白龙江流域武都区段新发泥石流堆积物基本特征及颗粒级配分维研究∗

白龙江流域是我国泥石流的高发地区,在强降雨的激发下沟谷内堆积的大量固体松散物质易形成泥石流。 松散固体物质的颗粒级配影响着它的力学性能,进而对泥石流的启动产生较大影响。强降雨后,松散堆积体内大范围剪切破坏而转化为泥石流。以白龙江流域近期新发泥石流的 16 条泥石流沟为研究对象,取其具有代表性的堆积样品,通过室内土工实验,测试其基本物理力学参数。并通过筛分及激光粒度仪对样品的颗粒进行分析,采用统计图解法、粒度分维法和经验公式法对泥石流堆积物的特征、性质、粒度分形结构和颗粒级配关系进行分析。结果表明：1. 区内泥石流堆积体粒度分布具有良好的分形特征,粒度分维值 D 为 2.5~2.6,且粒度分维值 D 随黏粒含量 P_c的增加而增大,二者满足关系式 D=0.115 1ln(P_c )+2.509 8。2. 通过经验公式、粒度分维计算、现场称重等方式确定了白龙江流域武都区段大部分泥石流为黏性泥石流。3. 堆积物中的黏粒含量较多,但大都缺失中间粒径,级配不良,且堆积物的抗剪强度普遍不高。各泥石流堆积物的物理力学性质有着较大的差异,但其内摩擦角却大都在 27°~30°变化。说明该区域泥石流堆积物的内摩擦角具有良好的相似性。通过研究新发泥石流堆积体的物理力学特性,依据分形理论,剖析粒度分维值与粒度组成、粘粒含量、黏粒级配等相关性,为泥石流防灾减灾提供基础数据支撑。     

泥石流堵河影响因素研究——以岷江上游为例

以岷江上游为研究区,选取堵河型泥石流沟4条、堵塞型和不堵河型泥石流沟各2条,在详细分析和比较8条典型泥石流的流域特征、一次有代表性的泥石流过程的泥石流流体特征及沟口处主河特征的基础上,结合专家问卷调查,得出了与泥石流堵河关系较为密切的因素,它们是:泥石流规模、堆积区主河宽度、泥石流沟床比降、泥石流流量、入汇处主河流量、泥石流颗粒级配、入汇处主河比降、泥石流粘度、重度、泥石流沟与主河夹角、泥石流暴发频率等。     

秦巴山区泥石流动力学特征及致灾模式

通过详细调查2014年9月19日秦岭南坡九千岔沟的洼沟泥石流的发生、发展和堆积过程,分析泥石流发生时物源的颗粒级配、容重及泥石流的流速、流量、最大历时等物理性质和动力学特征,认为洼沟泥石流形成过程具有明显的溃决效应,且前期降水对该泥石流的形成有显著影响;洼沟泥石流是一种流速高、流量大、历时长的粘性、降水弃渣型泥石流;洼沟泥石流运动过程具有高位远抛、沿沟揭底、受阻爬坡、分流折转、弯道加速、S型前进的特点;洼沟泥石流致灾模式严格受泥石流堆积过程中行进路线的影响,尤其是高位冲积,在S型弧线弯道处跌落时能量巨大,是本次致灾的主要原因。     

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。     

基于临界水深法的单沟泥石流启动降雨量推算

以汶川县七盘沟为研究对象,在高精度遥感影像的支持下,通过对七盘沟的实地勘察,收集汇总了七盘沟泥石流的基础数据(松散堆积体属性、泥石流容重等)。应用临界水深法,结合七盘沟的实际情况,逆向推求七盘沟泥石流启动的临界降雨量。研究发现:汶川县七盘沟流域共查明117处松散堆积体,其临界水深介于0.18~11 m之间,松散堆积体的临界启动值为0.1~6.9 m/s,启动降雨量处于0.1~174 mm之间。本研究结果与七盘沟实际情况基本吻合,可为单沟泥石流监测和预警预报系统的建设和完善提供一定参数指导。     

四川省石棉县“7·4”特大泥石流堆积物粒度分布及结构分维

运用图算粒度参数法和分形理论对石棉县"2013·7·4"特大泥石流堆积物的粒度参数(平均粒径、分选系数、偏度、峰态)和结构维数进行研究分析。研究表明:通过粒度参数法分析,后沟、熊家沟和马颈子沟特大泥石流堆积物分选性分别为差、很差、很差,沉积均已以粗组分为主;通过分形理论分析,后沟、熊家沟和马颈子沟特大泥石流均属于粘性泥石流,且粒度分布不均匀。粒度参数分析和结构维数计算相结合可以很好地了解"2013·7·4"特大泥石流堆积物的分选性、粒度分布情况、泥石流的类型等,为研究区泥石流的形成、运动、堆积特征和数值模拟研究提供参考依据和数据。     

