暴雨型泥石流预警模型初步研究

2010年8月13日四川都江堰市龙池地区暴发了特大规模的群发性暴雨型泥石流过程,给龙池地区的震后恢复重建带来了巨大的灾难,因此,研究该区泥石流发生机理和预警十分必要。本文在总结前人关于泥石流暴发与降雨条件研究成果基础上,发现泥石流物源含水量及地表径流流深等是导致流域内松散物源启动的主要原因。根据其前期降雨量和有效降雨强度等特征,建立了泥石流流域物源土体颗粒个别启动、局部启动和大量启动的判别式,建立了适合该区域暴雨泥石流预警模型,将可能诱发泥石流暴发的不同降雨条件划分为蓝、黄和红色3个危险等级,为该区泥石流监测预警提供了科学依据。     

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。     

矿区泥石流形成条件的力学分析——以贵州省开阳县洋水河泥石流为例

贵州省开阳地区富含磷矿矿床,是我国少有的特大磷矿区。从1958年开阳磷矿建矿至今,期间由于大量的开采磷矿、爆破岩石、修建道路、建设矿区等,曾经诱发了多次崩塌、滑坡、泥石流等自然灾害。研究区域内大量矸石、矿渣和山体滑坡、崩塌堆积体等堆积于洋水河流域内,为泥石流暴发提供了大量的物源,强降雨条件下极易暴发大规模的泥石流过程,威胁沿途的矿厂设施和下游县城居民的安全,为此分析该矿区泥石流物源总量、分布情况、分布特征及其稳定情况,分析可能诱发泥石流的降雨强度和降雨时间,为该区泥石流预警预报和泥石流的防治提供一定的参考。     

川南红层地区泥石流形成过程与动力特征研究——以四川省屏山县牛儿包泥石流为例

红层地区泥石流因受典型的地层岩性及气候条件等影响,发育分布数量较少,探索这类特殊孕灾背景条件下的泥石流成因及特征具有一定的减灾意义。文章以四川省屏山县牛儿包沟泥石流为例,通过对该泥石流沟流域的地形条件、水源条件及物源条件特征分析,探索了红层地区泥石流的成因和特征,综合分析了泥石流的动力特征。研究表明:(1)流域地形高差大,沟道狭窄,沟谷较陡,沟道纵比降较大,为泥石流的形成提供了有利地形条件;(2)流域汇水面积较大,降雨集中短时间内为泥石流的形成提供了充足的水源条件;(3)流域内物源集中,短时间内能为泥石流发生提供充足的物源条件。最后通过泥痕法计算了上一次泥石流发生时的流量,并对计算了不同暴雨频率条件下泥石流的流量,提出了针对性的泥石流防治建议,为牛儿包沟泥石流灾害防治提供了可靠的数据。     

震后深切拉槽型泥石流成因模式、暴发特点与防治:以四川九寨沟牙扎沟为例

以四川九寨沟地区牙扎沟泥石流为研究对象,通过数次野外调查及历史资料的统计,详细研究该泥石流的暴发特点、临界雨量及暴发成因,在成因模式分析的基础上提出相应的防治方案。研究结果表明:泥石流具有隐蔽性、突发性、破坏性和输沙能力较强的暴发特点;汶川地震后泥石流暴发的临界雨量仅为2008年“5·12”汶川地震前的一半,2014年至今流域未发生泥石流,临界雨量有逐渐恢复的趋势;短历时强降雨、深切拉槽式物源补给和高陡的地貌条件是泥石流暴发的根本原因;泥石流的成因模式为“降雨渗流、岩土饱水、山洪冲击、沟道深切拉槽、溯源侵蚀、冲刷淘蚀、岸坡侧蚀坍塌、悬移滚动”。这种震后 “拉槽”式泥石流治理应在提高设防标准和优化治理结构形式的同时,以控制集中区物源启动为主、拦挡为辅的防治思路为指导。研究结果可为该地区类似泥石流的防治及预警提供借鉴。     

贵州望谟县田坝沟泥石流灾害特征及防治建议

田坝沟是一条低频率泥石流沟,在2011年6月6日暴雨条件下暴发泥石流。文章着重分析其物源、地形和降雨条件,通过现场取样和断面截取,获得了流速、流量等参数,预测了田坝沟泥石流的未来活动趋势,并提出了相关的防治建议。     

基于Fisher判别法的台风暴雨泥石流预测模型

对台风暴雨泥石流发生的可能性进行定量预测,有助于减少危险区内的人员伤亡、降低经济损失。以台湾地区南投县陈有兰溪流域的47条泥石流沟为研究对象,从泥石流形成所需的地形地貌、物源和降雨条件中,初步选取台风暴雨泥石流发生的影响因子,包括沟床平均坡度、有效流域面积、形状系数、主沟长度、岩性、崩滑比和平均雨强。根据因子重要性排序结果,选择崩滑比和平均雨强作为模型的预测因子,基于Fisher判别法建立了台风暴雨泥石流预测模型。采用随机取样技术,选取70%的数据用于构建模型,剩余30%的数据用于验证模型。以精确度、准确率、漏报率和误报率指标,定量评价模型的预测效果,并确定最优的预测模型。结果表明:基于Fisher判别法构建的台风暴雨泥石流预测模型,综合考虑了泥石流形成所需的物源条件和降雨条件,弥补了降雨阈值模型仅依靠降雨资料分析的不足,预测效果更好。     

