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。     

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。     

泸定6.8级地震公路地质灾害链效应分析

省道S217是2022年9月5日泸定6.8级地震中灾毁最为严重的公路，沿线灾害链生效应明显。通过实地踏勘，收集地质资料和前人研究成果，总结了公路沿线崩塌群、滑坡、泥石流次生地震地质灾害的分布规律及特征，并从灾害链的角度对地震诱发次生地质灾害进行剖析，归纳出地震—震裂山体—崩塌(滑坡)、地震—崩塌(滑坡)—堰塞湖—水流(冲刷)—泥石流、地震—滑坡—崩塌等灾害链模型，且通过对灾害链成灾机理和发展趋势的分析判断：部分灾害链已趋于稳定，但仍有部分灾害正在发展、或将形成隐患。为此，针对灾害链的孕灾环和激发环，建议通过监测、控制、消除激发环和改变新孕灾环的方式实现断链，提出了相应的断链措施，为灾后重建提供参考。     

汶川地震灾后重建的岩土工程问题探讨

在对5.12汶川地震灾区大量次生地质灾害实地考察调查的基础上,总结了次生地质灾害发育分布的特点,探讨了灾后重建的岩土工程问题。此次地震引发的次生地质灾害主要有崩塌、滑坡、泥石流、堰塞湖等;次生地质灾害的发育分布与地震烈度相一致,与断裂带密切相关,并形成崩塌、滑坡→泥石流或崩塌、滑坡→堰塞湖→泥石流灾害链。灾后重建必须注重建设场地工程地质条件的研究、科学规划选址,合理避让地质灾害高风险地段;对重点高陡边坡灾害须进行必要的岩土工程加固,山区建筑地基基础设计应符合相关要求,要尽量减少对地质环境的扰动,预防工程诱发灾害。研究结果可为灾区岩土工程减灾防灾以及灾后重建提供参考。     

川藏铁路雅砻江深切峡谷区滑坡早期识别研究

川藏铁路自东向西横穿雅砻江段高山峡谷区,沿线滑坡地质灾害频发,且具有强隐蔽性、高突发性、强链状性、强破坏性等特点,严重威胁川藏铁路的建设和运营安全。为了实现对深切峡谷区重大滑坡地质灾害早发现早防范,采用孕灾环境条件分析、高精度遥感、InSAR监测技术、无人机航拍等"星-空-地"识别技术,对深切河谷滑坡进行早期识别。获取深切峡谷区滑坡包括孕灾环境、斜坡空间几何结构、斜坡灾变演化特征等指标,构建深切峡谷区滑坡早期识别方法及指标体系,并运用该识别方法对典型滑坡甲西滑坡进行识别验证。以期为深切峡谷区滑坡地质灾害早期识别和防灾减灾等工作提供参考。     

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。     

震后灾害链生机制及其对汶川地震城镇重建的影响

汶川8级大地震对地表产生强烈扰动,导致次生山地灾害极度发育,影响到震后灾害的活动特征及其相应的减灾对策。震后松散固体物质急剧增加、流域微地貌变化明显(沟道堵塞严重)、水文变化利于侵蚀和洪峰,使得灾害群发链生:崩塌、滑坡→泥石流→堰塞湖→溃决洪水(泥石流),8月中旬灾区各地因强降雨而大规模爆发泥石流堵塞河道,洪水冲毁掩埋重建城镇,给地震重灾区造成巨大损失。从以汶川县映秀镇为例,在阐述灾害链研究成果的基础上,分析震后灾害链的形成条件、成灾过程以及对城镇重建居民点的危害特点,进而提出灾害防治措施,为灾后城镇建设防灾减灾提供参考建议。     

浙江乐清仙人坦泥石流的形成机制

根据强台风场区典型台风暴雨激发泥石流的地质背景条件和土体应力、滑坡稳定性的时空分布特征,分析了强降雨动力因素,特别是前期降雨量值和后期降雨量值启动滑坡泥石流时的拐点,探讨了台风暴雨过程中泥石流发生的不同阶段及与地质地貌特点和降雨量值间的相互关系,分析了浙江东南沿海台风影响区暴雨激发泥石流灾害的成因机理,提出相应的工程防治措施.     

