汶川震区暴雨泥石流激发雨量特征

利用搜集的汶川震区典型泥石流暴发前后的降雨过程资料,分析了泥石流的激发雨量过程,获得了汶川震区的泥石流激发雨量特征,以期为泥石流的预测预报提供依据。结果表明,汶川地震区的泥石流激发雨型可分为快速激发型、中速激发型和慢速激发型3类,其差异主要体现在降雨的持续时间和强度方面。不同激发雨型下的泥石流形成过程的差别主要体现在松散土体饱和过程。雨型的差异(降雨的持续时间和强度)使得土体饱和产生超渗产流的时间出现差异,进而使得泥石流暴发的时间存在差异。激发雨强跟激发雨型存在一定的关系,激发雨强最大者为中速激发雨型,其次是慢速激发雨型,最小者为快速激发雨型。与地震之前相比,地震后的泥石流暴发时的累积雨量和临界雨量都有所降低。     

北京市泥石流易发区降雨预警阈值研究

泥石流灾害合理的雨量预警阈值不仅与历史泥石流灾害发生时的降雨量有关,且与研究区域的气候、地形地貌、地质、植被等密切相关。论文采用雨场分割法和GIS技术研究了影响泥石流启动的降雨和地质背景两大因素,在对北京市泥石流灾害易发分区的基础上,结合北京地区已发生的82起泥石流的易发性分区和雨量值,提出了不同泥石流易发等级条件下的雨量预警阈值。研究成果已经在2015年7月17日北京房山区西区沟泥石流预警中成功应用,为泥石流区域预警预报提供了一种新的思路。     

汶川震区北川9.24暴雨泥石流特征研究

2008年9月24日汶川震区的北川县暴雨导致区域性泥石流发生,这次9.24暴雨泥石流灾害导致了42人死亡,对公路和其他基础设施造成严重损毁。本研究采用地面调查和遥感解译方法分析地震与暴雨共同作用下的泥石流特征,获取的气象数据用于分析泥石流起动的临界雨量条件。本文探讨了研究区泥石流起动和输移过程,并根据野外调查,分析了泥石流形成的降雨、岩石和断层作用,特别是强降雨过程与物源区对泥石流发生的作用。根据应急调查发现北川县境内暴雨诱发的泥石流72处,其分布受岩石类型、发震断层和河流等因素控制。根据对研究区震前和震后泥石流发生的临界雨量和雨强的初步分析,汶川地震后,该区域泥石流起动的前期累积雨量降低了14.8%～22.1%,小时雨强降低25.4 %～31.6%。震区泥石流起动方式主要有二种,一是由于暴雨过程形成的斜坡表层径流导致悬挂于斜坡上的滑坡体表面和前缘松散物质向下输移,进入沟道后转为泥石流过程;二是消防水管效应使沟道水流快速集中,并强烈冲刷沟床中松散固体物质,导致沟床物质起动并形成泥石流过程。调查和分析发现沟内堆积的滑坡坝对泥石流的阻塞明显,溃决后可导致瞬时洪峰流量特别大。研究结果表明了汶川震区已进入一个新的活跃期。因此,应该开展对汶川地震区的泥石流风险评估和监测、早期预警,采取有效的工程措施控制泥石流的发生和危害。     

汶川震区暴雨泥石流危险范围预测研究

汶川地震发生后,灾区暴雨泥石流活动进入一个新的活跃期。根据对北川震区2008年9月24日暴雨泥石流调查,泥石流流域中地震诱发大量滑坡导致松散物源巨大,泥石流过程的洪峰流量比通常的要大数倍,应用以往泥石流危险范围预测模型进行计算的结果与实际的误差较大。因此,需要建立适用于强震区的泥石流危险范围预测方法。本文以9.24北川暴雨泥石流为典型实例,结合野外调查,利用震后高分辨航空图像和9.24暴雨后SPOT5图像分别提取泥石流发生前流域中滑坡物源储量及发生后形成的堆积扇特征数据,应用多元回归方法建立了汶川震区泥石流危险范围预测模型,该方法可用于估算泥石流最大堆积距离和堆积宽度。验证和应用结果表明:该模型适用于强震区泥石流危险范围的预测,模型方法可为震区重建中安全地段选择和未来地震区风险管理提供重要依据。     