缺资料地区泥石流预警雨量阈值研究

合理的雨量阈值指标是保障泥石流预警报准确性的关键,对于研究泥石流形成机制、分析预测未来活动特点以及指导防治工程设计等方面均具有重要意义。由于国内山区大多数泥石流沟均无降雨和灾害资料,目前国内外通行的实证法和频率计算法不能满足其泥石流预警报的需要。通过分析泥石流预警区的降雨条件、水文特征及下垫面条件,提出了基于水力类泥石流起动机制来计算泥石流预警雨量阈值的方法。主要根据流域地形及松散固体物质等特征,计算该流域泥石流起动的临界水深,并结合流域产汇流机制、特征降雨量随海拔变化规律、暴雨雨型特征,进而计算该流域泥石流预警雨量阈值。研究成果在四川省凉山州宁南县城后山史家沟流域进行了应用和验证,结果表明该方法具有合理性和可行性。该方法解决了缺资料地区泥石流预警报的难题,为山区泥石流预警报提供了一种新的思路。     

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。     

兰州市寺儿沟泥石流物源特征及其危险性分析

寺儿沟流域位于甘肃省兰州市西固区, 历史上曾发生过大规模泥石流, 造成重大人员伤亡和财产损失。文章基于野外调查和遥感解译, 结合已有文献成果和室内测试, 研究寺儿沟泥石流物源特征及影响因素, 采用FLO-2D软件模拟分析泥石流的危险性。研究结果表明: 寺儿沟以黏性泥石流为主, 表现为低频活动, 目前处于衰退期; 寺儿沟流域内物源丰富, 可分为坡面型物源、崩滑型物源、沟道型物源和人为型物源共4种, 其中崩滑型、沟道型物源控制了泥石流的暴发规模; 而一次性冲出量的大小主要取决于泥石流起动时崩滑体的发育程度, 崩滑体越发育, 一次性冲出量越大, 泥石流规模越大; 在临界降雨条件下, 寺儿沟将会暴发泥石流, 中—高危险区集中于流通区, 严重威胁冲沟内构筑物如兰西高铁、环城高速等安全运营。当遭遇极端强降雨时, 寺儿沟将暴发更大规模泥石流。因此, 有必要进一步研究极端天气条件下泥石流的危险性, 为区内泥石流的防灾减灾提供地质依据。      

汶川县新桥沟泥石流危险性预测及防治对策

受“5．12”地震影响．汶川境内中高山峡谷地区众多流域内诱发了岩体崩塌及浅表土层滑坡．松散固体物源大量增加,为泥石流的形成创造了条件,从而使地震灾区泥石流沟暴发频率已较震前有显著提高。通过对新桥沟泥石流的流域、水源和物源特征的分析,认为该泥石流沟地形起伏大、水源充沛、物源发育等条件,暴发泥石流的的可能性较大。通过现场的物源分布情况,为在投资预算范围内取得最大的拦砂经济效益比,分别在流域内中下游、中游、中上游及上游设置4拦挡坝,以及修建排导槽工程,为有效预防泥石流提供了保障。     

汶川地震前后四川都江堰龙池镇地区泥石流物源分布特征及其演化规律

自"5·12"汶川地震发生以来,都江堰市龙池镇区域发生了数次规模巨大的泥石流灾害。为了研究龙池镇地区地震前后近十年的泥石流物源分布特征和演化规律,利用汶川地震前后五期遥感影像,基于RS和GIS技术结合野外现场调查,揭示了汶川地震前后龙池区域的泥石流物源分布规律和演化规律。研究结果表明,汶川地震后龙池地区泥石流物源主要分布在坡度36°～46°,距离断层0～300 m,坡向东和东南的砂岩区域; 2010年暴雨后研究区泥石流物源主要分布在坡度26°～46°,距断层0～300 m,坡向东和东南的砂岩区域;与汶川地震后和2010年暴雨后泥石流新增物源分布不同的是,汶川地震后五年,泥石流物源主要分布在距断层距离大于300 m的南坡向的区域。对五期遥感影像解译的泥石流新增物源个数和面积进行统计,分析汶川地震前后近十年龙池地区新增泥石流物源的演化特征。统计结果表明,研究区泥石流物源在汶川地震后急剧增加,随后逐渐降低,十年后逐步恢复震前水平;研究区泥石流物源在坡度、坡向、距断层距离和地层岩性上的演化趋势基本与泥石流物源整体演化趋势相同。     

