基于HEC-HMS模型的不同雨型下泥石流清水流量特征探讨

基于HEC-HMS模型,选择SCS及Kinematic wave理论为基础构建了曾达沟泥石流的流域模型,并设置不同类型的12种降雨模型进行了流量计算以探讨不同降雨类型下泥石流清水流量的特征。结果显示泥石流沟口清水流量同降雨峰值到来时间、降雨集中程度（降雨模型幂次数）分别线性正相关;流量峰值延时（沟口峰值流量到来时间相较峰值雨强时间的延后值）同降雨峰值到来时间、降雨集中程度分别呈二次相关,相关关系主要为负相关,但随着第三变量的增加,相关关系不再单调;对前后两组各3个变量进行了二元多次方程拟合,拟合效果良好;将计算结果同生产中常用的推理公式法的计算结果进行对比,并分析了两者的区别及优缺点。     

陕西蓝田铜鹅沟泥石流发育特征及危险性分析

陕西秦岭山区构造活动强烈,地形险要,泥石流灾害频繁发生,2015年8月3日出现了强降雨,在西安市蓝田县铜鹅沟爆发了极为严重的泥石流。本文通过对铜鹅沟进行了详细的野外调查,获取了研究区泥石流沟的基础数据资料,分析了西安市蓝田县铜鹅沟泥石流基本特性,得知8·3泥石流属于西北秦岭山区典型多因共激水石流,并计算了4个有代表性的断面流速,分别为5.96 m/s、5.77 m/s、5.15 m/s、4.84 m/s;同时以小流域降雨—径流计算模型计算了10%、5%、2%、1%、0.5%频率下铜鹅沟泥石流峰值流量和单次泥石流过程总量,发现流域遭遇20年一遇的降雨时即可形成可观的泥石流灾害;结合野外资料采用多因子评价公式对铜鹅沟沟道进行了危险性评估,得出该流域属于泥石流灾害中度危险区。鉴于研究区构造活动强烈,沟内居住人群100多人,应做好监测预警工作的同时尽快搬迁。     

四川木里县项脚沟“7·5”特大型泥石流特征及发展趋势分析

2021年7月5日,凉山州木里县项脚沟暴发特大型泥石流灾害。文章通过野外调查和特征参数计算,研究了本次泥石流的形成条件、暴发过程和暴发特征。根据实地考察判断,泥石流主要在森林火灾、短时强降雨和沟道地形条件等因素共同作用下暴发,为暴雨径流冲刷引发的火后泥石流。暴雨形成的洪水冲刷坡面、侵蚀沟道,导致沟道两岸坍塌滑坡,堵溃效应明显,泥石流规模扩大。项脚沟过火面积达74.61%,高烈度火烧区面积达57.98%,泥石流临界降雨强度为77.84 mm/h,累计降雨达141.60 mm。根据泥石流特征参数计算结果,此次泥石流密度范围为1.83～1.93 g/cm³,属黏性泥石流,主沟下游出口流速为7.22 m/s,峰值流量759.08 m³/s。结合雨洪法和形态调查法结果分析,此次泥石流重现周期为百年一遇。结合泥石流发育趋势,文章认为流域仍有可能暴发大型泥石流,提出了上游固坡、中游调控、下游排导的防治建议。     

四川泸定县冷碛镇黑沟泥石流发育特征与危害初探

泸定冷碛镇黑沟流域内发育土层滑坡及土体蠕动变形体20处,为黑沟泥石流的主要松散物源;土层滑坡和土体蠕动变形体规模小,滑速慢,滑体结构松散,滑入溪沟易被洪流卷走,不会形成滑坡堰塞湖和溃决型泥石流。近60年来黑沟发生的最大一次泥石流,经计算泥石流流速为3．47m／s,峰值流量为122．79m^3／s,为大型泥石流,对沟谷两侧财产造成了巨大危害。     

沟床起动型泥石流的10 min降雨预报模型

针对沟床起动型泥石流的诱发因素为高强度短历时的降雨,提出10 min降雨强度是这类泥石流暴发的关键。在1 h预报模型的基础上,基于云南蒋家沟的多年泥石流观测资料,修正了1 h预报模型的降雨参数,并得到了10 min降雨预报模型。10 min降雨预报模型在中国西部的其他流域,如云南浑水沟、贵州望谟县打易区域泥石流沟、四川三滩沟、四川雅安陆王沟和干溪沟、甘肃柳湾沟、甘肃马槽沟等流域的验证中,取得了较好的结果。10 min降雨预报模型是部分建立在泥石流的形成机理上的模型,并不是完全的统计模型,因此该模型也可以用于其他地区的沟床起动类型泥石流预报。     

