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。     

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。     

泥石流容重的内涵诠释及其对灾害防治的启示

容重是描述泥石流性质的重要基础参数。本文基于泥石流运动过程的时空特征,厘定了最大容重、峰值容重和平均容重3个容重特征值。以蒋家沟1987年以来的泥石流观测数据为分析对象,分析了3个容重特征值在数值上的分布规律和影响因素。结果显示：①最大容重与峰值容重的关系式具有较好的相关性,最大容重与平均容重的关系式具有实际计算适宜性;②最大容重和峰值流量均与泥石流峰值流量呈正相关,与泥石流冲出规模关系不明显。在现有泥石流容重计算方法基础上,进一步界定了泥石流容重取样、计算和校验方法,构建了泥石流灾害特征值计算中容重独立取值原则,即峰值流量、流速、冲压力等计算建议选取最大容重,而一次冲出固体物质总量、堵河危险性和危险区范围等计算建议选取平均容重。研究结果可为泥石流灾害防治提供参考。     

"5·12" 地震后汶川县泥石流特征与演化分析

2008年“5·12”汶川地震极大地改变了震区泥石流的特征，不仅增强了泥石流的活动性，同时也使得震区在相当长的时间内都要面临泥石流的威胁。本文基于前人大量的研究成果，并利用遥感解译结合现场调查等手段，分析了汶川县泥石流沟道纵坡降、沟壑密度、两岸坡度等基本发育特征；进而分析了地震前后汶川县降雨分布及泥石流相关降雨参数变化特征。结果显示，流域内泥石流沟的沟壑密度在0.2~4之间，属于微度土壤侵蚀区域，泥石流的沟床纵坡降偏大，有利于泥石流的发生；泥石流流域内斜坡坡度多为30°~40°，有利于灾害的发生；震后汶川县年均降雨量增加了5.17%，降雨多集中在7~9月份，降雨量由南及北逐渐降低；震后泥石流的降雨阈值在2008~2013年呈现缓慢回升的趋势，但2019年又有所下降，预计恢复到震前水平尚需要一定时间；同时震后汶川县泥石流物源丰富，震后物源量呈现“震荡式衰减”的演化趋势，但体量仍然很大，对泥石流仍需坚持监测预警工作。     

基于流域形态完整系数的泥石流容重计算方法

通过对四川山区20条典型泥石流沟道的现场调查,建立了流域形态完整系数与泥石流浆体容重的统计关系,通过拟合分析形成了基于流域形态完整系数泥石流容重的指数式计算公式,获取了回归曲线,并采用误差分析、影响因素分析及趋势分析验证了该计算公式的合理性。研究表明,泥石流流域形态对泥石流浆体容重有很大影响,在区域地质背景条件相似时,浆体容重随流域形态完整系数的增大而减小。当流域形态完整系数大于0.3时,形成的泥石流多为稀性泥石流,且逐步向水石流、夹砂水流的状态发展,浆体容重可达到1.28t/m3的极值,这与目前观测到的泥石流容重最小值相符。基于统计关系所建立的拟合公式尤其适用于流域形态完整系数较大的桦叶形泥石流沟,可为无法观测（已暴发或难以到达）的泥石流沟容重的计算提供简便方法,亦可为容重参数的合理确定提供区域性参考。     

四川宁南县白鹤滩6·28泥石流特征分析

2012年6月28日四川省凉山州宁南县白鹤滩镇矮子沟发生特大泥石流灾害,泥石流冲毁白鹤滩镇的一家酒楼,造成40人死亡失踪。经过现场调查,沟道内丰富的物源物质以及6月27日晚的局地强降雨是本次泥石流灾害发生的主要原因,同时确定了本次泥石流具有物源区与流通区相叠加的特征。通过现场取样分析计算获得本次泥石流的容重为1.71g/cm3,属稀性泥石流;利用泥石流弯道超高计算公式反算获得本次泥石流的流速约为7.4m/s,并由此计算出泥石流的整体冲击力。由于目前沟内还存在有大量潜在物源,因此建议采用一定的拦挡工程,同时加强汛期排查值守,完善预警预报制度,以防止类似悲剧再次发生。     

汶川极震区锄头沟泥石流发育特征及启动机理

汶川地震过后大量的老泥石流被激活,随着潜伏期的过去,雨季来临,松散物源开始重新活跃。通过对锄头沟泥石流的实地调查及现场测量发现,该沟流域面积较大,支沟发育,支沟及主沟后缘比降大,主沟中下段宽缓,泥石流物源主要为崩塌物源,分布于流域中上部和支沟内,泥石流由中上部和支沟启动,汇聚于主沟内,并沿沟道下段堆积,并通过室内试验等手段,还原了泥石流发生时的激发雨量及物源分布特征。震后极震区泥石流的具有物源类型丰富、易发程度高、激发雨量偏小和支沟群发等特点,该沟泥石流还出现了堵溃型泥石流现象。     

