基于小基线集雷达干涉测量的中巴公路盖孜河谷地质灾害早期识别

中巴喀喇昆仑公路是中巴经济走廊的重要建设部分,但沿线地质灾害多发,对公路正常运营造成严重威胁。尤其是盖孜河谷段地质环境更为复杂,在降水、地震诱发下,崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害多发。本研究采用小基线集雷达干涉测量技术(SBAS-InSAR)技术结合实地验证对盖孜河谷段进行地表变形监测和地质灾害早期识别研究,得出如下结论:(1)利用SBAS-InSAR技术得到了中巴公路盖孜河谷段的时间序列地表形变信息,提取了每个形变点的年均形变速率和累计形变量,证实了该方法在山区地质灾害早期识别中的良好优势;(2)选择以公路为中心的10 km缓冲区作为研究范围,利用SBAS-InSAR的方法干涉处理得到研究区2016—2017年雷达视线方向(LOS,Line of Sight)的形变速率值为-76～28 mm/a,结合研究区的坡度、坡向及卫星采集数据的几何姿态等信息将视线方向形变转换到斜坡方向,得到沿斜坡向的最大形变速率值为-157 mm/a。(3)基于斜坡向滑移速率,结合野外考察得到发育在研究区的449处灾害点,包括31处滑坡,416处不稳定斜坡和2处冰川运动,通过遥感解译和野外实地验证识别出区域内23条泥石流沟。(4)利用热带降雨测量任务(TRMM)降水数据对时间序列形变曲线进行分析,得到区域滑坡、不稳定斜坡的发生与强降水相关,且滑移现象滞后于强降水的发生,所以应该重点关注异常降水的发生,为灾害早期识别和防治提供科学依据。     

西藏帕隆藏布泥石流沟谷纵剖面形态统计分析

沟谷纵剖面形态既表征暴雨泥石流发育的地貌条件，又与水动力相关，是影响泥石流发肓的重要因素。西藏帕隆藏布是典型的冰川泥石流区，其干流然乌至迫龙段右岸分布59条各类泥石流沟。统计分析表明，从帕隆藏布下游段向上游段，这些泥石流沟谷纵剖面形态有由下凹抛物线形向上凸抛物线形演变的趋势，形态指数N有由大变小之趋势，反映帕隆藏布河谷地貌演化溯源传递的进程。按特大型、一般性、潜在型泥石流沟的顺序，有纵剖面形态由凹至凸、N值由大至小的总体趋势，反映泥石流活动性与纵剖面形态的关系。冰雪融水型泥石流与雨水型泥石流相比，N值较小，纵剖面形态偏凸，表明了其特殊性。     

1990—2018年中巴经济走廊冰湖时空变化特征

中巴经济走廊是贯通南北丝路的关键枢纽。在全球变暖的背景下, 区域内冰川变化情况复杂, 部分冰川出现前进或跃动现象, 冰湖溃决的风险在不断上升, 进而威胁中巴经济走廊的建设与民生安全。基于1990—2018年Landsat TM/ETM+/OLI遥感影像, 利用目视解译方法提取了中巴经济走廊3期冰湖编目数据, 并分析了28年来该区域内冰湖的总体变化趋势、 空间异质性以及成因。结果表明： 中巴经济走廊目前共发育有2 380个冰湖, 总面积为（131.76±19.08） km², 集中分布于喀喇昆仑山脉和喜马拉雅山脉; 1990—2018年期间, 冰湖总体面积扩张速度为0.48%·a^-1, 但各个山脉不同规模冰湖面积变化差异较大。中巴经济走廊在气温和降水的共同作用下, 区内冰湖面积呈扩张趋势, 同时气温和降水变化率的空间差异使得冰湖面积变化存在空间差异; 冰川的快速退缩增加了区内冰湖溃决的风险。     

中巴公路盖孜河段水毁类型与防治工程优化设计

中巴公路盖孜河段水毁灾害频发且危害严重, 文章在实地调查的基础上, 对沿线水毁灾害进行成因分析和典型防护工程优化方案设计, 从而达到控制水毁灾害的效果。实地调查发现, 盖孜河段公路水毁工点共计18处, 类型多样且呈段落性分布; 宽谷段和窄谷段发生水毁的工点共计13处, 峡谷河段为5处。结果表明:工点水毁的形成和发展受盖孜河水文和地形条件共同控制, 其中水动力条件为最主要控制要素, 河谷地形控制水毁的分布特征与破坏形式, 水文和地形条件的共同作用促成了当前盖孜河段水毁工点分布现状。通过水工模型试验验证了当前水毁特征和防护结构水毁存在的问题, 文章基于对实地水毁灾害特点和防治工程存在的问题进行分析, 因地制宜开展水毁优化设计, 提出典型水毁防治工程优化设计方案, 实践证明在工程后期运行中防护效果较好。     

