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.     

汶川灾区泥石流峰值流量的非线性雨洪修正法

由于汶川地震灾区泥石流固体物质补给方式和成因的复杂性,很多泥石流流域在产流、汇流和运动阶段都存在导致流量放大的过程,用现有的泥石流峰值流量计算方法得到的结果都偏小.具体的分析表明,震后泥石流的产汇流过程并不是线性等同于清水的产汇流过程,泥石流流量的放大系数与清水峰值流量不是线性正比的关系.通过拟合北川极重灾区苏宝河和魏家沟等流域泥石流沟的现场调查数据,得到了泥石流放大系数与流域清水峰值流量之间的幂函数经验关系.并由此建立了泥石流峰值流量的非线性雨洪修正计算方法.该方法可用于计算震后崩滑体较多的流域的泥石流峰值流量.     

"5·12"汶川地震崩塌滑坡危险性评价——以都汶公路沿线为例

选择地震极重灾区(都汶公路沿线)作为研究区域,利用遥感影像解译和野外调查数据,采用信息量方法,分析地震崩塌滑坡对影响因子的敏感性,结合GIS技术评价地震崩塌滑坡的危险性.研究表明,都汶公路沿线最利于地震崩塌滑坡的条件为:(1) 坡度:大于35°;(2) 坡向:E,ES和S坡向;(3) 坡面粗糙度:大于1.15;(4) 距断层距离:5～20 km;(5) 土地利用类型:林地、灌木林地和疏林地;(6) 地层岩性:元古代闪长岩、元古代斜长花岗岩、元古界玄武岩、安山岩、石炭系灰岩、泥灰岩和志留系灰绿色千枚岩及石灰岩,尤其是元古界玄武岩和安山岩.利用信息量综合因子叠加技术,对研究区域崩塌滑坡体进行危险性评价,并将其分为极高度危险区、高度危险区、中度危险区、轻度危险区以及基本无危险区.危险性评价结果表明:研究区域大部分处于中度危险区、高度危险区、极高度危险区,三者面积占总面积的70.34%,其中极高度危险区占到总面积的19.15%,范围较大,在公路修复和重新规划建设中应加强预防这些区域发生崩塌滑坡;基本无危险区范围较小,仅占总面积的11.81%;在分布特征上,极高度危险区和高度危险区主要分布在映秀至草坡河段上,草坡河至汶川段大部分处于轻度危险区及以下.研究结果可为震后公路恢复、重建及灾区重建提供科学指导与技术支持.     

基于子流域的地震诱发崩塌敏感性评价

根据地震诱发的崩塌具有数量大和成区分布的特点,将研究区北川苏宅河流域划分为211个子流域,评价选取子流域的平均高程、最大高差、平均坡度、距离河流距离、沟谷密度和岩石类型等指标,采用Logistic回归的统计学方法进行建模,并且使用ROC曲线和Kappa系数对模型的精度进行评价,其ROC曲线下面积为0.926,Kappa系数为0.690.采用同样的评价方法基于像元对研究区进行建模,模型的ROC曲线下面积为0.814,Kappa系数为0.470,均小于基于子流域的评价模型.使用模型对研究区进行敏感性评价,基于子流域的敏感性评价,有90.04%的崩塌位于高敏感和敏感区域内,而基于像元的敏感性评价,高敏感和敏感区域内只占有68.82%的崩塌.但不同敏感性区域面积比例来看,基于子流域的敏感性评价,有高敏感区域面积过大的缺点.研究进一步提出崩塌响应单元这一概念,即针对崩塌的各影响闪子,将研究区划分为比子流域更小的单元,而每个单元内部,对崩塌具有相同的敏感度.     

沟道松散物质起动形成泥石流实验研究

为研究震后环境突变条件下的泥石流形成模式和机理,开展震后泥石流防治和预测,根据震后泥石流形成环境特点,设计泥石流起动装置,开展震后泥石流形成模式和机理试验.本研究共进行了25组试验,主要研究了泥石流在不同坡度情况下的泥石流形成模式和机理,结果表明:1)在坡度8°～12.5°情况下,泥石流的形成模式是冲蚀→冲沟→崩塌→堵塞→溃决→泥石流的模式;2)在坡度12.5°～17.5°情况下,泥石流的形成模式是逐渐侵蚀加剧(朔源侵蚀、下切侵蚀和侧蚀),容重逐渐增加形成泥石流的模式;3)在坡度17.5°～25°情况下,泥石流的形成模式是坡面流水→入渗→失稳→下滑→流态化的模式;4)根据孔隙水压力变化特征,不同的起动模式下的土体内部孔隙水压力变化特征不同,孔隙水压力的变化可以解释不同泥石流起动模式的机理特征.根据研究结果,可以对不同起动下的泥石流模式进行不同的防治规划,同时结合泥石流起动过程中孔隙水压力的变化,可以解释泥石流起动的模式,对开展震后泥石流预报提供了参考.     

弃渣型泥石流输沙速率模型试验研究

近年来,弃渣型泥石流灾害时有发生。为了探索弃渣型泥石流输沙速率,以陕西省小秦岭金矿区的大西岔沟为研究背景,对大西岔沟泥石流的孕灾条件和成灾特征进行了详细的野外调查,发现该区域地形陡峻,弃渣总储量丰富,具备良好的泥石流孕灾条件。同时,泥石流在沿程运动和演化过程中,将具有明显的沿程放大和链生特征。结合野外调查资料,理论推导了弃渣型泥石流输沙速率的计算方法,并根据相似准则设计了水槽模型试验,对计算理论中的冲刷系数进行了率定。试验数据表明冲刷系数的取值范围在3.2×10^-5~7.1×10^-5 m·s/kg之间。这些率定参数将用于后续的小流域泥石流产汇流过程研究之中,同时也为该区域其他相关研究以及泥石流监测预警提供科学参考。     

古都西安城市游憩商业区(RBD)形成机制

城市游憩商业区集中提供着城市的游憩功能, 是城市游憩系统的重要组成部分,同时逐渐成为新兴的商业地域类型。对RBD的内涵进行了拓展,提出了RBD的三个特性及三种形成方式。并在此基础上对西安城市RBD的形成进行实证研究,提出RBD对传统CBD的功能演替,并认为RBD的建设是更新古都城市中心区的一种重要方式。     

“5·12”地震后都汶公路沿线泥石流沟危险性评价

都汶公路地处“5·12”汶川大地震的极震区,地震造成大量的崩塌、滑坡、泥石流等次生山地灾害。沿线大多数沟谷都具备暴发泥石流的条件,震后10~20 a将处于泥石流活跃期,尤其前5年泥石流异常活跃。通过野外考察和高分辨率遥感影像数据,获得研究区泥石流沟的基础数据,对比分析建立了震后泥石流总量计算方程,并以泥石流总量和沟床比降作为参数,建立了单沟泥石流危险性评价模型,进行泥石流沟危险性评价。对研究区29条泥石流沟的评价表明：泥石流沟大部分处于中度危险以上,中度危险、高度危险与极高度危险的沟谷占79.31%,其中极高度危险区占20.7%。危险性最大的沟谷为郭竹铺沟、马埝坪沟、野牛沟、一碗水沟和高店子沟,其次是新桥沟、千斤沟、粉丹沟和茨里沟。灾后重建应倍加重视,做好泥石流的预测、预报及防治。