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。     

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。     

汶川地震强震区震后10年泥石流活动特征遥感动态分析——以平武县石坎河流域为例

为研究汶川8级地震震后10年内灾区地质灾害的发育演变状况,选取极重灾区平武县石坎河流域作为研究对象,采用多期遥感解译以及地面调查相结合的方式,对汶川地震重灾区震后10年泥石流发育概况以及其发展演变规律进行研究分析。研究结果表明:①石坎河流域沿主河道分布了众多支沟,每年雨季石坎河流域泥石流暴发呈现明显的群发性。在震后10年间,石坎河流域内崩滑堆积体数量及面积总体均呈下降趋势,但残余物源方量仍较高,泥石流仍具有发生频率高、冲出量大、破坏性强的特点。②汶川震区的高密度物源发育特征导致区内部分洪水沟或常年流水沟转化为泥石流沟,以及某些处于停歇期的老泥石流沟重新复活,进入发展期。③受地形坡度以及汛期影响,地震所形成的崩塌、滑坡物源,在震后10年间大量进入沟道,转变为沟道堆积物,或以泥石流堆积物的形式沿主沟堆积。④在工程约束条件下,部分泥石流沟的启动物源分布位置以及物源类型发生较大改变,泥石流形成机制和运移过程也相应发生变化。⑤震区泥石流在主沟与主河交汇处形成大量泥石流扇形堆积,进入主河堆积体进一步抬升河床,给主河两岸或沟口人民生产生活造成不便,影响该区域地质环境。     

四川色达县切都柯沟“7.8”泥石流灾害特征及危险性分析

2004年7月8日四川色达县歌乐沱乡切都柯沟发生了中等规模泥石流,最大流速10.4m/s,洪峰流量156m3/s,冲出方量约7×104m3,造成了一定的财产损失。泥石流稠度大,冲击力强,具有明显的直进性特征,为粘性泥石流。切都柯沟泥石流发育阶段为壮年(偏幼)期。切都柯沟为中度危险的泥石流沟,该沟一次泥石流最大堆积危险范围39902m2,最大堆积长度284m,最大堆积厚度4.32m。提出了相应的防治措施:一是在滑坡崩塌处进行加固,采取沟岸护坡等措施;二是在沟谷上游修建谷坊、拦挡坝,以降低流速,削减泥石流能量和规模。     

四川色达县切都柯沟"7.8"泥石流灾害特性及危险性分析

2004年7月8日四川色达县歌乐沱乡切都柯沟发生了中等规模泥石流,最大流速10.4 m/s,洪峰流量156 m3/s,冲出方量约7×104 m3,造成了一定的财产损失. 泥石流稠度大,冲击力强,具有明显的直进性特征,为粘性泥石流. 切都柯沟泥石流发育阶段为壮年(偏幼)期. 切都柯沟为中度危险的泥石流沟,该沟一次泥石流最大堆积危险范围39 902 m2,最大堆积长度284 m,最大堆积厚度4.32 m. 提出了相应的防治措施一是在滑坡崩塌处进行加固,采取沟岸护坡等措施;二是在沟谷上游修建谷坊、拦挡坝,以降低流速,削减泥石流能量和规模.     

四川青衣江上游若壁小沟泥石流及其防治对策

若壁小沟为四川青衣江上游左岸的一级支沟,该沟处于深切割高山峡谷区,地形坡度陡,构造发育,岩石破碎,加之较为丰富的降雨,使该沟具备泥石流暴发的条件。该沟如果暴发泥石流,将对某电站拟建厂房产生威胁。该沟泥石流具有成灾快、危害严重、松散固体物质以坡面崩塌补给为主、活动频率中等等特征。通过野外考察和取样分析,该沟泥石流的性质和类型为中频率—中~大规模—低~高粘度泥石质泥石流。分析预测了该沟泥石流在强烈地震条件下、近期出现不同频率暴雨情况下及人类活动影响下的发展趋势。在此基础上,提出了该沟泥石流减灾工程规划方案。     

关联度分析法和模糊综合评判法在泥石流沟谷危险度划分中的应用： …

在选取沟谷纵比降、山坡坡度、沟谷沉积物厚度、山坡堆积厚度、流域相对高差、每平方米世理数、最大粒径、沟宽等８个因子为泥石流沟谷危险度划分的主要因子的基础上,运用关联度分析法和模糊综合评判法对北京市北部山区重点泥石流沟进行了危险度划分。结果表明,两种方法所划分的危险度与实际情况基本符合。其中,模糊综合评判法较关联度分析法列加理想一些。     

