPy函数库为基础借助遥感和GIS模拟技术,以半小时为时间步长对井冈山保护区2012年9月~2014年8月研究森林冠层降雨截留进行了模拟。在区域尺度上利用模拟结果对森林冠层年、月降雨截留特征进行了分析。结果显示,整个保护区年均冠层降雨截留率为18.46%,截留量为257.60mm,不同森林类型区域尺度的年均截留率在17.26%~21.25%;月降雨量与各森林类型区域尺度的冠层截留率负相关,与截留量正相关。不过降雨量对截留量和截留率的解释程度分别只有约58%和72%。一个与月降雨量和月内雨量分配有关的参数Pa对月截留量的解释程度可达0.84以上,通过分析得到了利用Pa估计各森林类型月截留量的简便方法。上述模拟和分析揭示了森林冠层区域尺度上森林冠层不同时间尺度的截留特征,为保护区进行区域性长时间的水量平衡研究以及水源涵养评估和研究提供更加方便简洁的途径。     

汶川地震后四川省安县黄洞子沟泥石流特征

2008年5月12日汶川地震诱发了黄洞子沟流域规模巨大的大光包滑坡,部分滑体前冲堆积于沟道内,直接为后期泥石流的形成提供了丰富的松散固体物质,改变了黄洞子沟泥石流形成条件,使黄洞子沟从一条非泥石流沟演变成了一条高频泥石流沟。震后黄洞子沟几乎每年雨季都会暴发不同规模的泥石流,其中以2013年"7·09"泥石流灾害规模和危害最大。本文着重分析了黄洞子沟泥石流形成特征,并从地形、降水和地质三个方面将黄洞子沟和文家沟进行对比,得出了物源堆积体颗粒粒径与泥石流形成的关系。     

安宁河上游冷渍沟泥石流特征及其发展趋势

冷渍沟是安宁河上游左岸的一级支沟，沟内发育了一大型滑坡 碎屑流，为后续泥石流活动提供充足的松散物质来源。为了研究冷渍沟泥石流的危害特征，在野外调查和实地勘测的基础上，分析了泥石流的形成背景条件及其特征，探讨了泥石流的发展趋势，提出了相应的泥石流防治对策。研究表明，冷渍沟泥石流属于过渡性（亚粘性）高频大规模泥石流，泥石流成灾速度快，危害严重；百年一遇的泥石流容重为21 t/m3，五十年一遇的泥石流容重为20 t/m3，二十年一遇害泥石流容重为19 t/m3，相应的峰值流量分别为12768、8171和3818 m3/s。在常态下，冷渍沟泥石流的发生频率和规模会逐渐减小；但如果近期遭遇强震或者暴雨，一旦滑坡失稳堵塞沟道，将会暴发大规模泥石流，很容易堵断安宁河，对上下游造成严重危害。因此，建议在该流域布设必要的泥石流防治工程；同时加强对沟道两岸和滑坡稳定性监测，做好泥石流发生的监测预警工作     

平原圩区城镇雨洪淹没模拟与调控策略——以昆山市淀山湖镇为例

模拟与评价雨洪淹没特征是科学评估暴雨洪涝灾害风险与优化雨洪调控措施的基础。以长三角典型平原圩区城镇淀山湖镇的8个圩区为例,基于地形、气象、雨水管网等数据,通过构建多重现期的降雨情景,采用一维SWMM模型模拟了雨水管网的溢流特征,耦合二维CADDIES模型识别了管网溢流在地表形成的雨洪淹没区域,定量评估了雨洪淹没特征的主要影响因素,并阐明提升泵站排涝能力与增加水面面积2种雨洪调控情景的优化效果。结果表明：(1)溢流点数量受圩区地表属性和降雨特征的共同影响,淹没面积与降雨特征显著相关,降雨重现期大于0.63 a且逐渐增大时,淹没面积亦随之显著增加;(2)在强降雨情景下,淀山湖镇雨水管网负荷较高且不能有效应对超过50 a的强降雨事件;(3)提升泵站排水能力能有效减少淹没面积,但未能减少溢流河道以及雨水管网溢流点数量;(4)增加水面面积能显著提升圩区雨洪调控能力,当新兴圩、永胜圩和红旗圩水面率分别达到6.03%、10.87%和8.83%时,可有效抵御100 a降雨事件所导致的河道溢流状况。研究结果可为长三角地区平原圩区的雨洪灾害风险评估与雨洪调控措施优化提供决策参考。     

