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。     

汶川地震区绵竹小岗剑沟泥石流发展趋势

小岗剑沟是汶川地震区内一条典型的泥石流沟,位于绵远河的左测,流域面积1.36 km2,沟床平均纵比降412‰。该沟在2008年"5.12"汶川地震后多次暴发泥石流,掩埋从沟口通过的汉(旺)清(平)公路,给四川省绵竹市清平乡的地震灾后重建造成重大危害。通过初步分析,小岗剑沟泥石流的形成过程为:暴雨作用下沟因上游良好的汇流条件而产生山洪→山洪冲刷堆积在沟道内的松散固体物质形成小规模泥石流→泥石流沿大比降沟道向下运动,因具有强大动能而具有强大冲刷下切侵蚀能力,下切侵蚀下游沟床质以及沟口的老台地→在沟口形成大规模泥石流。地震后4 a内共暴发泥石流10次,将沟口老堆积体下切侵蚀深度达35 m,泥石流冲出固体物质50×104m3。目前,沟内仍有固体物质量334.3×104m3,可能参与泥石流活动的动储量为156.8×104m3。如此大量的松散固体物源,使小岗剑沟可能还暴发大规模泥石流。通过泥石流形成因素分析,该沟泥石流活动总体呈强度下降趋势,泥石流活动类型:震后一段时间内为输移控制型、然后为输移控制型向松散固体物质控制型过渡,最后发展成为松散固体物质控制型。通过这些分析,为泥石流治理提供科学支撑。     

贡嘎山东坡磨西河流域泥石流暴发的临界雨量值初探

在实地调查和前人研究的基础上,查明了贡嘎山东坡磨西河流域内泥石流沟的分布状况、暴发规律及危害特征等;并根据近20年来流域内发生的典型泥石流灾害,分析了泥石流发生前的降雨过程,发现磨西河流域内泥石流发生的当日雨量和前6 d有效雨量之间具有明显的幂函数关系,据此以泥石流发生的当日雨量和前6 d有效雨量为指标,初步探讨了磨西河流域内泥石流暴发的雨量值。     

汶川震区北川县城魏家沟暴雨泥石流灾害调查分析

2008-09-24强降雨过程导致汶川震区北川县城魏家沟泥石流暴发,对老北川县城造成了严重的破坏.由于这场泥石流灾害发生在汶川地震高烈度区,是地震与降雨共同作用下的结果,研究其形成与成灾过程,对于进一步认识强震区泥石流发育特征具有萤要的意义.根据现场调查和高分辨率航空图像解译,分析了魏家沟泥石流流域特征,特别是地震条件下的泥石流物源特征,在此基础上讨论了泥石流起动过程和堆积过程.魏家沟泥石流典型实例表明了汶川震区泥石流已进入一个新的活跃期.因此,应该开展对汶川地震区的泥石流风险评估和监测、早期预警等研究,采取有效的工程措施控制泥石流的发生和危害.     

四川省都江堰市大干沟地震泥石流

2009-07-17,四川省都江堰市虹口乡大干沟在强降雨作用下发生滑坡堵塞沟道,在强大洪水作用下堵塞体溃决,暴发泥石流,造成2人失踪、大量农田被毁等严重灾害.这是汶川"5.12"地震引起大干沟内山体松动,在后期降雨作用下形成的泥石流,是典型的地震泥石流.这种后发型地震泥石流暴发具有一定隐蔽性,不易被察觉.大干沟在强降雨下很有可能再次暴发较大规模的泥石流,并堵塞白沙河、危害公路.     

雍家沟泥石流活动特征与堵江

自2008年汶川地震以来,四川省绵竹市清平乡雍家沟已暴发过多场泥石流,造成了严重的堵断公路和堵塞河流事件,其中,2012年“8·18”暴发的泥石流规模最大,造成绵远河全部堵塞.通过分析2010年“8·13”与2012年“8· 18”两场泥石流的降雨过程发现,雍家沟暴发泥石流的前期累积雨量在增加,激发雨强在降低.2008年汶川地震导致雍家沟的主沟和支沟内堆积了大量的松散固体物质.野外调查发现,雍家沟多次暴发泥石流的活动路径并不一致,其中,2012年“8· 18”泥石流主要沿1号支沟活动,沟道的侵蚀宽度随着与主沟沟口距离的增加而变窄,沟道内剩余堆积体厚度随着距离的增加呈现先增后减的规律,且沟道内的物质粒径分布具有随机性.对雍家沟在不同暴雨频率下暴发泥石流可能引起的堵江情况进行了分析,结果表明,在暴雨频率大于20％的情况下暴发泥石流便可造成堵江事件,甚至可将主河全部堵塞.     

