基于泥石流风险的山区聚落适灾能力研究

泥石流堆积区是土地资源稀缺山地环境的人类聚居区,这类区域的防灾减灾是过去土地利用规划的难点和薄弱环节,也是新一轮国土空间规划的重要内容。论文以泥石流运动规律和成灾规律为基础,提出了泥石流适灾概念模型,并根据土地利用规划形成单体建筑和聚落建筑布局方案,通过风险评价建立单体建筑和建筑布局方案的适灾能力评价方法,对不同概率泥石流单体建筑和建筑布局方案的适灾能力进行量化和评价,从空间、选址和强度适灾三个层次提出了聚落适灾能力提升策略。研究结果表明：（1）距主沟线距离是影响建筑适灾能力的主控因素,当距离主沟线大于200 m时,其受泥石流影响程度可忽略不计;（2）防灾减灾建筑布局方案能较好的适应灾害,但仍不能完全避免泥石流的影响。（3）禁建区不宜规划为建设用地,慎建区尽量少建建筑,宜在沟道海拔相对高的区域布置主要的商业中心,可建区先考虑居住建筑和公共服务建筑,慎建区内的建筑结构应以框架结构为主,最低不能低于砖混结构,除宜建区外,位于沟道两侧的建筑应尽量采取建筑长轴方向与沟道平行布设。     

级配与拦挡位置对滑坡碎屑流运动影响研究

为了研究不同级配的高位滑坡碎屑流经多级偏转后冲击不同拦挡结构的运动特性以及致灾效应,结合自然地形构建固定坡度和偏转角度均为45°的离散元模型,并利用DEM软件进行数值模拟分析不同拦挡工况和不同级配对碎屑流颗粒运动过程中能量耗散、最终堆积形态,以及碎屑流冲击挡板的作用高度的影响,进而建立相关冲击力学模型。研究结果显示：(1)上下均设置挡板的工况能有效减缓碎屑流颗粒的平均动能和势能,且能有效降低颗粒流翻越挡板的数量,并降低颗粒流的最大运动距离从而减小致灾范围;随着颗粒组级配的增大,势能时程曲线分散点出现的时间越晚,颗粒流最终堆积面积中细颗粒组最大,粗颗粒组最小。(2)当滑槽底部反作用力位置取2/3静止堆积体长度时,计算所得碎屑流最大冲击作用高度与模拟试验结果相接近,力学模型计算的冲击作用高度在0.017～0.138 m。在实际工程中,可按研究相似比对此范围进行加强抗冲击防护。(3)由于侧板的切向力和“颗粒分选效应”,大颗粒会主要冲击挡板的中上部,小颗粒主要冲击挡板的下部,并受偏转角影响集中在一侧,因此工程设计可根据实际情况避免在沟道偏转方向的反向建设工程。研究结果可为高位滑坡碎屑流灾害的治...     

震后泥石流防治工程减灾效益评价研究

汶川地震后物源增多、泥石流规模增大,而震后泥石流防治工程设计尚缺乏理论指导,导致众多泥石流防治工程在建成后短期内就被淤满或冲毁,防治效果不理想。为探讨震后泥石流工程防治效果和工程改良,以北川县青林沟泥石流防治工程为例,采用数值模拟软件Massflow对不同降雨条件和不同防治工程条件下泥石流进行模拟,结合危险度模型,开展泥石流防治工程减灾效益评价。研究表明:1#坝(主要工程)拦截作用弱,减灾效益不明显,2#坝在防灾减灾中起主导作用;2013年青林沟内按20年一遇设计标准建成的防治工程仅能拦截一次10年一遇泥石流;对比8种工程改良和组合条件的减灾效益,最优模式为加高2#坝1m并沿用现有导流堤的"拦排"治理模式;震后进行泥石流防治工程设计时要适当考虑增大堵塞系数,提升设计年限标准,结合不同工程的作用,合理布置工程。     

芦山地震触发次生灾害特点统计分析及规律预测

芦山地震后次生灾害造成大量的人员伤亡和财产损失,有效分析并预测芦山地震次生灾害规律将有助于灾区的灾害评价和灾后重建工作。震后,四川省国土局组织中科院成都山地所开展芦山地震次生灾害风险评估,本人作为项目组成员参与其中。本文利用芦山地震后四川国土部门和中科院山地所提供的灾害相关统计数据进行分析,发现庐山地震后次生灾害类型主要为崩塌、滑坡和泥石流等,达到灾害总量的99%,其中97%为小中型灾害。统计发现,地震各主要县市地质灾害密度差异较大,地震烈度等级越高,区域内各种次生灾害的密度就越大,大型规模次生灾害的密度也越大。本研究利用庐山地震灾害密度数据拟合多项式,并利用汶川地震灾害统计数据和国土局统计的芦山地震灾害密度数据对多项式进行对比验证,发现拟合公式计算结果与统计数据基本吻合。本研究得出的拟合多项式以及相关的统计规律将为庐山地震后预测崩塌和滑坡等次生灾害提供参考,为震后灾区重建和灾害评估提供科学指导。     

汶川大地震同震滑坡复活变形特征研究

同震滑坡复活具有不确定性、隐蔽性强和区域分布面积广等特点,往往被忽视,容易成为防灾减灾的盲区。该文根据同震滑坡堆积物变形复活所处的坡体位置和主要诱发因素,将复活类型划分为坡脚侵蚀型和坡面降雨型,基于InSAR技术、无人机多期航拍和地面调查数据,分别对青林沟滑坡和沙坝村滑坡变形特征、过程、原因进行分析,坡脚侵蚀型主要以“沟道侵蚀—坡体滑塌—坡体后退”模式变形和复活;坡面降雨型则以“颗粒运移—下渗增强—颗粒粗化—滑面发展”模式变形和复活。将InSAR技术应用于同震滑坡大范围和长时间序列变形监测,不仅是同震滑坡变形和复活研究的有效手段,对于地质灾害评价、预测与防治也具有参考意义。     

基于成灾条件的滑坡危险性评价串并联模型与应用

首先对基于成灾条件的滑坡危险性评价串并联模型进行了研究。通过对滑坡发生原理的分析,将滑坡成灾条件划分为触发因素系统(充分条件)和内部因素系统(必要条件)两类,滑坡只有在触发因素系统(充分条件)和内部因素系统(必要条件)共同作用下才会发生,建立了滑坡危险性评价的概念模型;通过分析电路三要素(电压、电阻与电流)与滑坡成灾条件的关系,首次建立了基于滑坡成灾条件的滑坡危险性评价串并联数学模型并定义了其算法。研究结果表明:模型能在结构和功能上表征滑坡的发生原理。然后,运用所建立的模型对研究区5·12汶川地震条件下滑坡危险性进行了评价。通过分析地震滑坡成灾条件,借助arcgis软件实现了对研究区地震条件下滑坡危险性的定量评价,并用遥感解译和实地调查的5·12汶川地震触发的滑坡数据对评价结果进行了检验。研究结果表明:73.56%地震滑坡位于极高危险区与高危险区,发生率也以极高度危险区与高度危险区较大,分别为0.319 4和0.185 0,滑坡发生率总体上随危险性等级的增加而增大,说明这种评价方法得出的危险等级与实际滑坡发生情况吻合。