四川都江堰龙池“8.13”八一沟大型泥石流灾害研究

2010年8月13日都江堰龙池八一沟在强降雨(75 mm/h)下导致强大雨水启动沟道及两侧松散堆积物后,冲毁各支沟内的拦挡坝,最终溃决形成规模巨大的过渡性泥石流。在八一沟大型泥石流灾害现场调查的基础上,首先对形成泥石流的地形、水源、物源3个基本条件进行了论述;其次分析了八一沟泥石流的特征和成因;再次计算了泥石流的动静力学参数:容重1.88 g.cm-3左右,泥石流的洪峰流量达1 082 m3.s-1,泥石流的屈服应力在6 700 Pa以上,一次泥石流固体总量为116×104m3,堆积扇上巨石的冲击力为2 449 t;最后分析了泥石流的发展趋势:八一沟流域内还存在大量崩滑体及沟道松散堆积体,在强降雨作用下,很容易再次启动,形成泥石流,造成灾害。     

岷江野牛沟泥石流形成机制及堵河分析

通过现场调查,对野牛沟泥石流形成条件、灾害特征、启动机理进行分析,并研究未来堵河可能性以及发展趋势。结果表明:野牛沟在"五一二"汶川地震后演化为一条泥石流沟,具有持久性、阵发性、支沟群发等特点,野牛沟泥石流的启动是因为"消防水管效应",水流快速集中为沟道径流,强烈冲击沟道物源,导致泥石流的形成,形成过程分为冲击启动—流通加速、溃决—泥石流堆积三个阶段,在暴雨频率为1%(及以上)时爆发泥石流可能堵塞岷江。     

汶川地震触发潜在性泥石流研究—— 以岷江上游关山沟为例

汶川地震后,由于地震作用,大量的潜在泥石流沟被激活成活动性泥石流沟,这些泥石流沟将在今后较长一段时间内处于活跃期,泥石流暴发规模和频率显著增加,威胁灾区人民生命财产安全,影响灾区重建工作的顺利开展。以岷江上游关山沟为例,初步探讨地震触发潜在性泥石流的成因、起动方式、危害等问题。通过对关山沟震前遥感影像、震后航空影像的解译,结合野外考察、访问,该沟可定性为地震触发的典型潜在性泥石流沟。关山沟由潜在性泥石流而转变成活动性、高频泥石流沟,其成因主要是地震引起了流域内大量的崩塌、滑坡,为泥石流提供了丰富的物源条件。通过估算,关山沟由于地震震动导致流域内发育2处滑坡、21处崩塌,松散固体物质储量为122×104 m3。关山沟泥石流的起动方式为在一定的降水条件下,流域上游的滑坡转变成泥石流,沿途接纳两侧山坡表层径流冲刷下来的物质,同时强烈冲刷沟床中松散固体物质以增大泥石流规模,从而形成危害性泥石流。关山沟在P=1%、2%的暴雨频率下,泥石流造成堵河的可能性较大。泥石流一旦堵塞主河,其堵塞回水和溃决洪水将严重威胁到沟口上下游人民生命财产的安全,同时也威胁到“213国道”的安全通行。     

沟道泥流溃决式运动堆积过程二维数值试验

泥石流演化过程由于受其复杂运动特性的影响，还无法建立一个通用且有效的数值模拟方法。针对沟道泥流演化特性，以溃决式运动模化沟道泥流运动堆积过程。通过简单的数值算例，假定泥石沟床比降6％，沟道长100m，沟宽20m，网格大小为△x=1．0m，△y=1．0m，时间步长△t=0．58。假定来流为指数衰减模式，数值试验结果表明泥流堆积过程具有较为明显的龙头衰减过程，头部流速较大，泥深沿程呈现小一大一小的分布，且有较长的拖尾衰减现象。     

夏河县尕寺沟泥石流灾害特征及防治对策

2008年8月20日凌晨,夏河县突降暴雨,城区南北两侧洒哈尔沟、尕寺沟、颜克尔沟、曼克尔沟、门乃合沟、桑扎沟等沟道暴发泥石流,给县城及附近乡镇居民生命及财产造成严重的危害,泥石流灾害共造成4人死亡、99人受伤,造成直接经济损失近2.0亿元."8.20"泥石流爆发后,尕寺沟泥石流进入拉不楞寺寺院区,僧人住宅及寺院建筑多处受灾,沟口严重毁坏的排洪渠边沿距寺院白塔仅2.15m,直接经济损失约0.4亿元.通过对尕寺沟泥石流的野外实际调查、勘查及现场实验,在查明尕寺沟泥石流发育特征、流体特征、场地工程、水文地质条件的基础上,提出了泥石流防治对策.     

