基于云模型的小流域泥石流危险性评价——以四川都江堰龙池地区为例

汶川地震后极震区泥石流灾害非常活跃,对极震区泥石流危险性进行评价是灾后重建过程中合理防灾减灾的基础工作。以对泥石流灾害进行危险性评价和评价方法的探索为目的,选择流域面积、主沟长度、最大相对高差、流域切割密度、主沟弯曲度、不稳定沟床比例、日最大降雨量、人口密度、动储量和发生频率为评价参数,利用云模型与层次分析法对都江堰龙池镇龙溪河小流域泥石流的危险度进行排序和分组,并对结果的合理性进行验证分析。研究表明,在研究区21条沟中,有10条沟为中度危险性,10条沟为低危险性,有一条沟为高危险性。与以泥石流堆积扇平均堆积厚度作为主要危险因子的单沟泥石流危险性评价方法结果对比,2种评价方法在有81%的泥石流危险性评价结果一致。认为云模型能够相对准确便捷地获得评价结果,一定程度上解决了泥石流危险性评价过程中定性与定量相互转换的问题,避免和减少主观因素的干扰,能更好地反映小泥石流流域在中小规模的泥石流总量下的危险程度。     

白龙江武都区段泥石流分布规律及其危险性评价

基于遥感解译和实地调查,白龙江流域武都区段共发育329条泥石流沟。根据地形地貌、物质条件、外部激发因素三大孕灾条件,选取高程、坡度、岩性等9个孕灾因子,基于ArcGIS平台,分析研究区内泥石流分布规律,采用信息量法进行泥石流危险性评价。分析结果表明：(1)地形地貌上,研究区泥石流主要分布在1 800～3 000 m和NDVI值为0.2～0.4的范围内,其优势坡度分布区间为15°～35°。(2)物质条件上,泥石流大量分布在地震动峰值加速度为0.2g的范围内,且在以千枚岩、板岩为主的软弱-坚硬中厚层-厚层板岩、碎屑岩组区内,与距断层距离呈负相关分布。(3)外部激发因素主要分布在1 h最大降雨量为36～40 mm区域内,与距河流、道路距离呈负相关分布。(4)运用信息量法对泥石流做危险性评价,得到泥石流危险性分区图,在中度、高度、极高度危险范围内的泥石流面积分别占总泥石流面积的21.77%,32.94%,31.49%,且较高等级危险区主要分布在白龙江的北岸。应用ROC曲线验证评价结果,AUC=0.737,表明评价结果有较高的准确度和可靠性。     

基于神经网络模型的绵虒镇泥石流流域危险性评价

2013年7月10日,汶川县绵虒镇爆发持续性暴雨,引发岷江小流域内的泥石流群,以致岷江堵塞、公路摧毁、良田及房屋受损和居民受灾,造成巨大经济损失和人员伤亡。经过野外实地踏勘、遥感影像解译及地形数据处理,选择合理因子后以神经网络模型对研究区的8条泥石流沟进行危险度计算,得出危险性评价结果,其中瓦窑沟、新店沟、苏村沟3条泥石流沟为轻度危险,安家沟、草坡磨子沟、华溪沟3条泥石流沟为中度危险,大溪沟、簇头沟2条泥石流沟为高度危险。危险性评价结果仅是相对性的评价,可以更有效地为泥石流风险评估、预警预报、工程治理和危险范围分区提供可靠的参考依据。     

基于降雨频率的泥石流危险性评价研究

以强震区四川省汶川县为典型研究区,采用GIS技术与层次-信息量模型相结合的方法,针对震区震后特殊的地质环境,首先,选取了6类影响物源敏感性的因子(坡度、高程、距水系距离带、断层影响带、地震烈度、岩土体类型),对形成泥石流的最重要影响因素物源进行敏感性分析,生成汶川县滑坡敏感性评价图,将其归化至泥石流流域中,计算出泥石流敏感性,并分别在100 a一遇和50 a一遇2种不同降雨频率的影响下分析其泥石流危险性。最终,利用ArcGIS空间分析功能生成高、中、低3级危险性区划图,从而确定在不同降雨下需要重点监测与防治的泥石流沟道。     

