浙江省泥石流与降雨历时关系研究及应用检验

灾害发生与降雨关系的研究是泥石流预警预报研究的核心内容,传统的研究在影响泥石流发生的前期有效降雨历时的选择上存在较大的随意性和主观性。以浙江省已发生的193条泥石流为样本数据,基于降雨历时始算时间的三种定义,对泥石流发生与降雨历时之间的关系进行了统计分析,认为浙江省泥石流总体上与2 d短历时强降雨关系密切。其中,台风期泥石流主要由2 d降雨引发,影响泥石流发生的降雨历时一般不超过10 d;梅雨期泥石流主要由3 d降雨引发,影响泥石流发生的降雨历时一般不超过15 d。基于上述结论,进行了台风期泥石流临界雨量的计算,并选择"云娜"台风期间发生的18处沟谷泥石流作为检验样本进行检验,证明效果较为理想。     

四川省泥石流预报的区域临界雨量指标研究

本文在讨论四川泥石流分区的基础上,论述了区域泥石流临界雨量指标的确定方法及应用问题。并制定了四川泥石流预报的区域临界日雨量和临界小时雨强指标。     

基于临界雨量的震后泥石流预测预报研究——以白沙河流域为例

降雨型泥石流是影响汶川地震灾区灾后重建和可持续发展的主要灾害类型,震后几年已经给灾区群众生命财产造成了巨大的损失。以白沙河流域为例,对比研究了汶川地震前后泥石流临界雨量条件,震后临界雨量比震前日雨量降低约36.0%~48.8%,小时雨强降低约20.3~52.2%;采用Logistic回归模型对5种雨量数据组合条件下的泥石流预测进行了研究;建立了与气象部门紧密结合的当日降雨量泥石流预报等级,对于震后泥石流预测预报研究和防灾减灾具有重要意义。     

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。     

汶川地震灾区震后泥石流激发雨量研究

降雨作为泥石流的触发因素,常用于泥石流的预警预报,一个地区泥石流发生与否与前期有效累积降雨量和激发雨量相关密切。在对汶川地震灾区已发泥石流灾害的18个泥石流案例的1 h激发雨量与流域面积、沟谷长度、松散物质储量、岩石类型、地震动峰值加速度、土地利用类型以及泥石流沟的坡度等影响泥石流活跃性的因子进行主成分分析基础上,选取了6个主成分对泥石流1 h雨量激发系数进行拟合,得出了1 h激发雨量的计算方法。并讨论了该方法在地震灾区的适用性,可为地震灾区泥石流灾害的预警预报提供参考。     

基于前期有效雨量的山洪灾害临界雨量探讨

从山洪灾害形成的条件入手,分析了广东省瑶安小流域1958-2011年发生的10场山洪灾害雨量资料,认为降雨是该区山洪灾害的重要诱发因素,且灾害发生当日降雨量与前4d有效雨量之间关系最为密切。利用该两者之间关系分别作出了警戒雨量和转移雨量基准线,分析了该地区山洪灾害形成的警戒雨量和转移雨量,探讨该区山洪灾害形成的临界雨量条件。     

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。     

中巴公路盖孜河段降雨型泥石流的激发雨型及临界阈值研究

目前针对新疆南疆干旱少雨地区降雨型泥石流的研究较为薄弱,开展泥石流发生的激发雨型和临界阈值研究具有重要理论意义和应用价值。以中巴公路盖孜河段为研究区,分析降雨型泥石流发生的降雨过程数据,探讨泥石流的激发雨型及激发雨量特征,建立研究区降雨型泥石流发生的临界降雨阈值。研究表明:(1)研究区降雨型泥石流的激发雨型包括快速、中速和慢速3个类型,这三种降雨历时的泥石流分别约占总数的64.3%、14.3%和21.4%,说明短历时的降雨更容易激发泥石流;(2)研究区降雨历时和诱发泥石流所需的平均雨强之间呈反比例关系,但降雨历时与泥石流发生所需的累计降雨之间是正比例关系;(3)利用有限的泥石流降雨过程数据拟合出降雨阈值函数,并对研究区无降雨资料区发生泥石流所需的激发雨量指标进行了合理预测。研究成果可为中巴公路沿线泥石流预警中降雨阈值确定提供基础数据,也可为新疆干旱地区的降雨型泥石流预警预报研究提供参考依据。     

前期有效降雨对滑坡启动影响分析

降雨是诱发边坡失稳破坏的主要原因。以坡地水文模型为基础,结合无限边坡稳定计算模型,研究降雨条件下边坡启动的临界降雨条件。以都江堰市为研究区域,研究前期降雨、边坡体地下水位和渗流时间的关系,再结合滑坡启动的临界降雨模型,定量分析前期有效降雨对滑坡启动的影响。     