夏河县尕寺沟泥石流灾害特征及防治对策

2008年8月20日凌晨,夏河县突降暴雨,城区南北两侧洒哈尔沟、尕寺沟、颜克尔沟、曼克尔沟、门乃合沟、桑扎沟等沟道暴发泥石流,给县城及附近乡镇居民生命及财产造成严重的危害,泥石流灾害共造成4人死亡、99人受伤,造成直接经济损失近2.0亿元."8.20"泥石流爆发后,尕寺沟泥石流进入拉不楞寺寺院区,僧人住宅及寺院建筑多处受灾,沟口严重毁坏的排洪渠边沿距寺院白塔仅2.15m,直接经济损失约0.4亿元.通过对尕寺沟泥石流的野外实际调查、勘查及现场实验,在查明尕寺沟泥石流发育特征、流体特征、场地工程、水文地质条件的基础上,提出了泥石流防治对策.     

震后堵溃泥石流的特征及防治对策研究——以四川省平武县唐房沟为例

汶川地震直接诱发的大量崩塌、滑坡堵塞沟道,形成很多堵塞坝,这些堵塞坝溃决后极易形成堵溃泥石流,由于成灾快和规模大等特征,其造成的灾害损失比一般的暴雨泥石流要严重得多.以四川省平武县平通镇唐房沟为例,通过野外考察、现场测量、取样分析等方法,分析震后堵溃泥石流的形成过程、流量计算及防治对策.通过采用形态调查法和雨洪法对唐房沟的流量计算结果表明,采用配方法计算的流量结果明、显小于采用形态调查法的结果,其主要原因是因为沟道内存在严重的堵塞,加之地震诱发的大量松散固体物质和震后激发泥石流临界降雨条件的降低,造成泥石流规模的增大.唐房沟目前防治现状存在新建的排导槽过流能力不够、基底已被破坏、弯道处未考虑超高,沟内未布置拦挡工程等问题.由于唐房沟内目前松散固体物质充足,在一定的降水条件下,仍会再次暴发泥石流,泥石流将会威胁到沟口平通镇1 600余人的生命财产安全,同时也威胁到沟口灾后重建工作的顺利开展,针对这些问题,提出了修建拦挡工程、改造排导槽并结合预管预报措施的防治对策.     

武都区东江镇王沟泥石流灾害特征及防治对策

陇南市位于甘肃东南边陲,是甘肃唯一的长江流域地区,武都区是陇南市委、市政府所在地,是陇南地区政治、经济、文化中心,东江镇现为城区东延开发区.武都区是甘肃省地质灾害极为发育的地区之一,建国以来,武都城区一带发生泥石流灾害达40多次,其中,造成重大人身伤亡和财产损失的有3次,分别发生在1971年、1980和1984年.上述3次重大泥石流灾害均造成了部分城区、村庄被淹埋.其中,1984年泥石流和白龙江洪水灾害淹没域区1/3地面,倒塌房屋13200余间,11200多人无家可归,121个地县机关受灾,直接经济损失近亿元.其中东江镇北山的王沟暴发的泥石流灾害致使沟口村庄被淹、部分房屋倒塌,该次泥石流灾害毁坏民房10间,伤5人,冲毁农田200余亩,直接经济损失达500多万元."5.12"地震又引发沟道内老滑坡复活,新的滑坡崩塌发生,沟道堵塞程度严重,使王沟附近居民万分恐慌.为了保证该区安全,解除居民的后顾之忧,使当地居民安居乐业、经济建设蓬勃发展,对王沟泥石流进行治理十分必要.通过对王沟泥石流沟的野外勘查及现场实验,在查明王沟泥石流沟发育特征、流体特征、场地工程、水文地质条件的基础上,提出了泥石流防治对策.     

