基于优化组合赋权法的都汶高速沿线泥石流危险度评价

2013-07-10,持续强降雨导致汶川地震灾区都(江堰)汶(川)高速公路沿线的桃关沟、七盘沟等多处暴发大规模群发性泥石流灾害(简称"7·10"灾害),大量泥沙冲毁或淤埋民居、工厂厂房和都汶高速公路,造成直接经济损失达数亿元。为了科学评价泥石流危害性,对"7·10"暴发的9条典型泥石流沟选取流域面积、流域切割密度、一次冲出规模、沟道纵坡坡降、流域内物源动储量、年平均降雨量、堵塞系数等7个影响因子,分别根据灰色关联度法、熵值法和二项系数法得出各自权重值,然后采用优化组合赋权法推算出各影响因子的组合权重值。在此基础上建立危险性评价数学模型,计算出各沟危险度,结果显示与泥石流的现状和发展趋势相吻合。     

金沙江向家坝库区泥石流发育状况及其沟谷形态的非线性特征

通过对金沙江向家坝库区长约150km范围内的55条泥石流沟发育状况统计显示。自库首至库尾。泥石流沟的数目、发育密度及规模均呈逐渐增强趋势。同时泥石流沟的流域面积、主沟长度及纵坡平均坡降均存在明显的分形特征，它们与沟道数目之间有良好的非线性关系，并在一定程度上揭示了这些泥石流沟谷形态演变的非均匀性和自相似性。     

GIS支持的澜沧江下游区泥石流爆发危险性评价

澜疮江下游区是我国泥石流灾害相对频发的地区之一，在分析泥石流形成发育影响因素的基础上，指出澜沧江下游区泥石流的爆发主要受沟道坡度，植被覆盖度／土地利用和降水等环境因素影响，据此，构建了泥石流爆发危险性评价数据库，知识库和危险性评价数字环境模型，在ARC／INFO，GIS的支持下，提取了坡度，植被盖度和降雨量等主要泥石流危险性评价指标。依据知识库对各类因子进行了分级和赋权，对澜沧江下游区泥石流爆发危险性进行了区划。     

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.     

都汶公路沿线泥石流危险性评价

汶川地震诱发的次生泥石流灾害,已成为灾区防灾减灾工作的突出问题和灾后恢复重建的重要制约因素之一,泥石流危险性评价是泥石流灾害风险管理的核心基础技术。以都汶公路沿线的31条泥石流沟为研究对象,通过野外考察、遥感图像的解译、查阅相关文献资料等手段获取研究区泥石流沟的基础数据,通过选取地质、地形、气象、水文指标,并利用主成分分析法对关键因子进行筛选和灰色系统模型进行权重的确定,建立泥石流危险性评价模型,计算得到每条沟的泥石流危险度值。评价结果表明:公路沿线31条泥石流沟处于不同泥石流危险等级:极高危险占23%,高危险占35%,中度危险占13%,轻度危险占29%;其中红椿沟、肖家沟、烧房沟等沟属于泥石流极高危险沟道,高家沟、牛圈沟等属于高度危险沟道,公路选线须采取避让或充分的防治对策。     

动床条件下粘性泥石流沟道淤积实验研究

泥石流淤积是危害建筑物的主要方式之一.为了探讨动床条件下泥石流沟道淤积规律,开展了不同泥石流重度、不同沟床物质重度、不同沟道坡度以及不同泥石流总量共4组单次淤积实验和1组不同沟道坡度下的泥石流连续淤积实验.实验结果表明,单次淤积时,泥石流淤积厚度随着沟道坡度的增加而减小,随着泥石流重度的增大而增大,随泥石流总量的增大而增大,受沟床物质重度变化的影响较小;连续淤积时,随着沟道坡度的增加,第2次淤积相对于第1次淤积结果依次表现为完全淤积、冲淤交替以及完全冲刷,且冲刷始于沟道前缘,逐渐向后缘发展.在分析泥石流淤积厚度的影响因素基础上,通过回归分析建立了动床条件下粘性泥石流沟道淤积厚度的经验预测公式:H=0.005x+ (1.63E-11)e(rc)-0.003ln(sinθ) +0.22V-0.02.     

