汶川强震区泥石流特征研究——以银厂沟东林寺—海汇桥段为例

汶川大地震导致大量崩塌和滑坡等地质灾害,为泥石流的发生提供了丰富的物质来源,在强降雨条件下,泥石流的暴发几率较地震前大大增加.通往银厂沟景区必经之路的东林寺—海汇桥段,位于龙门山山前断裂带上,在2008、2009和2010年3个雨季的强降雨作用下,该段10.2 km长度范围内的11条沟不同程度暴发泥石流灾害,均属典型的...     

汶川强震区泥石流特征研究——以银厂沟东林寺-海汇桥段为例

汶川大地震导致大量崩塌和滑坡等地质灾害,为泥石流的发生提供了丰富的物质来源,在强降雨条件下,泥石流的暴发几率较地震前大大增加。通往银厂沟景区必经之路的东林寺-海汇桥段,位于龙门山山前断裂带上,在2008、2009和2010年3个雨季的强降雨作用下,该段10.2 km长度范围内的11条沟不同程度暴发泥石流灾害,均属典型的地震泥石流。泥石流特征明显,主要表现在：（1）频率高,暴发点多,规模大小不一;（2）流体性质一般以粘性为主;（3）泥石流的活动范围与降雨、地形因素关系密切;（4）泥石流危害形式有冲毁、淤埋、堵塞主河等多种形式。继＂5.12＂地震后,连续3年的地震灾区泥石流活动显示,地震区泥石流已进入高发期,该时期可能持续5～10 a,甚至更长,对可能遭遇泥石流的区域,应做好持久性防灾减灾工作。     

在建映（秀）汶（川）高速公路彻底关沟泥石流发育基本特征

彻底关泥石流沟位于映秀镇上游约18 km处,在建映（秀）汶（川）高速公路途经该沟谷沟口段,设计以隧道形式穿过彻底关沟下部。据物源分布情况的综合调查分析,彻底关沟再次爆发泥石流的可能性和危害性均较大。本文通过系统分析工程区地貌条件、区域地质构造、地层岩性等因素揭示了泥石流形成条件,并对其重要的动力学参数进行了计算,最后对在建高速公路彻底关沟段进行了危险性评价。     

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.     

康县李家湾沟泥石流灾害特征及防治对策

2009年7月17日,康县发生特大暴雨,李家湾沟爆发泥石流,吼声震天,冲出石块最大直径迭2m,大量松散物质堆积于沟口地带,由于沟口没有常驻人口及房屋,泥石流仅冲毁耕地20余亩.     

泥石流数值模拟方法研究进展

泥石流作为一种多相混合介质,所包含的物理过程和动力学特征非常复杂。针对泥石流问题的数值模拟方法随着数值计算方法和物理计算模型的发展而发展,基于物理过程的数值模拟方法为探究泥石流复杂物理现象背后的机理提供了一种有效手段。回顾了求解泥石流动力问题的数值模拟方法,从连续介质计算方法、离散介质计算方法和混合介质计算方法3个方面分析了不同数值模拟方法的特点和适用情况,介绍了在泥石流分析中常用的数值模拟软件及其特点,展望了求解泥石流动力学问题的数值模拟方法的发展趋势。结果表明:传统的基于网格的计算方法已有长足发展和较长的应用历史,相对比较成熟,但是在处理大变形、快速运移的自由表面流问题时,存在网格容易畸变等问题;基于粒子的计算方法在处理上述问题时无需网格的划分和维护,易于确定自由表面位置和多相间的界面,但存在边界条件处理困难等问题;混合介质计算方法在较小尺度范围内对固体颗粒物质与液相相互作用机理进行探讨时具有重要作用。     

汶川地震灾区帽壳子滑坡形成泥石流的过程和特征

实地调查了汶川地震灾区北川县帽壳子滑坡转化为坡面泥石流和沟道泥石流的基本特征和形成过程,并利用能量守恒原理和Takahashi泥石流运动模型对其运动特征进行了分析。结果表明：对于强震诱发的滑坡,其层间碎块石土体强度低,滑坡体内部裂隙发育,在强降雨作用下容易转化为泥石流;滑坡转化为坡面泥石流的过程为岩土体沿基岩面下滑→撞击→强碎屑化→流动→快速停积;滑坡转化为沟道泥石流的过程为滑坡体崩滑→弱碎屑化→水流掺混→掏蚀沟道→流动堆积;滑坡转化为坡面泥石流后,起始速度较快,但没有沟道限制和水力作用,因此运动阻力较大,冲出距离远小于沟道泥石流;利用Takahashi泥石流运动模型计算得到的沟道泥石流冲出距离与实际观察值比较吻合。     