四川省汶川县绵虒镇小流域泥石流危险性评价

2013年7月10日汶川县绵虒镇持续性暴雨引发岷江小流域内的泥石流群事件,使得岷江堵塞、公路摧毁和居民受灾,造成巨大经济损失和人员伤亡。经过野外实地调查、遥感影像解译及地形数据处理,首先对流域内8条重点泥石流沟运用模糊综合评判的方法进行了流域内的泥石流危险性评价,得出研究区8条泥石流的危险性结果为:瓦窑沟、新店沟、苏村沟3条泥石流沟为低危险,安家沟、草坡磨子沟、华溪沟3条泥石流沟为中危险,大溪沟、簇头沟2条泥石流沟为高危险。其次,选择危险性较高的簇头沟在与实际降雨频率相同的条件下运用FLO-2D软件进行数值模拟,重现泥石流暴发现状,得出其堆积扇危险特征,最后对模拟结果进行验证,作出危险性评价,得到危险性分区图。经统计计算得出簇头沟堆积扇中,高危险性面积占61%,中危险性面积占19%,低危险性面积占20%。该危险性评价对泥石流风险评估、预警预报、工程治理工作和危险范围分区可提供更有效的参考依据。     

四川省石棉县2013年"7·4"泥石流沟道 侵蚀特征调查及研究

2013年7月4日20时,四川省雅安市石棉县多条沟道暴发了大规模泥石流,且该区为芦山县“4·20”地震作用区,泥石流物源丰富,其中泥石流沟道物源占总物源的64%以上。为了解研究区泥石流沟道物源的侵蚀特征,通过研究区3条典型泥石流沟(后沟、马颈子沟、熊家沟)流通区沟道剖面的野外调查数据,分析该区泥石流在运动过程中,不同剖面位置泥石流沟道的流深、侵蚀厚度与剖面距离、剖面间的相对高差、原沟道宽度之间的关系。在此基础上,首次建立基于沟道曲率半径的泥石流流向差概念,并且得到了研究区泥石流左右岸侵蚀厚度差与沟道剖面间流向差的平均线性函数系数为0.06,泥石流平均侵蚀厚度与沟道剖面坡度的平均线性函数系数为0.09。在此基础上,得到研究区泥石流平均侵蚀厚度与流深的关系为h=5Δh+1.798×10^-15,单位距离侵蚀方量与沟道宽度关系为ΔV=6.845D^0.625。研究结果为对震区泥石流沟道侵蚀特征的认识提供了依据。     

拖海小流域泥石流危险性评价

为了了解掌握拖海小流域泥石流的情况及对拖海小流域泥石流沟进行危险性评价,采用遥感技术、GIS和模糊数学模型相结合的方法对本研究区的泥石流进行评价。通过拖海小流域泥石流的流域面积、流域高程差、主沟纵坡降、泥石流沟密度等评价因子的选取以及权重划分,从而对拖海小流域进行危险性评价分级,最终通过ARCGIS对权重叠加分析得到危险性分级图。研究结果表明,拖海小流域中有中等危险的泥石流沟占54. 8%;低危险泥石流沟占45. 2%;研究区内无危险性高和极高的泥石流沟。     

基于可拓灰色关联分析法的泥石流危险性评价

基于可拓灰色关联分析法,对黄河上游某水电站坝址区的泥石流沟进行研究。利用可拓法建立泥石流沟危险性评价的物元模型,结合灰色关联分析法分析各评价因子的权重值,建立可拓灰色关联分析模型,对泥石流沟进行危险性评价。最后将模糊数学法和规范法两种方法进行对比,结果非常接近,与现场勘察情况吻合,说明可拓灰色关联分析法在对泥石流危险性评价中有很好的适用性,也很好地解决了泥石流的多样性、复杂性及评价结果不确定性等问题。     

