新疆叶城“7.6”特大灾害性泥石流应急科学调查

2016年7月6日凌晨新疆喀什地区叶城县柯克亚乡玉赛斯(六村)发生滑坡堰塞坝溃决泥石流灾害,造成36人死亡、6人失踪、7户民房被完全毁坏,其余数十间房屋和大量基础设施不同程度受损。现场调查研究表明:(1)此次灾害性泥石流形成过程为:降雨→土质滑坡→滑坡堰塞坝→堰塞湖→堰塞坝溃决→泥石流;(2)9#土质滑坡堰塞坝在持续强降雨作用下发生溃决,溃口洪峰流量达977.8 m~3/s,形成堰塞坝溃决型泥石流,致使1#土质滑坡堰塞坝发生串联溃决,其溃决洪峰流量为459.2 m~3/s;(3)泥石流断面流速为4.51-6.51 m/s,断面流量为443.2-524.7 m~3/s,泥石流堆积扇最大长度283.9 m,最大宽度234.3 m。     

四川省美姑县则租滑坡泥石流

这是一个厚层岩质顺层高速滑坡,主滑体长1300m,宽550m,平均厚度28m,总方量2000万m~3。滑坡物质堆积在沟道中,形成三个临时性堰塞湖,其中最下游方的堰塞堤局部溃决,形成流量约540m~3/s的大规模泥石流。这次滑坡泥石流造成了严重灾害。     

九寨沟县西番沟泥石流调查

针对2017年8月8日九寨沟地震可能引发更多泥石流灾害及其防治的问题,基于2018年6月25日四川九寨沟县西番沟泥石流灾害的现场调查和物源特征分析获得泥石流的性质及其发育成因,并提出防治对策。研究发现2018年6月25日西番沟泥石流为50年一遇的中等规模低频稀性泥石流,其流量为80 m~3/s,一次泥石流总量约1. 5万～2万m~3,流速约5. 5～6 m/s;其发育的成因之一是2017年8月8日四川省九寨沟县发生7. 0级地震引发高山区松散固体物质增加所致。调查显示地震引发可能参与泥石流运动的物源数量和动储量分别为78. 81×10~4m~3、23. 64×10~4m~3。由于流域内还存在大量的松散物源,泥石流还可能在进一步的降水作用下发生,今后的防灾减灾宜采用工程措施和群测群防措施。     

汶川县古溪沟“7·10”泥石流形成特征及防治工程的影响

通过对2013-07-10汶川古溪沟泥石流灾害的现场调查,从物源、地形和水源条件入手,分析了灾害成因与形成演化过程。堰塞体失稳补给、坡面泥石流入汇和沟道侵蚀是这场泥石流的三种物源形式,充沛的前期降雨和短历时强降雨是本次泥石流的诱发因素,陡峻的支沟地形促进了泥石流的加速,沿途松散物质补给,导致泥石流流量不断放大,峰值流量最大可达1 063 m3/s。主支沟泥石流呈明显的阵流特征,原因在于各支沟泥石流起动条件不同,沟道中地形条件的差异和防治工程的分布,以及各支沟汇流长度存在区别。泥石流总规模约为100×104m3,防治工程拦挡了60%的泥石流体,并拦截了泥石流中的大石块,降低了出口峰值流量和流速,同时避免了各条支沟泥石流同时到达而流量激增。沟口泥石流峰值流量约为722 m3/s,约40×104m3泥石流冲出沟口,下游泥石流破坏形式以淤埋破坏为主。本研究可为此类面积较大、修建有防治工程的流域泥石流形成和减灾提供参考。     