基于通径分析与可拓学的公路泥石流危险性评价

利用通径分析,将公路泥石流危险性评价因子进行精简,选取对泥石流危险性影响较大的主沟长度、一次泥石流最大冲出量、流域面积、泥沙补给段长度比、流域最大相对高差、主沟床弯曲系数以及24h最大降雨量等7个因子,并在此基础上利用可拓学方法对泥石流危险性进行评价。选取大西沟地区泥石流沟,根据可拓集合的关联函数计算可得到泥石流沟关于四类危险性级别的关联度分别为K1(p)=-0.2889,K2(p)=0.0344,K3(p)=-0.6265,K4(p)=-0.7504,由此可判断该泥石流沟危险性等级属于中度危险,该评价结果与实际调查时所用的刘希林模型、灰关联度方法评价结果一致,说明本文所选用的评价因子及评价结果具有一定的合理性与可靠性,可为减轻公路泥石流灾害提供依据。     

冰碛土滑坡—泥石流—堰塞湖灾害链发展过程机理与模拟技术研究构想（特约稿）

青藏高原区域滑坡-泥石流-堰塞湖灾害频繁发生,灾害损失巨大,与之相关的科学研究一直是国内外研究的热点和难点。我国在堰塞湖减灾领域已经积累了丰富的实践经验,但是冰碛土滑坡-泥石流-堰塞湖灾害演化过程非常复杂,涉及众多的物理力学机制和学科理论,复杂气象条件下冰碛土滑坡-泥石流-堰塞湖的动力形成机制、溃决冲刷及洪水演进灾害链的全过程演化分析与数值模拟方面尚需进一步研究。揭示冰碛土滑坡-泥石流-堰塞坝的链生放大机制和冰碛土堰塞湖溃决演进的动力灾变机理是实现冰碛土滑坡-泥石流-堰塞湖灾害有效防控的关键,结合国内外冰碛土滑坡-泥石流-堰塞湖形成与溃决的相关研究现状,提出了冰碛土滑坡-泥石流-堰塞湖灾害需要关注的几个重要研究方面：(1) 复杂气象条件下冰碛土力学性能演化;(2) 冰碛土滑坡-泥石流动力灾变过程与运移模型;(3) 冰碛土滑坡-泥石流-堰塞湖形成机理与仿真模拟;(4) 冰碛土堰塞坝冲刷溃决机理与流道拓展过程;(5) 下游河道水沙互馈作用机制与洪水演进模拟。并开展了大量前期探索和研究工作,初步揭示了冰碛土滑坡-泥石流运移与多期堵江机制,构建了能考虑水流侵蚀与溃口边坡间歇性崩塌的堰塞坝溃决演化模型,并探讨了冰碛土-滑坡-泥石流-堰塞坝灾害链演化过程模拟方法。研究结果为进一步弄清冰碛土滑坡-泥石流-堰塞湖灾害链过程的复杂动力学机制、构建灾害链过程的控制性理论模型、开发全过程数值模拟系统奠定了基础,以期为冰碛土滑坡-泥石流-堰塞湖灾害链的成灾机理分析提供理论依据及为非工程避险与应急处置决策提供技术支撑。     

基于水土耦合的沟床起动型流体运动过程模拟研究

建立考虑沟床侵蚀、坡面汇流以及沟道上空降雨共同作用下沟道流体运动的水土耦合模型,可以为流域风险评估、防灾减灾以及潜在泥石流沟判识等提供理论依据。通过对沟道流体对沟床可移动固体物源的侵蚀过程进行分析,并将其与具有时空变异性的坡面汇流及沟道上空降雨进行合理耦合,建立了小流域沟道流体运动的水土耦合模型;采用有限差分法对流体运动水土耦合模型进行时空离散,得到了沟道流体运动数值离散模型;在此基础上,基于MATLAB语言编写了流体运动数值离散模型的求解程序;同时,以来流流量及沟槽坡度为控制变量开展了室内模型实验,观测不同工况条件下沟槽控制点处流体流深、流速以及流体容重的变化情况。通过对所得到的12组水槽实验的实验结果进行数据分析,发现在沟槽坡度保持不变的条件下,沟槽控制点处流体流深及流体流速与来流流量之间呈正相关关系,流体容重与来流流量之间呈负相关关系;同时,将沟槽控制点处流体流深、流速以及流体容重的数值求解结果与实验测量结果进行对比分析,发现流体流速及流体容重的模拟精度均高于90%,流体流深的模拟精度高于80%。表明所建立的小流域沟道流体运动的水土耦合模型基本合理,所采用的数值离散方法及所编写的模型求解程序较为可行。     