大岗山水电站库区泥石流特征及危险度分析

大岗山水电站库区泥石流地质灾害严重影响水电站的安全运行。通过高精度遥感解译及实地调查,运用层次分析法（AHP）从泥石流的地貌条件、物源条件、激发条件、历史活动强度中选取14个基础指标作为评价泥石流危险度的因子,建立库区泥石流危险度评价模型,对库区18条泥石流进行单沟危险度分析,认为其危险度以中、低度为主,分析结果与常用泥石流危险度及基于地貌信息熵的危险度计算结果有较好的一致性。     

陕西南秦河正川沟泥石流危险性分析

<正>川沟位于陕西省商洛市境内,为丹江支流南秦河流域的支沟。以陕南地区南秦河正川沟泥石流为研究对象,通过详细分析该泥石流的地形地貌、地层岩性和松散物质条件,并结合遥感图像解译及现场调查,选取了15个有代表性的影响因素进行易发程度评价,再利用单沟泥石流危险度评价方法,对该泥石流危险性进行评价,并提出了适当的防治建议。研究结果表明,正川沟泥石流为中等易发泥石流,危险度为中度危险,该结论为客观评价该泥石流的危险性提供了科学依据。     

四川绵竹走马岭沟特大泥石流成因及防治措施

为进一步研究泥石流成灾机理,采取有针对性的防治措施,对四川绵竹市清平乡走马岭沟“8.13”特大泥石流灾害成因进行了分析。结果表明：震区异常丰富的固体物源、短时强降雨、陡峻的地形条件以及汇水环境是该次特大泥石流形成的主要原因。在分析了此次泥石流的动力学特征及其危害性的基础上,针对走马岭沟现有物源及潜在泥石流隐患,提出了“固源+拦挡+排导+停淤”的综合治理方案,主要通过谷坊坝的固坡压脚、拦砂坝的拦挡、防冲墙的引流、停淤场的停淤作用来达到良好的治理效果。     

泥石流监测预警技术研究

泥石流监测预警要根据流域大小、泥石流暴发规模等而设定,应在对泥石流流域全面考察、对泥石流的形成与活动特征等较深入了解的基础上展开。总结了不同形成条件、运动特征及流体特征等泥石流监测内容和监测技术方法,分析了不同警报技术和监测警报器的适用条件和优缺点,并提出了不同灾害规模下的预警体系及组织形式。     

汶川震区泥石流流域内滑坡物源量计算方法探讨

汶川地震后,震区山体破碎严重,滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害频发,而泥石流流域内滑坡物源量直接影响泥石流暴发规模。笔者经过野外实际调查,以研究区的35条泥石流沟的147组滑坡体积、平均厚度、面积数据为样本进行分析,利用Matlab软件对泥石流流域内滑坡体积和面积、平均厚度和面积、平均厚度和体积分别进行单因子回归分析,发现泥石流流域内滑坡体积和面积之间具有明显的幂函数的相关关系,而滑坡平均厚度和面积、平均厚度和体积之间具有明显的对数函数的相关关系,从而建立泥石流流域内滑坡物源量的计算模型。该模型为汶川震区泥石流流域内滑坡物源量的快速计算提供科学有效的方程,并且为该区域泥石流的危险性评价在滑坡物源因素上提供计算方法。     

贵州省冲门口泥石流区治理效果研究

为研究贵州省毕节市冲门口泥石流区泥石流综合治理工程的防治效果,于2013~2016年间对该泥石流沟的治理效果进行了为期4 a的动态监测,主要监测内容为不良地质现象的发生情况、松散固体物质储量、大规模泥石流发生情况和泥石流易发性评判等。结果表明:冲门口泥石流沟的不良地质情况发生次数、松散固体物质储量和泥石流松散固体物质储量皆呈明显下降趋势。措施实施后,域内没有再次发生大规模泥石流灾害事件;泥石流易发性由中等易发,到2013年变为轻度易发,2016年进入相对不易发生。综合分析认为,2012年设计实施的冲门口泥石流综合治理工程达到了预期的治理效果,各项措施稳定有效,保障了当地人民群众的生命财产安全,能够为今后同等地区泥石流灾害的措施设计和治理工程提供参考和指导作用。     

