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。     

强震区都江堰市龙池镇泥石流物源的遥感动态演变

"5·12"汶川大地震导致大量碎屑物质在陡峭的斜坡积累,当遇到强降雨时极易成为泥石流的物源地。2010-08-13一场暴雨导致都江堰市48条沟同时暴发泥石流。选择汶川地震高烈度区的龙池镇境内12条泥石流沟为研究区,采用基于遥感的手段研究"5·12"震前、震后、"8·13"暴雨后泥石流流域内物源的变化特征。强震后研究区泥石流流域物源重要变化是大量的崩滑体被诱发。暴雨后研究区泥石流流域物源变化是震后产生的滑坡产生了不同程度的滑移扩张。通过开展遥感解译,结合野外调查,详细论述了研究区泥石流物源的变化情况。将"5·12"汶川地震前(2007-09-18)经波段融合后15 m的TM影像与地震后(2009-02-10)的2.5 m全色SPOT5影像相比较,发现泥石流流域内的滑坡体积由震前的0.86×106m3增加到地震后的42.30×106m3,即汶川高烈度区经过地震后新增滑坡体积达4 835.94%。而经过暴雨后(2011年7月)的0.5 m全色波段WorldView-2影像,泥石流流域内的滑坡体积又增加到68.85×106m3,即研究区经过暴雨后新增滑坡体积达62.76%。研究结果表明,汶川震区在地震及暴雨下物源量猛增,导致泥石流暴发的概率很高。     

云南白马雪山垭口早更新世泥石流的发育特征及其古气候和构造意义

第四纪泥石流蕴含了关于河流地貌演化、新构造运动和气候变化的丰富信息。对发育于云南省德钦白马里你共卡雪山垭口海拔2700 m,年代为2.48~1.54MaBP的古泥石流堆积物进行了系统研究。研究表明:泥石流堆积体呈扇状分布,其沉积构造有叠瓦构造、砾石支撑-叠置构造和石线构造,以稀性泥石流为主。古泥石流夹含的红色古风化壳由古泥石流堆积物风化形成,属于弱风化的红化土类型,反映了温和较湿的气候特征。主量化学元素和孢粉分析表明,古泥石流形成的早更新世时期金沙江河谷地区气候温和湿润,远比现在气候温暖。青藏高原东南缘白马雪山剥蚀面上发育的巨厚层古泥石流扇形堆积体的发现,表明青藏高原东南缘在早更新世早期已经有稀性泥石流出现,青藏高原快速隆升、夏季风加强和暴雨形式降水出现是该区早更新世泥石流发育的重要动力学因素。依据现代红化土的发育条件,估算自~1.54Ma以来青藏高原东南缘白马雪山一带的地表隆升幅度达1300m。     

横断山区泥石流空间格局和激发雨量分异性研究

地形、降雨等环境因子决定了泥石流的时空分布特征,理解泥石流与这些因子的关系有助于区域泥石流灾害风险评估与防灾减灾工作。以横断山区为研究区域,选取降水、气候、地貌、地质、土地覆盖、土壤厚度、高差势能以及湿度指数等因子,利用地理探测器和灰度关联分析等方法,探讨了环境因子与泥石流沟空间分布的关系以及降水特征与泥石流灾害的时间关联性。结果表明,湿度指数是决定泥石流沟空间格局的最主要因子,其次是高差势能和土壤厚度,多年平均分布的降水特征对泥石流沟分布的影响较小。泥石流灾害事件与降水特征的时间关联具有较大的区域异质性。泥石流发生地的激发雨量、湿度指数、高差及土壤厚度的统计分布在不同地貌、地质和气候单元中有明显差异。这表明泥石流预警不仅需要考虑雨量等激发因子,还必须考虑其他影响因素的空间差异性。     

