甘肃省白龙江流域降雨型潜在泥石流危险性预报模型

【研究目的】泥石流灾害是白龙江流域分布广泛并常引起群死群伤的重大地质灾害,准确评价泥石流活动规模及其危险度,是泥石流危险性预警预报的前提,合理构建危险性预报模型是泥石流防灾减灾的关键。【研究方法】本文以研究区历史泥石流案例和对应降雨资料为基础数据,采用统计分析方法,通过分析形成泥石流关键地质环境条件及其相互关系,构建了白龙江流域潜在泥石流危险度定量评价模型,提出了两类泥石流危险级别临界判别模式。【研究结果】结果表明：（1）以泥石流活动规模、沟床平均比降、流域切割密度、不稳定沟床比例为判断因子的泥石流危险度动态定量计算模型,能快速准确预测未来不同工程情景和降雨频率工况下泥石流危险度;（2）影响降雨型泥石流发生的地形条件由流域面积、10°~40°斜坡坡度面积比、沟床平均纵比降等组成,降雨条件主要由泥石流爆发前的24 h累积降雨量、触发泥石流1 h降雨量或10 min降雨量等组成;（3）依据30条典型泥石流沟危险度计算结果,获得泥石流危险性临界判别值,提出了降雨型潜在泥石流危险性1 h预报模型（Ⅰ类）和10 min预报模型（Ⅱ类）,其中Ⅰ类模型高危险度以上泥石流预测精度大于87.5%,Ⅱ类模型中等危险度以上泥石流预测精度大于80%,而两类预报模型验证准确率为83.3%。【结论】研究成果为泥石流精准预警预报提供了技术支撑,对建立中小尺度泥石流实时化预警系统具有一定参考意义。创新点：通过确定与泥石流相对应关键地质环境因子,构建了泥石流危险度动态定量评价模型,依据泥石流危险性1 h和10 min临界判别模式可准确实现潜在泥石流预警预报。     

沟床起动型泥石流的10 min降雨预报模型

针对沟床起动型泥石流的诱发因素为高强度短历时的降雨,提出10 min降雨强度是这类泥石流暴发的关键。在1 h预报模型的基础上,基于云南蒋家沟的多年泥石流观测资料,修正了1 h预报模型的降雨参数,并得到了10 min降雨预报模型。10 min降雨预报模型在中国西部的其他流域,如云南浑水沟、贵州望谟县打易区域泥石流沟、四川三滩沟、四川雅安陆王沟和干溪沟、甘肃柳湾沟、甘肃马槽沟等流域的验证中,取得了较好的结果。10 min降雨预报模型是部分建立在泥石流的形成机理上的模型,并不是完全的统计模型,因此该模型也可以用于其他地区的沟床起动类型泥石流预报。     

降雨诱发坡面型泥石流形成机理

基于野外调查和室内测试分析,依据岩土体破坏准则理论,结合典型坡面型泥石流进行剖析,从坡面型泥石流形成的影响因素、运动学特征、动力条件、形成与演化过程等方面,探讨了降雨诱发坡面型泥石流的形成机理。研究结果表明:坡面流以平移式滑动方式破坏为主,通常发生于残坡积土层厚度小(≤2.0 m)的陡坡地带(坡度≥40°),降雨是坡面型泥石流的主要触发因素,雨水入渗促使斜坡残坡积岩土体饱和软化,当土体含水率超过28%~30%,粘聚力、内摩擦角与含水率关系曲线都出现了明显的拐点,即饱和度超过75%时,其粘聚力和内摩擦角都发生急剧降低,斜坡土体由稳定状态向破坏状态演化。遇持续降雨(或暴雨)作用,此种残坡积土局部发生失稳下滑——流土,进而在动水压力作用下发生下泻造浆形成坡面泥石流。     

坡面泥石流活动与降水之间的关系初探——以重庆北碚地区为例

文章从坡面泥石流的形成条件入手,结合重庆北碚地区地质地貌和气象条件,分析了该地区从1962～2003年发生的坡面泥石流的数据及降雨资料,认为在该区域,降水是诱发坡面泥石流的决定性因素.通过对具体坡面泥石流事例的分析,认为坡面泥石流的发生与前期降雨量和短历时雨强关系密切,前期降雨量对泥石流形成的贡献比较大,短历时雨强主要起到激发作用,当短历时雨强指数＞550时,应发出泥石流危险警报.最后利用发生坡面泥石流前3日累计降雨量和当日前期降雨量,得出了该区域降水诱发坡面泥石流的临界雨量方程.     