川藏交通廊道林波段冰川泥石流发育动态演化分析及监测预警方案

川藏交通廊道沿线山高谷深,地层岩性多变,新构造运动活跃,气候恶劣复杂,导致滑坡、崩塌、泥石流、冰湖溃决洪水等灾害极其发育,对铁路施工及运营带来严重影响.林芝-波密段就是典型地质灾害高发区域,常年受到冰川泥石流的影响,是川藏交通廊道重大灾害防治的难点区段.虽然目前在单沟尺度上对冰川泥石流的形成条件、影响因素、物源性质取得了一定的认识,但对于川藏交通廊道沿线不同类型的冰川泥石流诱发因素、区域发展演化规律及灾变指标的研究还较为初步,尚未构建完善的监测预警体系.借助多源长时序遥感影像、气象监测数据,结合野外实地验证和历史数据分析发现:川藏交通廊道周边区域冰川泥石流沟谷共99条,主要分布于恰青冰川-易贡乡、加拉贝垒-南迦巴瓦峰和古乡沟-嘎隆寺冰川一带;过去40年冰川经历了复杂的流动速度变化,表现为较小高海拔悬冰川活动性增强,大型沟谷冰川活动性减弱;自1973年以来,研究区冰川泥石流呈现频率增高、规模增大的特征.此外,从冰川泥石流发育沟道比降来看,发生高陡地形的滑坡、冰-岩崩诱发的泥石流频率增加.未来,冰川持续退缩,促使冰川源区冰瀑消失,发育更大规模的悬冰川,会增加这类冰川泥石流的风险;冰川泥石流形成及演化过程具有明显的灾变指标,如悬冰川裂隙密度增加、冰川速度增强、冰湖面积快速增加等.因此,基于以上认识,建议针对不同类型的冰川泥石流地建立完善的监测预警指标,并提出了融合卫星、航空遥感平台,气象、水文地面监测平台,地震动监测平台的冰川泥石流“空-天-地”立体监测框架,针对不同类型冰川泥石流进行灾变信息监测与预警判识,为川藏交通廊道安全施工运营提供技术参考.      

澜沧江里底水电站坝库区泥石流物质来源及堆积特征研究

云南澜沧江上游里底水电站地处滇西北山区,地势陡峻、沟谷深切、降雨丰富,是泥石流活动相对频繁的地段。对坝库区泥石流沟的调查研究表明,泥石流物源类型丰富,有坍塌、崩塌、滑坡及人工破坏等多种成因类型,广泛分布于泥石流沟各区段,其中以坍塌型和崩塌型最为普遍。泥石流沟谷发育特征与其发育程度有关,其中“V”型沟谷多处于泥石流发育早-中期,规模不大但发生频率相对较高;“U”型谷多处于泥石流发育的中-晚期,规模较大,发生频率相对较低。此外,泥石流沟口堆积扇的形态特征在一定程度上也可以反映泥石流的活动性强弱程度;外凸型扇缘多出现在发育期泥石流沟沟口;内凹型扇缘多见于衰退期泥石流沟沟口;“S”型扇缘则多见于成熟期泥石流沟沟口。该研究为从形态特征方面对泥石流的发育程度进行宏观判断提供了素材和依据。     