“8·20”板子沟泥石流特征及防治措施∗

2019 年 8 月 20 日汶川县板子沟暴发了泥石流,“8·20”板子沟泥石流造成沟内村庄、厂房、水电站和格栅坝受损,泥石流冲毁沟口桥梁,造成都汶高速公路 S9 断道。基于现场勘查和室内试验资料,分析了“8·20”板子沟泥石流特征,泥石流平均流速达 5.6 m/s,洪峰流量 535.98 m³ /s,一次泥石流过程总量约 69.63×10⁴ m³ ,向岷江输砂约 25.97×10⁴ m³ ,表现为堵溃型沟谷泥石流。提出了基于 Tamotsu Takahashi 模型的泥石流降雨阈值预测方法,该方法可用于确定泥石流的临界雨强和暴发时间,“8·20”板子沟泥石流的临界雨强为 5.7 mm,小于历年临界雨强。基于水文计算结果,提出了针对板子沟的防治措施：按 10 年、20 年一遇的标准进行设计时,可采取设置防护堤的方式;按 50 年、100 年一遇的标准进行设计时,可采取设置防护堤+拦砂坝的方式。     

卓福泥石流成因分析和减灾措施

2003年5月4日至7月8日,张家界地区出现连续的降雨过程,累计降雨量达509 mm;7月8日~10日为强降雨过程,7月9日爆发强大的卓福泥石流。卓福泥石流位于焦柳铁路K 996+654.6~K 996+750.4段,其冲毁路基,覆盖线路深20余米、长100余米,使轨道呈麻花状并被横推3 m多远,涵洞堵塞。对卓福泥石流的成因进行了分析,该处的地形、地质因素是泥石流爆发的客观条件,长时间的前期降雨及短历时的强降雨过程是泥石流爆发的诱因。介绍了灾后排水、减载及整道等抢险措施和修建坡面排水系统、明洞及抗滑桩等整治措施。     

泥石流预报中的多层降水预报/监测系统

利用数值天气预报、静止气象卫星云图、天气雷达回波和遥测雨量等4种方法,进行了大气降水的预报与监测,构建了不同时间尺度满足不同精度的降水预报和监测体系,通过与下垫面中地形和地质等条件的耦合,为不同时间尺度的泥石流预报系统提供了相应的降水预报支持,以满足不同层次的泥石流减灾要求.     

山区城镇泥石流减灾决策支持系统

山区城镇泥石流减灾决策支持系统是山区城镇泥石流减灾的重要手段之一。该系统由基础数据库、泥石流模型分析和泥石流减灾决策应用三大模块构成 ,其主要功能有降水、泥石流地声和运动监测及信息实时发送和接收、泥石流预报、泥石流危险范围预测与灾情预估、泥石流警报和临灾预案制定。其工作流程为 :降水监测仪将降水信息无线发送到控制中心主机 ,主机对降水信息处理后发送给泥石流预报模型进行泥石流预报 ,并利用泥石流危险性分区模型进行危险范围预测 ,同时进行灾情预估 ;泥石流地声监测仪将地声信号发送给主机 ,主机检测到泥石流地声后发出泥石流警报 ;泥石流运动监测仪将运动信息发送给主机 ,主机根据泥石流运动要素进行危险范围划定和灾情预估 ,最后制定临灾预案。     

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。     

汶川县映秀镇红椿沟特大型泥石流形成机制及堵江机理研究

2010年8月14日,汶川县映秀镇红椿沟因连日强降雨,发生灾害性特大泥石流,完全中断都汶公路的交通,并冲入岷江形成堰塞体,致使河水改道,冲进映秀新区使数十幢房屋成为孤岛,严重危胁到灾后重建的胜利成果。研究红椿沟泥石流的基本特征、变形破坏机制、类型规模及防治对策,对防治高地震烈度泥石流灾害、确保灾后重建成果具有重要意义。以红椿沟特大型泥石流为例,在研究地质灾害形成的地质背景及条件、基本特征的基础上,分析了泥石流的形成机理及断路堵江的具体原因,预测了泥石流发展的趋势,对重要物源点进行了稳定性分析,提出了红椿沟泥石流的形成及堵江除丰富的震后松散物源、强降雨外,还与其独特的地形地貌密切相关。研究表明,红椿沟特大泥石流是从其上游甘溪铺支沟开始启动、汇集溃决,随后带动主沟物源冲入岷江,与岷江上游烧房沟泥石流冲入江中物质在江中汇集,形成堵江。红椿沟内物源丰富,必须加强防治,防止泥石流的再次危害。     

气候序列的最优分割与暴雨的灾变预测

暴雨是形成泥石流的水动力。泥石流发展趋势预测的主要内容之一是气候条件尤其是暴雨的变化趋势之预测。作者首先以气候资料序列最长的上海站为例，应用有序样品最优分割方法，综合降水与气温要素，对百年来气候序列进行划分，显示出气候变化的周期性和降水的平稳趋势，使泥石流发展具有周期性和持续性。进而，以南昆铁路宜良泥石流带为例，应用灰色灾变预测方法，预测可能引发泥石流的暴雨之频率变化趋势，为泥石流发展趋势的预测提供依据     

降雨型泥石流（水石流）预报模型研究

根据泥石流暴发具有某种周期性的特点，在获取了大量野外调查资料和历史资料的基础上，对降雨型泥石流进行了预报模型研究，并以北京市北部山区密云县为例作了泥石流预报尝试。以层次分析法和多元回归方法所得出的泥石流空间预报和时间预报模型对于泥石流的预报具有重要意义。