基于沟床宽度与颗粒粒径的泥石流精细化预报模型

泥石流形成区沟床宽度和颗粒粒径对沟床起动型泥石流的发生影响很大,在强烈地震影响区内显得尤为突出,但目前的泥石流预报中还没考虑到这两个因素,无法准确预测强震区泥石流的发生.在泥石流10 min和1 h精细化预报模型基础上,通过现场调查群发泥石流事件,结合汶川地震强烈影响区泥石流的演化特点,引入了泥石流形成区沟道宽度和颗粒粒径的影响,建立了改进的精细化泥石流10 min和1 h预报模型,并在贵州望谟打易和四川德昌群发泥石流、汶川地震强烈影响区的文家沟多次泥石流事件中获得了很好的验证结果,得出泥石流形成区的颗粒粒径代表泥石流的地质因子,泥石流形成区沟床宽度代表泥石流的地形因子之一,这2个因子在泥石流发生中的作用都非常重要;改进的精细化10 min和1 h预报模型以及临界值,可以用于强烈地震区和一般的泥石流预报.      

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。     

四川都江堰龙溪河流域泥石流成因、特征和危险性评价

在汶川地震影响下,截至2011年龙溪河流域共计有45条泥石流沟暴发泥石流,造成重大经济财产损失.在龙溪河流域泥石流灾害野外调查的基础上,对形成泥石流的地形、降水、物源成因进行了研究,认为物源和降水是激发龙溪河流域泥石流的主要原因.龙溪河流域泥石流具有群发性和小流域暴发性特征,构造带耦合特征,破坏性大和灾害链作用特征.采用MFCAM模型对龙溪河流域泥石流沟进行危险性评价,结果显示有1条沟危险性大,14条危险性中等,30条危险性小.     

四川都江堰龙溪河流域泥石流成因、特征和危险性评价

在汶川地震影响下，截至2011年龙溪河流域共计有45条泥石流沟暴发泥石流，造成重大经济财产损失.在龙溪河流域泥石流灾害野外调查的基础上，对形成泥石流的地形、降水、物源成因进行了研究，认为物源和降水是激发龙溪河流域泥石流的主要原因.龙溪河流域泥石流具有群发性和小流域暴发性特征，构造带耦合特征，破坏性大和灾害链作用特征.采用MFCAM模型对龙溪河流域泥石流沟进行危险性评价，结果显示有1条沟危险性大，14条危险性中等，30条危险性小.     

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。     

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。     

岷江上游地貌侵蚀对泥石流发育的影响

岷江流域上游映秀镇银杏乡境内的兴文坪、磨子沟和野牛沟是3条紧邻的泥石流沟,其地质和降雨条件都相类似,但其中磨子沟的暴发频率要显著高于其余2条沟.本文通过对这3条泥石流沟地貌发育阶段以及地形条件的对比分析,证明了控制其泥石流暴发的关键因素是受地形条件的影响.从而为在某一区域内地质和降雨条件都近似的情况下,对地形条件最有利的泥石流沟进行重点防治和预警预报提供依据,并有效的减少突发性灾害所带来的损失.     

贵州望谟“20110606”泥石流灾害成因及启动类型

2011年6月5-6日在最大降雨量105.9 mm/h的暴雨激发下,贵州望谟县内多个乡镇暴发泥石流灾害,造成37人死亡、15人失踪,灾害极其严重。为了解本次泥石流灾害的成因和启动类型,更好地提高泥石流预报和预警水平,在实地调查的基础上,分析了此次泥石流灾害的成因和启动类型。调查结果显示:(1)本次泥石流的集中暴发是地形地貌、物源和降雨等多因子耦合的必然结果,打破50年记录的降雨是本次泥石流暴发的主导因素,但陡峻的地形、砂岩等软岩强风化层也是引发泥石流灾害的重要原因;(2)沟床启动型、滑坡型、溃决性3种典型泥石流启动类型是调查区内主要启动类型,汇流作用下沟道侵蚀是沟床启动型泥石流的主要特征,前期降雨条件下坡体滑动提供物源是滑坡型泥石流的主要特征,堵塞沟道、在雨水作用下漫坝或溃坝最终增大泥石流流量是溃决型泥石流的主要特征。     

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。     

基于灰色关联法的地震灾区泥石流危险性评价以北川县泥石流为例

汶川地震后,地震灾区泥石流具有暴发临界雨量小,规模大,危险性高的特点。在考虑降雨和地震作用下,采用灰色关联法分析北川县72条泥石流沟的泥石流规模、流域面积、主沟长度、流域相对高差、流域切割密度、不稳定沟床比、年均降雨量和地震烈度8个影响因子的权重,在此基础上建立震区泥石流危险性评价模型并进一步对其进行危险性评价。结果表明:影响因子中,年均降雨量和地震烈度所占权重最大; 运用本文模型得到的评价结果与刘希林模型基本一致,但危险度值相对提高,其中有7条泥石流沟危险度提高一个等级。     