汶川地震强震区映秀地区泥石流的危险性

汶川地震震中四川省汶川县映秀镇及附近于2010-08-14暴发群发性泥石流(简称"8.14"泥石流),造成巨大的人员伤亡和财产损失。地震灾区松散固体物源丰富,泥石流灾害相对活跃,估算未来不同降雨频率下泥石流的暴发规模并评价其危险性,是泥石流灾害风险管制的首要工作。在研究四川省部分地区的泥石流和对应降雨频率资料的基础上,得到泥石流规模和降雨频率之间的关系式。以映秀"8.14"泥石流的暴发规模和降雨频率为基础数据,通过泥石流规模和降雨频率之间的关系式推算得到映秀及附近岷江两岸13条泥石流沟在不同降雨频率下的泥石流规模。以泥石流在堆积扇上的平均堆积厚度(泥石流规模/堆积扇面积)、泥石流发生频率、流域面积、主沟长度、流域相对高度、流域切割密度和不稳定沟床比例为危险性判断因子,分别对映秀及邻近地区的13条泥石流沟在100 a、50 a、20 a、10 a和5 a一遇5种不同频率降雨条件下的泥石流危险性进行评价。结果表明:在5种降雨频率下,8条沟的泥石流危险性为高度,4条沟的为中度到高度,1条沟的为中度。     

甘肃天水大沟短时强降水诱发低频泥石流特征及成因

甘肃天水地区为低频泥石流事件的典型多发区,区域内不仅具有特殊的气候环境特征,还为低频泥石流的孕育提供极佳的地形地貌条件。2013年7月21日,甘肃天水麦积区马跑泉镇大沟村发生大型泥石流并造成重大经济损失。此次泥石流发生过程形成了一条完整的地震—滑坡—泥石流灾害链,属于典型小流域低频泥石流。本次研究以甘肃省天水市麦积区马跑泉镇大沟村泥石流为研究对象,从地质条件、成因分析、形成过程与特征等方面分析了其独特的形成机制,采用模型计算泥石流临界径流深,反演泥石流发生的临界降雨强度,为此类缺少降雨资料的低频小流域泥石流计算提供参考方法。     

汶川地震区红椿沟泥石流形成物源量动态演化特征

2008年"5·12"汶川地震时,映秀-北川断裂通过的映秀镇红椿沟流域内产生了大量的碎屑体,约为384.3×104m3,为泥石流的发生提供丰富的固体物源条件。2010-08-14,红椿沟暴发特大型泥石流,冲断公路,堵塞岷江致使江水改道,威胁映秀新区。为研究物源区演变特征,选取3期影像,并结合野外调查资料,通过ArcGis分析发现:地震前,红椿沟植被良好,未发现大规模地质灾害,流域内沟道均属于清水沟。地震后,流域内滑坡崩塌数量为68处,滑坡面积为101.12×104m2,沟道总长度5 752 m,沟道总面积11.82×104m2。受上盘效应影响,沟右岸滑坡发育强于左岸,左岸大多为小型浅层滑坡。2010年"8.14"泥石流后,受地表径流和泥石流的冲刷、侵蚀、切割作用影响,使部分滑坡"复活"或产生新的滑坡,流域内滑坡个数77处,新增9处,变化率为13.23%,滑坡面积139.80×104m2,新增38.68×104m2,变化率38.25%。沟道总长度8 851 m,新增3 099 m,沟道总面积17.48×104m2,新增5.66×104m2。泥石流暴发后,流域内仍有固体物源量约为344.6×104m3,泥石流治理工程可控制物源量约为92.8×104m3,在极端降雨条件下,仍有暴发大规模泥石流的可能。     

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。     

罗坝街沟泥石流特征分析

本文通过研究1933年、1983年、1984年和1997年四次典型泥石流活动特征并收集相关资料，揭示了罗坝街沟泥石流活动的典型性和区域代表性。其主要特征为：①在降雨、地震、等直接或间接因素作用下，泥石流的暴发同降雨的频率表现出不同步性；②谷风产生的大片类黄土堆积与滑坡体共同参与泥石流的形成；③历史上暴发的泥石流表现出高流速、大流量；④堆积扇形态表现为特殊的长条扭曲“葫芦状”；⑤罗坝街沟泥石流在堆积区的运动表现为沟道的摆动性和输移的畅通性。这些鲜明特征使我们有必要对罗坝街沟泥石流作进一步研究。     