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。     

泥石流输沙及其对山区河道的影响

泥石流能在很短时间内将大量大小混杂的固体物质输入主河,影响主河河床演变,形成灾害。在连续观测资料的基础上,对泥石流输沙的强度、级配和时空分布特征进行了分析。通过实际测量,分析了泥石流在沟道内冲淤特征以及影响泥石流冲淤特征的因素,如泥石流活动规模和局部沟道条件等。通过水槽实验,分析了泥石流与主河交汇的机理,将泥石流入汇主河的模式概括为掺混模式、潜入模式、推进模式和堵河模式,并且从能量角度阐释了汇流区的水沙交汇特征,提出了泥石流堵江的判据。最后,分析了泥石流多发区受泥石流入汇影响,主河河床在平面形态、横断面形态、纵断面形态和河型等方面的变化特征。     

单沟泥石流危险性评价模型相关问题研究

基于云南地区、黄河积石峡水库区、四川省的北川县和都江堰龙池地区等地的泥石流数据，以具有代表性的灰色关联分析（Grey Relation Analysis, GRA）和支持向量机（Support Vector Machine, SVM）泥石流评价模型为例，探讨了单沟泥石流危险性评价模型在参数选取、样本数据的不均衡、泛化能力和泥石流系统的空间变异性等方面存在的问题。结果表明：寻优算法能够提高模型参数选取的效率和预测精度；样本扩充在一定程度上能够处理样本数据不均衡问题；泛化能力为模型固有属性，难以通过样本扩充得到提升；空间变异性通过控制指标的重要程度进而影响模型的精度。研究过程为单沟泥石流危险性评价模型相关问题的研究提供了新的思路，所得结论将为今后各类泥石流危险性评价模型运用提供指导。     

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。     

汶川地震区绵远河流域泥石流形成区的崩塌滑坡特征

2008年汶川地震以后,四川省绵竹市清平乡表面覆盖了大量松散堆积物,这些物源在震后的几年中易受到暴雨激发,导致大量浅层崩塌、滑坡的形成,尤其在泥石流形成区。研究泥石流形成区崩塌、滑坡特征,有助于分析滑坡向泥石流转化的特点。2010-08-13绵远河流域发生强降雨致使数十条沟暴发泥石流,在统计了研究区内20条沟泥石流形成区内的386个崩塌、滑坡后,利用野外调查及高精度遥感影像,将386个崩塌、滑坡全部解译,并利用GIS分析统计出崩塌、滑坡在坡度、坡向、高程、沟道纵坡降、地层岩性、沟壑密度因子上的分布特征,得出在海拔1 700～2 400 m范围内崩塌、滑坡密度最大;坡度是影响崩塌、滑坡分布的重要因素,随着坡度的增加密度也越来越大,>70°时极易失稳;滑坡的方向垂直于发震断层明显多于平行于发震断层;纵坡降在500‰～600‰的区间内崩塌、滑坡大量分布;石炭系灰岩出露的地层容易产生大量崩塌、滑坡,尤其在下硬上软的岩层上面;在微度水土流失的区域,崩塌、滑坡分布集中,因此要加强该区域的监测预警。     

贵州望谟打蒿沟“6·06”泥石流特征

2011-06-06贵州省望谟县北部普降百年一遇暴雨,引发大规模群发性泥石流灾害,给当地居民生活及交通造成严重损害。其中以打蒿沟泥石流灾害尤为突出,该流域内支沟发育,沟床比降相对较缓,但陡峻的岸坡和较大的汇水面积为泥石流的发生提供了良好的水动力条件。打蒿沟地处碎屑岩发育地区,松散堆积体较厚,并受岸坡坡度影响浅层滑坡发育,现场调查共19处。另外流域内人为破坏严重,村民沿沟垒筑大量梯田也为泥石流活动提供了特殊的人工物源。通过对其4条支沟的研究发现,泥石流形成特征并不一致,其中坡度较缓的2#支沟浅层滑坡发育,为浅层滑坡型泥石流;而坡度较陡的其他3条支沟浅层滑坡发育较少,以沟床物源为主,为沟床启动型泥石流。通过对沟道两侧斜坡坡度的调查统计和分级得出流域内25°～40°的岸坡最易形成浅层滑坡,且当山坡呈上缓下陡时,更利于滑坡的形成。打蒿沟在强降雨条件下依然可暴发泥石流,规模会有所减小,但在类似2011-06-06这类稀遇暴雨作用下仍可造成较大危害。     