滇西北海巴洛沟“7·28”降雨-冰川融水混合型泥石流成因研究

海巴洛沟位于滇西北横断山区,2019年7月28日凌晨2:40暴发泥石流灾害,为科学准确开展该区域泥石流监测预警和综合防治工作,保障海巴洛沟流域中下游香丽(香格里拉至丽江)高速公路建设和运营安全,本文根据实地、无人机航拍及遥感调查,结合室内试验和分析计算,对本次泥石流特征及成因进行研究。本次泥石流平均容重为16.77 kN·m-3,属稀性泥石流,洪峰流量为528.16 m3·s-1,属特大泥石流。受地质、气候条件综合作用,海巴洛沟流域内物源包含3类:河谷区沟道侧岸滑坡体、高位冰碛物和高位寒冻风化碎屑。本次泥石流发生在27日晚至28日凌晨主体降雨过程的尾部,根据对2019年8~10月海巴洛沟流域9次降雨过程的监测,发现该区域降雨具有主体过程为6 h、降雨量随海拔升高而显著增加的时空分布特征。激发本次泥石流的强降雨集中分布在哈巴雪山西侧海拔4200~4800 m的峰脊区,6 h降雨过程平均降雨量为60.43 mm。激发水源除降雨外,还包含峰脊区内冰川融水,经计算本次6 h降雨过程中冰川平均消融水当量为17.29 mm。本文研究成果可为滇西北横断山区降雨-冰川融水混合型泥石流监测预警及防治提供可靠科学依据。     

基于Fisher判别法的台风暴雨泥石流预测模型

对台风暴雨泥石流发生的可能性进行定量预测,有助于减少危险区内的人员伤亡、降低经济损失。以台湾地区南投县陈有兰溪流域的47条泥石流沟为研究对象,从泥石流形成所需的地形地貌、物源和降雨条件中,初步选取台风暴雨泥石流发生的影响因子,包括沟床平均坡度、有效流域面积、形状系数、主沟长度、岩性、崩滑比和平均雨强。根据因子重要性排序结果,选择崩滑比和平均雨强作为模型的预测因子,基于Fisher判别法建立了台风暴雨泥石流预测模型。采用随机取样技术,选取70%的数据用于构建模型,剩余30%的数据用于验证模型。以精确度、准确率、漏报率和误报率指标,定量评价模型的预测效果,并确定最优的预测模型。结果表明:基于Fisher判别法构建的台风暴雨泥石流预测模型,综合考虑了泥石流形成所需的物源条件和降雨条件,弥补了降雨阈值模型仅依靠降雨资料分析的不足,预测效果更好。     

安宁河断裂带勒帕沟泥石流发育特征及防治建议

2011年6月17日,勒帕沟发生近50年来最大的一次泥石流,经计算泥石流断面平均流速为2.03 m/s,峰值流量为200.11 m3/s,为大型泥石流,对帕勒村村民生命财产造成了巨大危害。勒帕沟上游岸坡前缘不稳定斜坡体及勒帕沟沟道内松散堆积的卵砾石为勒帕沟泥石流的主要物源。上游支沟中碎屑物块度较小,易被水流冲走,不会形成堰塞湖和溃决型泥石流。勒帕沟流域现今仍有再次暴发泥石流的可能,建议于流域中上游进行人工植树造林,在下游清理河道,进行监测预警,以实现泥石流综合防治。      

河南省商城县琉璃河泥石流地质特征和动力学参数分析

琉璃河泥石流位于河南省商城县东部的苏仙石乡,是一条典型的沟谷泥石流。本文在分析琉璃河泥石流沟流域和泥石流基本特征的基础上,对形成泥石流的地形、水源、物源等基本条件进行了论述,并基于动力学原理,详细计算了泥石流的密度、流速、流量、冲出量等动力学参数。结果表明,琉璃河泥石流的流体密度为1.47 t/m3,泥石流峰值流量为29.3 m3/s,泥石流流速为4.94 m/s,大块石的运动速度为4.0 m/s,泥石流整体冲击压力4.86 Pa,泥石流的最大冲起高度1.24 m,爬高1.99 m。动力学参数计算结果较为可靠,可指导泥石流防治工程设计工作。     