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。     

不同出口山脚约束的泥石流淤埋实验研究

汶川8.0级地震后,在灾后重建的过程中,很多位于泥石流沟口堆积区的居民建筑、交通干线、临时设施等都不可避免会遭受到泥石流的威胁.不同泥石流沟堆积区两侧山脚的夹角都有所不同,其对泥石流在堆积区的淤埋情况也会有所影响.针对此种情况,开展了18组室内实验,探讨出山口山脚约束对泥石流淤埋的影响.实验结果表明,随着约束程度的加大,泥石流扇状地的淤埋宽度随之减小,淤埋长度和厚度随之而增大,泥石流淤埋危险有向下游推进的趋势.     

泥石流堵塞坝溃决模式实验

为了研究泥石流堵塞坝溃决的模式,采用模型实验对堵塞坝溃决的过程进行模拟,实验历时2个月,共13组.实验中,通过改变主沟的水力参数和坝体参数研究泥石流堵塞坝溃决的全过程,并作了相关记录.通过对理论和实验数据的分析,泥石流堵塞坝的溃决形式有3种:冲刷溃决、有表面流的泥石流堆积体水力再启动、没有表面流的泥石流堆积体重力再启动.讨论了冲刷溃决中颗粒启动和有面流泥石流水力再启动的临界条件,并分析了启动流速u0和颗粒粒径D之间的关系;分析了泥石流重力再启动时堵塞坝坡面破坏的一般形式和特征;通过实验数据对不同溃决形式的溃决条件进行了验证,结果比较吻合.     

川藏公路波密段九绒沟泥石流形成机制研究

川藏公路波密段沿着帕隆藏布展布。帕隆藏布流域是我国海洋性冰川集中分布的地区,也是泥石流等地质灾害的强活动区。因流域内冰川分布范围不一,泥石流发生受气温的影响程度存在较大差异。帕隆藏布下游无冰川流域内的泥石流与气温无关,如帕隆藏布下游的加玛其美沟泥石流,但中游以上的泥石流却与气温有关。该文以帕隆藏布中上游九绒沟2014-2015年内的4次泥石流为例,详细分析了泥石流暴发前的降雨过程,并对降雨和气温在泥石流起动中的作用机制进行了分析。研究发现,3次泥石流仅由暴雨激发,其作用机制与常规暴雨泥石流类似,即由降雨径流侵蚀地表物质产流,为"低温+暴雨"模式;而2014年8月18日泥石流与迅速升高的气温关系密切,为"高温+降雨"模式,其作用机制在于气温升高导致土体内部冰颗粒快速消融从而放大土体活性,降雨径流侵蚀湿润的活动性土体而迅速产生泥石流。二者的差异在于高温迅速放大了冰碛物的活性,增加了表层土体的含水量,从而降低了泥石流产生所需要的降雨阈值。     

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。     

四川九寨沟县关庙沟泥石流及其防治对策

关庙沟为嘉陵江上游支流白水江右岸的一条支沟,位于四川九寨沟县城区,曾多次发生过严重的泥石流灾害,直接威胁县城和九寨沟旅游环线公路的安全。该沟泥石流具有容重大(2.20t/m~3)、搬运固体物质粒径粗、固体物质以沟岸滑坡和沟床堆积物补给为主等特征。本文分析了该沟泥石流的形成、流体性质、类型等基本特征,预测灾害的发展趋势,提出泥石流减灾防灾对策。     

稀性泥石流的平均运动速度研究

泥石流的运动速度是泥石流动力学研究中最重要的参数。稀性泥石流是常见也是危害较大的泥石流类型,准确而简洁地计算稀性泥石流的运动速度非常重要。现有的稀性泥石流平均速度经验公式,在使用上和适用地区上还存在一些问题。本文通过分析一系列稀性泥石流观测资料中的体积浓度与稀性泥石流的运动速度和阻力特征的关系,得出了一个新的计算稀性泥石流平均运动速度的经验公式,该公式能适应各种类型的泥石流沟,适用于一般急流的稀性泥石流;对于缓流稀性泥石流,计算值与观测值相比偏大,但很接近;不适用于缓慢稀性泥石流。本文提出的经验公式,使用简洁,计算稳定,与其他方法计算的稀性泥石流平均运动速度很接近。该速度计算经验公式也适用于稀性泥石流堆积扇上游沟道,但对于堆积扇上的速度,计算值偏大,且越往堆积扇的下游,偏差越大。