泥石流自动化监测预警技术的应用以贵州省望谟县望谟河泥石流为例

贵州省望谟县望谟河流域地质条件复杂,地形落差大,汇流作用强,富有大量松散物质,发育有3条主沟。在强降雨条件下,各沟渠发育的小规模泥石流同时爆发流入主沟,最终汇流于望谟河内,导致流量增大,泥沙含量增多,易产生特大洪涝沟谷型泥石流灾害,对沿岸居民和下游的望谟县城存在极大的安全隐患。2011年6月6日特大洪涝泥石流灾害的爆发给当地居民的生命财产造成了严重的损失。为减少泥石流危害,基于流域内泥石流的形成条件和发育特点的调研,以雨量、次声、水位和影像为监测内容,合理布置了雨量计、物位计、次声警报仪和视频系统,构成了针对该流域的泥石流监测网,拟定了预警阈值并划分了预警等级,形成了集采集、解译、传输、分析、决策、控制和预警为一体的自动化监测预警系统。通过对异常数据、缺失数据、波状数据和噪音的优化处理,取得了有效的监测成果,实现了对流域内雨量、次声、水位、影像信息的实时动态监控,为望谟河泥石流预警预报提供一定保证。     

地形因子对四川龙溪河流域泥石流发生的影响

物源、降水、地形是泥石流形成的三大基本条件,同一次降水同一流域范围内并不是所有泥石流沟都会发生泥石流,可见在小流域范围内,物源因子和降水因子基本接近时地形因子对泥石流的发生起着首要作用。本文以龙溪河流域泥石流沟为例来探讨地形因子对泥石流易发程度的影响。选取流域面积、形状系数和沟道纵比降等参数进行研究并获取三者相互之间的关系而得到一个能全面反映地形条件的综合地形因子G:G=F×J(A/A0)0.2。对该研究区来说,G=0.2是该区域泥石流沟发生泥石流的界限,即G>0.20时会发生泥石流,G<0.20时不会发生泥石流。在白水河流域验证此理论得知地形因子G对泥石流的发生同样具有重要意义,但物源和降水情况的差异也会影响泥石流的发生,因此该成果不能涵盖所有的地形条件,故适应性有一定限制性。     

坡面泥石流降雨预报模型

中国东部地区的地质灾害多以坡面泥石流的形式发生,预测预报坡面泥石流的发生对于开展防灾减灾具有重要意义。地形、地质和降雨三大条件是影响坡面泥石流发生的主要条件。通过选择同样地质条件和基本相同降雨条件的区域,研究影响坡面泥石流发生的地形条件,并得出可以用于坡面泥石流预报的坡面泥石流地形条件。结果表明:地形条件由坡面坡度因子、泥石流上部因子、泥石流侧面因子和临空面因子组成;较大的地形条件T对应较大的泥石流发生可能性;降雨条件由泥石流发生前的降雨量与1 h降雨量组成;得出了由地形条件T和降雨条件R组成的坡面泥石流预报条件P,P值越大,坡面泥石流发生的可能性越大。预报条件P可以预报坡面泥石流的发生。     

候旗沟泥石流发育特征及易发性评价

候旗沟流域地处青藏高原东北缘,降雨量集中且充沛,流域内支沟发育,沟谷深切,山坡陡峻,相对高差大,沟内固体物源储量丰富,沟床纵比降大,具备泥石流发育的条件。文章在深入分析4条泥石流沟形成的地质环境条件基础上,系统研究了泥石流静动力学特征、灾害史及爆发频率;采用层次分析法(AHP),选择单位面积物源储量、主沟纵比降、人口密度等10项因子,建立了泥石流易发性评价体系,通过对评价因子的定性分析和计算得到每条泥石流沟易发性大小,评价结果与历史调查结果有着很好的一致性。评价方法及评价结果对类似地区泥石流灾害的防治具有一定的参考价值。     