汶川地震诱发黄洞子沟地质灾害链效应及断链措施研究

黄洞子沟地区是汶川地震触发震害最为严重,灾害链效应最为明显的地区。通过详细的实地调查、借助遥感影像、雨量数据分析,揭示了震后地质灾害发育情况及特征,并归纳出了地震-滑坡-堰塞湖;地震-震裂山体-崩塌-碎屑流-泥石流;地震-崩塌、滑坡-泥石流三种典型的地质灾害链模式。将灾害链成链动力过程划分为:孕灾环、激发环、演化环和损害环,孕灾环是前提,激发环是启动因素,演化环是过程,损害环是结果。黄洞子沟灾害链是由内外动力作用联合形成的复合型灾害链,仍处于不断演化的过程当中,并从地形条件、地质条件、气象水文条件三个方面对灾害链的成链条件进行了分析,最后针对黄洞子沟灾害链的现状及威胁对象,建议从损害环采取主要断链措施。     

断裂构造对金沙江巧家至蒙姑段泥石流发育影响研究

金沙江下游巧家到蒙姑段位于青藏高原东缘,区域断裂发育,地质环境复杂,泥石流灾害严重,历史上曾多次爆发泥石流并堵断金沙江。本文利用RS与GIS技术,结合野外考察资料,提出"泥石流规模指数"和"流域断层密度"两个指标,定量分析了断裂构造对泥石流规模的影响。结果表明,活动断裂和断层穿越泥石流沟的形成区和流通区时,造成沟道两岸岩土体破碎强烈,易触发崩塌滑坡,为泥石流提供丰富的物源条件;泥石流规模指数与流域断层密度呈指数关系,且当泥石流流域面积离散程度减少时,其相关性越高。     

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.     

V型排导槽横纵比降对泥石流流速的差异影响研究

V型排导槽是一种有利于泥石流固体物质排泄的速流结构形式,可解决泥石流在槽内发生淤积堵塞的难题,因而被广泛应用。但是,因V型排导槽流速计算中水力坡度采用相同权重横纵坡矢量合成的综合比降,导致排导槽流速计算结果不准确而仍发生泥石流淤积的现象,不能充分发挥V型排导槽的速流优势。为了揭示V型排导槽横纵比降对泥石流流速的差异影响,设计完成了25组室内模型实验,分析了不同横纵比降组合条件下泥石流流速的差异及原因,查明横纵比降均与泥石流流速呈正相关关系,其中横比降对泥石流流速的影响低于纵比降;根据实验数据建立了泥石流流速关系式,得到横比降和纵比降在V型排导槽泥石流流速中的权重分别为0.75和1.30,验证了横比降在V型排导槽综合比降中的权重影响低于纵比降,为V型排导槽过流能力计算的优化研究提供思路和参考。     

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。     

山区沿河公路地质风险形成机制

根据山区沿河公路灾害的特点,将以岩土介质为主的传统地质灾害类型和水沙介质灾害类型整合,提出了“广义地质灾害体”的概念,并以介质组成为标准进行了广义地质灾害体分类.在孕灾环境评价和致灾因子评价的基础上,提出了广义地质灾害体的孕灾环境与致灾因子异相耦合发育机理.基于公路承灾体健康的理念,认为公路承灾体易损性主要受控于公路结构本身的健康性态,采取技术可行、经济合理的技术措施使结构健康复原是工程性减灾措施的目的.将公路承灾体类型分为结构性承灾体和功能性承灾体两类.提出了公路地质风险的耦合对抗形成机制,即公路地质风险是广义地质灾害体危险性与公路承灾体易损性之间时空耦合对抗的结果.认为地质风险评估是关于多因素非线性灾害风险系统的预测评价问题.根据地质风险形成的耦合机制,提出了采用解耦措施来逆向控制公路地质风险形成演化过程的减灾思路.针对山区沿河公路,给出了从孕灾环境、致灾因子、广义地质灾害体危险性、承灾体易损性评价到地质风险评估的思路与一般函数表达式.     

