西昌市泸山地区典型火后泥石流特征与成因机制研究——以响水沟左岸3~#支沟为例

2020年3月30日,四川省凉山州西昌市经久乡发生森林大火,山火燃烧后形成的山火灰和烧焦土体在强降雨作用下极易启动形成泥石流,给西昌市泸山、琼海景区生态环境及当地百姓生命财产安全带来潜在地质灾害风险。以西昌市安哈镇响水沟左岸3~#支沟为例,采用野外调查、无人机航拍、地球物理探测、现场及室内实验等手段,对2020年5月1日该沟发生的火后泥石流流体特征、动力学参数及成因机制等开展研究,系统分析了山火及降雨过程对该次火后泥石流形成的影响机制。该成果可为系统认识西昌泸山"3·30"山火地区火后泥石流的运动特征、物源规模、激发雨量及其发展趋势研判提供科学参考。     

国产高分系列卫星在森林火灾应急处置中的全流程应用——以四川九龙县三岩龙乡“4·08”森林火灾为例

四川西部高山峡谷地貌发育,山高林密且地质环境恶劣,区内林草资源丰富,森林火灾多发、易发、频发,灾害应急处置难度大,防控任务重。国产高分系列卫星影像具有时空分辨率高、载荷类型多、机动性强、幅宽范围大、成像迅速等优点,对川西地区森林防灭火、灾害应急处置及防灾减灾等有明显优势。以2021年四川九龙县三岩龙乡“4·08”森林火灾为例,利用国产高分系列卫星数据分别对森林火灾初期、中期及晚期开展应急处置,包括快速解译林火火灾救援要素(初期)、感知亮温异常态势(中期)、跟踪监测过火区动态(中期)、结合火场需求提供应急扑救部署建议(中期)、开展灾损解译评估(晚期)及火后泥石流易发性评价(火后)等,结果表明国产高分系列卫星对森林火灾应急处置的全流程应用具有实践指导意义。     

多源遥感技术在地质灾害早期识别应用中的问题探讨——以西南山区为例

在对滑坡、崩塌等地质灾害的早期识别工作中,基于InSAR、光学遥感、机载LiDAR等多源遥感技术发挥了重要作用。针对应用中出现的一些问题,基于多个项目实践,总结了多源遥感技术在西南山区地质灾害早期识别领域的适用条件,提出了相应的应用建议。主要认识如下: ①InSAR对地质灾害隐患的识别效果受植被覆盖程度、地形条件和数据源类型的制约; 广域InSAR应用中,需注意数据处理关键参数的取舍问题,尽快建立InSAR识别效果的野外判定方法,统一地表形变区“变形程度”和地质灾害InSAR识别效果的评价标准; ②地质灾害光学遥感早期识别适用于“斜坡区域具有明显变形特征”、“历史斜坡灾害”、“泥石流灾害和潜在泥石流沟”这3种类型,在具体应用中应根据不同工作任务要求,选取适合的数据源,注意对地质环境背景条件的分析,不挑战“微变形”探测短板; ③相比较InSAR和光学遥感,机载LiDAR在高密度植被覆盖区地质灾害早期识别方面优势明显,在具体应用中,建议激光点云密度不少于30~50处/m²; ④贴近摄影测量技术适用于高位崩塌(危岩体)早期识别,该技术属于光学遥感范畴,识别效果同样受植被覆盖程度影响,在具体应用中应设置合理探测距离,其具体数值需根据危岩壁分布情况进行调整,建议不小于30 m; ⑤提出了“多源遥感技术手段综合应用,优势互补”“工作部署多层次布置”“注重交叉学科应用及解译人员综合培养”“尽快开展地质灾害信息化获取能力建设”等应用建议。     

扬子西缘鹤庆—洱源地区晚二叠世—晚三叠世盆-山演化的沉积记录

鹤庆—洱源地区位于扬子板块西缘,西邻“三江”结合带,晚二叠世—晚三叠世经历了完整的盆-山转换过程。通过分析该区地层岩性组合及沉积环境,结合构造事件,厘清了区内盆-山转换的时间格架及各阶段盆地沉积响应。研究结果表明: 区内盆地演化可分为陆内裂谷盆地、坳陷盆地和前陆盆地3个阶段; 裂谷盆地阶段沉积形成了巨厚的玄武岩沉积; 坳陷盆地阶段依次沉积了青天堡组碎屑岩、北衙组灰岩和白云岩; 前陆盆地阶段形成了中窝组和松桂组不整合界面及粗碎屑砾岩。研究成果对研究扬子西缘和“三江”特提斯构造带盆-山演化具有重要的科学意义。     