基于CF法的震后泥石流频发区灾害主控因子研究（研究生论坛）

汶川地震极震区地震引发的大量崩塌、滑坡导致泥石流的孕灾环境发生剧烈变化,震后泥石流灾害十分频发,泥石流的防灾减灾迫在眉睫。本论文以汶川地震极震区都江堰深溪沟流域为研究区,在震后孕灾环境分析的基础上,得出该地区泥石流频发的主控因子为丰富的物源条件和易于灾害发生的地形地貌条件,并采用确定性系数CF法,定量分析了复杂地形地貌条件对泥石流灾害的影响程度,确定了该流域最有利于泥石流灾害发生的高程、坡度和坡向范围;并将研究结果和震后丰富的物源条件进行叠加分析,确定了主控因子共同作用下深溪沟流域泥石流灾害最危险的分布区域。研究结果可以为震后深溪沟流域泥石流灾害频发的成因分析提供依据,对震区的泥石流危险性评价和区划、防灾减灾、灾后恢复重建以及经济建设布局等具有重要的意义。     

降雨型泥石流对沟床侵蚀的水力学机理

为解决降雨型泥石流对沟床的侵蚀和重塑机理,以水文学为基础,在科学表征泥石流流深的前提下,借助水力学理论,分析了沟床在泥石流流动剪切和渗流水压耦合作用下的侵蚀机理,研究了泥石流流动剪应力、沟床基质孔压、泥石流静压及沟床自重作用的计算方法,给出了沟床侵蚀临界深度表达;借助算例阐明了流域降雨特征、沟道几何参数以及泥石流性质对泥石流流态及侵蚀力的影响规律,展示了沟道侵蚀曲线和侵蚀量的计算方法.结果表明：(1)泥石流侵蚀能力随沟床基质埋深的增加而下降,并在临界深度处消失;(2)不同降雨条件、沟谷特征和泥石流性质下的临界侵蚀深度因流深流速的差异而不同,越利于流深流速增大的流域沟道条件则越利于侵蚀的进行.     

斜坡单元支持下区域泥石流危险性AHP-RBF评价模型

通过分析目前区域泥石流危险性评价研究中评价单元、指标体系及其提取方法、评价模型3个关键内容对评价结果的影响,将斜坡单元作为区域泥石流灾害评价的基础评价单元并提出斜坡单元的自动定量划分方法;提出区域泥石流危险性评价的指标体系（即斜坡面积、主沟长度、斜坡相对高差、平均坡度、斜坡切割密度、平均主沟坡降、植被覆盖率、地层岩性共8个指标）,并通过GIS技术提取指标体系;提出区域泥石流危险性评价的APH-RBF神经网络评价模型.以湖北省神农架林区灾害防治示范区木鱼镇为研究对象,采用已查明的泥石流灾害点的位置资料,验证本模型评价结果的合理性,为示范区的防灾减灾及村镇规划提供参考.     

最大或然弯道在泥石流排异沟上的应用

为优化泥石流排导沟弯曲段的设计,建立了最大或然弯道的平面几何形状、边墙超高、床面横比降的计算公式,分析了最大或然弯道和传统的定半径弯道的优劣。文中提出的计算方法可为排导沟的优化设计提供理论依据。     

不同水沙条件下弯道河床冲淤与漫滩洪水特性研究

我国西南山区山洪灾害频发,严重威胁山区社会发展和人民生命财产安全。由于地形限制,山区常见弯曲河道,而弯曲段时常发生山洪灾害。以往弯曲河道水沙运动及河床演变的研究成果难以有效识别弯曲河道漫滩洪水下凹岸易灾区域范围。基于四川省芦山县王家村弯曲河道漫滩洪水灾害的现场观测,本文设计了弯曲水槽模型,测量了不同水沙条件下弯道水面超高、河床地形、凹岸水位和滩槽纵向流速,探讨了漫滩洪水的致灾机制,识别了漫滩洪水下弯曲河道易灾区范围。结果表明,上游流量是弯道漫滩洪水致灾的关键因素,而上游泥沙补给是次要因素。弯道水面超高随泥沙补给增加而增大,经对比计算,兰运长等的率定参数能较好预测河床冲淤稳定的弯道水面超高。水流不漫滩时,泥沙补给仅造成弯道凸岸轻微淤积,对弯道凹岸水位提升的影响很小。洪水漫滩后,上游流量增大造成凹岸水位和滩地流速显著增加。随着泥沙补给不断增大,弯曲主河道河床整体淤积,但淤积对水位和滩地流速的影响较小。30-60°断面区域是90°弯曲河道的易灾区范围,这是因为该区域内的滩地流速大于主河道流速和上游来流流速,滩地最大流速出现在弯道50°断面,其值可达上游来流流速的1.3倍。从水动力学角度分析,洪水漫滩时,滩地流速显著增大是王家村弯曲河段弯顶附近滩地成灾的原因。     

