川藏公路典型溜砂坡形成机理与整治

溜砂坡是指高陡斜坡在风化作用下形成的砂粒和碎屑,在重力作用下发生溜动,并在坡脚堆积形成锥状斜坡。作为一种较常见的山地灾害,溜砂坡常对公路、铁路等线路工程构成极大的危害。本文以川藏公路中坝段：K3930 300～K3930 493溜砂坡为例,通过野外现场试验和室内试验,研究溜砂坡的形成机理、演化规律,并提出了可供实施的整治方案,对整个中坝段溜砂坡整治工程具有重要的指导意义。     

泥石流暴发的自组织临界现象

泥石流是一种特殊的物质、能量大规模耗散的地表现象。在泥石流的形成区松散堆积物组元间的非线性作用，使系统自然地朝着临界状态演化，这种耗散动力学系统的行为特征，用自组织临界状态的概念能加以解释。泥石流规模与频率间呈幂律关系，它是自组织临界状态系统的行为标志，证明了泥石流暴发的自组织临界性．     

河北昌黎黄金海岸横向沙脊表面的粒度分布模式

河北昌黎黄金海岸自然保护区内的横向沙脊规模高大、形态典型,对其表面采集的47个沙丘表面沉积物粒度样品的分析结果,该海岸横向沙脊表面粒度总体上是中砂、分选好、对称和中等峰态,但脊顶、坡部及坡脚的粒度分异明显,自沙脊两侧坡脚向脊顶粒径变细、分选变好,向陆背风坡的细化与分选优于向海迎风坡,脊顶粒径最细,向陆背风坡脚最粗,是一种新型的沙丘表面粒度分布模式。该粒度分布模式是该区域主风向与强风向交替变化及其风速差异、沙脊高大且两侧不对称等组合作用的结果。     

腾格里沙漠东南缘横向沙兵粒度变化及其与坡面形态的关系

腾格里沙漠东南缘的横向沙丘因断面形态不同可分为凸形和凹形两种类型。横向沙丘丘顶至落沙坡为风沙堆积区，沙粒滑落面作策略下滑时，较粗颗粒先到坡脚，背风坡的沉积物下粗上细。沙丘迎风坡则因断面形态不同而影响沙丘表面过程。     

腾格里沙漠东南缘横向沙丘粒度变化及其与坡面形态的关系

腾格里沙漠东南缘的横向沙丘因断面形态不同可分为凸形和凹形两种类型。横向沙丘丘顶至落沙坡为风沙堆积区, 沙粒沿滑落面作重力下滑时, 较粗颗粒先到坡脚, 背风坡的沉积物下粗上细。沙丘迎风坡则因断面形态不同而影响沙丘表面过程。其中, 凸形沙丘迎风坡为高饱和风沙流环境, 下部有大量蚀余粗颗粒, 上部发生加积, 故下粗上细; 而凹形沙丘的迎风坡则为低饱和风沙流环境, 表面普遍风蚀, 前积纹层出露表面, 沉积物下粗上细, 实际上是背风坡沉积物重力分异结果的重现。沙丘高度与平均粒径和分选参数之间具有良好的一致性。风成床面作为一种地形, 对风沙地貌表面过程产生了重要影响, 这是风沙地貌尚须努力开拓的领域之一。     

泰宁县芦庵坑沟特大灾害性泥石流应急科学调查

2016年5月8日福建泰宁县开善乡金溪左岸的芦庵坑沟发生了特大规模的灾害性泥石流,导致36人死亡失踪。现场调查表明,本次灾害为稀遇低频、粘性、特大规模、灾害型沟道泥石流。泥石流容重达2.0 g/cm~3。沟口扇顶上游120 m的流通区断面泥石流流速达到12.2m/s,泥石流流量830 m~3/s,泥石流运动时间2 min,一次固体物质总量为1.9万m~3,泥石流的颗粒冲击力达900 t。泥石流成因系沟床与坡面崩滑堆积物在高频率的雷声与强暴雨联合作用下引发。     

