震区山洪泥石流野外监测与侵蚀产沙研究

震区山洪泥石流频发严重已引起国内外的广泛关注,进行山洪泥石流野外监测,研究其发育和演化特征,对保障灾区公共安全和进行防灾减灾管理具有重要意义.本文以汶川地震震中莲花芯沟为研究区,选择不同类型的坡面泥石流和沟道泥石流,在坡面、沟道和典型小流域建立山洪泥石流野外观测站点,采用现代测绘和三维激光扫描技术,利用大地测量、GPS、3D激光扫描系统和高分辨率遥感影像等手段,进行了不同降雨条件下的山洪泥石流坡面、沟道、断面和小流域地表形变监测,构建高精度DEM,研究了坡面泥石流和沟道泥石流的侵蚀、发育和演化特征,分析了泥石流的变形破坏、冲淤变化和演化规律.研究结果表明:(1)震后4年山洪泥石流灾害日趋频繁且仍处于快速发育阶段,采用现代测绘和3S技术可以进行山洪泥石流灾害野外监测与侵蚀产沙定量分析;(2)沟道上游山洪泥石流活动强烈,具有大冲大淤特征,总体上以冲刷侵蚀为主,其断面中部下切侵蚀速率为3.98m/a,两侧坡体呈现左淤右冲特征,一场泥石流最大冲刷下切深度达5m;(3)沟道中游总体上仍呈现冲刷侵蚀,但强度减弱,断面中部侵蚀速率为1.23m/a;(4)沟道下游防治工程修建前呈现较强的冲刷下切侵蚀、平均冲刷深度达1.7m,修建谷坊后拦蓄停淤作用明显,沟道总体呈现淤积,淤积速率为2.05m/a;(5)自然状态下研究区一场山洪泥石流冲出物质量约1.6万m3、平均冲刷深度为0.23m/a,谷坊等防治工程修建后具有较好地稳沟固坡作用,山洪泥石流则表现为较强的淤积特征,一场山洪泥石流产沙淤积量为1.7万m3.研究结果可以为山洪泥石流灾害的综合研究提供数据支持,同时也可为灾区公路泥石流防治工程设计、监测预警和风险管理提供科学依据.     

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。     

地形条件对次生山地灾害易发性分析

岷江上游河谷地带位于汶川地震极震区,是中国乃至世界上地震次生山地灾害最为活跃的地区之一,其频繁活动与复杂的地形条件密切相关.以岷江河谷汶川段为典型研究区,在分析了地理环境和地形条件的基础上,研究了地震次生山地灾害的类型、发育特征、分布状况和主要地形影响因素,并基于次生山地灾害形成因素贡献率,引入确定性系数,利用GIS和RS技术,定量分析了高程、坡度和坡向3个主要地形因子对次生山地灾害的易发程度,确定了最利于次生山地灾害发生的地形条件.研究结果表明:1)地震次生山地灾害具有点多面广、类型多样、分布集中、规模巨大等特征,并受地形条件控制;2)利于次生山地灾害发生的高程条件为1 000～1 600 m的高程范围,高程大于1 600 m的区域,山地灾害随海拔升高而越不易发生;3)坡度大于35°的中陡坡地带,均利于次生山地灾害的发生,且随坡度增大,灾害发生的可能性也增大;4)有利于次生山地灾害发生的坡向条件依次为东南、东、南和东北4个方向,其CF分别为0.169、0.144、0.135和0.023;5)利用GIS和统计分析方法,能定量进行地震次生山地灾害易发性分析.研究方法可以为灾区次生山地灾害风险评价与区划提供依据,研究成果对灾区山地灾害防治规划、保障重大工程建设安全和减少灾害损失等具有参考意义.     

基于WebGIS的城市防洪信息系统建立与开发

在综合考虑水利行业和堤防工程的现状以及WebGIS实现技术的基础上,设计开发了基于浏览器服务器体系的城市防洪暨堤防信息管理系统,实现了空间数据、属性数据、多媒体数据的网络共享和初步协同工作,解决了防汛应急、雨情、水情、工情、灾情等信息管理问题,并在安庆城市防洪暨堤防信息管理中取得了较好的应用效果。     

汶川地震危害道路交通及其遥感监测评估-以都汶公路为例

摘要：汶川地震诱发了大规模、群发性次生山地灾害,严重损毁道路设施,中断交通,阻碍了抗震救灾和灾后恢复重建进程。通过对都汶公路漩口-雁门段地震次生山地灾害的遥感监测和实地调查,阐述了次生山地灾害类型与分布规律,初步分析了都汶公路沿线路基、路面、桥梁、隧道的损毁情况,并结合次生山地灾害的时空活动特性,提出了道路交通系统防灾减灾和恢复重建的对策与建议。研究结果表明：(1)研究区内强震引发大量崩塌、滑坡、泥石流、堰塞湖等次生山地灾害,其中崩塌3863处、总面积达68.9km2,泥石流沟74条,滑坡18处,堰塞湖5座,长度大于1km的地裂缝5条;（2）地震以及次生山地灾害严重损毁道路交通,汶川县漩口至雁门段,都汶公路阻断299处、掩埋和断道23.814km、80%的道路被破坏、87座桥梁和10座隧道受损,省道303线阻断18处、损毁比例75.1%,县乡等道路阻断3015处、断道长度178.213km、损毁比例37.97%;（3）崩塌、滑坡、泥石流、堰塞湖等主要次生山地灾害的分布受地震烈度、地质构造、地形地貌、地层岩性的控制,并具有明显的滞后性和延续性;（4）利用GIS和遥感技术,能够快速有效地进行地震次生山地灾害的动态监测与灾情评估,从而为应急救灾和灾后重建工作提供科学依据和借鉴参考。     

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。     

震区重力侵蚀及其产沙输沙效应研究——以震中牛圈沟为例

震区重力侵蚀及其产沙输沙效应造成严重的水土流失、河道淤积和城镇损毁,极大地改变了灾区生态环境并严重威胁灾后恢复重建和重大工程安全,是目前国内外研究的热点问题。以汶川地震震中牛圈沟流域为研究区,在崩塌、滑坡、泥石流等重力侵蚀区布设野外监测网,选择流域中下游的典型部位,采用GPS、全站仪、3D激光扫描系统和GIS等现代测绘技术,进行不同水土条件下的坡面、断面、沟道和地表形变监测,分析泥石流等重力侵蚀的发育特征、产沙输沙效应和致灾能力。研究结果表明:1)泥石流具有大冲大淤特征,在流域中下游一场泥石流最大冲刷和淤积深度分别达6.84和4.77 m;2)在沟道上部,泥石流表现为冲刷特征,其中最大冲刷6.84 m;3)在沟道中部,前期泥石流会产生弯道超高现象,凹岸比凸岸平均高出2.2 m,在后期泥石流表现出大规模冲刷作用,最大冲刷深度3.77 m;4)在沟道下部,前期泥石流表现为堆积特征,平均堆积厚度达1.65 m,后期泥石流表现冲刷作用,河床向一侧迁移,并形成倾斜河床;5)重力侵蚀具有强烈的产沙输沙效应,一场泥石流的平均产沙输沙量和堆积厚度可达到15.2×104m3和1.44 m、最大输沙量和冲刷深度分别可达16.2×104m3和1.53 m。研究结果可以为灾区重大工程选址选线、河流整治和次生山地灾害防治工程设计提供依据和参考,对保障山区公共与生态安全具有重要意义。