汶川地震堰塞湖分布规律与风险评估

2008年5月12日,中国四川汶川发生里氏8.0级地震,对四川和甘肃的13个县市造成了严重破坏。强烈的主震和余震在地震区造成了大量的滚石、崩塌、滑坡、泥石流、碎屑流等次生山地灾害,大规模滑坡崩塌堵断河道形成堰塞湖。利用5月15日～28日期间基本覆盖重灾区的124幅ADS40航空影像,解译出地震滑坡和崩塌堵塞河道形成的存留时间14天以上的堰塞湖256处。遥感调查发现,堰塞湖集中沿地震破裂带呈带分布,沿河流成串珠状分布的特征;堰塞湖数量分布与地震破裂带距离的关系符合对数衰减规律,负相关系数达到0.9699。结合部分野外实际考察资料,选择物质组成、坝体结构、坝高和最大库容等作为堰塞湖危险性评估指标,制定出极高危险、高危险、中危险和低危险四个危险等级,对查明有危害的32个堰塞湖进行了溃决危险性分级和排序,除已经溢流的11处堰塞湖以外,共分出极高危险的1处、高危险的7处、中危险的5处和低危险的8处。评价结果全部被国家抗震救灾指挥部水利组采纳,用于堰塞湖应急排险工程布设,在堰塞湖应急排险中发挥了作用。并且,对堰塞湖的发展趋势进行了分析,震后5至10年内,由于斜坡失稳,物源丰富,仍有可能产生新的大规模滑坡和泥石流,堵塞河流形成堰塞湖;但随着其后滑坡和泥石流活动趋于减弱,堰塞湖的形成概率将逐渐降低。     

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。     

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...     

“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。     

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。     

串珠状堰塞湖级联溃决对汶川震区河流演化的影响

"5·12"汶川地震震后3年多以来,串珠状堰塞湖群的形成和发展,对震区河流演化的影响重大。通过对汶川地震灾区岷江支流——渔子溪的耿达—映秀河段的野外考察发现,堰塞坝对河流挤压造成异岸冲刷,河道横向展宽或弯曲;多堰塞湖河段河床抬升强烈;部分堰塞坝由于未完全溃决而逐渐发育成尼克点,从而形成阶梯状河床。鉴于野外考察的局限性,通过野外水槽实验初步探索了堰塞湖级联溃决的动力学特征,堰塞湖级联溃决放大了山区河流洪水的峰值流量,从而加剧了河流沿程冲淤程度,更有利于梯级河床的形成。探索多堰塞湖河段堰塞湖级联溃决情况下的河床演化规律,旨在为地震灾区河道修复及灾后恢复重建提供科学指导。     

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。     

汶川地震后北川县城防洪计算

"5·12"汶川地震形成了大量颗粒松散物质,导致河道大幅淤积、抬升等剧烈地貌变化,从而在相当长时间内改变原有的河道行洪特征,诱发次生洪水灾害.论文对唐家山至北川县城一线的通口河河道进行洪水数值模拟,定量分析该河段由于河床地貌突变所导致的汛期洪水威胁增强效应及其对北川县城地震遗址防洪能力的影响.计算表明:由于唐家山堰塞湖泄洪和魏家沟泥石流的影响,该河段沿程大幅淤积抬升,现状行洪能力大大低于震前20年一遇洪水的水平,远低于国家地震遗址保护要求的防洪标准;计算的水位和冲深对河道糙率较为敏感,但是由于河床地貌和床沙组成剧烈变化,糙率变化需要进一步研究.     