汶川震区暴雨泥石流激发雨型特征

汶川地震后暴雨诱发的泥石流不断增加,通过收集整理降雨资料,分析汶川震区不同地域泥石流暴发的激发雨强及前期有效累计降雨量变化过程,揭示震区暴雨泥石流的激发雨型特征,为暴雨泥石流的预报提供科学依据。研究结果表明,汶川震区的暴雨泥石流激发雨型可分为短期突然降雨型、中期持续降雨型和长期间断降雨型3种类型,主要表现为引发泥石流的激发雨强及前期有效累计降雨量的不同。暴雨泥石流的形成机制体现为降雨导致流域内松散土体渗透、饱和及侵蚀移动的过程。激发雨型与激发雨强及前期有效累计降雨量存在相关关系,短期突然降雨型的激发雨强最大,前期有效累计降雨量最少;中期持续降雨型的激发雨强居中,前期有效累计降雨量最多;长期间断降雨型的激发雨强最小,前期有效累计降雨量居中。对四川茂县叠溪镇新磨村突发山体高位垮塌碎屑流进行验证,初步判定是由长期间断降雨型引发岩体抗剪强度降低而引起的。对不同激发雨型特征的研究能够为汶川震区泥石流监测预警提供科学依据。     

汶川震区北川县城泥石流源地特征的遥感动态分析

汶川地震导致山地斜坡积累了大量碎屑物质,在降雨作用下极易成为泥石流源地。震后的2008年9月24日一场暴雨导致北川县境内72条沟同时暴发泥石流。本文选择了汶川地震高烈度区的北川县城8条泥石流沟流域为研究区,基于遥感手段开展了震后和相继暴雨后的泥石流源地变化特征。强震后泥石流流域的重要变化是在沟谷内诱发了大量滑坡。通过开展遥感解译和野外调查,重点分析了研究区泥石流源地的滑坡活动。将512汶川地震后的2008年5月18日获取的航空图像与924暴雨后获取的2008年10月14日SPOT图像相比较,发现泥石流源地的地震滑坡面积由1537104m2增加到暴雨后的1912104m2,即汶川高烈度区一场暴雨过程新增滑坡面积达244%。根据SPOT图像解译,暴雨后泥石流沟床中的松散堆积物增大到97104m2。上述研究结果表明汶川震区在强降雨条件下发生泥石流的敏感性特别高。     

汶川震区银厂沟区域818暴雨泥石流灾害成灾机理与特征

2012年8月18日汶川震区的银厂沟区域暴发群发性泥石流,造成人员伤亡,公路、房屋等基础设施严重受损。这场泥石流灾害发生在汶川地震极震区内,是地震与强降雨共同作用下的结果,因此研究其成灾机制和灾害特征对于进一步认识强震区泥石流活动具有重要意义。本研究采用地面调查和遥感解译方法,分析银厂沟区域泥石流形成条件的变化。研究结果表明强震条件下崩塌、滑坡等产生的松散固体物质,是泥石流活动的物质基础; 沟道受松散岩土体堵塞,有利于泥石流规模放大; 快速激发型的雨量特征为泥石流暴发提供了动力。在此基础上讨论了泥石流起动、运动和堆积过程,总结了泥石流活动特征,发现泥石流沿发震断裂呈带状分布,成因组合上属于降雨控制型,尚处于青年期,且在成灾模式上满足致承耦合效应。     

