四川壤塘县石吾陇沟泥石流启动条件与堵河程度分析简

阿坝州壤塘县宗科乡石吾陇沟于2014年历经20年一遇强降雨,暴发了较大规模泥石流,泥石流峰值流量35. 38 m~3/s,冲出约6 000 m~3固体物堆积于沟口,造成沟口宗科河堵塞约三分之二。本文在对石吾陇沟的发育特征进行分析和对运动特征参数进行计算的基础上,对吾陇沟在不同频率泥石流规模下的堵河特征进行研究。首先利用已有经验公式对石吾陇沟在不同频率下堵河程度进行判断,其次结合流体动力学软件CFX对石吾陇沟堵河情况进行模拟分析。经验公式和数值模拟结果均表明,20年一遇泥石流会造成主河严重堵塞,与2014年实际情况基本一致; 50年一遇泥石流会造成主河堵断。此研究结果可为石吾陇沟泥石流治理提供依据。     

九寨沟县勿角镇甲勿沟泥石流运动参数特征与堵河分析

甲勿沟于2020年8月17日凌晨发生大规模泥石流过程,泥石流对主河汤珠河造成严重堵塞,主河河水以及甲勿沟泥石流形成漫流之势,河水携带大量泥砂及碎石,淤埋了沟口下游的阳山村安置点以及勿角场镇。经过现场实地调查,测量多条泥石流过流断面,通过计算分析“8.17”泥石流的运动参数特征,“8.17”泥石流强度接近降雨强度为10 a一遇的泥石流强度,泥石流性质为稀性泥石流。甲勿沟泥石流松散固体物源丰富,容易造成主河道汤珠河堵塞,根据泥石流堵河判别公式计算,泥石流堵塞汤珠河的可能性较大。     

汶川县绵虒镇板子沟“8·20”大型泥石流堵河特征及危害性预测

汶川地震后,板子沟曾发生过多次大规模泥石流,尤其是2019年“8·20”泥石流对沟口的道路桥梁以及村寨造成了严重的破坏,将主河道向对岸严重挤压,今后仍存在较大堵河的风险。文章在野外调查以及对泥石流基本特征和形成条件综合分析的基础上,分析了堵河特征,计算了不同频率下泥石流的堵河参数,并预测了各频率下溃决洪水对绵虒镇可能产生的影响。计算结果表明,频率为2％、5％和10％的泥石流造成岷江堵塞的可能性较小,假设发生堵河事件,绵虒镇也不会受到溃坝洪水的危害。频率为1％的泥石流很可能造成主河堵塞。体积约57.38×104 m3的泥石流物质可以到达岷江,形成高度约为51.61 m的堰塞坝。在主河洪水的作用下,堰塞坝发生溃坝,溃坝洪水的峰值流量为5 935.49 m3/s,到达绵虒镇后降至2 312.25 m3/s。由于相应的洪水深度（4.00 m）大于防护堤的高度（3.50 m）,因此溃坝洪水很可能会对绵虒镇防护堤附近民房造成破坏。为今后大型泥石流堵河特征的分析,以及溃决洪水对下游城镇可能造成的影响提供了参考。     

藏东南部泥石流堵河试验研究

通过模型试验对泥石流入汇主河后堵塞坝形成过程以及堵塞坝体溃决后主河河床形态特征进行了研究。实验历时3个月,共13组试验。在支主沟交汇角为90°的情况下,通过改变支沟泥石流容重、支主沟的流量比和动量比,建立了泥石流堵河的判别公式,当r>1 001.16时容易发生堵河现象,并对培龙沟两次泥石流堵河事件进行了判定;定义了主河的束窄率S与主河流速变异系数Fv,并发现了主河的束窄率与支主沟动量比之间存在线性关系;主河稳定后的平均宽度与流速变异系数之间存在幂的关系。该实验能够较好地模拟泥石流堵塞坝形成的过程,结果比较合理,并为泥石流灾害的防治提供了相应的理论基础。     

基于遥感影像的四川石棉“7·4”后沟泥石流形成机理与堵河过程分析

本文以2013年7月4日四川石棉县后沟堵河型泥石流为研究对象,通过泥石流堵河前后对比研究、前期与当日降雨分析、理论计算,认为后沟泥石流为强降雨自然诱发、矿渣物源补给的复合型泥石流。后沟泥石流的启动过程主要表现为:强降雨→启动点产生→沟道侵蚀、拉槽→沿程流量加大→矿渣物源参与→规模突增→淤积与下切交错→堵塞楠桠河。通过灾后的实地调查,后沟泥石流堵断楠桠河溃坝后,在堆积区形成2个堆积扇和3个对冲淤积点,保存着泥石流顶冲对岸形成堰塞体的形态特征,具有典型泥石流堵河特征。通过经验公式计算,后沟堵河程度在堵河可能性小和严重堵塞之间,与历史频率、实地调查、遥感分析具有较好的适应性。     