基于SBAS-InSAR技术的中巴公路(公格尔墓士塔格段)地质体缓慢变形识别研究

中巴公路沿线地质灾害多发,通过微小变形对于其沿线地质灾害进行早期识别是一种重要的防灾措施。本文以中巴公路公格尔山至墓士塔格山段为研究区,选用2007年7月12日至2011年1月20日获取的16景PALSAR合成孔径雷达数据,采用小基线集干涉测量技术(SBAS-InSAR,Small Baseline Subset Interferometric Synthetic Aperture Radar)进行了变形干涉计算,识别并分析了沿线地质体的变形情况:(1)冰川运动与冰川泥石流作为沿线最主要的地质灾害,变形相对较大,较易识别,有效PS点主要分布在前缘冰碛物部分,反映为正负大变形相间的高异常值点团,其中公格尔山与墓士塔格山山麓的冰碛物运动最为显著; (2)沿线较软弱顺坡结构岩体发育,且风化严重,稳定性较差,易形成溜石坡灾害,表现为顺坡负异常变形; (3)宽谷区PS点变形以正值和较小的负值为主,该区域主要为底部冰水堆积物,上部洪积物,冰川融水补给充足,土体水分含量较高,可能产生冻胀变形,同时也可能存在斜坡重力梯度方向的变形,二者变形合成在测量结果上表现为视线向的正异常; (4)中巴公路主要在湖盆和洪积扇上展布,推测由于不均匀分布软土的变形,使较为刚性的公路部分路段产生了下沉; (5)SBAS-InSAR的高精度变形观测覆盖范围广,对于线性工程周围地质体稳定性的识别具有很好的应用前景。     

地形条件对泥石流发育的影响——以岷江流域上游为例

为了预警泥石流的发生,需要判断泥石流的易发程度。在地质和降雨条件都大致相同的条件下,因地形条件的不同,导致一个区域的沟谷暴发泥石流的频率有着明显不同,显然地形条件是控制泥石流发育的关键因素之一。以研究岷江流域上游典型沟谷为例,通过分析地形条件对泥石流发育的影响,选用岷江流域上游典型沟谷的形成区流域面积A0、形状系数F0以及沟床纵比降J03个重要参数进行研究,比较三者相互之间的关系特征而得到一个综合的地形因子G。对比研究岷江流域典型区域以及甘肃舟曲、台湾陈有兰溪地区沟谷泥石流的暴发频率和G值,比较验证后得出:在地质和降雨条件都相近的情况下,沟谷G值越大,则越利于暴发泥石流。因此,可运用地形因子G划分某区域内沟谷泥石流的易发等级。对于岷江流域典型区域的沟谷:G≥0.21极容易暴发泥石流;0.14G0.21较容易暴发泥石流;G≤0.14不容易暴发泥石流。由于地质条件和降雨情况的差异,不同地区泥石流易发等级所对应的G值也将不同。     

北京山区泥石流灾害预警方法研究

北京山区泥石流灾害较为频繁,总体以暴雨型沟谷泥石流为主,受地形、地貌、地质、降雨以及松散物类型等因素的影响比较明显。在调查分析北京山区泥石流灾害发育特征的基础上,从泥石流的形成和启动条件入手,对泥石流灾害的预警方法进行研究与探讨。     

都江堰—汶川公路边坡地震破坏模式研究

汶川特大地震发生后,都江堰至汶川公路两侧地质灾害尤为发育,先后多次完全中断震中生命线的交通,严重影响了公路的安全运行和灾后重建的顺利进行。通过汶川地震前后都江堰-汶川公路边坡现场调查资料对比分析,研究了该地段边坡的主要地质灾害类型及其破坏模式、易发性分区和防治建议。研究表明破坏类型主要为碎屑流式、碎裂滑移崩塌,剪断-溃滑型、拉裂-溃滑型、顺层溃滑型滑坡和沟谷型泥石流。都汶公路两侧的边坡灾害以崩塌为主,滑坡、泥石流次之。地震使区内泥石流暴发的频率和规模增大,特大型泥石流主要发生在映秀-北川断裂带的地震烈度较高区域。防治此类地质灾害,应以治理为主,预防和避让相结合。     

基于地貌信息熵的天山公路冰川泥石流危险性评价

冰川泥石流广泛分布于我国西部地区,特殊的地貌条件对泥石流的发育有着重要影响。地貌信息熵理论是量化地貌发育阶段的指标,针对冰川地貌条件,探讨了地貌信息熵理论在冰川地貌条件下的应用,并提出了相应的修正系数。选取天山公路沿线13条泥石流沟,基于ArcGIS平台,进行了危险性评价。结果表明,修正后的地貌信息熵值能较好地判断冰川泥石流的危险程度。     