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。     

汶川县震后潜在泥石流危险性评价研究

对震后潜在泥石流灾害进行危险性评价是灾害预测预报与防治规划的重要内容和技术基础,也是目前泥石流领域研究的薄弱环节。以汶川县为典型研究区,通过资料收集、野外考察和遥感调查,遴选出震后泥石流频次、流量和地貌信息熵3个关键指标,改进震后泥石流流量计算方法,建立DNWT模型动态监测并快速提取震后泥石流物源信息;基于此,构建评价指标体系,以小流域为评价单元,采用GIS技术和灰色系统理论与方法,建立评价模型,进行研究区震后潜在泥石流危险性评价与区划。结果表明:1)提出DNWT震后泥石流物源提取模型,能实现震后泥石流判识和崩塌滑坡及其松散堆积体等泥石流物源信息动态监测与自动提取;2)结合野外调查和泥石流物质量计算数据,采用配方法,修正了震后泥石流流量计算公式,与震前相比,堵塞系数增加1.72～3.46倍,流量呈指数增大;3)基于对研究进行小流域划分,引入地貌信息熵,简化震后泥石流危险性评价参数,实现了对子流域地貌发育阶段和沟谷危险程度的判断;4)研究区大部分泥石流沟处于中度及以上危险区,具有极大的潜在危险性,其中高、极高危险性泥石流沟89条,占泥石流总数的39.2%,主要沿岷江干流和渔子溪河谷两岸分布,为防灾减灾的重点区,且资源环境承载力低,不宜进行规模以上开发建设,需加强灾害监测预警与综合防治。研究结果可为震后泥石流遥感动态监测、定量风险评估和防灾减灾管理提供依据与参考。     

汶川8级地震对岷江上游泥石流灾害防治的影响

汶川8级地震直接引发了大量的崩塌、滑坡等次生灾害,为泥石流提供了丰富的物质来源,在经历过2008年雨季后,激发了一定数量的泥石流,在今后5~10 a的时期内,还将激发大量的泥石流。震后岷江上游泥石流今后的发展趋势,主要取决于是否产生暴雨以及暴雨笼罩范围,地震引发的崩塌、滑坡是否堵塞沟道与泥石流发生、发展也有密切关系。地震后,岷江上游的泥石流防治也将面临着严峻的形势。通过对岷江上游典型泥石流沟防治工程现状的统计,指出了目前防治工程存在着数量少、标准低、承灾能力差、结构单一、设计不合理等问题,在此基础上,提出了岷江上游的泥石流灾害防治原则。     

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.     

基于滑坡成因的汶川地震堰塞湖分类及典型实例分析

汶川地震引发了大量的堰塞湖,其带来的长期危害成为灾区恢复重建过程中引人关注的问题之一.依据地震滑坡成因机制及特点,对地震堰塞湖进行了类型划分,从地震滑坡(崩塌等)灾害的形成机制将堰塞湖分为整体滑动型堰塞湖和崩滑型堰塞湖两个大类.在崩滑型堰塞湖中,根据滑坡的成因特点又分为坠落-滑动型堰塞湖和坠落-弹射-滑动型堰塞湖两个亚类.并列举各种类型地震堰塞湖的典型实例,分析总结了各种类型的成因方式、发育特点及应急处置措施.对提高地震堰塞湖的认识具有一定的学科意义,对地震恢复重建过程中堰塞湖的长期防治具有一定的科学指导意义.     

地震堰塞湖对山区河流的影响与综合治理

2008年5月12日,中国四川汶川发生里氏8.0级地震,对四川和甘肃的13个县市造成了严重破坏.强烈的主震和余震在地震区造成了大量的滚石、崩塌、滑坡、泥石流、碎屑流等次生山地灾害,大规模滑坡崩塌堵断河道形成堰塞湖,引起山区河流强烈演变.分析了汶川"5·12"地震在四川省境内形成的众多堰塞湖(体)的不同类型、组成特征,提出堰塞体等河道堆积物对河流自然形态、生态环境和人类社会可能存在的影响.针对震后山区河流开发保护与生态环境建设的目标,对堰塞体综合治理提出了具体的指导意见和措施,以便尽可能地避害趋利,有效维护河流的健康.     

汶川大地震都江堰市白沙河堰塞湖工程地质力学分析

5.12汶川大地震引发了大量的直接和次生地质灾害,对人的生命和财产安全造成了极大的威胁,其中由于地震造成的堰塞湖是一种典型的次生地质灾害。结合都江堰市白沙河无人区的3个堰塞湖(枷担湾、窑子沟和关门山)现场工程地质调查结果和区域内的工程地质条件,对堰塞湖的形成过程和现状进行相关分析,分析表明：堰塞湖是由于地震引发的山体滑坡堵江而形成的,由于山体滑坡方量大,迅速从河谷一侧冲向另一侧,因而形成了一侧高、另一侧低的堰塞坝体型。然后对堰塞坝的渗透稳定性和库岸边坡稳定性进行分析,结合现场堰塞湖的应急处理措施,给出了白沙河无人区3个堰塞湖的后续治理建议。     