北京山区泥石流的单沟预报

为给北京山区单沟泥石流灾害预警预报提供理论依据,基于近十几年北京山区单沟泥石流文献资料,从泥石流灾害形成机理出发,结合目前降雨站点数据,分析诱发泥石流的地形、地质和降雨等相关因素,采用适用于北京山区泥石流预报模型P=RT^0.2/G^0.5 ,得出适用于北京山区单沟泥石流蓝、黄、橙、红Ⅳ级预警模型和相应临界值。研究得出的北京山区泥石流单沟Ⅳ级预警模型能很好地预报短期灾害发生,在龙潭沟等流域的验证中,可以较好地根据降雨的变化情况得出泥石流沟道不同时间段的泥石流易发程度,该模型为该区泥石流易发等级的快速识别提供了科学有效的方法。     

北京泥石流沟道现状调查及特征分析

泥石流沟道普查是北京市水土保持情况普查的主要内容之一。北京市基于已有泥石流研究成果,采用高分辨率、高精度基础数据,运用GIS、遥感与实地勘测相结合的方式,对北京市已经发生过或具备泥石流发生条件的面积大于0.1 km2的泥石流沟道进行了全面调查。基于此次调查成果,对北京泥石流沟道的数量、分布、形态特征及潜在危害等现状进行了阐述和分析。     

偏转角度和颗粒级配对碎屑流前缘运动的影响

为了研究碎屑流的运动物性,通过室内模型试验研究了不同偏转角度和颗粒级配对碎屑流运动参数的影响。研究结果表明:在偏转作用下,相同颗粒级配的碎屑流前缘速度的减小比例和能量的消耗随偏转角度的增大而增大;持速阶段的平均速度、运动距离及减速阶段的初始速度、运动距离均随偏转角度的增大呈抛物线变化特征;偏转角θ为20°时各运动参数指标最大;相同偏转角度下,岩土体的中值粒径越小,碎屑流的前缘物质受到的阻止效应越明显,持速阶段的平均速度、运动距离越小;减速阶段的运动距离与初始速度和底部摩擦效应有关。最后,提出了偏转作用下碎屑流的能量线模型。     

岩屑组成对高位滑坡-碎屑流运动特性影响离散元模拟研究

采用三维颗粒离散元模拟方法,对4种由不同粒径碎屑颗粒组成的岩屑滑坡运动过程进行全程数值模拟,研究了碎屑粒径组成对于岩石碎屑滑坡的运动特性影响。结果表明:碎屑颗粒粒径组成对岩石碎屑滑坡的运动总时间和达到速度最大值的时刻没有影响;物源碎屑粒径的组成对滑坡运动速度、破坏力和滑动距离影响大。粒径组成越不均匀,滑坡运动速度和破坏力越大,滑动距离也越远;碎屑流物源前缘部分是滑坡-碎屑流灾害影响范围大小的控制性因素。成果可为岩石碎屑滑坡灾害的预测和评估提供参考。     

两相泥石流龙头的非恒定运动过程及能量特征

两相泥石流通常会出现高陡的龙头,其集中了大量的粗大卵石和砾石,呈现间歇性或波动性的运动。两相泥石流的运动除了取决于流体本身的流变特征外,液相和固相之间的能量传递也起到了重要作用,利用能量分析方法来研究两相泥石流固相、液相和龙头之间的能量转化机理是研究两相泥石流非恒定运动的有效途径。通过野外两相泥石流原型和水槽实验,研究其非恒定运动过程,结果表明,两相泥石流的龙头在泥石流起动初始阶段逐渐增长,当运动到一段距离后,趋于稳定。龙头高度和速度都有波动特征,通过能量分析建立了物理方程,分析证明两相泥石流龙头运动的平均速度正比于沟道的坡降和激发泥石流的洪水流量,反比于龙头的体积。