帕隆藏布江特大型泥石流的成灾模式及防治对策——以扎木镇-古乡段为例

文章通过对雅鲁藏布江的Ⅰ级支流—帕隆藏布江扎木镇-古乡段辫状水系地貌的研究,认为其与两岸支谷发育的泥石流群有关。通过对位于该河段下游的古乡沟和上游的地质弄巴泥石流特征的重点剖析,发现了特大型泥石流发育的2个重要特征,即支谷上游冰蚀围谷中赋存大量巨厚古今冰碛物和支谷中游峡谷段大型崩塌滑坡坝溃决。提出了特大型泥石流的成灾模式,并以该成灾模式解释了2000年易贡巨型滑坡堵江事件。最后,提出了基于上述成灾模式的帕隆藏布江流域特大型泥石流灾害防治的原则和方法。     

中巴喀喇昆仑公路(巴基斯坦境内)河床沉积物与泥石流堆积物的关系

统计分析中巴公路沿线红其拉甫河(Khunjerab River)、洪扎河(Huza River)、吉尔吉特河(Gilgit River)、印度河(India River)共计45个河床沉积物样本,对比分析了样本的平均值、中值、分选系数、偏态和峰度等粒度参数,初步探讨了公路沿线河床沉积物粒度分布与区域内泥石流沉积物的关系,结果表明河流沉积物主要来源于泥石流补给,因而具有了类似于泥石流沉积物的分布特征。     

基于水槽试验的冰碛土泥石流启动机理分析

冰碛土启动形成泥石流在中巴公路沿线十分常见。前人对冰碛土特征变化及影响冰川泥石流形成的研究较少。为进一步探索泥石流暴发的原因,此次基于水槽试验,结合研究区的冰碛土物理力学特性进而探究冰碛土体形成泥石流的过程与机制。结果表明:（1）融水流量分别为8 L/min、12 L/min、16 L/min和56 L/min的情况下,冰碛土内部结构发生变化,其被冲刷时的破坏形式和启动过程具有差异性;（2）泥沙含量随融水流量和时间的不同而发生波动变化,泥石流冲刷启动和土体坍塌淤堵反复循环;（3）综合冰碛土特征变化及实验现象,将冰碛土泥石流的启动机理分为渗透饱和、侵蚀坍塌、冲刷启动三个部分;（4）冰碛土泥石流的稳定系数与水流流量呈幂函数关系。     

浅层滑坡诱发沟谷泥石流的地形和降雨条件

2011年贵州省望谟县打易镇的大范围浅层滑坡诱发的沟谷泥石流提供了研究这类泥石流地形和降雨条件的机会。在地质条件一致和小区域内的降雨条件基本一致的情况下,地形条件就是这些泥石流暴发与否的唯一决定因素。对比一些重要的地形因素与泥石流暴发的关系,得出了由流域面积、沟床纵比降和25°~45°山坡坡度面积比组成的泥石流综合地形因子T。在地形因子T的基础上,研究获得了由前期降雨量、1 h降雨强度、年平均降雨量等组成的降雨因子R。由地形因子T和降雨因子R获得的临界条件P可以判断该区域的泥石流暴发。由于研究工作部分基于泥石流的形成机理,研究成果还可用于其他区域的泥石流形成预测,为泥石流的预测预报提供了一个较好的方法。     

四川泸定县城后山泥石流灾害及其风险防御

四川泸定县城后山分布有3条泥石流沟,分别为孙家沟、牧场沟和羊圈沟.这3条沟谷曾多次暴发泥石流,对泸定县城造成了严重的危害和威胁.在现场考察基础上,论述了泸定县城后山泥石流沟的分布及泥石流危害,从物源、地形地貌和降雨3个方面分析了泥石流成因,从发生时间、空间和规模3个方面论述了泥石流灾害特征,从防灾体系、监测体系、抗灾体系、报警体系、响应体系和恢复体系6个方面建立了泸定县城后山泥石流防御体系,进而有针对性地提出了泸定县城后山泥石流的防治建议.     

西部地区交通建设中的泥石流灾害与防治对策

我国西部地区铁路、公路交通干线共有泥石流灾害 4 70 0余处, 占全国道路泥石流灾害的 70 %以上。泥石流分布广泛, 成灾方式多样, 灾害严重, 制约了西部地区交通建设的发展。本文提出了做好路线方案比选, 防患于未然, 正确评判泥石流沟和发育现状, 工程设计要适合泥石流特点, 以及提高防灾减灾勘察设计水平, 开展泥石流防治试验示范工程研究等六条防治对策。