基于数值模拟的泥石流灾害定量风险评价

风险评价是灾害防治最有效的软措施之一,也是实现灾害风险管控的重要基础。针对承灾体类型和泥石流成灾方式的特殊性,以重要承灾体——建筑物和道路为研究对象,构建了一套适用于我国西南山地城镇的泥石流定量风险评价的理论体系和技术流程,主要分为3个步骤:1利用FLO-2D数值模型,以强度指数IDF表达泥石流危险性;2利用汶川七盘沟7·11泥石流灾损数据,构建基于超越损失概率的物质易损性曲线;3在建立承灾体数据库的基础上,通过设置不同的未来泥石流情境,实现承灾体预期损失的定量表达。以汶川羊岭沟为例的模型验证和案例运用表明,构建的泥石流定量风险评价体系,能够很好地反映承灾体与泥石流的响应机制,可为泥石流威胁区的防灾减灾工作提供科学依据。     

泥石流防治工程经济效益评价研究

地质灾害防治工程可行性研究报告需要编写经济社会、环境效益综合评价。目前我国几百个泥石流防治工程及三峡水库区200多滑坡治理工程的可行性研究报告，均为定性的简单叙述，将灾害体危害范围内的承灾体价值总量作为经济效益，不能充分说明防治工程的重要性，提供了错误的决策依据。针对上述问题，文章研究了泥石流防治工程经济效益定量化评估模型和评估方法。为地质灾害设计单位使用，提高地质灾害防治工程可行性研究水平。泥石流防治中工种经济效益为投资者投入资金，灾害防治企业建设防治工程而减少承灾体的最大可能经济损失与投资者投入的资金之比。防治工程资金利税率=地质灾害最大可能经济损失-防治资金投入／防治资金收入；防治工程直接经济效益：最大可能经济损失-防治资金投入；投入产出比=防治资金投入：最大可能经济损失。泥石流防治工程经济效益评价方法第一步进行泥石流危害范围内的承灾体调查。第二步进行泥石流防治工程经济效益评价。其内容包括：防治工程概况；经济评价基本数据；经济效益计算；经济效益评价。该文以湖南省郴州市北湖区南溪泥石流为案例，进行了经济效益评价。     

泥石流危险度野外快速评价方法探讨

文章系统地总结和分析了当前比较常用的泥石流危险度评价的研究方法,指出现行泥石流危险度评价中评价因子的提取往往需要详细野外勘查,工作量大、费用高,不便于对众多泥石流沟的普查;并提出一种在现场踏勘基础上,基于泥石流规模、频率和承灾体特征的快速便捷的新方法——泥石流危险度野外快速评价,并结合其他方法进行了实例对比验证。结果表明：泥石流危险度野外快速评价结果可靠,可作为快速评价泥石流危险性的新方法进行推广应用。     

隧道工程遭受泥石流灾害的工程易损性评价

以往泥石流易损性评价主要针对经济、社会、物质和环境的易损程度,未见关于工程基础设施易损程度评价。为此,以枝柳铁路卓福隧道遭受泥石流灾害为工程背景,提出了工程易损性的概念,根据隧道承灾特点和泥石流致灾特征,系统分析了隧道的地质选址、工程设计、隧道施工、运营维护以及泥石流致灾因子对隧道工程易损程度的影响,确定了工程易损性评价指标体系,借助于AHP法和模糊综合评价法,建立工程易损性的评估方法。并以实例验证该方法可行性,为泥石流地区隧道工程防治等级确定和隧道承灾能力评估提供方法参考。     

泥石流作用下钢筋混凝土框架结构的易损性评估模型

针对目前单沟泥石流灾害承灾体易损性评估定量化程度不高的问题,提出一种易损性计算方法。通过分析泥石流作用形式,建立了考虑承灾体弹塑性变形的计算模型。此外,应用有限元软件SAP2000模拟钢筋混凝土框架结构变形过程,确定了承灾体极限载荷。最后参考破坏等级标准计算易损性数值,并发现泥石流的作用高度、作用方向以及大石块冲击是影响泥石流冲击效果的重要因素。     

人工神经网络在泥石流风险评价中的应用

泥石流风险评价是对泥石流灾害的预评估,在泥石流防灾减灾实践中具有重要的意义,可直接服务于国民经济建设。人工神经网络具有良好的非线性信息处理能力,特别适宜于解决风险评价中多指标复杂性和不确定性的问题。实例证明,经过训练的网络模型对于泥石流风险评价具有较好的适用性,可以作为泥石流风险评价技术的补充。     