北京地区暴雨泥石流预警阈值研究

泥石流是北京地区主要的地质灾害,强降雨是触发这一灾害的主控因子。因此,触发泥石流临界雨量的厘定成为实现高精度预报预警和防灾减灾的关键。但是,以前的研究多基于简单数据统计或定性分析层面,远不能满足地质灾害预警需要高精度定量数据的要求。文章对1949年以来北京地区发生的泥石流与其发生时期的降水数据进行了系统收集整理,对降雨强度-降雨持续时间和降雨量-降雨持续时间的泥石流触发临界值进行了高分辨的分析和厘定,首次建立了临界雨量的定量估算模型,分别为Ι=56.9×D^-0.746与R=59.9×D^0.253。通过与全球其他地区的临界阈值模式对比发现,在降雨持续时间较短时,北京地区的临界雨量高于全球性和一些区域性临界雨量,而随降雨时间的增加,全球范围内的临界雨量具有收敛趋势。这表明不同地区的临界雨量,特别是短时暴雨触发的泥石流,需根据区域特征来厘定。随降水时间的增加,区域地质地貌的影响会逐渐减小,而降水的控制作用会逐渐明显。北京地区泥石流发生时期降雨持续时间与降雨强度和总降雨量之间相互关系表明,泥石流的发生不仅需要较大的降雨强度,而且需要一定的降雨量。因此...     

汶川地震极震区泥石流物源动储量统计方法讨论

本文总结了汶川地震灾区泥石流物源的主要类型,即:滑坡堵沟型物源、崩塌覆盖型物源、碎屑坡积型物源。根据三类物源参与泥石流活动的特点,建立了泥石流动储量的启动地质模式,沟谷下切侵蚀堵溃式和沟谷侧缘侵蚀滑坍式。在此基础上,选择地震灾区44处泥石流为样本,采用数学统计方法获得了总物源量与动储量的相关性,基本呈线性关系。总物源量为50×104m3以内时,动储量可达到15%;总物源量为100×104m3以内时,动储量可达到30%;总物源量为200×104m3以内时,动储量可达到37%;总物源量超过300×104m3时,动储量可超过40%。根据动储量的启动地质模式,本文还提供了计算单体动储量的图解法。     

汶川震区映秀镇"8·14"特大泥石流灾害调查

2010年8月14日强降雨过程导致汶川震区映秀镇红椿沟泥石流暴发,泥石流堰塞堆积体堵断岷江主河道,导致河水改道冲入映秀新镇,引发洪水泛滥;造成映秀镇13人死亡、59人失踪,受灾群众8 000余人被迫避险转移.由于这场泥石流灾害发生在汶川地震震中区,是地震与降雨共同作用下的结果,研究其形成与成灾过程对于进一步认识强震区泥...     

人工阶梯-深潭防治地震区泥石流的探索

阶梯-深潭是山区河流中常见的一种具有高效消能作用的河床结构。2009年采用人工阶梯-深潭系统对文家沟滑坡体上的新生泥石流沟治理进行野外治理实验。在主沟上游段人工构筑33级阶梯-深潭,经历当年几次暴雨,由于通过在深潭内耗散水流的大部分能量,阻止了沟谷下切并有效地控制了泥石流的发生。对野外实验和数值模拟的结果分析表明,在一定的流量下,阶梯-深潭发育的河流系统有助于单位时间内单位重量水流能量耗散率将趋于最小,可以提升河流系统的稳定性。在地震区的泥石流沟内构筑阶梯-深潭系统有利于加速其稳定的进程,并减少灾害的发生。     

汶川震区狭陡型泥石流典型特征与防治

汶川MS 8.0强震发生6年来,震区暴发了数量众多、类型多样的泥石流灾害,其中一类可总结为"狭陡型泥石流",其特征指标及防治对策与震前常规泥石流存在显著差异,给灾后重建和灾害防治技术提出了新的命题。在对(极)重灾区泥石流活跃的五大片区(汶川、都江堰、绵竹、北川、安县)进行大量现场调查和资料分析的基础上,提出了强震区狭陡型泥石流的概念并给出定义,提炼了其在形成、活动及危害等方面的典型特征;通过工程实践,分析了其独特的治理难点及相应的防治对策,介绍了几项极具适应性和有效性的防治新技术,可为强震扰动区泥石流治理研究和工程设计提供一类新的思路和借鉴。     