金沙江奔子栏-达日河段大型泥石流堆积扇的成因机制

金沙江上游奔子栏-达日河段属横断山区的干热河谷地带,河谷沿岸大型古泥石流堆积扇广泛发育,其成因却一直没有得到很好的研究.对该区瓦卡大型古泥石流堆积物进行了沉积结构、粒度、地球化学和孢粉等分析,揭示了泥石流的沉积环境及其形成过程.通过粗颗粒石英的光释光单片再生法(SAR)测年研究,获得金沙江上游奔子栏-达日河段古泥石流大规模暴发的年代为12 600～4 500 a BP.丰富的风化碎屑物源、陡峻的地形及雨季降水集中是该区古泥石流形成的主要原因.全新世早期青藏高原东南缘受西南季风加强的影响,气候趋于暖湿,季节性暴雨增加.金沙江上游干热河谷区大型泥石流堆积扇的发育年代暗示其是全新世早期西南季风加强作用下的地貌响应.从地质灾害防治的角度,由于现代气候因素导致泥石流灾害的频度和规模较小,预防该区地质灾害的重点应是防止人工砍伐树木和不合理的人工切坡导致对地表环境的破坏加剧.     

华南沿海地区泥石流的类型特征及其动力机制分析

通过对广东清远飞来寺、广州花都梯面、佛山南海西樵山等典型泥石流案例的分析,揭示了华南沿海地区泥石流的类型特征及其动力机制,认为泥石流的流域地貌有沟谷型和坡面型两种,流体特征以水石流和稀性泥石流居多,激发泥石流的动力主要为暴雨,属台风暴雨型;在规模上各类泥石流均为小型,但灾情严重.分析认为在华南沿海地区具有泥石流条件的区域当中,降雨量达到200 mm/d时有可能发生泥石流,降雨强度达到63～86mm/h时发生泥石流的几率极大,局部地区达到43 mm/h也有可能激发泥石流.激发泥石流与降雨强度有直接关系,日降雨量的影响为其次.     

汶川地震引发的次生山地灾害链及人工断链效果——以小岗剑泥石流沟为例

汶川地震后,小岗剑沟由于滑坡、崩塌产生了大量松散物质,其地势陡峻,暴雨频率高,2009—2011年连续暴发10场泥石流,损毁公路,规模大时会堰塞绵远河,形成以频发性泥石流为主的典型地震次生山地灾害链。2012年完成泥石流治理工程,同年8月小岗剑沟再次发生泥石流,破坏了部分工程。以小岗剑沟为例,通过整理现场采集的图片和数据,并对比以往资料,研究次生山地灾害链链式反应过程以及经过工程治理后的灾害链人工断链效果。研究表明:小岗剑沟频发型次生灾害链的衰减不仅体现在引起下一级次生灾害的土石方量逐级减小上,而且体现在随时间变化的灾害激发条件提高上;虽然泥石流发生条件提高,但由于泥石流沟沟床不断被切深,小岗剑沟危险性随着可动势能增大而逐年增大,人工断链失败后,沟床再次下切,建议使用阶梯-深潭结构增加沟道阻力,保护沟道底部,避免可动势能继续增大;对比小岗剑沟、文家沟和红椿沟泥石流治理工程,发现灾害链总能量与投资正相关,要根据灾害能量进行合理投资,当能量到达一定量时,单位能量所需要的投资大幅度降低。     

气候变化影响下藏东南帕隆藏布流域高山区泥石流的地貌效应

高海拔或高纬度山区（尤其高山冰川及冻土急剧消退区）常孕育适宜泥石流发育的地形和物源条件。气候变化（如升温、强降雨事件增多等）影响下,高山区潜在孕灾环境更易于成灾,泥石流成为主要的灾害类型和物质输移方式,也是高山区地貌变化的重要驱动力。由于野外监测困难,数据资料匮乏,鲜有针对高山区泥石流过程地貌效应的分析报道。以中国藏东南高山区泥石流多发的帕隆藏布流域为研究区,以古乡沟、天摩沟和扎木弄沟为典型小流域,结合遥感影像、DEM数据、无人机航拍、高精度RTK测量和野外踏勘调查,分析泥石流沟道地貌发育特征（冲淤变化、平面摆动）及其对主河河流地貌的影响,并探讨大规模泥石流事件影响下河谷地貌的长期演变趋势。高山区泥石流过程强烈塑造沟道自身地貌,上游物源区深切展宽和溯源蚀退,沟口堆积扇冲淤变化受控于泥石流事件规模和水流强度。泥石流过程显著影响主河道河流地貌,造成主河道横向冲淤和摆动,并影响堰塞体上游河段平面形态发育。长时间尺度上,河谷地貌在平面上发育形成宽窄相间的藕节状而在纵剖面上形成台阶状形态。     