泥石流沟谷坊坝群治理效应——以地震极重灾区北川县化石板沟为例

谷坊坝是泥石流治理的重要工程措施之一。化石板沟泥石流治理工程共设13座谷坊坝,组成梯级谷坊坝群;坝体主要分布在泥石流形成区和流通区,混凝土结构,轴向两端嵌入沟道两侧基岩0.5～1 m。通过对比化石板沟谷坊工程修建前后沟床纵坡比降、沟道两侧斜坡稳定性及泥石流侵蚀速率等方面的差异,证明谷坊工程能够有效拦蓄松散固体物质、稳固沟床和岸坡、降低沟道纵坡比降、降低泥石流流速和耗散流体能量、抬高沟道上游泥石流侵蚀基准面。研究发现,化石板沟谷坊坝群共拦截固体物质2.76×104 m3,仅占流域物源总量574.9×104 m3的0.5%,占近期可供给泥石流活动的物源量85×104 m3的3.3%;稳固沟床松散物质4.37×104 m3,仅占流域物源总量的0.76%,占近期可供给泥石流活动的物源量的5.2%;稳固沟道两侧坡体松散物质134.07×104 m3,占流域物源总量的23.3%,泥石流物源减少;回淤的沟道比降为原比降的60%～75%,相同频率下泥石流流速、峰值流量降低,沟道侵蚀速率下降,泥石流输沙量减少35%～57%;上游泥石流支沟侵蚀基准面抬升0.3～0.5 m。泥石流呈现从粘性到稀性,再到含沙水流的趋势发展。     

泽错公路夏果沟泥石流成因及防治

泽错公路是西藏自治区主骨架公路网络“六大通道”之一，由于该区域独特而又脆弱的自然环境因素，泥石流灾害分布广泛，暴发频繁，活动强烈，类型众多，严重地影响公路的畅通。泽错公路全长217km，有泥石流沟71条，平均密度为3．27条／10km，其中，夏果沟泥石流危害比较严重，其发育特征及其危害方式在公路沿线非常典型。夏果沟是一条高频率亚粘性泥石流沟，每年平均暴发泥石流10次左右，泥石流体含有大量石块，比较粘稠，汇集到公路后发生强烈堆积成灾，形成路堑阻断交通。每次泥石流暴发其堆积厚度可达2m以上，长度65m左右，一般要2—3d或更长时间才能清除，严重地影响到公路畅通。根据夏果沟泥石流对该段公路及灌渠和农田的危害特点，防治工程的重点是将泥石流固体物质拦蓄在沟内，采取拦挡停淤的工程整治措施。工程实施后，该公路段泥石流灾害消除，保证公路畅通和灌渠及农田的安全，取得良好的效益。     

基于粗糙集的范例推理在泥石流危险性评价中的应用

将粗糙集理论和范例推理相结合,建立了基于粗糙集-范例推理的泥石流危险性评价模型.运用粗糙集理论对范例库中的范例进行属性约简和特征向量权值计算,用相似度量理论来实现最相似范例检索,得到泥石流的危险性评价结果.选取了一次泥石流(可能)最大冲出量,泥石流发生频率、流域面积、主沟长度、流域相对高差、流域切割密度、24 h最大降雨量、松散固体物质储量共8个因素作为泥石流危险性的影响因子;选取云南东川和西藏八宿等共14条泥石流沟资料进行建模分析.实例研究表明,基于粗糙集一范例推理的泥石流危险性评价结果与实际状态相吻合,该方法具有简便、高效、直观、实用的特点.     

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.     

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。     

冷渍沟泥石流成因分析及危险性评价

为研究冷渍沟泥石流发育特征及沟道危险性分区,采用现场调查结合室内软件模拟的方法。在获取流域DEM、降雨数据及泥石流容重等模拟参数信息后,利用Massflow等软件,反演了冷渍沟泥石流的运动状态,划分了沟道危险区范围,模拟得出泥石流最大泥深7.5 m,最大流速8.55 m/s,泥石流高危险区占77%。结合目前沟道泥石流发育特征及模拟结果,分析得出：冷渍沟暴发更大规模泥石流的可能性极大;沟道高危险区域较大,应加快工程治理。     

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。     

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。