松潘—甘孜造山带容须卡岩浆-穹隆地质特征及构造演化

位于松潘—甘孜造山带雅江穹隆群北东部的容须卡岩浆底辟穹隆区,经历了多期构造演化,内部构造极其复杂。为厘清容须卡地区岩浆与穹隆的演化关系,通过野外地质调查及室内综合研究,探讨了容须卡穹隆的地质特征及构造演化。该穹隆中心发育无根或肠状褶皱,及“S”型、“Z”型褶皱和“A”型平卧褶皱; 穹隆外围发育叠加褶皱,反映造山带早期SN向和EW向收缩挤压。该穹隆主要经历了晚三叠世(印支末期)SN向与EW向的“双向挤压”作用; 成穹期岩浆向上侵位时限为(214.4±1.2) Ma; 成穹后经历了挤压推覆和应力松弛阶段; 早中新世(17~10 Ma),由于青藏高原东南缘快速抬升,松潘—甘孜造山带发育NW-SE向鲜水河左旋走滑断裂,使容须卡地区形成一系列NNW向韧脆性和脆性破碎带。     

松潘—甘孜造山带容须卡岩浆-穹隆地质特征及构造演化

位于松潘—甘孜造山带雅江穹隆群北东部的容须卡岩浆底辟穹隆区,经历了多期构造演化,内部构造极其复杂。为厘清容须卡地区岩浆与穹隆的演化关系,通过野外地质调查及室内综合研究,探讨了容须卡穹隆的地质特征及构造演化。该穹隆中心发育无根或肠状褶皱,及“S”型、“Z”型褶皱和“A”型平卧褶皱; 穹隆外围发育叠加褶皱,反映造山带早期SN向和EW向收缩挤压。该穹隆主要经历了晚三叠世(印支末期)SN向与EW向的“双向挤压”作用; 成穹期岩浆向上侵位时限为(214.4±1.2) Ma; 成穹后经历了挤压推覆和应力松弛阶段; 早中新世(17~10 Ma),由于青藏高原东南缘快速抬升,松潘—甘孜造山带发育NW-SE向鲜水河左旋走滑断裂,使容须卡地区形成一系列NNW向韧脆性和脆性破碎带。     

隐伏对流型地热资源勘查方法研究——以花亭湖风景区为例

隐伏地热资源勘查一直是地热勘查的难点。为提高隐伏对流型地热资源勘查的“选区定位”精度,以安徽省太湖县花亭湖风景区为研究区,在充分了解地热田形成条件和主要特征的基础上,采用遥感解译、地热地质调查、可控源音频大地电磁测量和水化学分析等技术手段先后确定了重点区、地热靶区和验证孔位,最终发现水温为22 ℃,涌水量为780.4 m³/d(降深S=20.62 m)的地下水资源,地下水化学特征与地热流体非常接近,含水段与可控源音频大地电磁测量(CSAMT)推断含水构造位置吻合; 在此基础上,总结了研究区隐伏地热资源“选区定位”的工作流程,分析了勘查方法的应用效果,认为可控源音频大地电磁测量能够有效识别含水构造,系统的水化学分析是寻找地热资源线索的有效方法,寻找隐伏地热资源的关键是对控制地热形成的断裂体系的识别。     

黑河流域下游自然资源与社会经济耦合协调响应机制研究——以阿拉善盟额济纳旗为例

为研究近40 a黑河流域下游自然资源经济系统耦合协调过程和规律,以黑河流域下游阿拉善盟额济纳旗为研究对象,根据《额济纳旗统计年鉴》(1990—2015年)自然资源和社会经济相关数据,建立指标体系,进行综合发展水平研究,通过耦合协调度模型对研究区自然资源和社会经济耦合协调度进行分析,并对2020—2030年两者的耦合协调度进行预测。结果表明: 额济纳旗自然资源综合发展水平从1990年的0.160 0提高到2015年的0.811 5,增长趋向明显; 社会经济综合发展水平从1990年的0.115 0提高到2015年的0.713 8,也呈不断上升的趋势; 二者的综合发展水平曲线变化整体相似。自然资源与社会经济耦合协调程度呈上升趋势,由1990年的“重度失调经济损益型”历经“拮抗”“发展”“磨合”阶段转变为2015年的“高度协调发展同步型”。通过灰色系统理论GM(1,1)模型,预测未来10 a两者耦合协调度将进一步提高。     

