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。     

基于CF法的震后泥石流频发区灾害主控因子研究（研究生论坛）

汶川地震极震区地震引发的大量崩塌、滑坡导致泥石流的孕灾环境发生剧烈变化,震后泥石流灾害十分频发,泥石流的防灾减灾迫在眉睫。本论文以汶川地震极震区都江堰深溪沟流域为研究区,在震后孕灾环境分析的基础上,得出该地区泥石流频发的主控因子为丰富的物源条件和易于灾害发生的地形地貌条件,并采用确定性系数CF法,定量分析了复杂地形地貌条件对泥石流灾害的影响程度,确定了该流域最有利于泥石流灾害发生的高程、坡度和坡向范围;并将研究结果和震后丰富的物源条件进行叠加分析,确定了主控因子共同作用下深溪沟流域泥石流灾害最危险的分布区域。研究结果可以为震后深溪沟流域泥石流灾害频发的成因分析提供依据,对震区的泥石流危险性评价和区划、防灾减灾、灾后恢复重建以及经济建设布局等具有重要的意义。     

震后北川县泥石流对恢复重建的影响及潜在泥石流发育度评价

震后北川县泥石流灾害具有暴发频率高,规模大,潜在危害严重等特点,已经成为灾后恢复重建的关键制约因素.震后潜在泥石流发育度的评价,对灾后重建具有重要意义.在野外调查和遥感解译的基础上,利用Arc-GIS技术,采用多因子叠加法对震后北川县潜在泥石流发育度进行了评价.依据评价结果,把北川县分为泥石流高发育区、中等发育区和低发育区.高发育区集中于擂鼓镇-曲山镇-陈家坝乡一带,沿发震断裂上盘分布,占县域面积的6.6%;中等发育区位于高发育区两侧,以断裂上盘为主,占县域面积的22.5%;其余属低发育区,占县域而积的70.9%.在泥石流高发育区必须规避泥石流灾害;在中等发育区,应进行泥石流危险性评估,确保没有灾害威胁,否则也必须进行规避.     

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。     

基于震后堰塞湖演化的泥石流危险性分析——以汶川县茶园沟堰塞湖演化为例

四川省汶川县茶园沟是一条低频率泥石流沟,泥石流重现期为50 a。2008-05-12在汶川县发生8.0级强震,茶园沟内形成3个小型地震堰塞湖;2009年雨季3个堰塞坝部分溃决,堰塞湖消失。地震后茶园沟沟内出现大量崩塌滑坡体,水源丰富,形成泥石流仅需要5 a一遇的洪水,暴发规模和危险性比地震前增大很多。经过2008年和2009年两个雨季茶园沟堰塞湖消失,固体物源没有减少,但形成泥石流仍然只需5 a一遇的洪水,暴发规模和危险性比刚地震后小,但比地震前大。通过对堰塞湖的演变过程分析,对比其他地震后泥石流沟的堰塞湖演化过程,得到茶园沟泥石流危险性在地震前后的变化趋势。     

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.     

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.     

承德围场县西山庙台沟泥石流危险性分析

庙台沟位于河北省承德市围场县县城西山,曾发生山洪泥石流灾害.为了掌握庙台沟泥石流的运动变化规律,更有效地减小泥石流的危害,通过对庙台沟的地形地貌、物源、水源的勘察分析,计算得出了泥石流的容重、流量、流速、冲击力等参数;针对其形成条件和基于数量化理论,对该泥石流的危险性进行了分析及评估,进而为相关工程的评价及防治提供参考.     

基于通径分析与可拓学的公路泥石流危险性评价

利用通径分析,将公路泥石流危险性评价因子进行精简,选取对泥石流危险性影响较大的主沟长度、一次泥石流最大冲出量、流域面积、泥沙补给段长度比、流域最大相对高差、主沟床弯曲系数以及24h最大降雨量等7个因子,并在此基础上利用可拓学方法对泥石流危险性进行评价。选取大西沟地区泥石流沟,根据可拓集合的关联函数计算可得到泥石流沟关于四类危险性级别的关联度分别为K1(p)=-0.2889,K2(p)=0.0344,K3(p)=-0.6265,K4(p)=-0.7504,由此可判断该泥石流沟危险性等级属于中度危险,该评价结果与实际调查时所用的刘希林模型、灰关联度方法评价结果一致,说明本文所选用的评价因子及评价结果具有一定的合理性与可靠性,可为减轻公路泥石流灾害提供依据。     

颗粒级配对矿渣型泥石流启动影响的机理研究

为了探究颗粒级配对矿渣型泥石流启动影响的机理,以陕西省潼峪金矿区内4条泥石流沟为研究对象,通过现场调查、室内试验和数值模拟,揭示了颗粒级配对矿渣型泥石流启动过程的影响机理。结论如下:随着细颗粒含量的增加,矿渣的抗剪强度、渗透性均呈降低趋势,且饱和状态影响程度更为显著;借助室内实验和数值实验获得了各型级配矿渣的宏观参数和细观参数;矿渣的颗粒级配通过改变渣体的抗剪强度和渗透性,进而影响到矿渣受力情况和结构破坏模式,最终来影响矿渣型泥石流的启动难易程度。     

两相泥石流运动过程中固体颗粒的分选

泥石流颗粒分选效应影响泥石流沿程侵蚀、运动距离、冲击力等运动和动力特性,对于泥石流的工程防治和危险性分析的研究具有重要意义。本文采用人工配制沙样,共进行了105组室内水槽实验,通过改变沟道物质组成、坡度及流量,研究泥石流颗粒物质分选规律。实验结果表明,泥石流龙头颗粒的分选性随砂粒含量、坡度、流量的上升,呈先上升后下降的趋势。为了综合考虑各因素的影响,定义分选比(R)为水流功(W)与泥沙颗粒水下重力(G＇)的函数。实验结果揭示出泥石流龙头颗粒物质的分选性随 上升,呈先上升后下降的趋势,最终建立并验证了描述泥石流龙头分选性的模型。     

