木里县项脚沟火后泥石流发育特征及应急处置对策

2020年3月28日,四川省凉山彝族自治州木里藏族自治县项脚乡及其毗邻的白碉、乔瓦等乡镇发生森林火灾,其中项脚乡项脚沟流域中、上部火灾后火烧迹地植被遭受严重破坏。自6月9日山顶附近局地短时强降雨激发甲尔沟(东支)暴发火后泥石流灾害以来,项脚沟主沟及多条支沟分别于6月12日、22日、23日、28日、29日、7月7日相继发生不等规模火后泥石流,造成沟口部分建筑物被多次淤埋,基于完善的群测群防体系,上述泥石流灾害均未造成人员伤亡。本文在现场调查基础上,重点解剖甲尔沟(东支)泥石流发育特征,分析临灾避险成功的关键是地方政府及各级相关部门高度重视、前期隐患排查到位、群测群防体系健全并高效运转、基层干部及相关人员履职尽责,并提出了应急工作中的不足。     

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、遥感解译等手段,计算了研究区的坡面侵蚀物源动储量。结果表明:在火后5年内,D4流域坡面侵蚀物源动储量约为3.28×104 m3,中度和重度火烧区贡献量较大,合计占比高达93.90%。随着后期植被恢复和土壤物理及水文地质性质改善,坡面土壤侵蚀模数将会降低,坡面侵蚀物源动储量也随之减少。该研究成果对火后泥石流应急治理工程(如拦砂坝等)的库容、结构设计具有指导借鉴意义。     

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。     

火烧迹地土壤斥水性和渗透性变化特性

林火会造成火烧迹地土壤斥水性增强及渗透性降低,导致降雨期间流域内地表产流率激增。在一定条件下,尤其是地形陡峭的高海拔山区,地表产流激增一般是泥石流灾害发生的重要诱因。然而,对于高海拔山区火烧迹地土壤斥水性和渗透性变化特征的研究相对缺乏。以海拔高程3029~4474 m的四川省雅江县恶古乡火烧迹地为研究对象,通过现场水滴入渗试验和圆盘入渗试验,探究斥水性强度分布及其与土壤入渗参数之间的内在联系。结果显示:土壤斥水性强度分布具备较大的空间异质性,林火对斥水性的影响深度在轻度火烧区为2 cm,在中度和严重火烧区为3 cm;研究区土壤渗透能力与斥水性强度呈反比,饱和导水率和吸渗率与水滴入渗时间之间遵循幂函数分布,其变异系数与火烈度呈正比,且严重火烧区部分土壤由于斥水性被高温破坏造成饱和导水率增大;斥水性土壤相较于亲水性土壤出现明显的入渗延迟现象。研究结果丰富了高海拔山区火烧迹地水文特征的研究,为揭示火烧迹地泥石流坡面物源起动机理提供理论依据。     

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。     

火后泥石流形成过程的物源启动模式研究

火后泥石流是火烧迹地最为严重的次生地质灾害,相对于传统泥石流和震后泥石流,其物源启动模式及致灾机理呈现出特殊性。通过对四川省乡城县仁额拥沟火烧迹地沟道不同时间尺度下的累积侵蚀量统计分析,将火烧迹地物源启动分为3个阶段:坡面侵蚀阶段、高含沙水流沟道侵蚀阶段和泥石流沟道刨蚀阶段,其中面蚀到沟蚀转变所需的汇流面积与斜坡倾斜度和火烈度呈负相关,高含沙水流转变为泥石流后常常造成沟道侵蚀率的激增;火烧后2 a的坡面侵蚀量相当于火烧前10~30 a的侵蚀总量,且主要发生在中度及严重火烧区;火烧区的滑坡发育率远高于未火烧区,但未发现火烈度对滑坡体积有明显影响,其主要受临空面高度影响,并呈幂函数正相关,滑坡物源启动模式为坡脚切坡触发的逐级牵引后退式补给。