美姑河流域公路泥石流物源成因

位于四川西南部横断山区东部边缘大凉山内部的美姑河流域是我国公路泥石流典型发育的地区之一,泥石流具有规模大、致灾作用强烈、活动频率高等特点。从流域地貌景观、新构造应力场及具有焚风效应的大气环流特性出发对区内公路泥石流成因进行了深入分析,获得了地貌景观造就了流域内地表植被稀少、焚风效应显著、泥石流沟轴向与新构造应力场两个剪切带方向一致(相差5.2°~6.5°)的结论,泥石流发育规律符合地貌发育对抗性原理[1]。作为典型事例,把洛高依打泥石流的物源区分为不稳定物源区、基本稳定物源区和稳定物源区,并首次将物源补给量与不同降雨频率相结合,获取了不同降雨频率(3~5 a一遇、10 a一遇、20 a一遇、50 a一遇和100 a一遇)泥石流最大可供物源量。对公路泥石流研究及治理中一些关键问题进行了探讨。     

龙门山北段平通河流域地貌演化过程

龙门山位于青藏高原东缘,是青藏高原周缘山脉中陡度变化最大的山脉,也是全球气候和构造活动最为强烈的地区之一,因此成为研究构造、气候如何影响山脉地貌演化过程这一科学问题的良好素材。在位于龙门山北段的平通河流域,汶川地震导致该区强烈的隆升、剥蚀作用,对研究该区地貌演化过程具有重要的启示意义。通过对平通河流域基于DEM数据的地形坡度、水系分布、河流发育程度等的分析,并综合研究区构造特征和岩性特征,获得该流域不同区域的地貌演化方向,其中两个区域的地貌演化最为剧烈:1.平通河流域位于北川-映秀断裂和彭灌断裂之间的地区,未来将发生较快的隆升,地貌向高、陡的方向演化,河流下切作用使河谷两岸形成更加陡峭的地形;2.在北川-映秀断裂上盘附近地区,在构造和气候作用下侵蚀、搬运作用强烈,山体将被快速剥蚀削低,但在河谷两岸也会形成更加陡峭的地形。     

西北地区泥石流沟形态因素的非线性分析——以兰州市为例

以兰州市区96条主要的泥石流沟为例,利用分形理论的统计自相似性对泥石流沟数的累计分布随沟谷形态要素沟道比降、汇水面积和沟道长度的变化进行了分析;并与不同流域形态要素的分维进行了比较,探讨了分维不同的原因。兰州市区泥石流沟三个形态要素均具有统计意义上的自相似性,其中以汇水面积显示出分维最小(0.46),沟道长度次之(0.71),沟道比降最大(1.09)。分维的大小描述了作为系统的沟谷及其泥石流的形成的空间结构,即分形结构,同时也反映了不同形态要素对系统所起作用的差异,分维越小,所起作用越显著。其结果对西北干旱半干旱地区石流灾害的进一步研究与防治提供了新的思路。     

岷江上游潜在性泥石流堰塞湖危害及判识

汶川地震造成泥石流形成条件的改变,其次生灾害堰塞湖的危害已开始显现。如何对震后潜在性泥石流堰塞湖进行判识,成为迫切需要解决的问题。选取岷江上游映秀至汶川段为研究区,通过分析震后泥石流形成条件的变化、典型泥石流堰塞湖的危害及松散物质储量,选取潜在性泥石流堰塞湖的判识指标,利用模糊物元可拓模型,建立潜在性泥石流堰塞湖的综合判识模式。通过判识,研究区形成泥石流堰塞湖可能性高的一级支沟有17条,主要集中分布在映秀镇至草坡乡段,此段将是今后受堰塞湖危害的高危地段。     

