丹巴县邛山沟特大灾害性泥石流汇流过程分析

在实际调查的基础上,对2003年7月11日发生在四川省丹巴县邛山沟的特大灾害型泥石流汇流过程进行了模拟.研究发现,邛山沟泥石流的产生,系由于流域基岩表面的残破积物在70多天的断续降雨过程中饱和或接近饱和,在7月11日晚突降暴雨的作用下,沿途坡面土体基本同时启动,坡面泥石流汇流,产生高容重的粘性泥石流,最后与左支沟(甲沟)的洪水汇合形成大规模的泥石流.沿途由于粗大颗粒的堵塞,峰值流量在有些断面迅速增大.     

汶川地震次生泥石流形成模式与机理

以汶川地震灾区的典型的代表性泥石流案例为基础,分析了汶川地震次生泥石流的形成地形地貌、降水和土源条件特征,概括分析了汶川地震泥石流形成的5种模式,即:(1)沟床启动型;(2)坡面崩滑转化型;(3)震裂表土侵蚀启动型;(4)滑坡表面土体液化型和(5)松散坡积物冲切沟启动型。分析了这些形成模式的启动机理。地震次生泥石流的形成机理包括土力类和水力类。泥石流的形成需要一定的细颗粒含量,尤其是粘土颗粒含量;此外低密度干燥度较高的土体在降雨作用下易湿陷,体积收缩,从而有利于土体孔隙水压力的升高,而有利土体强度的降低,导致泥石流的启动。所以地震灾区的泥石流集中分布于干旱河谷松散固体物质大量存在且以花岗岩风化壳和碎屑岩及其变质岩为主的地区,降雨量特征与国内外众多泥石流的降雨特征可以比较,其模式多样。     

辽宁省岫岩县“20120804”泥石流调查研究

1980年代的3次台风和气旋过境引起的暴雨过程诱发的山洪泥石流,使辽宁省岫岩县损失惨重。受2012年第10号台风"达维"的影响,2012年8月3-4日,岫岩县西部发生强降雨过程,引起了大范围的泥石流暴发,造成近十人死亡,直接经济损失几十亿元。通过现场调查"20120804"泥石流灾害,对比分析了这次泥石流的分布规律、形成原因以及成灾特征。研究得出了岫岩县西部沟谷泥石流的敏感坡度(25°~50°),百分比S≥0.38,或流域高差H≥400 m的流域基本为泥石流沟;沟谷泥石流的地形因子B≥0.19,或G≥60,或T≥27的流域,基本可以判断为泥石流沟。     

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。     

洪水径流系数的尺度效应研究

洪水径流系数是表征降雨径流过程的一个重要参数,以往对径流系数的尺度效应基本上是在坡面或者小流域上进行观测或试验。通过统计滦河流域6个中大尺度子流域汛期的暴雨洪水过程,计算了各场暴雨洪水的径流系数,发现径流系数随着流域面积的增大而减小,并分析了产生这种趋势的原因。结果表明,降雨空间分布不均匀性、单位面积地下径流出流能力及下渗都能引起径流系数的尺度效应。认识径流系数的尺度效应,对于研制开发不同尺度的、具有物理机制的流域水文模型,防洪减灾具有一定的指导意义。     

四川省汶川县簇头沟“7.10”泥石流灾害成因与特征分析

簇头沟是岷江右岸一条低频泥石流沟,受2013年7月极端暴雨的影响,暴发特大泥石流。结果显示,汶川地震造成流域内的坡面和沟道堆积的大量的松散物质是泥石流形成的物源,流域上游暴雨及其形成的山洪是此次泥石流形成的激发因子。"7.10"泥石流为过渡性泥石流,泥石流容重约为1.8~1.9 t/m3,沟口处最大流速为9.2 m/s,峰值流量为515 m3/s,冲击力达到3 657 t,输沙总量约为50×104m3。泥石流过程表现为为暴雨(山洪)—滑坡(坡面泥石流)—泥石流—堰塞湖—溃决洪水。对震后低频泥石流危险性认识不足、防治工程设计标准偏低是此次灾害造成重大损失的主要原因。在未来灾害防治工程设计中,应合理估计灾害规模和潜在风险。     

汶川强震区群发性泥石流特征研究——以四川省都江堰龙池“8·13”群发泥石流为例

汶川地震导致大量崩塌和滑坡等次生地质灾害,为泥石流发生提供了丰富的物源,强降雨过后,汶川强震区的群发性泥石流出现了高发区。在2008-2010年的三个雨季里,强震区暴发了多处群发性泥石流灾害,龙池所在的龙溪河流域"8·13"群发泥石流灾害就是其中之一。首先对龙池龙溪河流域2010年8月13日暴发的45条泥石流沟进行简单的灾害阐述,其次在调查数据的基础上阐述了群发泥石流的特征:①成因多样,主因为地震和降雨综合的作用;②规模不一,以中小型为主,流体性质多集中为过渡性—粘性;③隐蔽性强,泥石流活动多集中在极小流域,主要为沟谷型泥石流;④泥石流活动集中在断裂带附近;⑤危害方式以冲蚀、淤埋和堵塞河道为主,且具有灾害链作用和叠加-放大作用。最后针对震区群发泥石流的活动特征,提出增强减灾措施的针对性。     