四川省九龙县娃娃沟泥石流运动特征与堵河成灾机制分析

2006年7月16日娃娃沟流域暴发的大规模泥石流,给下游3个电站造成巨大经济损失,是大渡河流域一次典型的灾害性泥石流。分析得出,娃娃沟泥石流重度高、搬运能力强,泥石流固体物质砂、石混杂,粗大砾石含量高;暴发频率低、规模大,流速及峰值流量分别高达10．78m／s及798．5m^3／s;在汇口处,泥石流堆积物堵塞河道是引起下游电站受灾的重要原因,高重度、粗颗粒、大流量的组合是此次泥石流堵江的重要原因。堵河判别计算结果显示在发生百年一遇泥石流时,该断面均有发生堵河的可能。娃娃沟泥石流表明：①在大渡河支流的泥石流沟周边的中小电站极有可能在泥石流暴发时受到破坏。因此,电站建设过程中应加强对周边泥石流沟的防灾减灾工作;②虽然娃娃沟流域植被良好,但仍然发生了大规模泥石流。表明植被不能完全避免泥石流的发生,对于此类泥石流沟不能疏忽大意。     

四川石棉熊家沟泥石流形成机理与成灾特征分析

四川石棉熊家沟曾于2013年7月4日爆发泥石流,该次泥石流物源类型多样、形成机理复杂,并发生堵塞主河的次生灾害链,具有代表性。通过研究,本次泥石流是在强降雨条件下,以中上游沟道松散物为启动点、沿程下切拉槽、崩滑不断参与运动的一场由自然因素形成的地质灾害。泥石流形成因素分为强降雨、沟道物源启动、崩滑规模扩大3个方面。参与熊家沟泥石流启动汇集的物质来源为沟道物源和崩滑物源,其中,沟道物源量占总量的81.55%。物源补给以沟道松散物为主,崩滑直接提供物源量小分散。经过"7·04"灾害后,流域沟道淤积抬升,形成新的沟道松散物,为下次泥石流埋下了隐患。熊家沟泥石流的成灾模式类型多样,表现为淤积抬高、撞击冲毁、堵塞主河、淹没上游。通过堵河经验公式判别,"7·04"熊家沟泥石流的形成特征极易发生堵河,当地政府与防灾减灾部门应有的放矢做好地质灾害防治工作。     

四川什邡干河沟泥石流发育特征及防治措施

干河沟为一老泥石流沟,曾于1996年8月暴发较大规模泥石流冲毁沟口红灯桥及木材厂。"5.12"地震后流域内新增大量松散物源,以崩滑体为主,主要集中于3~#沟,物源丰富,动储量约26×10~4m^3。该沟泥石流一次冲出固体物质量较大,大于2万m^2,规模大型。结合该沟泥石流的发育特征,提出了相关的防治措施及建议。     

云南维西哈达沟中频泥石流特征及堵溃危险性分析

中频泥石流具有较大危险性和暴发周期较长的特点,人类活动会诱发其发生并加剧其成灾严重程度,当沟道不能满足泄流输水能力时将发生堵溃,危及两岸甚至是主河河道安全。由于目前中频泥石流危险性分析的缺乏,因此以云南省哈达沟中频泥石流为例,探讨其特征和再次发生泥石流及导致沟道堵溃的危险性,并提出防治建议。结果显示：泥石流重度1.62 t/m3,泥石流沟口流速4.794 m/s,基于暴发频率10%情况下的沟口峰值流量为54.43 m3/s以及一次冲出总量为11 072.03 m3;在下游沟道处修建有涵洞,其过流量为16.5 m3/s,小于20 a一遇泥石流流量,一旦发生大型泥石流,则有堵溃危险。研究发现哈达沟中频泥石流危险度为高度危险,堵溃历史判断其再次发生沟道堵溃并有泥石流堵塞腊普河的可能性。     

怒江云南段高山峡谷区泥石流堵河危险研究

正怒江流域云南段山高谷深,地质条件复杂,泥石流多发频发,常形成堵河事件,严重威胁区内人民生命财产安全。针对怒江云南段泥石流堵河现象,通过理论分析、数值模拟及野外验证,探讨怒江泥石流堵河类型及泥石流堵河危险性评价。怒江云南段泥石流堵河以部分堵塞类型为主,泥石流主沟两侧为高危险区,建议重点防护或安全避让。     