崩滑土体坡面运动过程研究现状与展望

崩滑土体坡面运动包括刚性块体整体滑动、崩滑泥流、崩滑破碎3种形态;根据粗颗粒间介质差异,崩滑破碎运动可分为无粘碎屑崩滑运动、粘性碎屑崩滑运动;根据运动过程不同形态,将崩滑破碎运动分为崩滑破碎、粗颗粒与泥浆混合运动、泥石流3个阶段。概述崩滑土体坡面运动过程调查实验研究现状;分析块体滑动摩擦理论、流体理论、散粒体理论在崩滑土体坡面运动过程应用情况,指出块体滑动摩擦理论、流体理论在描述崩滑破碎运动过程的不足;分析崩滑破碎后,间隙介质对粗颗粒运动的影响,指出目前散粒体理论描述崩滑土体坡面运动过程的不足,提出通过设定颗粒间的细观力学参数来再现崩滑土体复杂破碎运动过程的思路和重点研究的内容,为下一步研究提供依据。     

城市化:相变与自组织临界性

城市化的本质是一种自组织临界相变过程 ,在时间和空间上分别联系着自组织临界性(SOC)和空间复杂性。城市化过程作为SOC有 3个方面的标志 :时间方向的 1/ f涨落、空间方面的分形结构和等级方式的Zipf定律 ,其共性是无标度性。分形中心地景观和位序 -规模分布分别是城市化自组织临界过程在空间和等级两个领域的实证判据。在城市化的临界相变过程中 ,城市体系通常演化为无标度网络 ,而位序 -规模法则乃是空间领域的无标度性在等级领域的结构性“投影”。基于SOC思想研究城市化过程有助于理解自组织城市网络的复杂空间动力学 ,从而为发展城市演化的模拟实验方法提供理论思路     

稀性坡面泥石流粗颗粒在不同水力作用下的起动

"5.12"汶川地震产生了大量崩滑堆积体,这些棱角状粗颗粒体在水流激发下易起动形成坡面泥石流。在对汶川地震区坡面泥石流地质模型调研基础上,建立以立方体为稀性坡面泥石流粗颗粒的基本模型,结合坡面泥石流的宽级配特性,提出立方体模型的滑移、翻转(包括绕边翻转、绕支点翻转及嵌固绕边翻转)等起动方式。并以水力学、泥沙动力学为理论基础,推导得出粗颗粒在滑移、翻转起动方式下的起动平均流速公式。参照陈伯奇的实验数据,计算粒径为5~10 mm颗粒在不同坡度条件下的起动流速,并对比显示两者具有较好的吻合性,表明立方体作为稀性坡面泥石流粗颗粒的起动模型是合理的。计算结果也表明,在同一坡度条件下,粗颗粒滑移起动所需的水流激发流速最低,绕边起动次之,颗粒嵌固起动所需的激发流速最大,如坡度为30°条件下,滑移起动的水流激发流速为0.349 m/s,绕边起动为0.430 m/s,嵌固起动为0.473 m/s。据此推断,当水流达到一定流速(如30°坡度下、流速为0.349 m/s)时,粗颗粒的最初起动以滑移为主;随着流速增大,逐渐出现翻转起动;当水流流速急剧增大时,大部分嵌固粗颗粒会以翻转的方式瞬间起动,从而形成稀性坡面泥石流。成果对稀性坡面泥石流起动条件研究具有一定的理论意义,对泥石流灾害预警具有一定的指导作用。     

黄土丘陵区坡面形态和植被组合的土壤侵蚀效应研究

以位于陕北黄土丘陵区的羊圈沟流域为重点研究区,针对不同坡面类型（坡长、坡形、坡度）和植被组合进行野外土壤采样,利用¹³⁷Cs元素示踪方法评估坡面的土壤侵蚀效应。研究发现：① 坡面形态对土壤侵蚀具有重要影响。自坡顶至坡脚,“直-凹”组合的坡型一般具有相对较低的土壤侵蚀模数,整体上起到“汇”的作用;但“凹-直/凸”组合的坡型具有相对较高的土壤侵蚀模数,在土壤侵蚀方面起到“源”的作用;其他坡型,如直坡、凸坡、“直-凸”和复杂性坡型的土壤侵蚀模数介于两者之间。② 坡面不同植被空间配置对土壤侵蚀的影响具有明显差异。研究发现,坡面植被组合（自坡顶至坡脚）为荒草地-果园、有林地-其他植被类型组合和荒草地-其他植被类型的坡面具有相对较低的土壤侵蚀模数,起到了一定“汇”的功能,但人为干扰较为强烈的景观坡面（无水土保持措施）具有相对较高的土壤侵蚀模数,整体上表现为土壤侵蚀的“源”区。     