西安市户县教场沟泥石流发育特征及危险性分析

我国山区泥石流灾害频发,其中秦巴山区就是我国泥石流灾害的多发区之一。前后两次对秦岭北麓户县涝峪镇教场沟进行了详细的野外考察。在考察过程中,对沟道内泥石流物源的总储量及空间分布,沟道的横、纵断面参数进行了详细的调查和测量;在此数据基础上,以小流域降雨-径流计算模型对不同降雨条件下,泥石流峰值流量及单次泥石流过程总量进行了计算分析。计算结果表明,该流域在遭遇50 a及以上年数一遇的强降雨时,将形成规模可观的泥石流灾害;结合沟口的实际地形资料,通过经验模型对不同降雨条件下的泥石流堆积范围进行了分析及预测,旨在为秦巴山区泥石流防灾减灾工作提供科学参考。     

绵竹清平乡玉麦棚子沟泥石流风险性评价及堵江可能性分析

2008年"5·12"汶川大地震以后,绵竹市清平乡在持续强降雨的作用下,引起了一系列大规模的群发泥石流。尤其是玉麦棚子沟,在震后先后爆发了3次较大规模的泥石流,对沟口处小木岭一级电站的厂房设备等造成了一定程度的损失,对电站的工作人员生命财产安全也构成了严重的威胁。在野外的实地调查及对泥石流基本特征和形成条件综合分析的基础上,进行了风险性评价和堵江的可能性分析。研究表明,玉麦棚子沟泥石流性质为粘性泥石流,整体规模中等,流域的地形、构造及物源等条件均有利于泥石流的的形成,特别是在强降雨的作用下,存在再次发生泥石流的可能性。对玉麦棚子沟进行风险性评价可知,该沟为中等风险度泥石流沟。经过计算和分析,在暴雨频率为10~100 a一遇的情况下,该沟爆发的泥石流会造成堵江事件,甚至完全堵塞主河道。     

湖南省湘江流域2006年"7·15"暴雨-洪水巨灾分析

基于自然灾害系统论,结合灾区实地调查结果和部分适时气象、水文资料,从降雨、洪水、灾情以及减灾模式等对湖南省湘江流域2006年"7·15"暴雨-洪水巨灾进行了分析.结果表明农村的主要致灾因子是洪水、内涝、滑坡、泥石流,而城市主要为内涝;此次巨灾是在强热带风暴引发的暴雨、湘江流域中上游多山的地形条件等自然因素,和工程建设不合理、灾害预警机制不够完善、人们防灾意识薄弱以及灾害风险转移机制不够成熟等人为因素的共同作用下导致的.在此基础之上,提出了建立综合减灾范式、提高巨灾应急管理能力等应对巨灾的对策.     

泥石流危险范围的流域背景预测法

本研究通过对大量泥石流堆积扇平面形态的统计分析,总结出三种不同类型的平面概化模式,由此推导了它们的通用求积公式。并通过对泥石流沟流域背景因素的比较分析,选择了流域面积、流域相对高差、主沟长度和主沟平均坡度作为预测泥石流危险范围的定量指标。采用多元和逐步回归分析的数学方法,得出了泥石流最大堆积长度、最大堆积宽度和最大堆积幅角的计算公式,建立了半理论半经验性的泥石流危险范围的预测模型。通过模型的检验及其应用实践,证明本研究提出的泥石流危险范围的流域背景预测法适用于我国暴雨泥石流危险范围的预测预报。     

基于NAM模型的长白山北景区泥石流降雨阈值研究

泥石流严重影响山区生活和建筑环境安全，建立泥石流降雨I-D阈值可以有效降低泥石流灾害的影响。但是现有的建立曲线的统计方法高度依赖于大量的泥石流和降雨事件，对于缺乏观测数据的山区来说是非常困难的，且以统计方法建立起来的阈值曲线精度有限。该文采用由NAM模型和物理模型耦合的阈值模型，其中NAM模型是集总式概念性水文模型，模拟的是流域范围内发生的降雨径流过程，可以模拟出降雨所引发的径流值。该模型在长白山北景区得到验证，长白山北景区是一个典型的泥石流沟谷，历史上记载了数次泥石流事件。利用历史引发泥石流的降雨观测数据，对提出的阈值模型进行了验证，该新模型的精度被确定为85.72%,证明该模型在泥石流预测预警方面具有很大的应用潜力。     