西昌市1989—2018年林地草地湿地动态变化特征分析

遥感技术已被广泛应用于生态环境调查与研究。为获取西昌市近30 a生态环境演化趋势,利用1989年、2000年、2010年的专题绘图仪(Thematic Mapper,TM)遥感影像和2018年的陆地成像仪(Operational Land Imager,OLI)遥感影像,通过图像处理、目视解译和野外验证等方法,获得了西昌市1989—2018年的土地利用/覆盖数据,并对林地、草地和湿地的动态变化特征进行了研究。结果表明: 1989—2018年,西昌市林地、湿地和草地面积持续增加,生态环境持续向好; 林地主要分布于安宁河谷和邛海盆地四周山地,在牦牛山、螺髻山一带形成主要林区; 草地主要呈星岛状分布于牦牛山、螺髻山一带林地之间; 湿地以河流湿地与湖泊湿地为主,主要沿安宁河及邛海分布。但仍存在一些问题: 森林存在针叶化现象较普遍、树种单一等问题,需要重点加强林区火灾防范; 草地多数呈零星片状分布,不具有完整的系统结构和良好的功能,多数草地承载力和生产力较低,不宜大规模开发利用,应通过封山育林促使其向森林转化; 湿地分布也比较局限,需要着力予以保护。研究成果可为西昌市生态保护修复措施的制定及经济社会可持续发展提供科学依据。     

遥感技术在“6·17”丹巴堵江泥石流灾害链灾区应急救援抢险决策中的应用

2020年6月17日,四川丹巴县半扇门镇梅龙沟发生泥石流,阻断小金川河,形成堰塞湖,造成重大财产损失与人员伤亡。为掌握第一手灾情,辅助开展应急救援,以国产高分二号卫星数据为主要数据源,结合无人机航空摄影数据和灾后现场调查等资料,开展了“6·17”丹巴堵江泥石流灾害链灾区应急调查与分析。研究认为: 灾区影响人口约6.5万人; 国网丹巴县供电公司应急救援队与小金县联通通信应急抢险救援队距离最近,半扇门中学等5所学校可作为临时安置避难场所备选; 受影响矿山企业6家、重要水库1座、水电站1座; 泥石流沟总体呈NW—SE向展布,掩没面积约14.27万m²; 堰塞湖湖面面积约1.03 km²,淹没区约49.8万m²,路基路面全毁路段约2.1 km,下游疑似灾害隐患点9处,因灾受损民居25处、桥梁5处; 优选了2条灾后通达性较好的通往泥石流重灾区的救援生命线。借助遥感技术深入分析泥石流灾害链影响人口等灾情先期研判、灾情灾损应急调查及应急救援生命通道优选,对我国西南山区类似条件地质灾害隐患点的应急抢险救援、防灾减灾工作具有重要的指导意义。     

Study on the characteristics and formation mechanism of the typical post-fire debris flow in Lushan area of Xichang City: A case study of 3# branch on the left bank of Xiangshuigou

On March 30, 2020, a forest fire broke out in Liangshan area of Xichang City in Sichuan Province. After the fire, the ash and burnt soil easily developed into debris flow in case of heavy rainfall, which brought potential geological hazard risks to the ecological environment of Lushan and safety of local people's lives and properties in Qionghai and Lushan areas. Taking 3^# branch on the left bank of Xiangshuigou in Anha Town as an example, the authors conducted field investigation, UAV aerial photography, geophysical exploration, field and indoor experiments to study the fluid characteristics, dynamic parameters and genetic mechanism of the post-fire debris flow on May 1, 2020. The features of movement, provenance scale and deduced precipitation were also systematically analyzed. This achievement could provide some reference for the study of the development trend of the post-fire debris flow and the mitigation of disasters in this area.     

喜德县中坝村火后泥石流发育特征及预警避险

2020年5月7日四川省凉山彝族自治州喜德县鲁基乡中坝村发生森林火灾,过火面积约6.7 km2。林火后火烧迹地坡面灰烬厚约2～6 cm,同时表层土壤结构被扰动,在6月4日傍晚20 min左右的强降雨下,中坝村后山4条沟道同时暴发了火后泥石流灾害,对沟口的41户164名居民构成严重威胁。通过遥感解译、野外调查,查明了火烧区4条沟道的火烈度及物源分布特征,分析了火后泥石流的发育特征,并进行了危险度评估。基于火后泥石流暴发降雨阈值、实时雨量监测数据与群测群防于一体,提出了一套适用于山区火后泥石流的预警避险方案,在该沟得到成功应用,并确保了沟口居民安全。     

