黏性泥石流对山区油气管道的冲击动力响应研究∗

近年来,随着人类活动引起的地质灾害和极端天气现象频发,因泥石流引发的管道失效事故及次生灾害不断发生。为掌握黏性泥石流冲击山区油气管道的动力响应规律,建立了基于有限单元法与光滑粒子流体动力学(FEM‐SPH)的山区泥石流与管道的多物理场耦合模型。通过把黏性泥石流浆体简化为非牛顿流体——宾汉流体,研究X70钢管在泥石流作用下冲击响应过程,得到了管道不同位置的位移及应力时程特征,结果表明:①将泥石流浆体简化为宾汉流体,并离散为SPH颗粒不仅可真实展示泥石流的行进过程,也能清晰地反映泥石流对管道的动力响应规律。②通过建立多物理场耦合模型来模拟黏性泥石流冲击过程,发现泥浆附带的块石将会受到浆体阻力影响,运动加速度将受到限制。③泥石流对管道产生的破坏力主要来自泥石流“龙头”产生的瞬时冲击力和块石造成的局部撞击力;在泥浆作用下,所产生的应力主要分布于管道迎冲面中心截面处和管道背冲面与山体交界处,石块作用力主要集中在撞击部位,对管道背撞面影响较小;泥石流对管道产生的冲击位移整体呈现“马鞍状”的对称分布。研究所采用的非牛顿流体模型为泥石流对建(构)筑物的冲击模拟提供了新途径,相关研究结论可为泥石流段管道的灾害防控提供理论参考。     

透过型泥石流拦砂坝工程减灾效果分析

为了更好地理解透过型坝的减灾表现,通过对岷江上游、安宁河流域已建的透过型坝开展无人机航测、泥石流取样、室内分析测试等工作,将坝体开口形式分为横向开口、竖向开口、方形开口和混合开口4种类型,研究结果表明：区内透过型坝结构主要以方形开口为主,拦砂坝满库和半库工况占比分别为33.65%和40.38%;回淤纵坡经验值S_dep=(0.31～0.83)S_init,整体都表现出较好的回淤缓坡效果;在调控方面,透过型坝表现出一定的拦粗排细特征,但由于坝体开口较小,其对粒径的分选效果并不显著;透过型坝减灾中存在坝(群)开口参数设计不合理、坝体结构整体性较差、过流结构的磨蚀破坏、坝下游冲刷侵蚀和基础淘蚀破坏以及库内人工清淤不当等问题。研究成果完善了透过型坝的结构分类,加深了对其功能性的认识和理解,明确了工程实践中的问题与不足,可为工程优化设计提供技术支撑。     

西部山区泥石流灾害下建筑物破坏特征与破坏等级划分∗

近年来我国西部山区泥石流灾害频发,严重威胁当地居民的生命财产安全,其中,建筑物的破坏是造成各类损失的重要原因。正确认识泥石流的致灾机理和泥石流灾害下建筑的破坏特征不仅是正确评价泥石流灾害风险的基础,也是科学构建泥石流下房屋建筑易损性模型的依据。基于文献查阅、新闻资料和现场调研,首先对西部山区泥石流灾害主要特点进行了归纳阐述,其次梳理了近年来发生泥石流灾害中建筑物的破坏特征,最后结合泥石流的动力学特性和建筑结构情况剖析了建筑结构的受损机理。基于建筑物的空间分布与泥石流强度的时空耦合变化特征,对泥石流强度表征方式给出方向性建议;基于建筑的受损机理,参考地震作用下建筑的破坏等级划分标准,初步提出了泥石流下建筑物破坏等级划分方式,旨在为防灾减灾工作提供一定参考。     

野外或海边避震

<正>①在野外注意躲避山崩、滑坡、泥石流;如遇山崩,要沿着与岩石滚动相垂直的方向跑,切不可顺着滚石方向往山下跑;也可躲在结实的障碍物下,或蹲在地沟、坎下;特别要保护好头部。     

基于SCS水文模型的泥石流预报模型在四川宝兴冷木沟的应用

2013年4月20日四川芦山7.0级地震后,四川省宝兴县冷木沟沟道内新增大量崩塌、滑坡物源,在强降雨的诱发下,极易发生泥石流灾害,且沟口直面县城,直接威胁着整个县城的生命、财产安全。利用SCS水文模型,根据冷木沟流域的地貌特征将其划分成17个子流域,在子流域不同的土地利用数据及水文土壤条件下进行产流、汇流计算,最后通过叠加得到冷木沟流域出口断面的汇流过程;对2012年8月18日发生的泥石流汇流过程进行探讨预测,结果显示,本次泥石流的洪峰流量为278m³/s,泥石流总量为20.2×104m³,计算得到的泥石流总量与实际调查结果的相对误差为7.8%;用同一方法预测2013年5月23日冷木沟支沟黑沟的泥石流汇流过程,计算的洪峰流量为38.2 m³/s,与实际监测值的相对误差为4.2%。说明此模型对于冷木沟流域具有适用性,且效果较好,可用于宝兴县冷木沟泥石流的流量预测及泥石流灾害规模预测,将对宝兴县的泥石流防灾减灾工作提供科学指导。     

20世纪以来西藏冰湖溃决灾害事件梳理

冰湖溃决洪水（泥石流） 是西藏自治区主要自然灾害之一,对已溃决冰湖特征及灾害影响范围与程度的认识是判定冰湖溃决条件、构建冰湖溃决评价指标体系以及开展冰湖溃决洪水估算与模拟的基础。通过对已溃决冰湖灾害事件文献及资料整理,结合地形图、遥感影像、中国冰川编目数据、Google Earth、冰湖溃决遗迹记录及野外考察,系统梳理了20 世纪以来西藏地区发生的27 次冰湖溃决事件,从多个角度判定并给出了23 个已溃决冰湖所在的地理位置,并对金错、印达普错和次拉错冰湖溃决事件描述进行了勘误,指出1982 年8 月27日在定结县发生的冰湖灾害事件应是印达普错溃决所导致,2009 年7 月29 日在边坝县发生溃决的冰湖是错嘎,而非次拉错。     

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。     

大连市北部水源地泥石流危险性评价

根据泥石流发生的机理和条件,采用有效的技术方法,对泥石流发生的危险性进行科学的预见性评价,对减小泥石流灾害具有重要的现实意义。大连北部水源地属泥石流高易发区,利用GIS技术,并结合RS技术处理遥感影像,通过综合加权评价法,分析评价了区域的泥石流危险性,并划分为泥石流高危险区、危险区、影响区和安全区。将评价结果与相关部门的泥石流灾害调查点进行了对比,预测结果与实际情况基本符合。     

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。     

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。