基于Rockfall的危岩体危险范围预测及风险评价——以九寨沟景区悬沟危岩体为例

2017年8月8日九寨沟Ms7.0级地震诱发了数以千计的崩滑地质灾害,造成景区内道路阻塞,设施损毁,严重威胁到了来往游客及景区内住民的生命财产安全。因此对景区进行地质灾害风险性评价尤为重要。本文以景区内悬沟崩塌危岩体为研究对象,通过分析危岩威胁范围、可能造成的危害程度,承灾体的抗灾能力以及流动承灾体受损情况,建立风险评价模型,将风险评价进行量化。评价结果表明,危岩带1、危岩体1为低风险。危岩带3为中等风险;危岩带2为高风险,严重威胁到了坡脚公路及来往游客的生命财产安全,要高度重视,尽快着手防护措施设计,避免造成更大的损失。     

多元线性回归分析在车大人沟河泥石流分区与评价中的应用

本文在概述车大人沟河流域泥石流形成的地形地貌、物源和水源等条件的基础上，采用多元线性回归分析方法，选取了物源储量、支沟完整性系数、支沟边坡坡度、支沟沟床比降、冲沟密度、侵蚀模数、不良地质现象和植被覆盖率等八个指标作为自变量，建立与泥石流活跃度间相关关系的数学表达式，计算出车大人沟河40条泥石流支沟活跃度值，从而进行分区评价。将该区泥石流活跃度划分为高、中、低易发区和不发育区，其结果与实地灾情相符，可为车大人沟河流域泥石流防治规划提供科学依据。     

承灾体易损性评估模型与滑坡灾害风险度指标

承灾体易损性定量评估是制约滑坡灾害风险评估研究的瓶颈问题。为此,以滑坡体冲击冲量为致灾强度指标、建筑物整体抗剪力为抗灾性能指标,推导出典型承灾体易损性定量评估模型。在此基础上,考虑滑体运动特征参数随机性对易损性的影响,提出风险曲线和最大风险度指标的概念,以反映滑坡灾害成灾全过程中不确定性对灾害后果的影响。并采用该模型分析了坡体几何特征参数、受灾体空间位置以及受灾体抗灾性能对易损性的影响规律。将风险度指标应用于算例分析,并与以往方法进行了比较,分析发现,建立的易损性定量评估模型可以反映二维简化情况下受灾体毁损程度与各种影响因素之间关系的基本规律,为易损性定量评估提供了一种途径。     

日喀则市谢通门县尼玛弄自然村坡面泥石流发育特征及防治对策

坡面泥石流具有规模小、分布广、暴发突然、流动快、过程短、冲击力大等特征,是一种危害十分严重的自然灾害。为了查明西藏日喀则市谢通门县尼玛弄自然村坡面泥石流的发育特征,以野外精细化调查和测量为工作方法,在查明泥石流区域地质环境及分区特征、主沟支沟的沟道特征、形成条件、物源转化关系的基础上,综合研判泥石流的发展趋势并划定了危险区范围。结果表明: 流域内松散固体物源总量约为22.72×10⁴ m³,可能参与泥石流活动的动储量约为7.82×10⁴ m³; 坡面泥石流一旦遭遇大暴雨,势必引发较大规模的泥石流灾害; 泥石流的综合致灾能力较强,受灾体的抗灾能力较弱,泥石流治理紧迫性等级为I级; 提出“导流槽+截流槽+导流堤”和“导流防护堤”两种工程治理方案,为该区泥石流防治工作提供参考。     

物源条件对震后泥石流发展影响的初步分析

强震过后一定时期内,泥石流的活跃性增强,即数量增多、规模增大、频率增加。而随着松散物质储量的减少,泥石流的活跃性会随之衰减。为了具体考察物源条件对震后泥石流活动的影响,使用震后泥石流逐年平均输沙量作为刻画泥石流活跃性的指标,在云南蒋家沟和西藏古乡沟泥石流数据的基础上,定量地分析了震后泥石流活跃性的变化过程。分析表明存在降雨控制型和物源控制型两种泥石流流域。前者的泥石流在震后很长一段时间内都不衰减,其发生主要取决于降雨条件。后者最大规模的泥石流发生于地震过后的短时间内,尔后泥石流活动随时间显著减弱。泥石流规模和频率的关系与暴雨不一致。当物源控制型流域的无量纲化活跃性指标值降为0.12左右时,可以认为泥石流进入了稳定或者衰弱期,不会再有大规模的泥石流事件发生。数据拟合结果表明,整个泥石流活跃性的衰减过程可以用幂函数来描述。其衰减指数与剩余物质储量和总物质储量之比存在密切的关系。这为定量预测震后泥石流发展趋势提供了一个初步的模型。     

矿山泥石流沟谷形态的分形分维

以2个区域的矿山泥石流为背景,利用分形理论分析了矿山泥石流沟谷形态特征,并与4个区域的自然泥石流沟谷形态进行比较研究。沟谷形态的分形维数具有相同的地学意义:维数越小,该要素对沟道及泥石流的发育和形成的影响越大。沟道比降、汇水面积和沟道长度3个沟谷形态要素中,汇水面积影响最为显著;但矿山泥石流沟谷具有汇水面积少、沟谷尺度小,沟谷比降陡的特点;在此基础上提出了自然—矿山型泥石流的概念。     