都江堰市龙池镇黄央沟泥石流特征与防治工程效果分析

黄央沟位于"5.12"汶川地震的极重灾区四川省都江堰市龙池镇,地震使沟内山体发生大规模的滑坡和崩塌,其为泥石流的形成提供了丰富的松散固体物质。地震后黄央沟泥石流十分活跃,2010年8月13日、8月18日和2013年7月9日均暴发了泥石流,造成了严重的经济损失。笔者通过对黄央沟泥石流灾害现场进行实地调查,详细分析了黄央沟泥石流的形成条件和发育特征,并对已有防治工程效果进行了分析和探讨。针对防治工程存在的问题和黄央沟泥石流的特点,建议在沟道下游和堆积区修建排导沟,使泥石流顺畅排入龙溪河;采取工程和生物措施来稳定沟道内的崩滑堆积体和不稳定斜坡,减少泥石流物源;沟口公路采用高架桥跨越方式通过泥石流堆积扇。该研究结果可为强震区泥石流灾害的防治提供参考。     

四川省都江堰市龙池地区泥石流危险性评价研究

汶川地震灾区震后泥石流灾害较震前活跃,对灾区泥石流危险性进行评价是灾后重建过程中合理防灾减灾的基础工作。通过研究泥石流灾害事件中的泥石流规模、泥石流沟堆积扇面积及相应的灾害损失等基础资料,提出以泥石流在泥石流沟堆积扇上的平均堆积厚度替代泥石流规模作为主要危险因子的单沟泥石流危险性评价方法。用该方法对汶川震区都江堰市龙池镇龙溪河流域2010年"8.13"泥石流事件中的29条沟谷型泥石流进行危险性评价,评价结果中9条为高度危险,12条为中度危险,8条为低度危险。用以泥石流规模为主要危险因子的单沟泥石流危险性评价方法进行对比评价,2种评价方法中有65.5%的泥石流的危险性评价结果一致。以泥石流沟堆积扇平均堆积厚度为主要危险因子的单沟泥石流危险性评价方法更能突出规模对泥石流综合危险度的贡献,能更好地反映小泥石流流域和小泥石流堆积扇的泥石流在中小规模的泥石流总量下的危险程度。     

康定雅拉河无名沟崩滑坡面泥石流峰值流速流量的沿程变化特征

在分析崩滑坡面泥石流的基本特征和其峰值流速流量一般规律的基础上，以康定雅拉河无名沟1995年的百年一遇泥石流为研究示范，在了解该流域的基本特征，分析该次泥石流的形成，容重、颗粒组成等基本特性的基础上，用弯道超高的理论和用古乡沟泥石流建立的流速计算公式，计算测量断面的流速及泥石流峰值流速沿程变化，用形态调查法分析计算不同断面的泥石流流量，并分析其沿程变化，通过分析可知崩滑坡面泥石流峰值流速与流量在整个流通过程是逐步变化的，在靠近物源区，流量随着物源的加入逐步增加，而流速随着能量的消耗逐渐减少，在靠近堆积区由于坡降的减小，流速与流量呈减小的趋势，崩滑坡面泥石流峰值流速泥石流流速也有一个相对的匀速段，但这个匀速段的长度较短，崩滑坡面泥石流峰值流量过程的沿程变化曲线接近于正态分布，此类泥石流防治中的拦挡措施要注意充分利用其在坡降减小的过程中流速和流量迅速降低的特征，而其排导措施要注意到此类泥石流的高阻力特征，注意保证排导槽的足够坡度。     

黏性泥石流沟床冲刷深度研究

沟床冲刷深度是泥石流灾害防治工程设计最重要的参数之一,但到目前为止,关于黏性泥石流沟床冲刷的研究较少,沟床冲刷深度还没有权威可信的计算方法,是泥石流防治工程设计急需解决的技术问题。详细分析了黏性泥石流及可能冲刷沟床运动过程中受力情况,推导出黏性泥石流沟床最大冲刷深度计算公式。公式表明黏性泥石流沟床冲刷深度随泥石流泥深、泥石流重度和沟床纵比降及沟床堆积土体黏性的增大而增大,随沟床堆积土体内摩擦角的增大而减小。与现有计算方法相比,公式基于严格理论推导,计算结果更为精确,可用于计算已发生泥石流地区的不同频率的泥石流的冲刷深度,并举例说明了计算公式的实用价值,其结果为泥石流防治工程设计提供技术支撑。     