基于CFX的江口沟泥石流危险区范围预测模拟

拟建猴子岩水电站移民安置点位于江口沟泥石流堆积扇上,通过现场调查泥石流形成条件和运动特征,获得了1958年发生的50 a一遇泥石流危险区范围,根据雨洪法计算确定了泥石流的相关运动学参数。使用基于有限体积法的CFX软件,选择Bingham流变模型对江口沟泥石流流动过程的液面分布情况和速度场进行了三维数值模拟,得出了泥石流危险区范围和速度场分布情况。模拟结果显示,江口沟50 a一遇泥石流流过堆积区的平均速度为5.76 m/s,其中最大速度为13.59 m/s。数值模拟计算得出的危险范围较1958年扩大,是因为早期泥石流堆积物将原有地面特别是沟道附近地面抬高,使得现状条件下泥石流更容易向两侧漫流泛滥而扩大。上述结果为泥石流防治工程设计及危险区范围划定提供了一种新的方法,对工程实践具有重要的指导意义。     

基于FLO-2D的矿山泥石流运动特征及危险性评价——以甘肃省岷县簸箕沟矿山泥石流为例

岷县簸箕沟金矿因人类开采活动引发了矿山泥石流灾害. 采用FLO-2D软件模拟分析了降雨强度重现期50 a及100 a条件下的簸箕沟泥石流运动特征, 进行危险性评价和分区, 并结合实际发生情况做了精度验证. 结果表明: 簸箕沟泥石流的堆积扇范围、堆积深度以及平均流速等运动特征参数随着降雨重现周期的变长而增大, 堆积扇中部的堆积深度及流速明显大于两翼及前端. 泥石流的危险区集中分布于泥石流沟道以及沟口一定范围内. 随着降雨重现周期的变长, 高危险区面积比例由48%升高至54.0%. 通过精度验证得出模拟结果与实际情况基本相符, 可信度较高.     

震后都汶公路沿线泥石流沟堵江危险性评估

震后泥石流松散物质显著增多,临界雨量降低,导致泥石流暴发频率增加、规模增大,从而使震后灾区泥石流堵江事件频繁发生,给灾区带来严重的二次灾害。为了评价震后泥石流堵江概率大小,本文在野外考察基础上,获得研究区泥石流沟基础数据,并根据水文模型计算不同频率下的泥石流规模; 在此基础上利用泥石流堵江公式,获取研究区域泥石流堵江危险程度(数值),并结合研究区域已发生的泥石流堵江事件,界定了泥石流堵江公式的临界值,使之能够更加准确用来判定泥石流堵江概率,并对 5·12 地震极震区都汶公路沿线的7条泥石流在不同频率下的泥石流堵江概率进行评价。评价结果显示:牛眠沟和关山沟在暴发50a及其以上泥石流时,会发生堵江; 烧房沟、红椿沟和磨子沟在暴发10a及其以上泥石流时,会发生堵江事件; 洱沟和太平沟在暴发5a及其以上泥石流时便可能发生堵江; 上述泥石流沟一旦发生堵江,便会给映秀镇和都汶公路带来严重灾难。通过本文获取的堵江临界值可以作为判定泥石流堵江的参考标准,为泥石流防治、预报提供参考,同时可以为灾后重建和预防二次灾害提供科学借鉴。     

Post-earthquake changes and prediction of debris flow scales in Subao River Valley,Beichuan County,Sichuan Province,China

Subao River lies along the Beichuan–Yingxiu fault in Beichuan County, which has been heavily impacted by the Wenchuan earthquake on 12 May 2008 and has become sources of many geo-hazards. On 24 September 2008, a rainstorm triggered a large debris flow in the catchment, causing several deaths and significant damages. A case study on changes of the debris flow was conducted in the river. The peak discharges were calculated in the Guanmenzi, Huangnidi, and Daanshan gullies. Results indicated that the peak discharges corresponded to various return periods in different gullies: 200 years in Daanshan, 100 years in Huangnidi, and 50 years in Guanmenzi. However, the triggering precipitation in these three gullies was only of a 20-year return period. The debris flows had undergone significant changes. Analysis indicated that the changes should be ascribed to the flow characteristics, initiation conditions, and the channel blockage impacted by the rapid accumulation of loose material. Channel blockage was the principal factor increasing the scale of the debris flow. The values on the blocking coefficient were presented based on density, height, and other characteristics of dams. Finally, all of the peak debris flow discharges of the Subao River Valley for a 20-year return period were calculated using the recommended blocking coefficient values.     

Kuskonook Creek, an example of a debris flow analysis

Two debris flows occurred on Kuskonook Creek in British Columbia, Canada, in August and September 2004. The initiation factors included a major forest fire in the catchment in 2003, in association with relatively small rainfall events and the accumulation of sediment in the creek channels since the last large debris flow event. Previous regional studies and morphometric comparisons with other similar catchments indicate that Kuskonook Creek has characteristics predisposed to debris flows, even without the affects of a forest fire. Based on the investigations and analyses, a magnitude/frequency relationship for future debris events on Kuskonook Creek was developed, and this information was used to carry out a partial risk assessment. It is suggested that for design purposes, a 1/50-year return period and the corresponding debris flow magnitude of 15,000 m³ would provide conservative protection to the users of the provincial highway at the mouth of the creek.     