贡嘎山东坡雅家埂河特大型泥石流动力学特征

对2005年8月11日贡嘎山东坡雅家埂河特大型泥石流运动过程进行了描述,并采用现场实地勘查等手段,定量计算泥石流流速和流量等动力学特征,还运用得到的流量反演泥石流运动过程,从而得到雅家埂河特大型泥石流的形成机理。结果表明:雅家埂河特大型泥石流的形成与降雨有直接关系;雅家埂河支沟泥石流的群发性造成主河泥石流规模巨大;经对雅家埂河流域泥石流形成、发生的历史分析,推断出该流域泥石流存在18～21年的暴发周期;雅家埂河松散物源充足,降雨与水源丰富,地形地貌陡峭,极易再次发生规模较大的泥石流。     

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。     

汶川地震区泥石流灾害工程防治时机的研究

“5·12”汶川地震诱发了大量的崩塌、滑坡等地质灾害,导致大面积坡面的岩土体松动,为泥石流的形成提供了丰富的固体物质来源。在泥石流形成的三大主控因素中,最重要因子已经由震前的短历时降雨量变为松散固体物质量了。由此,在同样的降雨激发下,同一流域将可能爆发比灾前更大规模的泥石流灾害。通过对历史地震后泥石流发展规律的类比分析,结合2008年雨季灾区泥石流活动状况,讨论地震灾区泥石流工程防治的最佳时机。经过初步分析认为,在极重灾区不宜在震后3年内实施大量的泥石流防治工程,而应在震后3～5年实施工程防治;在重灾区和一般灾区,可以在震后立即实施泥石流工程防治。目前地震灾区规划了大批泥石流工程防治项目,覆盖了极重灾区和重灾区。在极重灾区立即实施大批的泥石流防治工程,可能得不到预期的防治效果。建议汶川地震区位于极重灾区的泥石流防治项目宜在3~5年后实施。     

泥石流沟岸耦合三维数值仿真

泥石流具有强烈的破坏作用,泥石流与沟岸耦合作用导致岸坡破坏是山区沿河公路发生泥石流毁损的根本原因.在天山公路泥石流K630模型试验的基础上,基于流固耦合基本理论,采用三维数值仿真的方法,利用k-ε模型对泥石流沟岸耦合机理进行了仿真,得到了流体域与固体域的耦合云图与矢量场.通过对流体压力梯度场和应力场、速度场的分析,得到了泥石流沟岸耦合三维链式冲击作用规律.通过实体模型试验分析显示,三维数值仿真与试验实测规律吻合较好.     

A Preliminary Study on 1D Numerical Experiment of Water Debris Flow in Gully

In order to improve and enhance the numerical modeling methods and its application on debris flow problems,a preliminary study has been proposed in accordance with the corrected water-sediment numerical model on the premise of revised resistance and sediment capacity equations.Firstly,an overview the recent re- search achievements on numerical simulation of debris flow has been conducted,the results shown that a gener- al numerical model for debris flow can not be existed at all because the complex rheological behavior and main evolution processes from initiation,movement to deposition with different physical mechanism.Secondly,as- suming the one-dimensional Saint-Venant equation for the approximation of water debris flow movement in the gully based on the Manning's equation for the friction slope of water debris flow,the conservation equations of mass and momentum have been solved by means of centre-difference in distance longitudinal axis of the gully and weighted coefficient in time field,the distribution of depth,velocity and scoured or deposition in each sec- tion have been obtained using a suitable sediment transport rate.The aim in this work is focus on improvement of water-sediment model to adapt debris flow numerical simulation although this result need further to analyze and discuss as far as the reliability and precision were concerned because this model proposed must have e- nough the field observational or experimental data to verify related model parameter.     

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.     

地震次生山地灾害对岷江干流都江堰－汶川段水电工程的影响

“5·12”汶川地震震级强、烈度大、波及面广、成灾重,震后诱发了大量的次生山地灾害,对山区城镇村庄、道路交通、水利水电工程和通讯基础设施等造成严重破坏。以都汶公路沿线为例,利用实地调查与遥感解译相结合的方法,研究地震诱发次生山地灾害的分布规律,通过对岷江上游重大水电工程的震害损失调查,分析崩塌滑坡、泥石流对水电工程度危害方式;在此基础上对沿线的37条泥石流沟进行危险度评价,其中属于高度危险的泥石流16条,中度危险的泥石流18条,这些泥石流造成严重的堵河危害;最后对水电工程恢复重建提出减灾措施。     

基于空间连接的公路震害数据属性关联

为了研究基础因子对公路震害的影响机理,关联公路震害空间数据属性,应用考虑空间对象集和空间谓词的空间连接理论,面向公路震害分布规律研究需求,利用地理信息系统,研究了震害点数据与基础因子面数据的属性关联、震害点数据与基础因子线数据的属性关联。基于此,分析了映秀-汶川附近震区公路地质灾害与坡度的空间分布关系。分析结果表明,研究区域公路地质灾害的分布具有明显的坡度差异性,呈现出"中间高,两头低"的规律,与实际情况相符,此研究有效提高了震区公路病害空间分布规律研究的效率和精度。