颗粒物质中的崩塌现象

沙丘发育和前移、泥石流、雪崩、地震等诸多自然现象和自然灾害都与颗粒物质的崩塌有着紧密的联系。Bak等提出的元胞自动机模型(简称BTW模型)、Kadanoff提出的广义LL模型(loca llimited model)、Manna提出的随机性自动元胞机模型(stochastic automaton)和Wiesenfeld等人提出的决定性元胞自动机模型(deterministic automaton)模拟沙堆崩塌现象, 各有成功之处, 在一定程度上反映了颗粒崩塌的某些非线性特征, 然而, 都局限于一定的实验和模拟条件, 与实际结果尚有相当的差距。迄今并没有一个普适的理论概括颗粒物质的崩塌现象, 有待深入的实验和理论分析。笔者在调研和分析大量文献后, 对今后如何研究沙堆崩塌现象提出了一些看法。     

Magnitude–frequency relationships of debris flows and debris avalanches in relation to slope relief

Probability of occurrence, hazard intensity and encounter probability are key parameters in the quantitative risk analysis (QRA) of landslides. All are strongly dependent on magnitude of the landslides. As a result, magnitude–frequency analysis should be a part of QRA. Deriving representative magnitude–frequency relationships for debris avalanches and debris flows, however, is difficult. One key problem is illustrated with the example of a unique database from the coastal region of British Columbia, Canada, which was compiled entirely from detailed ground investigations. The magnitude of debris avalanches and debris flows is not an independent statistical quantity, but a function of the scale of a given slope, as characterized by the slope length. Thus, attempting to derive probability and magnitude for a given location or sub-region from a regionally-derived magnitude–frequency curve may lead to incorrect predictions. The same problem is pertinent to the application of the same approach to any type of landslide in which the largest combined dimension of the source volume (including entrainment) is of the same order as the length of the slope. It is recommended that greater emphasis be placed on site-specific geological observations, at the expense of generalized statistics.     

腾格里沙漠东南缘白刺灌丛地土壤性状的特征

腾格里沙漠东南缘白刺灌丛地土壤颗粒组成中仍以细沙粒(0.25～0.05 mm)含量占主要成分(80%～99%),除固定沙堆土0～5 cm土壤粉沙粒含量高于堆间低地外,沙堆土不同深度粉沙粒含量(0.05～0.002 mm)均低于堆间低地;沙堆不同部位的土壤含水量有一致的变化趋势且差异不大,沙堆0～60 cm土层含水量低于堆间低地,60 cm以下的土壤含水量不仅高于0～60 cm,并且高于堆间低地。发育于草甸盐土上的堆间低地20 cm以下水分含量变化基本保持在较高的水平,发育于盐化半固定风沙土上的堆间低地水分含量在20 cm以下呈急剧降低趋势。白刺沙堆上土壤剖面土壤水分含量的这种变化和堆间低地20 cm处较高的含水层,将会为灌丛植物在年内气候干旱期的生命维持提供着重要水源保证。土壤容重白刺沙堆大于堆间低地,土壤剖面堆间低地的容重基本无变异,而沙堆上因为植物发育土壤容重有不同程度的差异。表征土壤肥力和保肥能力的阳离子代换量均是堆间低地大于沙堆上。堆间低地和沙堆上土壤全氮、有机质、电导率含量和pH值差异因白刺沙堆发育的生境不同而不同,处于半固定沙地生境的白刺沙堆并未形成灌丛的"沃岛效应",处于固定沙地生境的白刺沙堆有弱"沃岛效应"。因此,白刺沙堆地表物质的固定是该植物种生长的生境产生"沃岛效应"的前提。     

The potential of GIS modelling of gravity flows and slope instabilities

Abstract

The component of gravitational acceleration parallel to the slope of the local surface partly determines the state of slope stability and the kinematics of flow under gravity on that slope. Geographical information systems based on digital elevation models offer the potential to be able to map this variable and permit the modelling of a variety of stability criteria and surface processes including landslides, rock avalanches, pyroclastic flows and lava flows. Three types of models and the basic map operations required to run them are discussed. The models are as follows: (i) sites of potential shallow slope failure (e.g. landslides), (ii) maps of flow deposition based on energy balance calculations (e.g. rock avalanches) and (iii) finite difference, initial value type simulations of dynamic flow (e.g. lava flows). The potential value of these models to hazard assessment is great but their application in specific cases must be assessed with reference to the accuracy of the digital elevation model used.     