模拟降雨条件下坡面流水动力学特性研究

为探明降雨条件下沙黄土坡面水流水动力学特性,以流体力学和泥沙运动力学理论为依据,通过5个坡度和5个雨强组合条件下室内模拟降雨试验,系统研究了坡面水流水力参数的变化规律。结果表明,降雨条件下坡面薄层水流雷诺数均小于580,处于层流失稳区;水流流型随雨强和坡度的变化而发生转捩,当坡度较缓、雨强较小时,床面形态处于低能态区和过渡区,床面出现沙纹现象,水流宏观上呈缓流,反之,坡度较陡、雨强较大时,床面由沙纹和沙垄向动平床过渡,宏观上多呈急流;并根据薄层水流阻力组成特点,推导出沙黄土坡面薄层水流阻力计算公式。验证结果表明,该式误差较小,可为坡面侵蚀预报模型的构建提供参考。     

北京山区泥石流降雨特征分析及降雨预报初探

本文通过北京山区近几十年的泥石流活动特点,阐述了泥石流的时空分布及活动强度与降雨之间的关系,认为,泥石流集中暴发区为大暴雨笼置空间所控制,发生时间多取决于一场大暴雨过程中高雨强出现之时;发生的数量与规模既决定于降雨的空间又取于降雨的强度。     

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...     

日喀则市谢通门县尼玛弄自然村坡面泥石流发育特征及防治对策

坡面泥石流具有规模小、分布广、暴发突然、流动快、过程短、冲击力大等特征,是一种危害十分严重的自然灾害。为了查明西藏日喀则市谢通门县尼玛弄自然村坡面泥石流的发育特征,以野外精细化调查和测量为工作方法,在查明泥石流区域地质环境及分区特征、主沟支沟的沟道特征、形成条件、物源转化关系的基础上,综合研判泥石流的发展趋势并划定了危险区范围。结果表明: 流域内松散固体物源总量约为22.72×7;104 m3,可能参与泥石流活动的动储量约为7.82×7;104 m3; 坡面泥石流一旦遭遇大暴雨,势必引发较大规模的泥石流灾害; 泥石流的综合致灾能力较强,受灾体的抗灾能力较弱,泥石流治理紧迫性等级为I级; 提出“导流槽+截流槽+导流堤”和“导流防护堤”两种工程治理方案,为该区泥石流防治工作提供参考。     

重庆地区降雨型滑坡相关性分析及预报模型

整理大量重庆地区降雨诱发滑坡资料,对降雨因子、累积降雨因子、前期降雨衰减系数与滑坡发生与否及滑坡发生数量之间进行系统的相关分析。结果表明:(1)当日降雨量对滑坡的诱发作用最显著,当日最大小时降雨与当日降雨量高度相关;(2)据滑坡发生前日期增加,降雨因子与滑坡相关及偏相关系数随之降低,在据滑坡发生前3d之后已变得很小;(3)大范围滑坡一般在暴雨当日或滞后一天产生,仅有短时强降雨很难诱发大范围滑坡,还需要一定前期降雨量为基础;(4)累积降雨因子与滑坡因子间都显著相关,且随着累积降雨日数的增加,其相关系数先上升后下降;(5)重庆地区适宜的前期降雨衰减系数在0.6左右。在此基础上拟合出了有效累积降雨量-滑坡发生概率预报模型,并使用当日最大小时降雨量-滑坡发生概率模型对其进行修正。最后使用降雨诱发滑坡实例检验该修正模型,结果可为重庆地区降雨型滑坡的预测预报提供科学依据。     