泥石流灾害水文气象联合预报

由于降雨型泥石流是我国泥石流灾害的主要类型,所以以往对泥石流灾害的预测预报主要通过对雨量数据的分析来实现。但是由于雨量站记录雨量和灾害发生雨量并不一致,这就极大的影响了单纯依赖雨量数据预测预报的准确性。在分析环境因素影响的基础上,将水文和气象资料结合起来,用于泥石流灾害的预测预报。通过比较灾害发生前、发生时和发生后的河流洪峰流量、日降雨量和小时降雨量,发现洪峰流量和小时降雨量对灾害发生有很好的指示作用。经过在辽宁省岫岩满族自治县的试验,得到洪峰流量1 800 m3/s和小时降雨量50~60 mm这两个该县泥石流灾害发生临界值。结果表明水文和气象资料的联合应用,会大大改进泥石流灾害的预测预报效果。     

汶川5·12地震次生泥石流沟应急判识方法与指标

5·12汶川大地震诱发了崩塌、滑坡、泥石流等次生灾害,崩塌、滑坡堆积物给泥石流的形成提供了大量松散固体物质,将导致灾区部分山洪沟转化为泥石流沟,为此,给出了一种泥石流沟的判识方法和指标.调查发现,汶川灾区的地形地貌和降雨条件满足泥石流的暴发条件,提出用流域单位面积的松散固体物质方量来判识泥石流沟;调查西部山区的50条泥石流沟,提出以0.1 m3/m2的松散固体物质量作为泥石流沟的判别指标,以2m3/m2的松散固体物质量作为粘性泥石流沟的判别指标.     

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。     

潼关金矿区矿渣型泥石流灾害及防治对策

在潼关金矿区206.8 km2范围内,采矿坑口达2 500处,矿渣堆944处,占压林地土地面积255.3×104m2,矿渣量达1 100×104m3,年增加30×104m3。矿渣占到了泥石流物源的90%。74.97%矿渣堆没有拦渣稳渣工程措施,86.37%废石堆占据河道,71%废石堆稳定性差、极差。7条峪道18条沟谷均是泥石流隐患沟。针对日益严重的矿渣型泥石流灾害隐患,提出了在加大防治泥石流灾害宣传、制定泥石流灾害防治规划、建立降雨预警预报制度的基础上,采取各种工程治理措施,避免和减轻群死群伤的重大泥石流灾害发生的对策建议。     

基于HEC-HMS的水打沟泥石流汇流过程

以四川省都江堰市龙池镇水打沟泥石流流域为研究区,利用遥感影像与GIS技术提取流域信息,基于HEC-HMS分布式水文模型,模拟了"2010-08-13"泥石流的暴雨汇流过程,并综合考虑泥石流的特征参数,从最大流量角度初步研究水打沟泥石流的汇流过程;探讨了研究区土地利用情况、模拟降雨时间及暴雨频率对泥石流汇流过程的影响,从而揭示三者与汇流过程之间的内在联系。研究结果表明:泥石流20 a一遇峰值流量为53.49 m3/s,灌木林将峰值流量降低24%,而休耕地的峰值流量提高70%。100 a一遇的暴雨,泥石流峰值流量增加到70.62 m3/s,同比增长32%,50 a一遇的增长23%,10 a、5 a一遇的降雨分别同比降低4%、16%。降雨总量一定的情况下,仅增加泥石流暴发前后的降雨模拟时间对汇流的影响不大,且泥石流发生之前的降雨对汇流的影响大于之后的降雨。     

西藏古乡沟泥石流发展趋势

1950年地震造成的大规模雪崩、冰崩及崩塌,堵塞古乡沟中游沟道,在降雨、气温及冰雪融水作用下,1953年溃决成特大冰川泥石流,流量达2.86万m~3/s。随着流域内补给物质的转移,古乡沟泥石流的规模、容重、暴发频率可能会减弱。     