四川省冕宁县华岩子沟火后泥石流成灾机理

以四川省冕宁县腊窝乡华岩子沟2019年7月发生的火后泥石流为典型案例,通过对火烧迹地现场地质勘察、降雨模拟试验研究了与火后泥石流形成相关的地形地貌、火行为分布、松散物源规模、产流产沙特征以及相应的灰烬层、斥水性、渗透性等相关试验。结果表明:（1）火烧迹地的斥水性强度越强,径流产流量越大;（2）严重火烧区的产沙量明显高于中度和轻度火烧区;（3）火烧迹地的斥水性与火烈度大致呈正相关,而渗透性恰好与之相反。研究揭示了火后泥石流的演变过程,为火后泥石流的防治和预警提供了理论依据。     

四川西昌电池厂沟火后泥石流成灾特征及防治措施分析

火后泥石流是一种裹挟大量松散物质的特殊性洪流,与林火密切相关,其成灾特征与常规泥石流差异显著,因此常规泥石流的防治经验对其不完全适用。西昌“3·30”火灾后,火烧迹地火后泥石流频发,严重威胁当地人民生命财产安全。研究火后泥石流的成灾特征,并针对性提出综合防治措施是必要且迫切的。文中以四川省凉山州西昌市新村电池厂沟为研究对象,分析了火烧迹地及流域特征,研究了火后泥石流成灾特征并提出相应的防治措施。结果表明,电池厂沟过火面积占总面积的83.37%,严重火烧区占33.47%,地表灰烬层广泛堆积于坡面,松散物源中坡面物源占69.83%。火后泥石流表现出频发性:首次暴发于火后一个月左右,首个雨季累计暴发5次;且泥石流起动降雨阈值低,易发性激增。据此,对该沟提出相应的防治措施:短期应急（坡面枯木清理、植被恢复、简易谷坊坝）;中期治理（沟内拦砂坝辅以坝后沉沙池）;长期预防（森林防火、植被保护、预警避险）。短期、中期方案已在电池厂沟实施,工程竣工后至今,综合治理效果得到了初步检验,可为今后火后泥石流防治提供参考。     

浅层滑坡型火后泥石流起动机理研究进展与案例分析

火后泥石流由起动条件的不同可以分为表面径流型火后泥石流和浅层滑坡型火后泥石流。由于表面径流型火后泥石流多发生于火灾后的前两年,水土流失严重,灾害效应明显,因此,大多数研究集中在表面径流型火后泥石流。然而,对于火灾较长时间后发生的浅层滑坡型火后泥石流,现有研究相对较少,这制约了人们对于浅层滑坡型火后泥石流起动条件和起动机理的认知。与表面径流型火后泥石流相比,浅层滑坡型火后泥石流的形成主要是由于根-土强度的退化导致。因此,定量测定火灾后根和土强度的衰减,是了解浅层滑坡型火后泥石流机理的必要条件。本文以四川省凉山州木里县的火后浅层滑坡为研究对象,针对未火烧、火烧后3年及火烧后9年的马尾松进行根系数量统计、根系极限抗拉力测试、根土复合体抗剪强度测试及对不同火烧后时间的坡体进行稳定性分析。结果表明,火后根系数量、极限抗拉力随火后时间而递减。由于火灾造成植被死亡根系腐烂,土中产生大孔隙,使得根土复合体抗剪强度下降,进而造成降雨条件下的浅层滑坡的起动。研究成果解释了火灾后数年内浅层滑坡-泥石流的起动机理,为滑坡型火后泥石流防灾减灾提供了数据支撑。     

火后泥石流成灾特点及研究现状

火后泥石流是指林火发生后火烧迹地附近发生的、与林火紧密联系的泥石流。作为泥石流地质灾害的另一特殊类别,因林火高温燃烧植被进而影响表部土壤结构,导致土壤影响层内密度、孔隙比、渗透性等物理水理性质发生剧烈改变,而出现大量灰烬层和松散泥沙,形成的泥石流常表现出高容重、大黏度流体特征,其成灾机理与普通泥石流具有显著差异。通过对国内外有关火后泥石流启动成灾机理及动力学特性研究的相关文献查阅,并从火后泥石流的启动类型及运动学特征、影响因素以及预测预报、防控措施等进行了综述,显示火后泥石流国外从1936年开始研究,且以美国、澳大利亚和西班牙的研究成果较为全面和系统,而国内除了林业系统有所涉及、且也主要从水土流失、植被恢复等方面考虑外,火后泥石流的研究还没引起我国学者的广泛关注,作为泥石流地质灾害的另一特殊类别基本上尚未进行系统深入的研究,也很少查到国内对火后泥石流方面的研究成果,可以说我国的火后泥石流研究目前尚属空白。针对国内外研究现状,结合我国山区频发森林大火形成泥石流造成的危害性,提出了未来应加强对火后泥石流的成灾机理、时空演化机制及有效防控方法的系统研究。     

