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。     

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。     

汶川地震滑坡与强降雨驱动的输沙量增加研究——以岷江上游为例

为了能够详细刻画汶川地震及其震后强降雨对岷江上游输沙量增加量的影响,在对SPOT图像、航片和数字高程图的影像资料进行解译的基础上,对岷江上游滑坡、泥石流进行了标定,同时通过收集该流域1980-2010年期间输沙量、降雨量、滑坡量、泥石流量等方面的资料,分析了汶川地震前后岷江上游降水量、输沙量、滑坡量、泥石流量之间的相关关系,定量计算了汶川地震前后该流域输沙量的变化,进一步探析了汶川地震后强降雨驱动的滑坡、泥石流对岷江输沙量增加的控制作用。研究结果表明,①由汶川地震的同震构造抬升和同震滑坡、泥石流所导致的输沙量增加值为30%左右,表明在汶川地震后岷江上游输沙量的增加主要受同震滑坡、泥石流的控制;②震后强降雨导致的输沙量是震前的1.75倍,震后强降雨泥石流的产砂量对当年新增输沙量的贡献率达到37.49%;③强降雨带与地震断裂带和地震滑坡带基本重合,导致了汶川地震后输沙量的增加与强降雨量之间存在正反馈关系;④汶川地震震动所引发地表物质松动和驱动滑坡导致了河流输沙量加大,这是未来几十年所面临的灾害。     

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.     

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。     

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8.0级地震序列时空分布研究

基于四川防震减灾信息网以及中国地震台网中心、中国地震信息网、国家地震科学数据共享中心提供的汶川8.0级地震目录资料,对2008年5月12日至2010年3月1日共1613次3.0级及以上余震的地震序列进行了时空分布分析。结果表明:汶川8.0级地震的余震大致可分为7个阶段,主震后18天应列为大地震强余震发生的警戒时间;地震序列的b值为0.751,印证了在类型相同的情况下主震震级越大b值越高的观点;地震序列的p值为1.117,与全球地震衰减速率相当;汶川地震的余震分布主要沿龙门山断裂走向北东向扩展,且具有明显分区性,自南向北分为南、中、北3区段,南区为地震起始破裂段,地震后期余震则主要分布在北区;震源深度分布在10～40km,集中在10～20km,表明龙门山断裂主要发生在中上地壳,且震源深度由南向北呈现逐渐变浅的趋势;震源深度扩展,南区呈明显脉冲状,中区主要是依次由15、30、25km深度向深、浅层同时扩展,北区余震深度分布呈“乙”字型,最后稳定在15km左右。     

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。     

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8.O级地震的基本特征及其研究进展

2008年5月12日在龙门山发生的汶川8.0级特大地震属于逆冲一走滑型地震.为了尽快和最好地利用汶川地震的资料,推动地震地质科学的研究.在论述了汶川地震科学研究的基本现状和研究进展的基础上,重点讨论了龙门山地震带的地质背景、活动构造、汶川地震的基本特征、地表破裂及组合样式、历史强地震复发周期、观测数据的积累与整合、构造运动学和动力学机制、地质灾害和灾后重建、龙门山地区未来地震的预测和预报等方面 的内容.并建议从汶川大地震中汲取教训,整合地质学、地球物理和地球化学等多学科的综合研究,探讨汶川地震的形成过程和机制,以有效地减轻和逐步避免今后可能发生的类似的灾难.     

泥石流防治研究

泥石流是常见于我国山区的一种地质灾害,危害性极大。总结了我国现有泥石流防治原则、防治措施、防治模式,并提出了相关建议,以供参考。     

汶川地震古建筑震害研究

为保护古建筑,以四川剑阁县觉苑寺大雄宝殿为例进行了震害分析.通过现场勘查,讨论了汶川地震作用下该古建筑的主要震害症状,建立了震前结构有限元模型.通过进行模态分析,得到了结构的基频和主振型;考虑该建筑所在地区的实际震害烈度,通过进行地震反应分析,得到了不同时刻结构的整体变形、应力响应及典型节点和单元的动力响应曲线.结果表明:大雄宝殿产生柱子歪闪等震害的主要原因为前后檐穿插枋及双步梁拔榫,从动力响应分析结果来看,结构不会出现强度破坏.     

汶川震区桃关沟泥石流都汶高速段动力学特征数值模拟

针对2013年“7.10”桃关沟泥石流对沟口段都汶高速等建筑造成的冲击淤埋问题,通过现场调查泥石流形成条件和发育特征,采用雨洪法计算确定了泥石流的相关运动学参数,利用大型计算流体动力学软件CFX模拟再现了“7.10”泥石流泛滥过程,得到了泥石流通过研究区过程中流速、流量等动力学参数变化情况及相应的危险区范围,分析了泥石流速度场分布及其对沿沟建筑物的影响。重点研究了泥石流对都汶高速桥梁段桥墩的冲击力及危害性,模拟结果与规范公式计算得到的整体冲击力误差仅为5.8%。     

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。     

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.     

土地垭泥石流灾害的成因、特征与防治

在查明土地垭泥石流分布、危害及其形成条件的基础上,分析了泥石流成因机制、发育特征和发展趋势,提出了土地垭泥石流的防治措施,即采取防护堤对泥石流进行疏导,护堤挡墙选型为重力式挡墙.