四川绵竹清平乡文家沟“8·13”特大泥石流灾害

2010年8月13日四川绵竹市清平乡文家沟暴发特大规模泥石流灾害(简称"8.13"特大泥石流)。在野外调查的基础上,分析了此次泥石流灾害的特征,并从其形成条件入手,探讨了此次灾害的成因和未来发展趋势。文家沟流域在2010年8月12日16时至13日04时的降雨量达227 mm,暴雨形成强大洪水冲刷流域内在地震期间形成的滑坡-碎屑流堆积体,并形成高容重粘性泥石流。泥石流依次冲毁沟内19座谷坊和1座拦挡坝,冲出总量达429.3×104 m3,完全堵断绵远河,形成长约1 650 m、宽约420 m、高约12 m的堰塞坝,堰塞湖回水长1.5 km。泥石流共造成6人死亡或失踪,379间房屋被冲毁掩埋,汉(旺)清(平)公路中断,2座桥梁被毁。研究表明,松散物质的极大丰富和堵溃是导致"8.13"特大泥石流规模巨大的主要原因;文家沟在短期内泥石流仍会频发,但规模要比"8.13"泥石流小。     

黄河上游“十大孔兑”高含沙洪水灾害过程与输沙特性

黄河上游"十大孔兑"沙漠流域的高含沙洪水,是该区域季节交替的风水复合侵蚀作用的结果。以"十大孔兑"流域的典型支沟苏达拉尔沟为依托,基于野外原型观测,系统深入地分析了沙漠粗沙高含沙洪水(泥流)输沙特性与致灾过程。研究结果表明:该区域的高含沙洪水,由暴雨诱发,沿程叠加风力、水力、重力等侵蚀作用产沙,最终演变为高含沙洪水(泥流)灾害。降雨强度大于0. 27 mm/min且持续35～60 min以上的暴雨,大多可诱发高含沙洪水,含沙量可高达1 400 kg/m3以上。研究结果为开展"十大孔兑"沙漠流域风水复合侵蚀模型研究打下了坚实的理论基础;为干旱半干旱区沙漠流域水土流失防控与灾害治理提供了工程参考意见;对从流域侵蚀产沙角度出发,探究黄河河道水沙变化,维护黄河健康而言,亦具有重要的参考价值。     

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。     

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。     

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。     

新型浅槛结构对冰川泥石流沟道侵蚀的防治效果及应用

针对冰川泥石流发生对公路危害大,防治困难,投入资金高等问题,而采用浅槛结构可以有效的减轻泥石流危害,因此提出一种新型浅槛结构并研究其对冰川泥石流沟道侵蚀的防治效果,通过现场水槽冲刷对比实验对设置不同浅槛间距和坡度下的实验现象和效果进行,并结合实际沟道侵蚀特征,对新型浅槛结构进行优化设计并给出了具体工程应用实施案例。试验结果表明:浅槛对泥石流的防治效果显著,且防治效果受浅槛间距影响较大,同时,在不同沟道坡度下最优的浅槛间距亦不同,实际浅槛间距以10~20 m为宜。另外,实验发现浅槛间距为25 cm时,坡度15°-20°的浅槛群改善沟道纵坡作用比较明显。通过现场模型实验结果和实际工程应用效果分析发现,新型浅槛群结构可有效减轻沟岸侧蚀和沟底侵蚀破坏,在实际泥石流防治工程中效果较好。     

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。     

不同密实度条件下泥石流沟侧岸堆积体破坏过程研究

沟道两侧的松散堆积体是泥石流形成的重要物源之一,其在暴雨洪水过程中的破坏和失稳过程在某种程度上决定了泥石流的形成过程,不同密实度条件下堆积体的稳定性和破坏过程将有所不同。本文通过室内理论模型实验研究沟岸两侧堆积体的破坏过程,重在探讨不同密实度下堆积体破坏过程的差异。通过设计4组水槽实验,对不同密实度的堆积体破坏过程进行了实验模拟。结果表明:侧岸堆积体的破坏总体上可分为3个阶段:坡脚侵蚀阶段、频繁崩滑阶段、逐渐稳定阶段,在实验尺度下,较松散的堆积体在水流侧蚀作用下,主要破坏模式为局部滑动失稳;较密实的堆积体,容易形成临空面后易发生大规模倾倒式破坏,表现为重力式坍塌;堆积体频繁失稳过程并不是一次性整体破坏,而是一个逐步渐进的过程,破坏在时间上具有间歇性,空间上具有离散性,规模上涨落性;较松散的堆积体,土体破坏的间隔时间短,但平均规模和总体较小;较为密实的堆积体,土体破坏间隔时间长,但平均规模和总体规模较大,反映了不同密实土体破坏过程的差异。该研究拟为山区流域泥石流的形成方式和过程研究作出贡献。