A quantitative expression for the magnitude and intensity of disaster of storm surges

We here discuss the concept of the magnitude and the intensity of disaster of a storm surge and propose a method of calculation based on the principle of the wind scale and the earthquake magnitude. The magnitude of a storm surge is the quantitative index that describes the scale of the storm surge, and the intensity of disaster of a storm surge is the quantitative index that describes the losses caused by the storm surge.     

四川泸定MS6.8级地震区湾东河流域泥石流活动性预测

2022年9月5日四川泸定县发生M_S 6.8级地震, 地震诱发大量同震崩滑体, 并导致湾东河断流。基于现场调查、影像解译和区域地质资料分析, 采用空间统计和水文计算的方法, 对湾东河流域同震崩滑体分布特征和潜在泥石流危险性进行了研究。结果表明: 湾东河流域内同震崩滑体主要分布在地震烈度Ⅸ度区, 规模以中小型为主, 主要沿沟道两侧展布, 尤其是单薄山脊两侧临空面发育密度较大, 距断层距离和坡度对其分布具有明显的控灾效应; 未来湾东河流域暴发溃决型泥石流的冲出量可能为同等触发条件下震前泥石流的约两倍。依此提出了加强流域内溃决型泥石流风险防范, 尽快通过综合监测预警获取泥石流发生的临界雨量值, 在泥石流防治工程设计中应充分考虑泥石流规模放大系数等防灾减灾建议, 为泸定地震后泥石流灾害防灾减灾提供科学参考。      

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。     

An Overview of Formation Mechanism and Disaster Characteristics of Post-seismic Debris Flows Triggered by Subsequent Rainstorms in Wenchuan Earthquake Extremely Stricken Areas

The Wenchuan earthquake induced large amounts of debris flows and catastrophic incidents triggered by subsequent rainstorms occurred frequently in the past 6 rainy seasons, and thus resulted in serious casualties, huge economic loss and long-term impact. In this paper, post-seismic debris flows distributed in 10 Wenchuan earthquake extremely stricken counties were verified and debris flow database consisting of 609 debris flows was established based on detailed investigation organized by Land and Resources Department of Sichuan Province. Combined with database and related studies, the impact of Wenchuan earthquake on debris flows was analyzed. And then variation of formation conditions including rainfall threshold and landform condition was analyzed by contrasting pre-seismic and post-seismic debris flows. Followed are some typical viewpoints on initiation mechanism of post-seismic debris flows. In the end of this paper, characteristics of postseismic debris flows triggered by subsequent rainstorms were comprehensively summarized, such as regional group occurrence, high frequency, high viscosity, chain effect, huge dynamics, large scale and long duration. We hope this paper will be helpful in understanding the formation mechanism, disaster characteristics and prevention countermeasures of post-seismic debris flows in Wenchuan earthquake extremely stricken areas.     

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。     

基于小流域的地震扰动区降雨型滑坡泥石流危险性评价方法

地震扰动区存在大量震裂松散坡体,在持续或者密集的降雨条件下极易转化为滑坡灾害。同时,滑坡又会给泥石流提供大量松散固体物质,增加泥石流的危险性。因此,在震区,灾害通常以"链"的形式出现,比单一灾种危害性大。为了更有效地对地质灾害危险性进行评价,笔者将滑坡、泥石流作为灾害链,综合地加以分析和研究。选择5·12汶川大地震中受灾严重的都江堰市白沙河流域的17条泥石流沟作为研究区,建立滑坡-泥石流危险性评价耦合模型,研究24 h不同降雨量条件下小流域滑坡泥石流危险性的变化。耦合模型包括了坡体稳定性评价模型,水文模型及以泥石流规模、发生频率、流域面积、主沟长度、流域高差、切割密度、不稳定斜坡比为评价因子的泥石流危险性评价统计模型。研究结果表明:随着降雨量的增大,参与泥石流活动的松散物质方量持续增加,但当24 h降雨量超过200 mm后,泥石流沟的危险度等级不再发生变化;17条泥石流沟中4条为中危险度,12条为高危险度,1条为极高危险度。这说明研究区地质灾害问题相当严峻,在多雨季节存在泥石流群发的可能性,直接威胁到居住在泥石流沟附近的人民群众生命财产安全;因此,对于有直接危害对象的高危险度及其以上的泥石流沟,应该按照高等级设防标准进行工程治理及发布预警报。同时也说明,将滑坡、泥石流作为灾害链研究具必要性和可行性。     

泥石流容重的时空变化特征及影响因素研究

为了探索泥石流容重在不同时空条件下的动态演化特征及其影响机制,基于蒋家沟1995年以来的泥石流观测数据和汶川震区2008年以来的调查资料,研究了典型泥石流灾害的水土耦合过程和容重动态变化的互馈作用,对比分析了常用的容重计算方法在汶川震区泥石流计算中的差异性,并从计算公式和灾害特征两方面探索误差产生的原因。结果表明:容重随泥石流孕灾条件的时空演化而动态变化;在时间尺度上,物源活动性与容重呈正相关,物源赋存状态从极度活跃演化至高度活跃时,容重将下降10.0%～27.8%;泥石流峰值流量与容重成幂函数关系,容重随着流量增大而增大,但具有明显的上限值;在空间尺度上,容重与沟床纵比降变化趋势一致,随着侵蚀作用而增大,淤积作用而减小;常用的6种泥石流容重计算方法在龙门山区的应用结果偏差幅度为10%～30%,仅使用某种计算方法确定容重参数将导致一定误差。文章最后利用物质组成计算容重的方法,基于冲淤总量和颗粒参数建立了不同沟道段泥石流容重经验计算公式,并在雍家沟泥石流进行应用,结果显示该方法针对具有完整序列观测资料的泥石流沟,具有较好的适用性。     

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。     

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.     