安宁河断裂带勒帕沟泥石流发育特征及防治建议

2011年6月17日,勒帕沟发生近50年来最大的一次泥石流,经计算泥石流断面平均流速为2.03 m/s,峰值流量为200.11 m3/s,为大型泥石流,对帕勒村村民生命财产造成了巨大危害。勒帕沟上游岸坡前缘不稳定斜坡体及勒帕沟沟道内松散堆积的卵砾石为勒帕沟泥石流的主要物源。上游支沟中碎屑物块度较小,易被水流冲走,不会形成堰塞湖和溃决型泥石流。勒帕沟流域现今仍有再次暴发泥石流的可能,建议于流域中上游进行人工植树造林,在下游清理河道,进行监测预警,以实现泥石流综合防治。      

雅鲁藏布江大拐弯典型泥石流全新世以来发育历史及活动特征

雅鲁藏布江大拐弯附近晚更新世末次冰期—全新世发育多期次泥石流, 组合形成了现代大规模扇形堆积体。以派镇蹦嘎沟泥石流为例, 采用地面调查、钻孔及14C测年等方法, 研究泥石流形成年代序列、堆积深度、冲出范围等特征, 分析结果表明: 现代蹦嘎沟依然有小规模的支沟泥石流发育且广泛堆积于沟道内, 现存堆积扇区域尚未发现泥石流堆积; 距今8500年左右为蹦噶沟全新世泥石流活跃期, 单期次累积堆积深度约10.9 m; 滨湖浅水相沉积(河流相)形成的浅灰色粉细砂中的两处碳样表明雅鲁藏布江现代河床在40~100年左右沉积深度约0.4 m, 年平均沉积速率4~10 mm; 海拔2906.1~2896.7 m及2849.4~2848.2 m处钻孔依次揭露厚度为9.4 m和1.2 m饼状青灰色粉质黏土, 推测发生两次堵江事件。上述结果可为该区域全新世以来泥石流活动性特征研究提供参考。      

四川汉源康家坡滑坡形成机理与滑坡—堰塞坝—泥石流灾害链分析

2018年8月6日中午12时,汉源县富泉镇西沟发生大规模滑坡,约1.50×10~6 m~3松散碎块石土在前期持续降雨作用下沿西沟右岸高速滑出、解体,并在主沟道内形成堰塞坝,体积约4.00×10~5 m~3。滑坡造成1人失踪,近6.70×10~3 m~2耕地被毁,紧急转移50余人。通过现场实地调查,结合无人机航飞、三维建模、地质、地震、水文、气象等资料,对康家坡滑坡基本特征进行了调查研究,调查表明,有利的地形条件、松散的覆盖层、充沛的前期降雨入渗及溪水对坡脚的冲刷是形成滑坡的主要原因。西沟原本为一条高频泥石流沟,本文在此基础上分析了堰塞坝溃坝的可能性及灾害链成灾模式。     

西藏天摩沟泥石流形成机制与成灾特征

西藏林芝市波密县天摩沟于2007年9月、2010年7月、2010年9月和2018年7月分别发生大型和巨型泥石流,4次泥石流活动均不同程度堵塞主河帕隆藏布,淤埋国道318或摧毁桥梁,堰塞湖淹没村道、溃决造成下游塌岸,给当地居民生命财产尤其是交通干道造成极大危害。文章针对以上4次泥石流活动,采用高分辨率遥感影像,对泥石流发生前的孕灾背景进行解译,同时结合无人机航空摄影和地面调查对天摩沟泥石流形成机制和成灾特征进行了对比分析,得到以下结论:(1)天摩沟内冰川发育,年际变化大,目前泥石流形成的主要方式为岩崩和堵溃,其中2018年和2007年为岩崩引发,2010年为堵溃引发,该沟同时具有冰川泥石流和降雨泥石流的特征。(2)经历了2007年和2010年3次大规模泥石流后,天摩沟内斜坡类物源储量增加了19.6%,绝大部分启动的冰碛物和崩滑物源都转化为泥石流沟道堆积物或冲出沟口。(3)天摩沟2018年泥石流容重为2.10g/cm^3,为黏性泥石流,流速快冲击力强,帕隆藏布河道受到挤压多次变道,历史上最大偏移距离为190m。(4)2018年7月11日泥石流成因为降雨条件下加剧冰川消融引发主沟沟源右侧岩崩,形成多阵次泥石流,主泥石流体积18×104m3,淤埋G318近220m。后续依然具有暴发大型泥石流的可能性,建议进行防治降低其危害程度。