大阿尔玛京卡河流域的雪崩与治理

大阿尔玛京卡河流域危险主要出现在中山森林－草原带和高山雪冰带。受局地气候、地貌与环境的综合作用，流域雪崩规模小、路程短，多见全程雪崩；雪崩类型单调，以干、湿雪崩占统治地位，在９０％以上，雪崩发生地点集中，而且每年都有出现，只有数量上的差异性。在西风气流的控制下，冬季积雪层的变质过程具温度梯度变质特征。积雪层负温梯度大，雪层深霜的发育和生长迅速，呈出“干寒型”积雪的基本特征。雪崩对道路、居民点和建筑     

坡顶条形荷载作用边坡潜在滑裂面与稳定性分析

边坡的潜在滑裂面可能不通过坡趾,而是在坡面上某点发生了局部剪切破坏。研究条形荷载作用下边坡的滑裂面位置及其稳定性判识方法,应用M-C线性破坏准则结合极限分析上限定理,建立稳定性系数与多变量的函数,将相关问题转化为含有多变量的数学优化问题并给出最优解。结果表明:边坡的潜在破裂面、稳定性与边坡几何形状、土体物理力学性质、荷载特性等因素有关。     

中国自然灾害灾情统计与自组织临界性特征

基于自组织临界性(SOC)思想,在分析中国自然灾害灾情统计特征的基础上,分析并揭示了中国自然灾害灾情的自组织临界性特征。在此基础上,建构了中国自然灾害灾情(包括松花江等七大流域洪涝灾害受灾县数、洪涝灾害伤亡人数、干旱伤亡人数、各类自然灾害总的伤亡人数等)标度-频度分形关系模型。最后指出,中国自然灾害灾情的自组织临界性特征是客观存在的,而标度-频度的幂律值则是一个相对值。     

祁连山森林草原带坡面尺度土壤有机碳分布

以祁连山森林草原带3个山头为研究对象,在坡面尺度上分析了坡向和坡位对不同深度(0~10、10~20、20~40、40~60 cm)土壤有机碳浓度和密度的影响。结果表明:坡肩、背坡及坡脚各层有机碳浓度变化趋势为北坡>西坡>西南坡>南坡,不同沟谷土壤有机碳浓度差异不显著。有机碳浓度的坡位分布因坡向而异,在南坡、西南坡及西坡,沟谷各层有机碳浓度均显著高于其他坡位(P<0.05),坡脚高于坡肩与背坡;在北坡,坡肩、背坡及坡脚有机碳浓度无显著差异,沟谷20~40、40~60 cm土层有机碳浓度显著低于坡肩(P<0.05)。不同层次土壤有机碳密度的变化特征与有机碳浓度相似,0~60 cm有机碳密度最大值出现在北坡(33.64±0.91 kg·m^-2)及沟谷(34.30±2.55 kg·m^-2),约为南坡的3.20倍,西南坡的2.87倍、西坡的1.90倍。     

北川地震重灾区泥石流特征与减灾对策

汶川大地震的同震次生灾害以滑坡、崩塌居多,泥石流相对较少。但地震导致滑坡、崩塌为震后泥石流提供了极为丰富的物质来源,使得地震灾区在一年多的时间里已经多次暴发了大面积的泥石流。以北川地震重灾区的苏宝河和魏家沟流域为研究区域,通过野外实地考察、遥感图像分析、历史资料对比等方法,概括总结出受地震强烈影响区域的泥石流具有成因多样、时间同步、颗粒粗大、多灾种复合、空间近似对称和小沟大灾等特征。并提出了"面上监控为主、点上工程为主、分类防治和开展风险评估"的减灾对策。