沟床起动型泥石流预报研究

贵州省望谟县2011年6月6日暴发了特大山洪泥石流,其中暴雨中心所在的打易镇多处暴发泥石流。短历时强降雨激发了沟床起动类型的泥石流。本文通过对贵州望谟河流域群发泥石流的调查,得出该流域的66条沟中,22条沟无沟床起动类型泥石流暴发,25条沟暴发沟床起动类型泥石流,还有19条沟无法确定是否有沟床起动类型泥石流暴发。在前期工作基础上,提出了地质条件和降水条件因子的改进方法;并在前期工作的3大条件（地形条件、地质条件和降水条件）之间的关系基础上,由贵州望谟群发泥石流数据得出改进沟床起动类型泥石流的临界值,提出了泥石流的预报模型。本文模型在我国西南地区的泥石流验证中非常成功,为泥石流的预报提供了一个新方法。预报模型中的地形因子和地质因子还可以判断泥石流流域的暴发频率,为正确地判断泥石流流域的特征打下了基础。预报模型也可以估算泥石流的暴发规模,为定量地预测泥石流危害范围提供了依据。     

基于ArcGIS＋DEM的三眼峪泥石流水动力条件分析

通过对甘肃省舟曲三眼峪特大泥石流灾害的现场调查,从泥石流形成的地形地貌条件和水动力条件人手,以ArcGIS为平台,运用DEM数据,分析了特大泥石流灾害的三区地形地貌特征、固体松散物特征、降雨特征以及泥石流静力学和动力学特征。结果表明：三眼峪三区为泥石流的形成和径流流通提供了极为有利地形条件;固体松散物质补给量潜力巨大,会导致堰塞坝的放大效应;诱发此次特大山洪泥石流是一场局地性、短时强度大的暴雨过程,泥石流容重在2．10t·m^-3左右,属于高容重黏性泥石流;泥石流屈服应力在8000Pa以上,大小眼峪（降雨汇流区）及三眼峪（泥石流堆积区）泥石流流速分别为8．97m／s、7．06m／s和6．02m／s,洪峰流量分别为1659m^3／s、1553m^3／s和1896m^3／s,冲击力分别为46676tf、40236tf和21182tf,其破坏力巨大,危害严重,使得泥石流在汇流区破坏力巨大以切蚀为主,受地形影响,三眼峪出口处,冲击力减小,泥石流发生堆积。     

浅层滑坡诱发沟谷泥石流的地形和降雨条件

2011年贵州省望谟县打易镇的大范围浅层滑坡诱发的沟谷泥石流提供了研究这类泥石流地形和降雨条件的机会。在地质条件一致和小区域内的降雨条件基本一致的情况下,地形条件就是这些泥石流暴发与否的唯一决定因素。对比一些重要的地形因素与泥石流暴发的关系,得出了由流域面积、沟床纵比降和25°~45°山坡坡度面积比组成的泥石流综合地形因子T。在地形因子T的基础上,研究获得了由前期降雨量、1 h降雨强度、年平均降雨量等组成的降雨因子R。由地形因子T和降雨因子R获得的临界条件P可以判断该区域的泥石流暴发。由于研究工作部分基于泥石流的形成机理,研究成果还可用于其他区域的泥石流形成预测,为泥石流的预测预报提供了一个较好的方法。     

三眼峪特大泥石流发展趋势分析

舟曲“8．8”特大山洪泥石流灾难之后,研究其发展趋势是做好舟曲灾后重建和防灾减灾工作的基础。通过现场调查和搜集历史数据,分析了泥石流再次爆发的可能性和发展趋势。认为三眼峪沟爆发泥石流的地形地貌和降雨条件依然存在,“8．8”特大泥石流的下泄量体积仅180×10^4m^3,仅为总物源的1／15,大量的松散物质仍然堆积在沟谷内,三眼峪仍然具有再次发生泥石流的可能性。三眼峪沟泥石流仍处于不断发展之中,频率和规模将呈现增大的趋势,灾后泥石流堆积扇上人员、住房和基础设施减少会使泥石流造成的灾害损失减小。     