基于宽度学习模型的泥石流灾害预报

在泥石流灾害预报模型研究中,科学确定泥石流灾害影响因子及保证模型较高的预报准确率和快速的训练速度是关键问题,也是泥石流灾害预报预警和防灾减灾的重要基础。本研究针对目前泥石流预报模型输入数据维度较大和训练时间较长的问题,采用快速多个主成分并行提取算法(Fast multiple principle components extraction algorithm,FMPCE),选取出6个泥石流灾害影响因子,包括降雨量、山坡坡度、沟床比降、相对高差、土壤含水率和孔隙水压力。基于宽度学习(Broad learning,BL)算法,以泥石流影响因子为输入,泥石流发生概率为输出,构建了泥石流预报模型,并用矩阵随机近似奇异值分解(矩阵随机近似SVD)对模型进行了优化,将优化后宽度学习模型的预报结果与梯度下降法优化的BP神经网络预报模型(GD-BP)、基于支持向量机的预报模型(SVM)、宽度学习预报模型(BL)的结果进行对比,同时,通过输入数据集的扩展,从训练时间上对不同模型进行比较。结果表明,优化宽度学习泥石流灾害预报模型的预报准确率为93.52%,较GD-BP模型、SVM模型和BL模型的预报准确率分别高出1.60%、1.15%和0.03%;优化宽度学习泥石流灾害预报模型的训练时间为0.9039s,较GD-BP模型、SVM模型和BL模型的训练时间分别节省了25.3867 s、17.2620 s和0.8974 s。本研究说明宽度学习算法可以用于对泥石流灾害的发生概率进行预报,同时也可为泥石流预报的实际应用提供新的思路。     

震后小流域重力侵蚀产沙效应——以汶川震中莲花芯沟为例

震后小流域重力侵蚀过程与机制复杂,具有显著的产沙输沙效应,造成强烈的水土流失,严重威胁灾后重建和重大工程安全,是泥石流和土壤侵蚀领域研究的热点与难点之一。本文以震中莲花芯沟为典型研究区,选取2008—2010年的三场泥石流,采用多源遥感和GIS等手段,建立数字坡沟系统,融合D-In SAR和偏移量跟踪技术,生成不同场次泥石流前后的三维地表形变场,研究震后泥石流在不同类型"坡体-沟道-流域"上的多尺度侵蚀产沙特征与物质迁移过程。结果表明:1)2008—2010年三场泥石流,坡体侵蚀总量分别为6.44×10~5m~3、3.36×10~5m~3和3.02×10~5m~3,输入沟道的泥沙总量分别为3.54×10~5m~3、1.56×10~5m~3和5.16×10~5m~3,流域侵蚀总量分别为6.736×10~5m~3、5.217×10~5m~3、5.540×10~5m~3,流域输沙总量分别为3.84×10~5m~3、2.24×10~5m~3、2.96×10~5m~3;2)坡体重力侵蚀产沙量占各级沟道总来沙量的50%以上,是各级沟道泥沙的主要来源,其中以凸凹型坡、凸型坡和混合型坡三类坡体产沙最多,占坡体总产沙量的85%以上,且随沟道级别升高(三级→二级→一级)而呈递减趋势,二级沟道在各级沟道中输沙贡献率最大、达45%,是主沟泥沙重要来源;3)坡体侵蚀量与侵蚀面积及堆积量与堆积面积的比值均存在指数函数关系,坡体产沙量与坡体单元面积的比值呈线性正相关关系,坡体侵蚀量、堆积量、产沙量均随其对应面积的增大而增大;4)震后坡体侵蚀速率呈先减小后增大趋势,最大侵蚀速率在凸凹型坡体单元、达0.24m/次;流域侵蚀速率也呈先减小后增大趋势,同时,存在由低到高逐级递增趋势,其中主流域侵蚀速率最大、达0.39m/次;5)各级流域泥沙输移比随流域级别增高而减小,其中主流域泥沙输移比最低、为0.28,三级流域最高、达0.93。研究结果可以为灾区小流域泥沙调控、重大工程选址选线、河流整治和次生山地灾害风险评估及防治工程设计提供依据和参考,对保障山区公共安全具有重要意义。     