泥石流异重流入海的研究

1999年委内瑞拉瓦加斯（Vargas)乌里亚（Uria)发生的大规模泥石流将海岸线向海中推进了200m。这是一种异重流现象。泥石流流入海中并在海中沉积下来，其头部沉积位置距原海岸线已远大于200m，泥石流在海中的沉积物还将改变海底地貌。本通过实验研究得出了异重流的潜入点规律，水面和水下堆积扇规律。     

泥石流源地坡面土体活动随机性规律实验

坡面土体的崩塌活动是泥石流形成的初始过程。为了研究降雨条件下该过程中蕴含的随机性,选择典型泥石流源地坡面进行人工降雨实验,观测坡面径流和坡面土体活动特征。结果表明：坡面径流的产生与坡面土体的供给是2个相对独立的过程;坡面产流过程在时间上具有连续性,空间上具有均匀性,规模上具有稳定性;即使是在恒定的降雨强度条件下,泥石流的源地土体活动也表现为一个离散的土体崩塌序列,具有时间上的间歇性、空间上的聚集性、规模上的随机性,且在时间上服从泊松分布,在规模上服从规模-频率的幂率关系;坡面的水土过程是不完全同步的,泥石流的形成依赖于坡面土体补给的时间、空间和规模分布,这也决定了泥石流阵流的多变和流量的涨落。建立基于土体活动特征的随机性补给模型,结合分布式水文模型,是建立科学的泥石流预报模型的有效方法。     

Numerical simulation of debris flow with application on hazard area mapping

A numerical program developed for field application is presented in this paper. We use the generalized Julien and Lan [8] rheological model to simulate debris flows. Due to the derivative discontinuous nature of the constitutive law, flow is separated into plug region and bottom region (with stress greater than yield stress). The program solves the plug flow layer solution first, and then corrects the solution with the bottom layer approximation. Numerical scheme with upwind method and central difference in space and Adam–Bashforth third-order scheme in time is used for both layers. The scheme is tested against analytical solutions and laboratory experiments with very good results. Application to a field case with more complicated geometry also achieves good agreement, with error less than 5% compared to field measurements. The final example demonstrates how this numerical program is used in a preliminary design.     

A Comprehensive Approach to the Observation and Prevention of Debris Flows in China

This paper presents a classification of debris flows in China. These are classified into four related types according to their formation factors, material components, fluid properties, and movement patterns. Details of field observations of debris flow in China are also given. Several ways of using the parameters of debris flow are listed as well as their applied results. Some equations are formulated using velocity, discharge, and impact force. In addition, the paper presents a comprehensive approach to the prevention of debris flows.     

论冰碛石的形态特征及其与泥石流石的区别

长期以来流行的球度和圆度概念不足以刻画冰碛石及其他成因砾石的细微特征,需要在其基础上进一步挖掘有判别价值的标志性特征。针对冰碛石与泥石流石辨识的疑难问题,提出外接圆特征、粗糙度特征、圆度-体积特征以及混杂堆积砾石形态构成特征等几个概念。通过这些特征研究,结合真实的冰川擦痕、颤痕等标志,可更加准确地进行冰川沉积物与其他成因沉积物的判定。     

基于可拓理论的泥石流灾害预警预报系统开发:以北京市为例

泥石流是北京山区主要的地质灾害,北京市于2003年启动了地质灾害气象预警预报工作,但近几年的预报效果并不理想。为进一步提高泥石流灾害预警预报的准确性,选取地形、地层岩性、地质构造和植被作为基础因子,以北京市地质灾害易发分区为响应因子,以降雨作为诱发因子,根据各因子与泥石流灾害的相关性分析,采用层次分析法(AHP)计算各因子的权重系数,提出了基于可拓理论的泥石流预警预报模型,并通过G IS系统和IDL开发平台实现准确预报。利用20组历史上北京地区发生的泥石流雨量资料对建立的预警预报模型进行验证,结果表明模型预报结果与实际情况基本吻合。研究成果对于提高北京市泥石流灾害预警预报水平,减少人民生命和财产损失具有重要的意义。     

砂质碎屑流和底流改造——部分传统浊积岩成因新解

以鲍马层序为代表的古典浊积岩,在地质学界曾广泛流行。近年来的研究表明,真正的浊积岩是很少发生的。由于浊流和碎屑流具有不同的流变学特点,人们对部分传统浊积岩提出了砂质碎屑流和底流改造成因及其鉴别标志,并对传统海底浊积扇模式在进行重新研究的基础上提出了海底碎屑流模式。