新疆伊宁克孜勒赛黄土滑坡堵溃型泥石流成灾模式

2017年4月2日凌晨,新疆伊宁县喀拉亚尕奇乡境内由于持续降雨,诱发黄土滑坡堵溃型泥石流灾害,造成直接经济损失50余万元。本文在查明滑坡堵溃型泥石流形成条件、成灾模式基础上,分析了克孜勒赛沟泥石流静力学和运动特征,得出如下结论:(1)此次滑坡堵溃型泥石流成灾模式为:持续降雨→黄土斜坡变形破坏→滑坡滑入沟道形成堰塞坝→堰塞坝溃决形成泥石流;(2) 3#、4#、5#、6#和7#滑坡堰塞坝溃决洪峰流量分别为5. 4 m3/s、10. 1 m3/s、49. 5 m3/s和30. 3 m3/s;(3)泥石流断面流速为1. 88～3. 50 m/s,断面流量为4. 51～41. 39 m3/s,泥石流堆积扇最大长度263. 1m,最大宽度212. 6 m。调查研究结论对克孜勒赛沟滑坡堵溃型泥石流的防治具有现实意义,并提出了针对性的防灾减灾建议。 更多还原     

贵州望谟纳包沟泥石流特征及成因分析

2011年6月5日至6月6日,贵州望谟县发生连续强降雨,引发境内纳包沟泥石流灾害,给当地居民的生命和财产造成巨大损失。本研究着重分析了纳包沟泥石流的物源、地形和降雨因素,指出该地区降雨强度大,流域内30°～40°坡度范围比例最大,最有利于浅层滑坡的发育,滑坡进而为泥石流的暴发提供主要物源;进一步得出泥石流的特征和动力学参数,泥石流为稀性泥石流,最大洪峰流量25 m3/s,泥石流一次冲出固体总量约6 100 m3。该次泥石流的形成机理为浅层滑坡引起的滑坡型泥石流。针对纳包沟的特点,当地政府和居民都应高度重视并实施相应的生物和工程措施以预防泥石流的发生。     

北京市密云县前火石岭泥石流沟形成条件及特征分析

北京地区现有泥石流沟856条,分布在北京北部燕山山脉和西部太行山脉一带,受地形地貌、地质条件、降雨条件以及人类活动影响较明显,总体以暴雨沟谷型泥石流为主。密云县前火石岭泥石流沟是燕山山脉一带典型的一条泥石流沟,文章在地质调查和勘查的基础上,从地质条件、地形地貌、降雨条件、人类活动等方面,综合分析前火石岭泥石流沟的形成条件及特征,同时对泥石流沟的发育情况进行深入剖析,按10年一遇暴雨强度的设计标准,在泥石流沟上游、中游、沟口3个断面计算泥石流运动特征参数,得出该泥石流沟为低易发-中等易发稀性水石流,目前处于发展阶段的停歇期,区域高强度集中降水为泥石流灾害的激发因素,泥石流的峰值流量等运动参数沿沟逐渐增大。分析结果对该泥石流沟的治理方案制定具有重要意义,对燕山山脉一带泥石流沟的防治具有借鉴作用。     

小秦岭金矿区碾头岔矿渣型泥石流特征值计算

泥石流的运动参数是泥石流研究的主要内容和防治设计的重要基础。以矿渣型泥石流为对象,通过地形测量和工程地质测绘查明,碾头岔地形陡峻,沟道顺直,为泥石流的形成提供了有利的地形条件。通过钻探、坑槽探发现可能的物源包括矿渣、坡面松散层及小型沟岸滑塌体。工程力学分析表明,采矿废渣在自重状态下的稳定性系数为1.022~1.063,处于欠稳定和基本稳定之间;在自重+暴雨状态下,稳定性系数介于0.889~0.947之间,属于不稳定状态,是研究区内的主要物源。根据降雨量数据计算出碾头岔沟最大洪峰流量大于30m~3/s。在此水动力条件下,预测了泥石流发生时流体重度值为22.80k N/m~3,泥石流流速为5.11m/s;估算了20年、50年和100年一遇洪水的泥石流流量分别为4.31m~3/s、44.6m~3/s和95.5m3~/s,计算得到泥石流整体冲击力为58.34k Pa,超高2.13m,泥石流堆积区的最大危险范围0.21km~2,为小秦岭金矿区矿渣型泥石流防治工程方案的设计提供了基础参数。     