汶川震区窄陡沟道型泥石流动力学特性及堵江分析——以都汶高速沿线磨子沟为例

在汶川震区沟道型泥石流中,普遍存在一种窄陡沟道类型,窄陡沟道型泥石流具有沟道纵坡陡、平均宽度窄、流域面积小的地形特点,在震区容易瞬间汇流形成大规模突发性泥石流灾害。结合四川省都汶高速沿线2013年“7·10”特大群发性泥石流,重点以窄陡沟道型的磨子沟泥石流为实例,针对该泥石流对都汶高速、岷江等造成的冲击淤埋及堵塞问题,通过现场调查泥石流形成条件和发育特征,采用大型流体动力学计算软件CFX模拟再现50年一遇暴雨频率下此类窄陡型泥石流的动力学过程,分析其危险范围、评价其冲击都汶高速桥梁,堵塞岷江,淹没岷江两岸居民安置点的破坏性影响,为提出针对性的泥石流防治工程措施提供依据。     

基于DEM的单沟泥石流危险性定量评价

DEM(Digial Elevaion Model)是地貌景观高程信息的数字表达,能够直观的反应地形地貌条件。泥石流形成和运动受其流域地貌条件的制约,流域系统信息是地貌发育状态的定量描述;故其值能够作为描述泥石流危险性的一种定量化指标。该研究在对甘肃南部地区白龙江流域的252条泥石流沟的基本参数统计分析基础上,选取其中45条泥石流单沟;通过DEM数据拟合其沟谷高程—面积抛物线方程,计算单沟泥石流流域面积—高程函数积分S;在缺乏流域其他环境因子参数的情况下,定量化描述泥石流危险性。     

绵竹清平8·13群发泥石流成因、特征与发展趋势

2010年8月13日凌晨,5·12汶川地震极重灾区绵竹市清平乡发生群发泥石流灾害,27条沟谷发生泥石流,占泥石流沟总数的69.4%,其中以文家沟泥石流最为严重。在调查基础上,分析了8·13特大群发泥石流的成因、特征和发展趋势,并提出了灾后规划重建中的地质安全问题。从成因上看,8·13特大群发泥石流是5·12汶川地震和强降雨共同作用的结果;从特征上来看,泥石流呈现出暴发空间的群发性、启动过程的复杂性、发生过程的持续性,成灾过程的链式性、危害形式的多样性、泥石流规模的放大性和泥石流隐患的隐蔽性等7个方面的特征;清平乡各沟8·13泥石流冲出方量约占物源总量的10%～50%,泥石流存在进一步频发、群发的态势,建议在灾后规划重建的过程中,应全面科学评估清平乡泥石流灾害的链式效应和地质环境容量问题,将地质灾害的防治同规划重建密切结合。     

Hazard assessment of debris flows in the Wenchuan earthquake-stricken area,South West China

The Longxi river basin with the city of Dujiangyan, in the Sichuan province of South West China, belongs to the seismic area of the May 12, 2008 Wenchuan earthquake. Lots of loose co-seismic materials were present on the slopes, which in later years served as source material for rainfall-induced debris flows. A total of 12 debris flows, were triggered by heavy rainfall on August 13, 2010 in the study area. The FLO-2D numerical analysis software was adopted to simulate debris flows intensity, including movement velocities and maximum flow depths. A comparison of the measured fan spreading with the simulation results, the evaluation parameter Ω was used to verify accuracy of simulation, the results show Ω values ranging between 1.37 and 1.65 indicating relative good simulation results. This study also estimated the flood hydrograph for various recurrence intervals (20, 100, and 200 years, respectively) to perform scenario simulations of debris flows, and followed Swiss and Austrian standards to establish a debris flow hazard classification model on the basis of a combination of the debris flow intensity and the recurrence period. This study distinguishes three hazard classes: low, medium, and high. This proposed approach generated a debris flow hazard distribution map that could be used for disaster prevention in the Wenchuan earthquake-stricken area, South West China.     