地形因素对白龙江流域甘肃段泥石流灾害的影响及权重分析

白龙江流域甘肃段是我国四大泥石流灾害多发地区之一,其中地形条件是形成泥石流的关键因素。文章在实地调查研究区内发育的1 008条泥石流沟的基础上,通过统计分析沟床比降、沟坡坡度、流域面积和相对高差4个主要地形因素数据与泥石流灾害的类型及易发程度的关系,研究其对泥石流灾害形成的影响。通过熵权法计算4个因素的权重,由权重大小排序分析了它们对泥石流灾害形成的贡献程度。结果表明:在200‰~400‰区间内的沟床比降、坡度大于30°的沟坡、相对高差大于300 m的山体、小于10 km2的流域面积对泥石流的形成和运动最为有利;对泥石流灾害形成贡献程度最大的为沟床比降,其次为相对高差和流域面积,最小的为沟坡坡度。该研究结果对此区域内泥石流灾害的监测预警及防治有一定指导意义。     

基于数值模拟的群发性泥石流危险性评价

岷县是甘肃南部泥石流频发地区。岷县泥石流多分布于洮河干支流两岸,为群发性泥石流。为了研究群发性泥石流的运动及堆积特征,选取了甘肃岷县麻路河流域为研究区域,以流域内2012年“5·10”暴发泥石流造成重大损失的6条泥石流沟作为整体研究对象,并考虑主河对泥石流堆积物的冲刷携带,运用FLO-2D模拟降雨前主河流动情况及不同降雨频率条件下主河及泥石流的流动情况。根据野外调查结果对比2%降雨频率条件下泥石流模拟结果,验证模型的可靠性。基于模拟结果用ArcGIS进行危险性评价,识别流域内高危险泥石流沟并划定高危险居民区,统计受冲击范围,为泥石流防治和预警工作提供科学依据。     

汶川震区龙门山镇高架子沟“8·18”泥石流灾害机理与特征

2012年8月18日四川省彭州市龙门山镇地区遭受50年一遇的暴雨,引发大规模群发性泥石流灾害,其中以高架子沟最为突出,导致银厂沟内居民生活和交通严重受损。本文据现场调查和航空影像解译,分析高架子沟流域、物源特征的基础上讨论该次泥石流的演化过程、启动方式及灾害机理。结果表明：高架子沟在震前是一条非泥石流沟,震后流域内物源丰富,泥石流形成及演化过程为：地震-滑坡、崩塌-降雨-泥石流,其成灾启动过程包括启动阶段、加速阶段、下切拉槽阶段、堆积四个阶段,启动模式为沟床启动型。该泥石流形成过程中,＂消防水管效应＂使沟道水流快速集中,并强烈冲刷沟床中的松散堆积体,导致沟床固体物质移动形成大规模的泥石流灾害。     

延安地区泥石流灾害的特征分析

延安地区泥石流是黄土地区一类重要的地质灾害.对延安地区典型泥石流沟进行调查,区内泥石流主要分布在黄河谷地两岸及其主要支流流域,对其影响因素进行分析研究,得出:(1)延安地区泥石流集中在每年的7月份到10月份,主要为暴雨型泥石流;(2)在本区内泥石流形成的地形要素主要有流域形状、面积、山坡坡度以及沟床比降等;(3)固体物质补给条件,在本地区以泥流和泥河为主;(4)本区泥石流暴发的临界降雨强度为120mm/12h左右;(5)人类工程活动已经成为影响该区地质灾害发生的第二大主要因素.     

安宁河流域典型沟谷泥石流危险性评价

冕宁县安宁河流域为地质灾害密集分布区,安宁河断裂穿越于此,构造复杂,冷渍沟在上游左岸发育。在强降雨条件下,该沟就会暴发泥石流,堵塞安宁河流域和掩埋杀叶马村房屋和道路。冷渍沟泥石流具有流域面积小,主沟长度短,沟床纵比降大等特征,为了研究安宁河流域内泥石流的危险性,以冷渍沟为例,分析不同降雨周期下的泥石流暴发强度,模拟泥石流的运动过程并进行危险性评价。模拟的最大流速、最大堆积深度和降雨强度三者结合建立冷渍沟泥石流危险性评价模型。研究结果表明,冷渍沟泥石流危险范围内高危险区域占27%,主要集中在松散固体物质较多的沟道,中危险性区域和低危险区域各占56%和17%,该结论为危险范围内的居民和重点设施的风险管控提供参考。     

论小流域内泥石流物源的判别—以康定县子耳沟为例

小流域内松散碎屑物质的稳定性及储量可以作为泥石流沟判别的依据。本文以康定县子耳沟为例,通过对滑塌面积率、不良地质体长度比、流域内暴发泥石流的碎屑物量最低标准三个指数的计算,判定子耳沟流域内松散碎屑物质物源丰富且不稳定,泥石流暴发可能性大。这种方法的应用,可以指导泥石流的预报预警和防灾减灾工作,判别山区小流域暴发泥石流的易发程度及规模。