北京延庆地区南湾道豁子沟泥石流发育特征

以北京市延庆地区南湾道豁子泥石流沟为研究对象,通过野外泥石流沟精细调查及历史资料统计,详细了解该泥石流发育特征和形成条件,针对流域内松散堆积物补给条件进行重点分析;综合研究该泥石流的动力学特征,进行泥石流危险区预测评价,提出相应的防治措施建议。研究结果表明:该泥石流沟内松散堆积物动储量为18.47×10⁴ m³,分为冲洪积、残坡积、人工堆积和崩滑塌等4种补给来源,其中冲洪积和残坡积所占比重最大;泥石流发展阶段处于衰退期;经动力学分析,洪峰流量值在10年一遇的降雨条件下为52.53 m³/s,20年一遇的降雨条件下为59.25 m³/s,50年一遇的降雨条件下为68.13 m³/s,100年一遇的降雨条件下为74.85 m³/s,对应的一次固体冲出总量分别为0.77×10⁴ m³、0.87×10⁴ m³、1.00×10⁴ m³和1.10×10⁴ m³;属于中型泥石流,最大危险区面积为0.238 3 km²。通过评价分析,该泥石流沟仍存在爆发中型泥石流的可能性,将对下游南湾村以及千沙公路行车和行人的生命财产安全造成威胁。研究成果可为延庆地区该类泥石流单沟预警模型研究和灾害防治提供科学依据。     

Formation and characteristics of post-earthquake debris flow: a case study from Wenjia gully in Mianzhu, Sichuan, SW China

During the three flood seasons following the Wenchuan earthquake in 2008, two catastrophic groups of debris flow events occurred in the earthquake-affected area: the 2008-9-24 debris flow events, which had a serious impact on rebuilding; and the 2010-8-13/14 debris flow events, which destroyed much of the progress made in rebuilding. The Wenjia gully is a typical post-earthquake debris flow gully and at least five debris flows have occurred there. As far as the 2010-8-13 debris flow is concerned, the deposits of the Wenjia gully debris flow reached a volume of 3.1 × 10⁶ m³ in volume and hundreds of newly built houses were buried. This study took the Wenjia gully debris flow as an example and discussed the formation and characteristics of post-earthquake debris flow on the basis of field investigations and a remote sensing interpretation. The conclusions drawn from the investigation and analysis were as follows: (1) Post-earthquake debris flows were a joint result of both the earthquake and heavy rainfall. (2) Gully incision and loose material provision are key processes in the initiation and occurrence of debris flows and a cycle can be presented as the following process: runoff—erosion—collapse—engulfment—debris flow—further erosion—further collapse—further engulfment—debris flow enlargement. (3) The amount of rainfall that triggered debris flows from the Wenjia gully was significantly less than the average daily rainfall, while the intraday rainfall threshold decreased by at least 23.3%. (4) The occurrence mechanism of Wenjia gully debris flow was an erosion type and there was a positive relationship between debris flow magnitude and rainfall, which fitted an exponential model. (5) There were five representative characteristics of Wenjia gully debris flow: the long duration of the occurring process; the long distance of deposition chain conversion during the process of damage; magnification in the scale of debris flow; and the high frequency of debris flow events.     

四川省都江堰龙池8·13麻柳沟泥石流灾害特征

麻柳沟位于都江堰市龙池镇龙溪河右岸,＂5.12＂地震后麻柳沟流域内产生了大量的崩滑体,物源丰富。2010年8月13日,在强降雨作用下该沟暴发中等规模的泥石流,沟口堆积体积达8×104 m3,损毁了沟口处3户居民的房屋,并於埋了龙池景区公路。本文通过麻柳沟的实地调查取样和洪痕断面测定,分析了麻柳沟泥石流的形成条件和基本特点,并通过计算泥石流的容重、流速、流量等静动力学特征参数,对该泥石流沟的发展趋势进行预测。     