基于灰色关联法的地震灾区泥石流危险性评价以北川县泥石流为例

汶川地震后,地震灾区泥石流具有暴发临界雨量小,规模大,危险性高的特点。在考虑降雨和地震作用下,采用灰色关联法分析北川县72条泥石流沟的泥石流规模、流域面积、主沟长度、流域相对高差、流域切割密度、不稳定沟床比、年均降雨量和地震烈度8个影响因子的权重,在此基础上建立震区泥石流危险性评价模型并进一步对其进行危险性评价。结果表明:影响因子中,年均降雨量和地震烈度所占权重最大; 运用本文模型得到的评价结果与刘希林模型基本一致,但危险度值相对提高,其中有7条泥石流沟危险度提高一个等级。     

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2.79×10⁴ m³、3.7×10⁴ m³, 2.67×10⁴ m³,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...     

青藏公路及铁路沿线的活动构造与其次生灾害

基于对青藏公路及铁路沿线区域约63400km2范围内1∶10万地质环境遥感的调查研究结果,采用以ETM为主、重点地区以IKONOS为辅的遥感数据、遥感解译与地面验证相结合的技术方法在研究区解译出数百条断层。根据这些断层的延伸方向和分布位置可归纳为20条断裂带(RF),它们与以往以地面调查为主的断裂带(GF)基本吻合。研究区的断裂带基本上均为活动断裂带,且都存在发震断层,将已发生地震的震级和频率较高(Ms≥5至>8)的断裂带定为主要地震构造带。青藏线共有5个主要地震构造带,其中东昆仑地震构造带及当雄—羊八井地震构造带是研究区内可能对铁路工程建设及公路、铁路运行安全带来严重影响的最重要的地震构造带。滑坡、泥石流是青藏线活动构造的主要次生灾害。该区的活动断裂对滑坡分布有一定的影响,但并没有控制作用;地震构造不但控制了泥石流的分布,且地震活动对泥石流活动的触发作用也非常明显。     

龙陵地震震害与地质

前言1976年5月29日20点23分与22点00分,在我国云南省龙陵县境内,连续发生了7.5和7.6级两个强烈地震,震中烈度为9度。由于这次地震之前曾经有过预报,因此伤亡极少,但是地面建筑物却遭到严重破坏。破坏比较严重的地区是龙陵县,特别是龙陵县东部的几个公社,如镇安、勐冒、朝阳、平达等公社。在上述公社境内,房屋破坏严重,地面开裂,出现大量的剥落(当地群众称之为山扒皮)、崩塌、滑坡、滚石和地裂缝。     

汶川震区文家沟泥石流成灾机理与特征

文家沟位于绵竹市清平乡,属于5·12汶川Ms8.0级地震极重灾区.地震发生后的3个汛期内,文家沟曾先后发生5次典型泥石流灾害,其中以2010年8月13日泥石流灾害最为严重,规模与灾情巨大,社会影响深远.在对文家沟泥石流跟踪调查的基础上,探讨了泥石流的成灾机理和特征.研究表明:(1)文家沟泥石流是地震和强降雨共同作用的结...     

物源条件对震后泥石流发展影响的初步分析

强震过后一定时期内,泥石流的活跃性增强,即数量增多、规模增大、频率增加。而随着松散物质储量的减少,泥石流的活跃性会随之衰减。为了具体考察物源条件对震后泥石流活动的影响,使用震后泥石流逐年平均输沙量作为刻画泥石流活跃性的指标,在云南蒋家沟和西藏古乡沟泥石流数据的基础上,定量地分析了震后泥石流活跃性的变化过程。分析表明存在降雨控制型和物源控制型两种泥石流流域。前者的泥石流在震后很长一段时间内都不衰减,其发生主要取决于降雨条件。后者最大规模的泥石流发生于地震过后的短时间内,尔后泥石流活动随时间显著减弱。泥石流规模和频率的关系与暴雨不一致。当物源控制型流域的无量纲化活跃性指标值降为0.12左右时,可以认为泥石流进入了稳定或者衰弱期,不会再有大规模的泥石流事件发生。数据拟合结果表明,整个泥石流活跃性的衰减过程可以用幂函数来描述。其衰减指数与剩余物质储量和总物质储量之比存在密切的关系。这为定量预测震后泥石流发展趋势提供了一个初步的模型。     

近年来我国泥石流灾害时空分布规律及成因分析

中国是世界上遭受泥石流灾害最为严重的国家之一,灾害发生数量大,造成的人员伤亡和财产损失较高,同时监测和防治难度极大。本文收集了2005-2015年间发生的全部泥石流灾害共计10 927起,对灾害发生时间、地点、灾害规模、灾害损失以及灾害成因进行了统计,发现泥石流灾害具有近年来发生数量明显下降、集中分布在西部和东南沿海省份、特大型和大型灾害损失最为惨重等时空分布特点及成灾特点。通过对具体案例剖析后发现,预警技术有待提高、山区城镇建设场地选址不当、多年来泥石流灾害防治标准偏低、震区灾害防治形势严峻、灾害防治意识淡薄为我国泥石流灾害危害严重的主要原因。同时,我国正在积极应对泥石流灾害的威胁,如：主动提高震区泥石流灾害防治标准,研发新型的拦挡技术;研发具备实时可视化等功能的监测预警系统,提高监测预警效率;提高群众防灾意识,大力发展群测群防监测预警体系;转变观念,将泥石流灾害防治与城镇化发展规划有机结合。