云南省云龙县城狮尾河泥石流复式V型排导槽优化设计研究

云龙县城运用“复式V型排导槽”,实现了沟床缓坡区泥石流的排导,排导最小纵坡降为10‰,采用鱼咀工程结构解决主河流的顶托、倒灌作用,泥石流槽尾伸入下游大河最高洪水位禁区,实现了泥石泥的顺畅排导,其工程实践和科技创新,为类似条件下泥石流的治理提供了借鉴意义．     

镇巴县地质灾害发育规律与危险性评价

以"汉江中游任河流域镇巴县幅地质灾害调查及专题研究"项目为依托，基于区域地质环境概况、遥感解译与野外实地考察，研究了镇巴县幅地质灾害的发育规律。在此基础上，选择坡高、坡度、坡形、降雨量、工程地质岩组、距断层距离、距河流距离、人类工程活动与灾害点密度9种评价因子，采用层次分析法建立各评价因子的判断矩阵，确定地质灾害危险性评价指数，对镇巴县幅地质灾害危险性进行评价和分区。结果表明：（1）镇巴县幅地质灾害类型主要为滑坡、崩塌、泥石流，其中滑坡93处，崩塌6处，泥石流4处；（2）地质灾害多发育在坡形为凹凸面坡、坡度为0°~10°、起伏度为0~30 m的斜坡中，且集中分布在河谷两侧的高程为500~800 m的低山区；（3）地质灾害危险性可分为高、中、低三类，面积分别为62.05、143.43、224.57 km²。高危险区主要分布在泾洋河流域，占总面积的14.4%。     

汶川地震区震后泥石流活动特征与防治对策

2008年5月12日的汶川Ms8.0地震对地表产生强烈扰动,使得泥石流形成条件发生剧烈变化,影响到震后泥石流的活动特征和减灾对策.作者在调查数据的基础上,从固体松散物质条件、微地貌条件和水文条件的变化3个方面,分析了汶川地震区震后泥石流形成条件的变化,认为:汶川地震灾区崩塌、滑坡等产生的松散固体物质达28×108 m3,为该区泥石流长期活动提供了丰富的物质基础;流域微地貌突变特别是严重的沟道堵塞,有利于泥石流规模的增大;强烈地表扰动和毁灭性、大面积毁坏植被,改变了地表水入渗、产流和汇流条件,利于侵蚀和洪峰形成.这些流域状态的巨变,构成了有利于泥石流形成的条件组合.从而,导敛震后泥石流活动强度急剧增大,使得泥石流成为对地震区影响最为严重的灾害.震后泥石流活动的主要特点有:泥石流沟谷数量增加,大量震前被判定为非泥石流沟的流域暴发了泥石流;激发泥右流的临界雨量明显降低泥石流暴发表现出明显的高频性与群发性;泥石流的容重约提高10%～30%,原来定性为稀性或过渡性的泥石流沟转化为过渡性或粘性泥石流沟;泥石流流量普遍增大,大致可增加约50%～100%,现有规范中泥石流流量计算方法的结果偏小,需要修正.震后泥石流演变趋势为:活动强度由急剧增强的突变转为逐步减弱,期间活跃期与平静期交替出现,第1个泥石流活跃期可能会持续约15年左右;泥石流形成将由降雨控制型逐步转为松散土体控制型;一些松散土体丰富且尚未发生泥石流的面积大于5 km2流域,将是未来暴发大规模泥石流的风险源.针对震后泥石流的活动特征、演化趋势和震区泥石流防治中存在的问题,提出:判识潜在泥石流灾害,增强减灾措施的针对性;进行泥石流灾害风险分析,加强风险管理;改进泥石流规模计算方法,适应震区超常规模泥石流防治需求;重新确定泥石流预警报的临界雨量指标,加强监测预警系统建设等灾害防治对策.