基于超阈值取样的中国不同重现期降雨强度空间分异特征及强降雨变化模态(1961～2016年)

不同重现期下的降雨强度对于城市防洪减灾具有重要科学和现实意义。利用中国1961~2016年的535个日值降水站点数据，采用日降雨量的90%、95%和99%分位数阈值，对比分析不同超阈值取样下的中国不同重现期降雨强度空间分异特征和强降雨变化模态。结果表明：（1）3种分位数降雨阈值均呈东高-西低的空间分异特征。相比绝对阈值，日降雨量的95%和99%分位数阈值用于研究大雨和暴雨是相对合理的。（2）3种超阈值样本下的中国不同年遇型降雨强度受区域气候环境和地形条件影响，其空间演变特征具有相似性，均呈现出从东部沿海向西和向北扩张的趋势，但相同年遇型下的降雨强度空间格局在3种超阈值取样方法下差异较大。（3）EOF分析即经验正交函数分解表明在绝对阈值和相对阈值取样下的中国强降雨变化模态具有一致性，前三模态方差解释率可以达到54%以上，且第一、二和三模态的方差解释率均超过10%，分别达到约30%、14%和11%，均表征了中国年际强降雨量的不同变化规律特征，具有明显的气候物理意义。     

城市屋面雨水利用潜力分析——以南京市河西地区某小区为例

城市雨水利用是解决城市水资源短缺和减轻内涝灾害的手段之一。以南京市某小区为例，在分析南京市降雨特征的基础上，利用1〖DK〗∶500地形图资料计算了不同降雨保证率条件下该小区屋面雨水可收集量，分析了雨水收集利用在减轻城市内涝方面的作用，并提出了设置地面蓄水池的4条原则，在此基础上调查分析了该小区设置地面蓄水池的可行性。结果表明:在降雨保证率为50%时，通过屋面年可收集利用的雨量为114 272 1 m3；在日降雨量为500和955 mm（南京市多年平均年最大日降雨量）时，屋面雨水利用可减少214%和112%的地表径流；小区内可设置蓄水池的建筑屋面面积占总屋面面积的55%，其中住宅和其他类建筑中可设置蓄水池的建筑屋面面积比例占77%     

基于层次分析法的未确知测度理论泥石流危险性评价

将未确知测度理论与层次分析方法相结合用于评价泥石流危险性。根据泥石流危险性的影响因素和等级划分标准，选取泥石流规模、泥石流发生频率、流域面积、主沟长度、最大相对高差、流域切割密度、主沟床弯曲系数、泥砂补给长度比、24小时最大降雨量、人口密度等10个指标作为泥石流危险评价因子，利用未确知测度理论建立泥石流危险性评价指标的未确知测度函数，通过层次分析方法确定各评价指标的权重，依据置信度识别准则对泥石流危险性进行评价，并结合实例进行了对比分析。研究结果表明，基于层次分析方法的未确知测度理论的评价方法评价过程合理、置信度高、结果可靠，为泥石流危险性评价提供了一种新的方法     

大渡河上游沙耳沟泥石流震后特征及其发展趋势

沙耳沟是一条老泥石流沟，处于“5.12”地震的严重波及区。为了研究地震对严重波及区泥石流沟的影响，通过详细的野外调查和勘查，对沙耳沟泥石流震后基本特征和发展趋势进行了探讨。沙耳沟泥石流的性质可判定为“中频率 中~大规模 较高粘度泥石质泥石流”，具有暴雨激发、成灾速度快、危害严重等特点，其危害作用主要为冲毁和淤埋。泥石流物源主要以沟床质起动、沟源侵蚀和沟岸崩滑补给为主，沟内固体物源方量约1300×104 m3，其中可能参与泥石流活动的固体物源动储量约300×104 m3，已经具备暴发中 大规模泥石流的可能性。根据计算，在50 a一遇的暴雨作用下，一次泥石流总量超过9×104 m3；在100 a一遇及更低频率的暴雨作用下，一次泥石流总量超过13×104 m3。通过研究发现，“5.12”地震对地震严重波及区的泥石流沟有一定的影响，但影响不十分明显，其发展趋势仍按自身规律进行演化。