九寨沟震区“6·21”泥石流成因与致灾机制研究

2019年6月20日晚九寨沟普降大到暴雨,导致九寨沟景区内卓追沟、下季节海子沟、则查洼沟等多处发生泥石流。3条泥石流沟分别冲出固体物质2.79×104m3、3.7×104m3,2.67×104m3,造成多处停淤挡墙及拦砂坝损坏,并淤埋了景区内的部分道路,造成了交通的短时间中断。根据灾后地面调查和遥感解译,初步查明了本次泥石流灾害的成因和致灾过程机制。灾害成因:地震引发的崩塌滑坡产生大量的新增松散固体物源与原有的沟坡堆积物(包括老泥石流堆积物)在强降水的作用下形成泥石流,因此本次泥石流是地震和降雨共同作用的结果。通过泥石流发生前后各流域沟道纵剖面和典型横断面调查分析,发现泥石流致灾过程机制主要包括:(1)泥石流冲刷沟道使老泥石流堆积物参与泥石流运动、同时诱发沟岸失稳崩塌,因而增强泥石流规模和冲击力等动力学参数;(2)沟道卡口和崩滑体滑入沟道后导致泥石流堵塞,在后续泥石流的作用下发生级联溃决,进而增大泥石流峰值流量和冲击力等动力学参数。在两种机制的共同作用下,泥石流规模和冲击力等参数可能超出防治工程规划设计指标,进而导致防治工程损毁并淤埋道路。因此,建议充分考虑地震与强降雨复合作用下九寨沟景区泥石流风险评估、防治工程规划设计的合理性和可靠性等关键问题,以保障景区安全。     

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。     

基于分形理论和模型试验的沟道物源动储量评价模型

汶川地震后,大量松散固体物源堆积在沟道中,使沟道泥石流发生的概率激增。准确的计算泥石流沟道物源的动储量一直是泥石流物源统计的难点。文章以七盘沟下游主沟段沟道物源为研究对象,在实地勘查、资料收集的基础上,以室内模型试验为研究手段,引入分形理论将复杂的土体粒度成分用分维值定量描述,研究不同沟道堆积体在不同降雨作用下的侵蚀规律,建立以降雨强度和分维度为双影响因子的动储量评价模型。研究表明:粗粒土不易起动,但在充足的水动力条件下,侵蚀作用会成倍放大;上细下粗土发生泥石流时侵蚀变化和总的侵蚀规模较小,这种粒序分布形式有益于沟道的稳定;上粗下细土与粗粒土的侵蚀现象类似,但发生大规模泥石流的降雨阈值低于粗粒土;沟道物源中,侵蚀作用效应的排序为:溯源侵蚀>下切侵蚀>侧缘侵蚀>潜蚀;文章所拟合的公式适用于宽缓型沟道泥石流,对于窄陡型沟道泥石流存在一定的局限性。     

Rainfall-triggering response patterns of post-seismic debris flows in the Wenchuan earthquake area

Several giant debris flows occurred in southwestern China after the Wenchuan earthquake, causing serious casualties and economic losses. Debris flows were frequently triggered after the earthquake. A relatively accurate prediction of these post-seismic debris flows can help to reduce the consequent damages. Existing debris flow prediction is almost based on the study of the relationship between post-earthquake debris flows and rainfall. The relationship between the occurrence of post-seismic debris flows and characteristic rainfall patterns was studied in this paper. Fourteen rainfall events related to debris flows that occurred in four watersheds in the Wenchuan earthquake area were collected. By analyzing the rainfall data, characteristics of rainfall events that triggered debris flows after the earthquake were obtained. Both the critical maximum rainfall intensity and average rainfall intensity increased with the time. To describe the critical conditions for debris flow initiation, intensity–duration curves were constructed, which shows how the threshold for triggering debris flows increased each year. The time that the critical rainfall intensities of debris flow occurrences return to the value prior to the earthquake could not be estimated due to the absent rainfall data before the earthquake. Rainfall-triggering response patterns could be distinguished for rainfall-induced debris flows. The critical rainfall patterns related to debris flows could be divided on the basis of antecedent rainfall duration and intensity into three categories: (1) a rapid triggering response pattern, (2) an intermediate triggering response pattern, and (3) a slow triggering response pattern. The triggering response patterns are closely related to the initiation mechanisms of post-earthquake debris flows. The main difference in initiation mechanisms and difference in triggering patterns by rainfall is regulated by the infiltration process and determined by a number of parameters, such as hydro-mechanical soil characteristics, the thickness of the soil, and the slope gradient. In case of a rapid triggering response rainfall pattern, the hydraulic conductivity and initial moisture content are the main impact factors. Runoff erosion and rapid loading of solid material is the dominant process. In case of a rainfall pattern with a slow triggering response, the thickness and strength of the soil, high hydraulic conductivity, and rainfall intensity are the impact factors. Probably slope failure is the most dominant process initiating debris flows. In case of an intermediate triggering response pattern, both debris flow initiation mechanisms (runoff erosion and slope failure) can play a role.     