粘性泥石流沟口回淤实验研究

泥石流在堆积区进行堆积时,常在沟口形成回淤并造成灾害.为了探讨泥石流在沟口回淤的发展过程、影响因素及其预测,开展了4组107次泥石流连续堆积和4组共21次单次堆积实验.实验结果表明,粘性泥石流在沟口回淤的发展过程中,累积回淤长度与泥石流累积总量呈线性正相关,相对累积回淤坡度与泥石流累积总量呈对数负相关,根据相对累积回淤坡度的变化将粘性泥石流沟口回淤的发展过程分为三个阶段;在泥石流总量相同的情况下,回淤长度随泥石流重度增大而呈线性增大,随堆积区坡度增大而呈线性减小,随流通区坡度增大而成对数减小.相对回淤坡度随泥石流重度的增大呈线性减小,随堆积区坡度增大而呈线性增大,随流通区坡度增大而呈线性增大;在泥石流总量不同的情况下,随泥石流总量的增大,其沟口回淤长度随之呈线性增大,而相对回淤坡度随之呈线性减小;在粘性泥石流沟口回淤发展过程及其影响因素分析的基础上,采用多元线性回归的方法,建立了粘性泥石流在连续堆积及单次堆积情况下沟口回淤的经验预测公式.     

官坝河泥石流发育特征及对四川邛海的泥沙淤积效应

晚新生代以来青藏高原的强烈隆升造成青藏高原东南边界形成大量的构造断裂,同时构造拉伸和挤压作用也塑造了许多构造断陷湖泊。近年来很多湖泊的面积和深度逐渐减小,对当地生态环境和社会经济发展带来极大影响。选取青藏高原东南缘的西昌邛海流域为研究区,探讨邛海北岸官坝河泥石流发育特征及对邛海的泥沙淤积效应。研究发现：① 官坝河泥石流暴发频率高且规模大,崩塌滑坡和面源侵蚀是泥石流最主要的固体物质来源,动储量约为428.03万m³;② 山洪泥石流的频繁发生是邛海泥沙淤积的主要原因,而频繁地震和强降雨耦合作用控制着区域山洪泥石流活动,预测邛海流域泥石流活动仍将频繁发生,泥沙淤积问题更加严重;③ 自1950年以来,邛海流域泥沙淤积速率约为17.09 mm/a,如按当前淤积速率推算,邛海的寿命将仅约为600年左右;④ 建议对官坝河流域实施工程治理和生物防护相结合的综合治理,并加强流域管理和宣传培训等行政法治管理。该成果可为邛海流域综合规划管理和防灾减灾提供参考依据,有助于揭示青藏高原东南缘湖泊逐渐萎缩的真正原因和控制要素。     

川西北高原地貌垂直地带性及山地灾害对南水北调西线工程的影响

川西北高原地貌垂直地带性明显:现在流水地貌带海拔高度<3800m;冰缘地貌带为3800⁴200m;冰川地貌带>4200m;相应的主导地貌过程分别是流水侵蚀、冻融侵蚀和冰川侵蚀。川西北高原是大面积构造隆升背景下冻融侵蚀形成的夷平地貌,花岗岩和石灰岩等结晶岩抗寒冻风化能力强,三叠系砂板岩,抗寒冻风化能力差,前者可以形成冰川发育的高山,后者为融冻地貌等发育的丘状起伏的高原面。南水北调西线一期工程主要位于流水地貌带与冰缘地貌带的交界地带,滑坡、崩塌、融冻土流是工程沿线的主要斜坡灾害,规模多为中小型。工程沿线地区泥石流沟数量多、规模小,但流水地貌带内的部分沟谷可能有大型泥石流发生。融冻土流是该区河流泥沙的主要来源,侵蚀产沙对水库淤积的影响应引起重视。冰缘地貌和流水地貌的交错带部位,地貌过程对气候变化的响应相当敏感。     