奥地利的泥石流

东部阿尔卑斯山的地形、地质和水文条件决定着奥地利泥石流活动可能性的区域差异。松散固体物质(主要为高海拔地区的冰碛物)常常引起奥地利西部联邦各州的泥石流灾害。沿东南部阿尔卑斯山区降雨强度达世界记录(2小时30分降雨600—670mm)。沿北部和南部边界地区也常有日降雨量200—250mm的情形。泥石流沉积量达10万或100万m~3。泥石流冲积扇的地貌形态可表征流域的类型和受灾害冲击的程度。主沟地貌形态可用于计算泥石流的流速。     

云南金省沙江流域滑坡泥石流灾害区划研究

滑坡泥石流灾害区划是自然灾害区划体系中的重要部分。选取11个指标,运用模糊聚类方法进行了云南金沙江流域滑坡泥石流灾害区划,将该流域划分为3个滑坡泥石流灾害区、9个滑坡泥石流灾害亚区,揭示了该流域滑坡泥石流灾害的地域差异性,为因地制宜地制定滑坡泥石流灾害防治规划及减灾防灾措施提供了科学依据。     

天水地区泥石流灾害基本特征

天水地区泥石流灾害可以分为泥流、泥石流和水石流三种。泥石流灾害暴发的频率与境内降雨的年时空分布规律基本一致,但其在空间上分布极不均匀。基于SRTM90数据,并结合天水地区泥石流灾害点实地调查统计分析,可以得出该区泥石流主要发育在1600~2200m高程以内的坡度在30°以上的风化强烈与松散堆积集中的山体斜坡带。     

云南鲁甸红石岩堰塞湖溃坝风险及其影响

红石岩堰塞湖是2014-08-03鲁甸地震诱发形成的大型堰塞湖,由红石岩崩塌堵断牛栏江形成。红石岩堰塞坝坝高约96 m,堆积体总方量约1 200×10~4m~3,湖区满库库容为2.6×10~8m~3。从红石岩堰塞湖形成的背景条件,以及堰塞湖对坝址所在流域构成的潜在灾害链效应,评估堰塞湖的溃决危险程度。同时根据可能的溃决形式分析,采用1/3和1/2溃决模式对堰塞湖溃坝洪水估算,得到两种工况条件下的峰值流量分别为:Q_p≈(1.3~1.5)×10~4m~3/s和Q_p≈(2.2~2.8)×10~4m~3/s,远超过坝址处500 a一遇的牛栏江暴雨洪水,并在此基础上对下游演进过程的洪水进行估算。认为红石岩堰塞湖在后期整治中仍存在库岸稳定、堰塞坝稳定和鱼类生态破坏等问题,应引起关注。     

苏坡店沟“7·10”泥石流破坏都汶公路毛家湾大桥机理

2013-07-10四川省汶川县岷江干流沿线群发性泥石流(简称"7·10"泥石流)对都(江堰)汶(川)公路(G213线)和都汶高速桥梁、路基、隧道造成重大破坏,G213线和都汶高速共16处中断,尤以G213线破坏严重。苏坡店沟毛家湾大桥是"7·10"泥石流冲毁桥梁、造成交通中断的典型模式。在野外调查、采样和数据分析的基础上,确定苏坡店"7·10"泥石流的重度18.5 k N/m2,流速9.3 m/s,峰值流量232.5 m3/s,剪应力13.3 k Pa。高速、大流量泥石流沿陡峻的主沟排泄过程中,强烈侵蚀和起动沟床,左侧桥基基础强烈淘蚀悬空,形成1.65 m宽的临空面;在泥石流的作用下,桥基沿主沟发生5 m位移变形,导致桥梁垮塌,交通中断。经计算,桥墩下部土体支撑面积为42.8 m2,基底最大压力达545 k Pa,大于规范规定允许承载力,并且从抗倾覆角度计算也超出了规范要求,处于失稳状态。针对跨越高陡泥石流沟的桥梁,建议加强泥石流沟排导、预设足够的桥下净空高度、增加桥梁防护等措施来减少桥梁的破坏。     