堰塞湖冲刷及溃决试验研究

地震引发地震堰塞湖,对下游居民的生命安全造成很大威胁。通过建立一套以高速摄影为主,辅以桩群定位的模型试验方法,研究了堰塞湖从沿程冲刷到溯源冲刷的全过程,观测了溃决的水流和形态变化。观测发现溃口的变化是一个逐步渐变,底部为溯源冲刷,两边逐渐溃塌的过程。漫顶冲刷条件下,堰塞体呈现出全断面的溯源冲刷。随时间的推移,冲刷系数存在由大变小的规律,从空间上存在从上游往下游变小的规律。堰塞体模型的溃口不断扩大,冲积扇形状逐渐变大,向两边和上游延伸,最终形成一个上游窄下游宽、不规则的梯形冲刷沟,此结果可为堰塞湖排险、溃坝洪水研究等参考。     

预防和应对泥石流

舟曲泥石流灾难深深震撼了全国人民,反思这一灾难发生的原因,汲取教训,才会有益于我们的长远发展。地震后频发泥石流8月7日,舟曲暴雨持续40多分钟,最大降雨量达90多毫米,引发两条沟系特大山洪泥石流。北山上突发洪水,不到几分钟的时间就把沿着排洪沟两边的3个村庄的数百间房屋冲毁,形成堰塞体的泥石流淹埋了一个300余户群众的村庄。1000多人瞬间失去生命,几千个家庭瞬间失去了亲人。8月13日凌晨强降雨登陆四川汶川、映秀等地,汶川县受灾严重,多处发生泥石流、塌方等灾害,10余个乡镇交通、通信、电力中断,映秀镇共有31人失     

汶川地震区特大泥石流工程防治新技术探索

汶川地震在龙门山地区激发了大量的崩塌、滑坡,为泥石流的形成提供了丰富的松散固体物源,震后4年里泥石流非常活跃,暴发了数次特大规模泥石流.初步分析了2个典型泥石流防治工程失败的原因,发现对防治工程本身而言,主要因素在于目前大量采用的浆砌石结构抗冲击破坏能力弱.为了抵御特大泥石流的冲击破坏,初步提出了钢筋混凝土框架+浆砌石坝体式泥石流拦砂坝、预制钢筋混凝土箱体组装式拦砂坝的新型泥石流拦挡结构,以及复式断面泥石流排导槽、预制钢筋混凝土箱体组装式排导槽的新型泥石流排导结构,这些新结构可望在不大幅度增加工程投资的情况下,提高泥石流防治工程抗冲击破坏能力,缩短工程建设周期,保护流域生态环境,充分利用沟内现存材料.这些方法及其组合可望对特大泥石流进行有效的调控.     

基于物理模拟的堰塞湖溢流溃决机理

受持续来流影响,在大江大河内形成的堰塞湖极易在数十天甚至数天内漫顶溢流溃决,引发非常态溃决洪水,严重威胁下游沿岸地区人民群众生命财产安全。堰塞湖溃口坍塌变形发展迅速、现场观测难度大,当前普遍难以实地观测堰塞湖溃口形态变化及水力学参数,至今未能获取溃口坍塌发展的真实数据。针对堰塞湖溃决洪水威胁及溃决机理不明等难题,基于堰塞湖溃决过程现场观察及历史堰塞湖溃决案例分析,阐明堰塞体体型、材料级配、库容及上游来水量是决定堰塞体危险性的关键。并以“11·3”白格堰塞湖为原型,分别开展了堰塞湖溃决1∶80室内和1∶20野外物理模型试验,揭示堰塞体溃口发展遵循“流速驱动、流量控制”,以获得较大流速为目标的自我演化机制;溃口坍塌发展的主要动力机制是携沙水流剪切冲刷、陡坎上游负压区涡流掏刷、陡坎下游高速水流冲刷、边坡重力坍塌;堰塞体溃决坍塌依次呈现尾部下切、陡坎溯源、全断面下切、上冲下淤4个发展阶段变化特征,溃口平面形态相应依次呈现线条型、倒喇叭型、双曲面型、近似等宽型4个变化特征。陡坎溯源是溃决前最高效的冲刷方式,也是判断堰塞体漫顶过流后是否溃决的重要标志。开展堰塞湖溢流溃决大型物理模拟试验有助于推动高危堰塞湖应急疏通排水设计和堰塞体坍塌控溃技术发展,为堰塞湖应急处置提供参考。