湖南近50年极端连续降水的气候变化趋势

采用湖南88个地面气象站点1960～2009年的逐日降水资料运用一元线性回归、小波分析及M-K突变分析等方法分析了湖南极端连续降水的时空分布特征及变化趋势。此外,也运用NCEP再分析资料简要分析了影响湖南极端连续降水的因素。研究表明:湖南极端连续降水的高值区位于湘西北、湘东南和湘东北,其余地区为低值区。且湘北和湘西北部分站点极端连续降水的强度可能减弱,湘中和湘西南部分站点极端连续降水可能比原来更少,而其余地区极端连续降水均可能增多。在过去50年湖南极端连续降水事件增多、强度增大,尤其是进入1990年代以后。在1990年代到2000年代初极端连续降水增多是突变现象,且存在2～3年、4～7年和12～16年左右的周期振荡。地形和气流相互作用、是导致湖南极端降水空间分布差异的主要原因之一,湖南西部和南部山区的净获得水汽较北部和中部平原净获得的水汽多,这与湖南极端降水空间分布基本趋势比较吻合。     

近50年青藏高原东部降雪的时空演变

选用1967-2012年青藏高原东部60个站点的观测资料,分析了该地区降雪的时空演变特征,并结合降水和气温的变化,探讨了降雪与积雪的关系,结果表明：青藏高原东部年降雪量在1.3~152.5 mm范围内变化,空间分布差异显著;秋季降雪表现出中间多、周边少的特征,冬季降雪表现出由东南向西北递减的特征,春季降雪最多且空间分布与年降雪基本一致;降雪可划分为青南高原区、藏北高原区、柴达木盆地区、青藏高原东南缘区、川西高原西北部区、青藏高原南缘区、青海东北部区及藏南谷地区;就青藏高原整体而言,除秋季外,整年、冬季和春季降雪均表现出“少—多—少”的年代际变化特征,其中冬季降雪在1986年发生了由少到多的突变,整年、冬季和春季降雪均在1997年发生了由多到少的突变;不同区域降雪的时间变化规律各具特点;降雪与积雪的关系十分密切,春季降雪受气温的影响最为显著,秋季次之,冬季最弱;20世纪末,春季降雪受气温升高的影响表现出与降水变化相反的由多到少的气候突变特征。     

基于县域尺度的青藏高原牧区积雪雪灾风险分析(英文)

Snow disaster is one of the top ten natural disasters worldwide, and the most severe natural disaster to affect the pastoral areas of the Qinghai-Tibet Plateau. Based on the hazard harmfulness data collected from historical records and data collected from entities affected by this hazard in 2010, a comprehensive analysis of the 18 indexes of snow disaster on the Qinghai-Tibet Plateau was conducted, encompassing the hazard harmfulness, the amount of physical exposure the hazard-bearing entities face, the sensitivity to the hazard, and the capacity to respond to the disaster. The analysis indicates that:(1) areas at high-risk of snow disaster on the Qinghai-Tibet Plateau are located in certain areas of the counties of Yecheng and Pishan in the Xinjiang region;(2) areas at medium-risk of snow disaster are found between the Gangdise Mountains and the Himalayas in the central-western part of the Qinghai-Tibet Plateau, and the southeastern part of the southern Qinghai Plateau;(3) the risk of snow disaster is generally low throughout the large area to the south of 30°N and the region on the border of the eastern Qinghai-Tibet Plateau. Overall, the risk of snow disaster in high-altitude areas of the central Qinghai-Tibet Plateau is higher than that at the edge of the plateau.     

贡嘎山地区泥石流形成的水热组合分析

贡嘎山位于青藏高原东缘、大雪山脉中南段,区域地形地貌复杂,气候多变,泥石流活动频繁。近年来,随着全球气候变暖,冰川的退缩,泥石流灾害日趋严重。对近40 a来该区泥石流发生的年际、年内和暴发前夕的水热组合分析发现:湿热的水热组合最有利于泥石流的形成,泥石流类型不同,其水热组合也存在一定的差异。冰川泥石流暴发的年内降水变化曲线多呈双峰或多峰型,气温曲线一般呈单峰型,而冰雪雨水型泥石流暴发当月的气温和降水都比较高,气温和降水变化曲线一般都呈单峰型。