四川省九龙县色脚沟火后泥石流成灾机理

火后泥石流是一种与林火密切相关的泥石流,以四川省九龙县三岩龙乡色脚沟火后泥石流为典型实例,采用现场调查、遥感解译、室内外实验等方法,系统开展了火后泥石流发育特点及形成机理研究。结果表明,灰烬层特别是表层岩土体经过林火烘烤后物理、水理、力学性质发生改变,构成了不同于常规泥石流的物源组成,火烧迹地土体渗透系数平均为4.31×10-5 m/s,而未火烧区土体渗透系数平均为7.52×10-5 m/s,两者渗透性不同,导致坡面径流存在差异而改变沟域内的汇水条件,降低泥石流启动降雨阈值,进而影响火烧迹地泥石流物源的起动机制,表明火后泥石流成灾具有与常规泥石流完全不同特点的发育特征和成灾机理。     

火后泥石流流域坡面侵蚀物源动储量估算方法探讨

火后泥石流具有易发、突发等特征,尤其在林火发生当年异常活跃,林火干扰会加剧土壤侵蚀,若将常规泥石流坡面侵蚀物源动储量估算方法应用于火后泥石流将使计算结果偏小,会导致拦砂坝等治理工程库容设计有效性不足.本文采用修正通用土壤流失方程(RUSLE),以四川省雅江县八角楼乡火烧迹地D4流域为例,通过野外调查、室内外试验、遥感解...     

西昌市经久乡森林火灾火烧区特点及火后泥石流易发性评价

2020年3月30日四川省凉山彝族自治州西昌市经久乡发生特大森林火灾,大火持续3 d,过火面积超30 km2。山火后在坡面堆积了厚度1~5 cm不等的灰烬层,同时火烧迹地本身结构被扰动,在强降雨条件下极易诱发火后泥石流灾害,对附近学校、居民集中居住点,尤其是泸山—邛海风景区等重要基础设施及人民生命财产构成了严重威胁。通过遥感解译、野外调查及勘查,查明了不同火烈度及对应火烧迹地灰烬层和结构扰动特点,表明重度、中度和轻度火烧区分别占比46.8%、37.9%和15.3%,且火烧区火烧迹地坡面灰烬及土壤结构扰动层平均厚度与火烈度成正比,其中轻度、中度和重度火烧区平均厚度分别为1.20 cm,3.23 cm和5.04 cm。提出了基于中度及重度火烈度区面积占比、火烧迹地坡面灰烬及结构扰动层厚度、产沙区平均坡度、主沟平均纵比降、沟道流域面积5个影响因子,采用专家经验法对火烧区共63条潜在泥石流沟道进行火后泥石流易发性评价,结果表明:火烧区所有沟道中,有29条为高易发,占总数的46.0%;23条为中等易发,占总数的36.5%;8条为低等易发,占总数的12.7%;3条为不易发性,占总数的4.8%。考虑火烧区超过50%以上的沟道流域面积不足0.2 km2,且这些沟道平均纵比降大,坡面灰烬、泥沙等松散物源堆积较厚,使得中等及高等易发性泥石流沟道数量占比高达82.5%,一遇集中降雨,发生火后泥石流可能性极大。     

四川西昌“3·30”火烧区响水沟火后泥石流成灾机理

2020年3月30日,西昌市经久乡发生森林大火,响水沟流域植被被林火大面积烧毁,同年雨季,响水沟流域内多条沟道暴发泥石流,其中1#、2#、3#沟毗邻居民房屋和耕地,影响较为严重。通过野外调查、遥感解译和室外试验,以响水沟1#、2#、3#沟为研究对象,分析了不同林火烈度下,渗透特征、坡面侵蚀和沟道侵蚀的差异,从而揭示响水沟火后泥石流的成灾机理。结果表明,林火是泥石流暴发的重要诱因,火后泥石流的降雨阈值会明显降低。林火干扰导致坡面土壤的渗透系数表现出不同程度的降低,林火烈度越严重的区域,渗透系数越小,降雨更大比例地转化为坡面径流参与到坡面侵蚀。随降雨次数的增多,轻度、中度、重度火烧区域的坡面土壤侵蚀深度均增加;中度、重度林火烈度的侵蚀深度差异不大,且明显高于轻度区域,说明当林火烈度达到中度时,坡面土壤便会受到较大程度的侵蚀。地形条件相似的沟道,林火烈度越严重,泥石流侵蚀能力越强,最终体现于沟道两岸崩滑体数量越多,沟道宽度和深度越大。