甘肃省白龙江流域降雨型潜在泥石流危险性预报模型

【研究目的】泥石流灾害是白龙江流域分布广泛并常引起群死群伤的重大地质灾害,准确评价泥石流活动规模及其危险度,是泥石流危险性预警预报的前提,合理构建危险性预报模型是泥石流防灾减灾的关键。【研究方法】本文以研究区历史泥石流案例和对应降雨资料为基础数据,采用统计分析方法,通过分析形成泥石流关键地质环境条件及其相互关系,构建了白龙江流域潜在泥石流危险度定量评价模型,提出了两类泥石流危险级别临界判别模式。【研究结果】结果表明：（1）以泥石流活动规模、沟床平均比降、流域切割密度、不稳定沟床比例为判断因子的泥石流危险度动态定量计算模型,能快速准确预测未来不同工程情景和降雨频率工况下泥石流危险度;（2）影响降雨型泥石流发生的地形条件由流域面积、10°~40°斜坡坡度面积比、沟床平均纵比降等组成,降雨条件主要由泥石流爆发前的24 h累积降雨量、触发泥石流1 h降雨量或10 min降雨量等组成;（3）依据30条典型泥石流沟危险度计算结果,获得泥石流危险性临界判别值,提出了降雨型潜在泥石流危险性1 h预报模型（Ⅰ类）和10 min预报模型（Ⅱ类）,其中Ⅰ类模型高危险度以上泥石流预测精度大于87.5%,Ⅱ类模型中等危险度以上泥石流预测精度大于80%,而两类预报模型验证准确率为83.3%。【结论】研究成果为泥石流精准预警预报提供了技术支撑,对建立中小尺度泥石流实时化预警系统具有一定参考意义。创新点：通过确定与泥石流相对应关键地质环境因子,构建了泥石流危险度动态定量评价模型,依据泥石流危险性1 h和10 min临界判别模式可准确实现潜在泥石流预警预报。     

岷江上游大白杨沟泥石流特征及成因

大白杨沟流域位于岷江上游四川省茂县境内,处于叠溪镇较场山字型构造北端。该沟曾于1935年和1991年暴发过两次较大规模泥石流灾害,其中1935年暴发的泥石流受1933年叠溪7.5级地震影响,规模很大,其泥石流峰值流量达到557 m3/s。通过对大白杨沟流域两条支沟(小沟、大沟)的地形条件、水源条件及物源条件的特征分析,得出两条支沟具有形成泥石流的充分条件:(1)大沟沟道平均纵比降275‰,小沟为398‰,相对高差达2 023 m;(2)大沟拥有的物源总量为29.21万m3,小沟达到42.01万m3,物源丰富。这些条件很好地解释了小沟泥石流的强活动性。对后期泥石流的形成机制进行分析,大沟以"消防水管效应"形成泥石流为主,小沟则以"消防水管效应"和堰塞体溃决两种方式形成泥石流。最后,通过泥痕法还原了历史泥石流流量,并对后期泥石流流量做了较合理的预测,为大白杨沟泥石流灾害防治提供可靠的数据。     

The formation of runoff-generated debris flow in Southwestern of China: take Gangou as an example

In the mountain area of Southwestern China, there are large quantities of runoff-generated debris flows that are threatening the local people and facilities seriously. Gangou is a typical runoff-generated debris flow; its source is old deposit from floods and the debris flows downstream of the channel. On June 30, 2005, Gangou occurred debris flow, the debris flow destroying the road, the communications facilities and the farmland at the gully mouth. Unlike the formation mechanisms of other debris flows, the formation of 2005 debris flow in Gangou has its distinctive characteristics as follows. (1) The supply of the loose sources is intensive and distribute near the mouth of the gully; it is rare to see any debris flow initiate at such a lower location. (2) The debris flow finishes its initiation, flow and deposition around the 700-m-long channel, accompanied with the blocking process in the gully when the debris flow ran out; however, 10 min later, it releases and amplifies the peak flow about three times. (3) The topographic condition of the basin does not contribute much to the formation of the 2005 debris flow; instead, its formation is the result of the co-effort of continuous rainfall and a short-time heavy rainfall. In other words, the previous cumulative precipitation enables the moisture content of the soil on the right bank of the gully to reach saturation; then the soil slides into the channel under the action of the heavy rainfall at a later time. Meanwhile, the heavy rainfall accelerates the formation of gully run-off and initiates the loose mass in the channel from slide, thus forming the debris flow.