安徽省黟县\"6.21\"型泥石流特征及形成机制

在野外调查的基础上,通过对黟县北部地区(柯村、美溪、宏潭)泥石流灾害产生的特征、分布、危害及形成规律的研究分析,论述了黟县\"6 21\"型泥石流产生的地质环境条件及主要控制性因素。认为:区内山高坡陡,地势陡竣、河谷狭窄呈\"V\"字型,人类工程活动强烈,而且降雨集中、强度大,易产生控制面积小、历时短、强度大而且能激发泥石流产生的暴雨量(\"6 12\"型降雨),是安徽省比较典型的泥石流灾害易发区。预测分析表明,黟县北部地区不仅具备泥石流产生的地形、构造及岩性条件,而且16条支沟内松散固体物质储量丰富(沟谷的松散固体物质储量一般均大于1 0×104m3 km2),泥石流的产生具备丰富的固体物源基础。同时,区内也是安徽省强降雨中心之一,暴雨或大暴雨均发生于每年的6月中旬,类似于2002年\"6 21\"型的大暴雨。产生周期约为10～15年一遇。因此,预测黟县北部地区16条支谷泥石流发生的频率为10～15年一遇。     

浙东南山丘区泥石流爆发的临界雨量分析

首先对浙东南山区泥石流的形成条件（物源、地形和降水条件）进行了研究。随后研究了本区泥石流的基本特征：在形成方式上,以谷坡或沟源地带的土动力启动方式为主;在侵蚀特征方面,主要有面蚀作用和沟谷侵蚀作用;堆积特征方面,在宏观上当规模较大时可形成堆积扇,规模较小时往往以停积于中下游沟道为主;微观上,主要表现为堆积物质结构杂乱,个别具有期次性。对本区泥石流临界雨量组合进行分析,认为采用基于区域临界雨量组合的泥石流预警预报方法较为合理。利用研究区内4次群发泥石流时的降雨特征值确定了本区泥石流爆发的临界雨量组合,并将其应用于研究区泥石流的临灾预警,分为以下步骤：①收集实时降雨资料;②绘制实时雨量组合曲线;③泥石流灾害预警;④泥石流临界雨量基准的修正。     

北京地区暴雨泥石流预警阈值研究

泥石流是北京地区主要的地质灾害,强降雨是触发这一灾害的主控因子.因此,触发泥石流临界雨量的厘定成为实现高精度预报预警和防灾减灾的关键.但是,以前的研究多基于简单数据统计或定性分析层面,远不能满足地质灾害预警需要高精度定量数据的要求.文章对1949年以来北京地区发生的泥石流与其发生时期的降水数据进行了系统收集整理,对降雨...     

北京市泥石流灾害临界雨量研究

降雨是泥石流灾害的主要诱发因素。文章根据北京市历史上泥石流灾害发生时的前期雨量与当日激发雨量,建立了临界雨量判别模型。通过对北京地区泥石流灾害与降雨频率的分析,计算了不同时段的临界雨量;经验证明,计算结果是可信的。基于灾害与降雨频率分析来确定北京地区泥石流发生的临界雨量是一种新的尝试。该方法可用于计算不同泥石流沟道发生泥石流的临界雨量。     

北京山区泥石流灾害临界雨量研究

目前北京山区泥石流灾害的临界雨量研究方法主要是基于统计资料的临界雨量阈值判别法,该方法没有包含泥石流形成地区的地质背景条件与形成机理的信息,因此在推广上存在难度。本文从松散物质失稳引发泥石流的机理出发,推导了松散物质失稳时的雨量计算公式,该公式可用于计算不同流域内泥石流沟道的松散物质起动的临界雨量。将该公式与常规的临界雨量阈值判别公式相结合,能够提高北京地区泥石流灾害预报预警的准确度。     

泥石流起动原型试验及预报方法探索

在分析国内外泥石流预报的基础上,结合泥石流形成机理研究取得的进展,提出了新型的暴雨泥石流预报方法。通过蒋家沟泥石流源地人工降雨试验,坡面泥石流形成与源地土体特征参数变化存在密切的关系。暴雨泥石流形成的过程可以描述为:降雨→土体含水量、土体结构和土体组成的变化→土体强度变化→斜坡稳定性变化→坡面泥石流形成→沟谷泥石流。建立起前后两者的关系,用降雨并结合中间关系方程分析泥石流发生的概率、时间及形成规模等参数,逐步提高泥石流预测预报精度。比传统的预报方法在精度上有很大的提高,使对误差进行估算成为可能。