5.12震源区牛眠沟暴雨滑坡泥石流预测模型

牛眠沟研究区位于2008-05-12汶川大地震线性震源的南端,受强烈地震力作用,区内山体遭受严重破坏,发生多处滑坡和泥石流灾害。根据已建立的暴雨滑坡、泥石流预测概念模型,暴雨滑坡、泥石流预测可视为判断滑坡形成的地质环境和确定触发滑坡的降雨特征。查明研究区地质环境及灾害特征,确定了产生滑坡、泥石流的必要地质环境因子,以数字滑坡技术获取这些因子数据,代入模型,即可评价研究区各处、各沟谷发生滑坡、泥石流的危险程度;与相似地质环境及气候条件进行类比,确定研究区触发滑坡、泥石流的降雨特征及降雨量阈值后,最终建立暴雨滑坡、泥石流预测模型。据此模型进行研究区暴雨滑坡、泥石流预测,实地验证表明滑坡、泥石流发生位置的准确率>90%。     

汶川震区北川县泥石流流域崩滑体时空演变特征

2008年5月12日的汶川大地震引发了大规模同震山体滑坡,随后的强降雨又引发新的山体滑坡,滑坡形成的松散固体物质成为后续泥石流灾害的主要物质来源。为探究强震区泥石流流域崩滑体时空演变特征,文章以北川县魏家沟等8条泥石流流域为例,选取8期遥感影像（2008年震后、“9.24”泥石流发生后、2010年、2011年、2013年、2014年、2015年、2016年）,分别解译崩滑体,统计其空间分布特征。此外,利用归一化植被指数（NDVI）计算研究区内植被覆盖度（VFC）及植被覆盖度恢复率（VCRR）。结果表明：研究区内崩滑体发育面积在强降雨作用后达到峰值,随后呈稳定恢复状态,面积逐年减小。崩滑体在高程900~1 100 m范围、坡度30°~45°范围、坡向90°~135°范围、距沟道150 m范围内发育面积最大。流域内植被覆盖度在2008年“9.24”泥石流灾害后最低,随后呈稳定恢复。自震后到2010年的时期内,植被覆盖度恢复率中等以下区域较多,植被恢复程度较低。2011年之后,流域内大多区域处于植被覆盖度恢复率中等以上等级,植被恢复程度较高。到2016年,研究区植被覆盖度已恢复至较高水平。研究表明：除地层岩性、微地貌等因素影响外,植被对泥石流活动性具有一定的抑制作用。     

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。     

Rainfall thresholds for debris flow initiation in the Wenchuan earthquake-stricken area,southwestern China

The Wenchuan earthquake-stricken area is frequently hit by heavy rainfall, which often triggers sediment-related disasters, such as shallow landslides, debris flows, and related natural events, sometimes causing tremendous damage to lives, property, infrastructure, and environment. The assessment of the rainfall thresholds for debris flow occurrence is very important in order to improve forecasting and for risk management. In the context of the Wenchuan earthquake-stricken area, however, the rainfall thresholds for triggering debris flows are not well understood. With the aim of defining the critical rainfall thresholds for this area, a detailed analysis of the main rainstorm events was carried out. This paper presents 11 rainfall events that induced debris flows which occurred between 2008 and 2012 after the Wenchuan earthquake. The rainfall thresholds were defined in terms of mean rainfall intensity I, rainfall duration D, and normalized using the mean annual precipitation (MAP). An ID threshold and a normalized I _MAP D threshold graph could be set up for the Wenchuan earthquake-stricken area which forms the lower boundary of the domain with debris flow-triggering rainfall events. The rainfall threshold curves obtained for the study area were compared with the local, regional, and global curves proposed by various authors. The results suggest that debris flow initiation in the study area almost requires a higher amount of rainfall and greater intensity than elsewhere. The comparison of rainfall intensity prior to and after the earthquake clearly indicates that the critical rainfall intensity necessary to trigger debris flows decreased after the earthquake. Rainfall thresholds presented in this paper are generalized, so that they can be used in debris flow warning systems in areas with the same geology as the Wenchuan earthquake-stricken area.