四川省8·13特大泥石流灾害特点、成因与启示

2010年8月12～14日,四川省部分地区普降大到暴雨,在5.12汶川地震极重灾区的绵竹市清平乡、汶川县映秀镇和都江堰龙池镇诱发了极为严重的泥石流灾害。本次泥石流灾害表明:地震区和非地震区、震前和震后的泥石流在发育分布规律、启动条件、暴发规模、活动形式及其成灾方式和危害性等方面都具有显著的差别。通过对8.13清平乡泥石流、映秀红椿沟泥石流以及龙池泥石流的基本分析,表明8.13泥石流具有群发性、突发性、破坏性、灾害链效应等特点,同时还具有沿发震断裂呈带状分布、物源主要来自于汶川地震触发的崩滑堆积物、活动形式主要表现为"拉槽"侵蚀等显著特征。震区异常丰富的松散固体物源和极端气候所造成的局地短时强降雨是泥石流暴发的根本原因。针对汶川地震区泥石流暴发的新特点,应进一步加强对震区泥石流的防治,尤其是针对具有重大泥石流隐患的沟谷,一方面应提高设防标准,强化工程治理和专业监测预警,另一方面更应引入风险管理和控制的理念,注重"防""治"结合;"软""硬"结合;工程措施与非工程措施结合;"治理"与"管理"结合,调动全社会力量,共同防范地质灾害。     

白龙江中上游泥石流形成条件与成灾模式探讨

白龙江中上游泥石流发育极为严重,危害、威胁巨大,研究该区泥石流的成灾模式和致灾模式对泥石流灾害防治、国土空间规划、生态文明建设具有重要的科学意义和实践指导价值。文中在分析白龙江流域中上游241条泥石流形成条件的基础上,对泥石流的成灾模式、致灾模式及泥石流防治进行了分析。研究结果表明:（1）泥石流受地形地貌影响显著,高差大于1000 m占总数74.3%,主沟沟床纵比降>200‰占总数93.4%;（2）众多滑坡体物源沿着坪定-化马断裂带呈条带状分布,泥石流物源主要来源于千枚岩、变质砂岩、残坡积层、黄土等软弱地层的崩塌、滑坡体,物源分布与下伏基岩坡向关系不大;（3）该区泥石流按地貌特征分主要有沟谷型泥石流（占总数69.7%）、坡面型泥石流（占总数30.3%）,基于固体物质补给方式划分泥石流成灾模式主要有重力侵蚀补给型（占总数71%）、坡面侵蚀冲蚀补给型（占总数10%）、沟床侵蚀补给型（占总数19%）;（4）泥石流主要的致灾模式为溃决-冲毁、冲积-淤埋、爬高-堆积、侵蚀-坍塌、淤埋-掩埋、堰塞-次生灾害;（5）重力侵蚀补给型泥石流重点防治沟内重大灾害体,坡面侵蚀冲蚀补给型泥石流防治以拦挡、排导工程为主,沟道侵蚀补给型泥石流防治以清淤、排导为主。     

汶川地震后四川省绵竹市清平乡文家沟泥石流灾害调查研究

在2008年5月12日汶川地震后的地震灾区暴发了许多泥石流灾害,其中以四川省绵竹市清平乡文家沟泥石流最为显著。文家沟原来不是泥石流沟,在汶川地震时由于滑坡形成的巨大的滑坡-碎屑流堆积体改变了文家沟的泥石流形成条件,在此后的3个雨季内,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8.13文家沟泥石流规模和危害最大。8.13文家沟泥石流暴发时的总降雨量为227mm,泥石流持续时间约2.5h,泥石流总量约310×104m3;泥石流造成7人死亡,5人失踪,39人受伤,479户农房被掩埋,直接经济损失4.3亿元。5次大规模和特大规模的泥石流以及洪水仅带走了16%的可以很容易形成泥石流的滑坡-碎屑流堆积物,文家沟如再遭遇较大降雨还会暴发泥石流。即使在今后的雨季中暴发几次规模如8.13泥石流一样大的特大规模泥石流,文家沟在较大降雨下仍然可能暴发泥石流灾害,因此对文家沟泥石流的防治工作将是一个长期的工作。