白龙江中游泥石流排导槽运行现状及防治建议

以白龙江中游泥石流排导槽为研究对象,总结分析了该地区泥石流排导槽的运行现状及存在问题,并分析出现排导问题的主要原因。通过对研究区20条泥石流沟的调查,研究发现该地区排导槽存在因槽体结构或尺寸设计不合理等原因而引起泥石流的漫溢、淤积、槽底侵蚀以及在泥石流的冲刷作用下引起的排导槽基础掏蚀、侧墙侵蚀破坏等问题。对该地区泥石流沟出现的排导问题进行分类发现,泥石流排导槽的排导问题与泥石流沟流域面积有一定关系,淤积情况一般多发生于面积较小的泥石流沟中,而冲刷侵蚀情况则较多发生于面积较大的泥石流沟中。结合实地情况及泥石流排导槽出现的排导问题特点,提出相应的工程防治建议。     

基于Fluent强震区王家沟泥石流运动特征研究

为研究泥石流的运动特征,该文首次引入计算流体动力学软件Fluent,模拟研究泥石流在流通区和堆积区的运动状态及流体的液面范围。现场调查清水乡王家沟泥石流的基本特征,分析该泥石流的致灾因素。通过无人机拍摄获取流域DEM图,利用ArcGis、Mapgis、Auto CAD、Ansys等软件建立计算模型,将现场调查得到的泥石流降雨量、重度等相关参数导入Fluent软件中,进行泥石流的数值模拟。模拟结果显示,王家沟泥石流最大流速12.30 m/s,主要发生在流通区下游沟道拐弯处。泥石流沟道越窄,地形越陡,流速越大;泥石流流到堆积区时开始减速,并沿沟道左岸漫流堆积。该泥石流的威胁对象主要为流体左侧沟口居民区及S306省道枢纽。     

泥石流入汇对河流河床演变的影响

通过对现有文献资料的总结,探讨了泥石流入汇后随主河水流运动的几种可能形态和运动特点,分析了主河河床的演变情况,并提出按主支流水沙相互作用的大小,将主河河床演变分为弯曲、摆动和急流－深潭3种类型;对不同类型河流河床演变进行了分析,为进行泥石流入汇对主河水流运动与河床演变影响的研究奠定了基础。     

汶川县城泥石流灾害风险评价研究

泥石流灾害是对我国西南山区城镇威胁最为严重的地质灾害之一。强震的作用则会诱发大量的滑坡和崩塌等不良地质体,为泥石流的发生提供了必要的物源条件。为深入认识在强震和强降雨等极端事件下震区泥石流的危害特征及潜在风险,以汶川8.0级地震强震区汶川县城后山南沟为例,基于高分辨率RS影像和GIS技术,通过开展危险性和易损性评价、指标分类及赋值、空间计算及叠加分析,对该城区泥石流风险开展了实例研究,并基于此探讨了强震区城镇泥石流灾害风险评价方法,评价结果可为该城镇乃至西南强震区城镇泥石流灾害的防灾减灾规划提供参考和依据。     

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。     

金沙江杀威台子滑坡成因动力学特性研究

规模巨大的金沙江杀威台子滑坡形成于约4万年前,现存体积约2.69×108 m~3,其堆积体物质结构表现出典型强动力触发的溃散型滑坡特性。进一步的离散元数值反演分析成果表明:山体内广泛发育的结构面是控制斜坡稳定的关键;a_(max)=0.4g为斜坡岩体保持整体稳定的极限动力荷载,形成高速远程运移碎屑流溃散型破坏的临界动力荷载为a_(max)=1.3g;滑坡的成因机理是底部剪切滑移锁固段岩体在强震作用下无法抵抗上部岩体的推挤而触发溃屈破坏;滑体前端受底部摩擦逐渐减速,中后部物质在强大的地震惯性力驱动下,仍以较大速度猛烈撞击前部低速滑体并抛射形成溃散型碎屑流,这是滑坡前部物质极具冲击力并远程运移越过河床甚至急剧爬坡冲覆于岸坡之上达200m的关键动力学原因。