基于无人机测量的泥石流固体颗粒图像识别与泥石流预警

强震导致崩塌与滑坡碎屑物在泥石流流域内广泛堆积,挤压侵占天然沟道,完全改变了沟床物源级配构成,泥石流激发降雨临界值急剧降低。震后泥石流物源粒径和沟道宽度的变化直接改变了震后泥石流启动过程及机制。泥石流预警模型并未考虑震后泥石流物源组成的动态变化作为主控因素,需要进一步改进。本文现场调查了泸定9·5地震后泥石流沟的形成区及流通堆积区松散堆积物组成,采用无人机航测采集岩土粒径,结合PCAS软件进行泥石流粒径识别,分别通过系统误差、高度误差及坡度误差三个方面进行误差分析,探讨无人机航测泥石流形成区沟道粒径方法的准确性;对泸定大渡河流域得妥乡内的洛进沟和两岔河沟进行粒径测量,结合泥石流1 h预报模型和改进的精细化泥石流1 h预报模型,得到这两条沟震前震后的综合降雨临界值,发现强震后泥石流流域颗粒粒径明显减小,两条泥石流沟的激发临界降雨量都大幅降低;通过误差分析,得到无人机近地观测结合软件测量研究区域内泥石流沟道形成区物源粒径的方法与人工现场测量之间的误差较小,可以用于泥石流物源粒径识别,且由于强震后泥石流的激发降雨临界值是一个动态变化过程,采用无人机可以高效识别泥石流沟道物源的变化。     

乌鲁木齐市无资料地区山洪泥石流临界雨量推求

确定暴雨山洪、泥石流临界雨量对于受影响地区防灾减灾具有十分重要的意义,本文根据暴雨山洪、泥石流的成因,计算乌鲁木齐山洪、泥石流临界雨量。有资料地区通过分析整理雨量资料来确定临界雨量：无资料地区假定灾害与降雨同频率,分析灾害次数,确定灾害发生频率,从而求出临界雨量。乌鲁木齐雨量站较少,无法绘制临界雨量的等值线。根据计算临界雨量值,利用反距离加权距离法进行研究区临界雨量空间捅值,从而得出各小流域的临界雨量值。     

封面照片说明:四川绵竹清平泥石流灾害

四川省绵竹市清平乡地处绵远河上游,位于龙门山腹心地带,属2008-05-12汶川8级地震的极重灾区,地震烈度达Ⅹ度,由地震引起的次生山地灾害极为发育。受地震激发,在绵远河左侧支流文家沟内形成了一个巨型滑坡——文家沟滑坡,其堆积物体积约达5×107m3,成为形成泥石流的松散固体物质来源。此后,在2008—2010年的汛期,受暴雨作用,文家沟先后暴发了5次大规模和特大规模的泥石流灾害,其中以     

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。     

汶川地震区暴雨滑坡泥石流活动趋势预测

汶川大地震发生后,暴雨又激发了新的滑坡和泥石流发生.为探讨汶川地震区暴雨滑坡泥石流活动趋势,对比分析了日本关东大地震和台湾集集大地震后诱发滑坡和泥石流活动趋势,在此基础上,对汶川地震区未来滑坡、泥石流活动趋势作了预测分析.同时,还讨论了估算不同强度降雨条件下滑坡面积和泥石流冲出量的方法.初步研究表明,汶川强震区至少在近10 a内,滑坡和泥石流活动趋势是强烈的,之后地质条件将逐渐趋于稳定.本研究选择了面积为5.9 km2的北川县城西侧斜坡为研究区,计算结果是如果一旦遭遇100 a一遇降雨,新增滑坡面积可达166.97 ×104 m2,约占整个研究区流域面积的28.3%.本研究还预测了魏家沟、苏家沟流域的不同频率降雨条件下的泥石流土砂产量,在100 a一遇降雨条件下,泥石流土砂产量分别达71.0×104 m3和49.2×104 m3.研究成果为进一步认识汶川地震区后续降雨作用诱发的滑坡泥石流活动趋势提供参考.     