汶川地震后四川省都江堰市龙池镇群发泥石流灾害

在2008 -05 - 12汶川地震后的极震区暴发了多处群发性泥石流灾害,龙溪河流域的龙池“8·13”群发泥石流灾害就是其中之一.龙溪河流域在2010 -08 -13遭遇强降雨过程,流域内共有45处暴发泥石流,其中34处沟谷泥石流,11处坡面泥石流,泥石流冲出总量共334×104m3,造成大量泥沙淤积在龙溪河下游河道内,该段河床平均淤高5 m.诱发“8·13”群发泥石流的最大1h降雨量达75 mm,相当于20 a一遇的1h降雨量.“8·13”群发泥石流中88.9％的泥石流活动集中在汶川地震发震断裂带附近3 km范围内,仅有11.1％的泥石流分布在距汶川地震发震断裂带3～5 km范围.除受汶川地震发震断裂带影响外,泥石流分布还受地层岩性和地形的影响.龙池群发泥石流以粘性泥石流为主,占总数的88.9％,而稀性泥石流很少,仅占总数的11.1％.小规模泥石流占多数,达到总数的60.0％;大规模泥石流很少,仅占总数的11.1％,其他为中等规模泥石流.泥石流流域主要为小流域,＜1 km2的泥石流流域占多数,达到总数的68.9％;而＞3 km2的泥石流流域很少,仅占总数的6.7％.龙溪河河道内的泥沙淤积受泥石流活动、主河道坡度和宽度的控制,河道上半段没有泥沙淤积,而下半段有大量泥沙淤积.龙溪河河道内淤积的泥沙颗粒粒径受沿岸泥石流流域岩性的影响,粒径从龙溪河上游到下游呈明显的从大到小的变化规律.龙溪河流域在遭遇较强降雨时还会暴发泥石流灾害;在汶川地震发震断裂带附近的山区,在暴雨激发下还有可能暴发群发性泥石流灾害.在雨季到来时需要提高警惕,预防地震次生泥石流灾害,特别要提防不易被发现的小流域泥石流灾害,做好防灾预案和预警报工作,最大程度地减轻泥石流灾害.     

基于3S技术的河北省泥石流灾害预测模型研究

河北省是泥石流灾害发育活跃的地区之一,具有发生面广、点多及突发性和毁灭性较强等特点,危害较严重。利用3S技术分析太行山区、燕山山区泥石流发育特征,评估泥石流灾害的危险性,并根据评估结果建立泥石流灾害预测模型,为提高泥石流灾害预测以及防灾减灾提供技术支撑和研究思路。     

对甘肃舟曲特大泥石流灾害的初步认识

2010-08-07T23:00左右,甘肃省甘南藏族自治州舟曲县县城北面的罗家峪、三眼峪流域突降强暴雨,引发了特大泥石流灾害.泥石流将沿途村庄和城区夷为平地,摧毁了沿途的楼房民居,毁坏了大量的农田.泥石流还冲进白龙江形成堰塞湖,将半个舟曲县城淹在水中.此次泥石流流速快、流量大、规模超大,发生于半夜,且表现为山洪-泥石流-堰塞湖灾害链形式,因而造成重大人员伤亡和财产损失.截止08-15,共造成4 496户、20 227人受灾,水毁农田约95 hm2、房屋5 508间,1 248人遇难,496人失踪,是建国以来我国损失最严重的泥石流灾害.现场调查与遥感图像分析表明,舟曲泥石流是局部强降雨作用下发生的百年一遇的水力型特大泥石流灾害.三眼峪、罗家峪泥石流总方量约220×104 m3.沟内储存的大量的崩塌、滑坡体及坡积物、残积物为泥石流提供了丰富的固体物质.形成区陡峭的地形以及沟道内堆石坝、拦沙坝形成的陡坎级联堵溃效应,加大了泥石流的流速、流量与破坏力.在分析本次泥石流的背景条件、灾害成因、特征以及发展趋势的基础上,提出了相应的减灾对策.