藏东红层地区断裂对泥石流物源的控制作用——以西藏贡觉县哇曲中游流域为例CSCD

哇曲为金沙江二级支流,位于藏东昌都红层地区贡觉县,流域中游为高山峡谷区,是县域内典型的降雨型泥石流集中发育区。该区泥石流在发育密度、规模、活动性等特征上均高于全县平均水平,且泥石流的发育表现出了与断裂的强烈相关性。基于现场调查,结合无人机航空摄影对哇曲流域泥石流发育特征和主要影响因素进行了探讨分析,得到以下结论:(1)哇曲中游集中发育19条小—中型降雨型泥石流,发育密度0.84条/km,远高于全县0.009条/km^(2)的平均水平;左岸泥石流在发育密度、流域面积、主沟长度、堆积体积等特征上均高于(大于)右岸,左右岸泥石流呈明显差异分布。(2)哇曲中游右岸泥石流物源以风化碎屑类物源为主,呈全沟域分布;左岸泥石流以崩滑物源和风化碎屑为主,集中分区在沟谷中上游,总量较右岸大,其中断层破碎带内物源量占比大,成为左岸泥石流的主要物源。(3)断裂是影响哇曲中游泥石流集中发育且呈现差异分布的最主要因素,主要体现在对物源条件的控制上。(4)断裂以改变岩体结构、控制地层分布、改变微地貌和地下水条件等方式控制泥石流物源条件,导致两岸泥石流物源形成速率和物源量明显不同,成为泥石流差异分布的根本原因。     

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。     

北京山区泥石流灾害预警方法研究

北京山区泥石流灾害较为频繁,总体以暴雨型沟谷泥石流为主,受地形、地貌、地质、降雨以及松散物类型等因素的影响比较明显。在调查分析北京山区泥石流灾害发育特征的基础上,从泥石流的形成和启动条件入手,对泥石流灾害的预警方法进行研究与探讨。     

北京市怀柔区琉璃庙镇泥石流发育特征及监测预警

怀柔区琉璃庙镇位于北京市北部山区,是北京山区泥石流的高发区之一,镇内共有泥石流72处,是怀柔区泥石流数量最多的乡镇.该镇泥石流多发育于中—低山区,均为暴雨-沟谷型泥石流,规模以中—小型为主,发育特征具有流域面积小、相对高差大、主沟曲线长度相对较小、主沟弯曲系数中等偏下、流域切割密度中等偏上、主沟纵坡偏大、山坡平均坡度偏大和物源量大的特点,经量化打分综合判定易发性属中—低易发.泥石流的形成受地形、物源及降雨因素影响,即有利的地形、充足的物源及突发的水力条件,三者缺一不可.监测预警是未来泥石流灾害防治的有效手段,但现阶段预警为区域性的,预警精度偏低,建议结合泥石流的发育特征,对重要的泥石流沟开展单沟预警,加强预警阈值研究,提高泥石流灾害预警的精度,实现精准有效的预防.     

5·12地震后旋地泥石流形成条件及运动特征

对四川省平武县旋地泥石流沟流域进行了现场调查,分析了5·12地震后建地泥石流沟形成泥石流的基本条件(物源和水源条件).根据野外实地考察,确定旋地泥石流为稀性泥石流,重度为1.724t/m3.对泥石流沟动储量和易发条件进行评价,得出在暴雨、震动等不利工况下易暴发泥石流.在此基础上,提出了修建拦挡坝和排导槽等措施,以保护沟...     

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.     

青海加吾矿区玛日当沟泥石流启动机理研究

加吾金矿地处青藏高原区内柴达木盆地东缘区的青海南山微造山带内,为保障该区矿产资源勘查及开采工作的顺利进行,有效预防矿区内泥石流等突发性地质灾害的发生,本文通过开展矿区泥石流灾害详查工作,尤其是针对矿区重点工作区玛日当沟流域进行了系统的调查,建立对该流域泥石流灾害发育背景的充分认识。在此基础上,依据费祥俊等（2004) 关于含有细颗粒水石流启动条件的研究成果以及青海省同德县气象观测资料,对玛日当沟泥石流启动机理作了系统研究。结果表明,加吾矿区所在区域上泥石流发生的临界雨量值为25.7mm;矿区玛日当沟具有暴发泥石流灾害的有利地形、物源及水动力条件;该流域泥石流属典型沟谷型稀性泥石流或水石流,且具有如下规律特征,即满足流体流速U_w≥5.35m·s-1,容重γ_c≤1.511t·m-3。     

汶川县太平驿沟泥石流的形成机制及危险性分析

2010年8月14日强降雨过程导致汶川震区太平驿沟泥石流沟暴发泥石流,造成较大经济损失,且近几年雨季多次爆发规模不等的泥石流。由于该灾害点位于汶川地震震中附近地区,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震区泥石流发育特征具有重要的意义。根据现场调查,分析了太平驿沟泥石流流域特征,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。该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。