2008年汶川地震重灾区的泥石流

2008年,在"5·12"汶川地震后,随着降雨的发生,地震重灾区的中高山区较普遍地多次发生了泥石流灾害,尤其是对一些地震灾民安置点板房区造成了危害,累计造成人员伤亡(含失踪)达450余人,进一步加重了灾情.按照地震与泥石流暴发的时间顺序分类,区内的泥石流属后发型地震泥石流.其特征主要为:泥石流活动频率增高,暴发点多,规模大小不一,流体件质一般以粘性为主,密度值多在2.0-2.3t/m<'3>之间;泥石流的活动范嗣与降雨关系密切,活动范围还受地形因素控制,主要集中在龙门山等中高山区;泥石流危害形式有冲毁、淤埋、堵塞主河等多种形式.因此,在汶川地震重灾区这样的Ⅸ域选址恢复重建,实质上是在上程地质条件复杂的不稳定区内选择相对稳定的安全岛,町供选择的场地极为有限.故恢复重建居民点时应因地制宜,尤其是岷江等江河峡谷区等地的居民点重建,宜保持当地居民传统的分散、多点居住的特点,而不宜于搞成规模较大的集中成片的居民点.这样既有助于场址的安全,义可以避免大规模泥石流、滑坡、崩塌、山洪等山地火害发生时造成大量的人员伤亡.地震重灾区2008年的泥石流活动显示,龙门山及邻近的邛崃山等山区因汶川地震的影响,泥石流已进入强烈活动时期.其强烈活动时间,可能持续10～30 a,甚至更长.对此,要有足够的重视.在可能遭遇泥石流的区域开展的各种工程建设,一定要加强防范措施,防止泥石流危害.     

汶川地震灾区泥石流的诱发降雨阈值

系统收集和整理、分析了汶川地震灾区2008—2011年的160次泥石流事件和其对应的降雨过程,发现不同降雨因子对泥石流的发生所起的作用有所差异,超过77%的泥石流都是由暴雨激发,说明直接降雨因子,如当次降雨量和峰值雨强是诱发泥石流的最关键因子。通过各种降雨阈值方法的结果比较,发现不同区域各种降雨参数对泥石流发生的影响程度不同,因此用于泥石流预报的降雨指标不同,应采用的预报模型和临界阈值也不同。对于崇州市,可选用峰值雨强作为预报指标;汶川县可选用当次降雨量作为预报指标,对于其他地区,适宜用多因子模型(I-R和I-D)进行预报;相比较而言,绵竹、都江堰等地区的泥石流受前期降雨的作用影响较为明显,因此最适宜用峰值降雨强度和有效前期降雨关系(I-RT模型)进行预报。个别地区的阈值年度变化显示地震灾区泥石流的降雨阈值呈回升趋势,但远远未恢复至地震之前的水平。研究可为地震灾区的泥石流预警预报研究做出贡献。     

5·12汶川地震诱发都江堰龙池镇干沟泥石流可能性地质分析

岷江一级支流龙溪河右岸次级支流干沟,位于四川省都江堰市龙池镇,沟口为5·12汶川地震后都江堰龙池镇主要过渡安置房集中居住区.根据流域地质地貌条件,5·12地震诱发崩塌、滑坡山地地质灾害特征及泥石流发育历史等方面,分析预测了干沟震后暴发大规模泥石流的可能性及其危害性.研究表明,干沟为一多期次泥石流沟,其中两次在沟口形成厂规模巨大的泥石流堆积扇;流域内5·12地震滑坡、崩塌极为发育,固体碎屑物质极为丰富,在持续强暴雨下有发生大规模泥石流的极大可能,将对沟口过渡安置房集中居住区带来严重危害.据此,提出了停建干沟沟口过渡安置房等建议.     

泥石流源区弱固结砾石土的渗透规律

泥石流源区砾石土的渗透过程是泥石流形成全过程中不可缺少的一个子过程，该研究对泥石流形成规律的认识和对泥石流汇流计算具有重要的意义。为此，笔者与日本学者一道选择蒋家沟支沟——大凹子沟的弱固结坡积物坡面做径流产流实验，实验区面积4000cm^2，实验用可控的头降雨，通过接收和量取超渗产流的量，判断土体是否达到稳定下渗，得出初始下渗率为0．55mm／min，参数口为0．56。通过下渗率与时间关系的曲线描述．建立泥石流源区砾石土的渗透方程，该方程可用物分析泥石流源区激发雨量过程的渗透规律，同时揭示泥石流源区产流过程地表径流的形成机理及其与流体能产生及流量的关系。通过大凹子沟1994-06-15-16日的降雨资料可计算出超渗产流为0．415mm／min．其总流量占泥石流总流量的17．8％。