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。     

砾粒质量分数对泥石流启动影响的试验研究

泥石流形成过程复杂,所以泥石流启动受很多因素的影响.太行山区泥石流中砾粒质量分数较高,即以太行山区泥石流为原型,在室内进行人工模拟泥石流的试验,分析在坡度一定的情况下,土体中砾粒质量分数对泥石流启动的影响.通过筛分,配成5组不同砾粒质量分数的土体(分别为65%,70%,75%,80%,85%),对不同砾粒质量分数土体的启动流量进行分析.试验结果表明:砾粒质量分数高的土体启动流量大;砾粒质量分数不同,泥石流暴发形式也不同;砾粒质量分数为65%,70%的土体,伴随着表面出水,土体整体突然垮塌形成泥石流;砾粒质量分数为75%,80%和85%的土体,在整体垮塌前,总是伴有局部的塌陷和表面径流.研究结果可为太行山区泥石流的防治提供理论依据.     

两相泥石流的非恒定特性研究

按照运动机理和泥沙粒径组成的不同,泥石流可分为一相泥石流和两相泥石流。两相泥石流是水和泥沙混合液体与石块构成的固体之间有明显的相对运动的泥石流。两相泥石流在山区沟谷中分布更为广泛,本文针对两相泥石流的非恒定运动过程展开实验研究。实验发现两相泥石流的运动过程具有明显的间歇特征,龙头的运动和停滞呈现间歇式分布。泥石流在停滞过程中,水流或泥沙悬浮液携带石块在前部堆积使得龙头高度和坡度逐渐增大,当坡度达到临界值时,泥石流向下游运移,龙头高度和坡度进而减小,当龙头坡度减小到一定值时,泥石流进入下一个停滞阶段,等待上游泥沙的补给和能量的聚集。两相泥石流龙头后部水流断面平均速度>颗粒断面平均速度>龙头速度,水流速度是颗粒速度的2～3倍,水流通过颗粒不断的将能量传递给龙头用来克服龙头相对较大的阻力。本文通过两相泥石流的实验,研究了间歇流动的形成发展过程,通过分析建立了相应的的力学模型。     

泥石流固相在浆体中沉降规律研究

基于大量试验观察及数据分析研究,揭示了泥石流固相在浆体中的沉降规律。研究影响固相在泥石流浆体中沉降的三个主要因素,分析了各个因素影响泥石流固相沉降的根本原因。泥石流固相在浆体中沉降过程中可分为三个阶段,首先为初始阶段,继而为快速沉降阶段,最后呈减速沉积阶段,并对各个阶段的沉降过程作了详细的分析。其中浆体粘度、固相质量和附加孔隙压力对固相在泥石流浆体中的沉降规律存在着至关重要的影响。     

泥石流流域的概率分布

泥石流是典型的山区小流域活动,根据《中国泥石流数据库》的6000余个泥石流流域的基本数据,中国95%的泥石流沟发生在面积小于50 km2的流域。几个泥石流多发区和全国的泥石流流域面积分布都属于广义的Γ分布。分布参数的大小表现出明显的地域性差异;分布形式也可能在一定程度上反映了泥石流发生的物理学机制。最后,结合面积-流量关系讨论了泥石流规模的分布,提出泥石流的规模-频率关系可能具有更一般的指数分布形式,而不是通常认为的负幂形式。     

泥石流的发生与防治研究

对凤城地区泥石流的发生原因进行了分析,探讨了泥石流的分类和特征,指出泥石流的危害并提出具体的防治办法.从不同角度提出泥石流的防治办法可分为生物措施、工程措施和全流域综合治理3种措施.为风城地区泥石流的防治提供理论依据.     

Calculation of the debris flow concentration based on clay content

The debris flow clay content has very tremendous influence on itsconcentration (γ_c). It is reported that the concentration can be calculated by applying the relative polynomial based on the clay content. Here one polynomial model and onelogarithm model to calculate the concentration based on the clay content for both theordinary debris flow and viscous debris flow are obtained. The result derives from thestatistics and analysis of the relationship between the debris flow concentrations and clay content in 45 debris flow sites located in the southwest of China. The models can beapplied for the concentration calculation to those debris flows that are impossible toobserve. The models are available to calculate the debris flow concentration, theprinciples of which are in the clay content affecting on the debris flow formation,movement and suspending particle diameter. The mechanism of the relationship of theclay content and concentration is clear and reliable. The debris flow is usually ofmicro-viscous when the clay content is low (<3%), by analyzing the developing tendencyon the basics of the relationship between the clay content and debris flow concentration.Indeed, the less the clay content, the less the concentration for most debris flows. Thedebris flow tends to become the water rock flow or the hyperconcentrated flow with theclay content decrease. Through statistics it is apt to transform the soil into the viscousdebris flow when the clay content of ranges is in 3%-18%. Its concentration increaseswith the increasing of the clay content when the clay content is between 5% and 10%. Butthe value decreases with the increasing of the clay content when the clay content isbetween 10% and 18%. It is apt to transform the soil into the mudflow, when the claycontent exceeds 18%. The concentration of the mudflow usually decreases with theincrease of the clay content, and this developing tendency reverses to that of themicro-viscous debris flow. There is maximum mean concentration for the debris flowwhen the clay content ranges are between 7% and 11 %. Especially, for the viscousdebris flow, the logarithm formula here is suitable to the concentration calculation with theclay content between 3% and 18%. The maximum concentration calculated by thisformula reaches 2.32 t/m~3, which matches that tested in practice.