汶川震区典型泥石流动态演变特征研究——以绵竹市走马岭泥石流为例

汶川地震后,流域内产生大量松散物源,使走马岭沟由一季节性冲沟演变为一条潜在泥石流沟,在地震后的3个汛期内发生多次泥石流,并造成灾害,其中以2008-9-24泥石流和2010-8-13泥石流最为严重。本文利用3期遥感影像并结合野外调查,对走马岭沟泥石流的形成条件进行了论述,对比分析了走马岭泥石流沟2008年、2009年、2010年3个汛期后流域的动态变化特征,主要表现为:(1)在不同降雨强度下,走马岭泥石流具有复合型物源区启动方式,并先从局部性支沟发生泥石流,进而演变为整个流域全面暴发泥石流。(2)经历了2008年、2009年、2010年3个雨季后,走马岭流域物源储量及物源供给形式发生变化,其中崩塌规模增加了1.87%; 滑坡增加了25.35%; 沟道及坡面松散堆积减少了67.47%,减少部分大部分转化为泥石流沟道堆积物。(3)不同降雨强度下,走马岭泥石流堆积区范围边界变化明显,且不同堆积扇间存在叠加关系; 结合走马岭"9·24"堆积扇范围和"8·13"堆积扇前缘堆积痕迹及影像特征,推测出走马岭"8·13"堆积扇堆积面积约8.76×104m2。最后对泥石流成因机理及发展趋势进行了初步分析。结果显示,走马岭为一高频泥石流沟,仍具备形成大规模泥石流的条件。     

贵州都匀马达岭滑坡碎屑流形成泥石流特征

2006年5月18日,贵州都匀市马达岭发生滑坡,滑坡体位于马达岭沟上游采煤区,部分滑坡体滑入沟内并碰撞解体形成碎屑流堆积在沟道中上游,形成约800m长的淤积段,沟道内固体物质总量约16×104m3。滑坡后采煤区内老窑水迅速释放汇流至沟道启动沟道内物源形成泥石流运动至下游,从流通区下游逐渐淤积并少量冲出沟口,沟道内淤积长350m,堆积区体积约0.7×104m3。马达岭沟泥石流呈滑坡—碎屑流—水作用形成泥石流的连续性过程,具有典型的滑坡碎屑流形成泥石流特征。由于沟道内仍有较多物源,同时沟道内形成两处巨石淤塞形成的堰塞坝,后期强降雨作用下仍可能形成泥石流。     

四川康定江咀沟泥石流动力学特征和危险性评价

本文在实地调查江咀沟地质背景、形成区物源特征、流通区沟道特征及堆积区的结构特征和成份特征基础上,系统分析了江咀沟泥石流的动力学特征、输砂量以及危险性。研究表明,受瓜达沟断层和昌昌断层破碎带、岩性、岩体结构、新构造运动、地形及人类工程活动的综合影响,沟内物源丰富,流通区狭窄,沟道堵塞较为严重,为高度危险泥石流沟,50年一遇洪水泥石流输砂量为16．78×10^4m^3,对下游水电库区淤积有一定影响,但程度有限。     

甘肃肃南县长达坂沟泥石流成灾机理和防治措施建议

长达坂沟"7·4"泥石流危害巨大。结合沟道发育特征和泥石流堆积形态,分析了以滑坡、崩塌和坡面风化侵蚀为泥石流潜在物源的转化特征,探讨了"7·4"泥石流的径流过程和成灾机理,并对其发展趋势进行了预测。认为长达坂沟泥石流目前处于发展壮大期,沟道物源的转化具波浪形缓急过程,排导沟渠坡降比和过流断面的变化是影响阵流运动形态的关键,也是长达坂沟泥石流成灾的主要控制因素。最后,针对"7·4"泥石流发育特征和成灾模式,探讨了"柔性桩板墙高坝拦挡+顺直排导"的工程措施在长达坂沟泥石流防治中的应用可行性。     

安宁河流域典型沟谷泥石流危险性评价

冕宁县安宁河流域为地质灾害密集分布区,安宁河断裂穿越于此,构造复杂,冷渍沟在上游左岸发育。在强降雨条件下,该沟就会暴发泥石流,堵塞安宁河流域和掩埋杀叶马村房屋和道路。冷渍沟泥石流具有流域面积小,主沟长度短,沟床纵比降大等特征,为了研究安宁河流域内泥石流的危险性,以冷渍沟为例,分析不同降雨周期下的泥石流暴发强度,模拟泥石流的运动过程并进行危险性评价。模拟的最大流速、最大堆积深度和降雨强度三者结合建立冷渍沟泥石流危险性评价模型。研究结果表明,冷渍沟泥石流危险范围内高危险区域占27%,主要集中在松散固体物质较多的沟道,中危险性区域和低危险区域各占56%和17%,该结论为危险范围内的居民和重点设施的风险管控提供参考。     

北京房山典型泥石流物源特征及防治建议

本文针对房山区典型泥石流沟主要物源类型进行分析讨论,崩滑堆积物源、坡面物源以及沟床堆积物源是本区泥石流物源的主要类型。崩滑堆积物源及坡面物源参与泥石流活动的量占其总量相对较少,沟床堆积物源相对较大,并且多为泥石流沟的主要物源。区内佛子庄乡北窖沟泥石流沟床堆积物分析显示,沟道冲淤特征表现出以冲为主的特点,沟床物质是参与泥石流活动的重要物源。并依据北窖沟泥石流物源特点,提出针对性的泥石流防治建议。     

西藏拉萨市城关区格布沟泥石流特征及成灾机理研究

格布沟泥石流位于拉萨市城关区蔡公堂乡者郎沟东岸格布沟内,流域面积2.8 km2,主沟道长2.4 km,纵坡降208.33‰.格布沟流域属沟谷堆积特征明显的泥石流,其物源类型主要包括滑坡堆积物源、沟道堆积物源、坡面侵蚀物源3类.通过资料收集、现场调查等手段,查明了格布沟泥石流基本特征、形成条件,计算了泥石流的重度、流速、...     

彻底关沟泥石流发育特征及其防治建议

受汶川地震扰动影响，彻底关沟泥石流物源丰富，爆发频繁，对下游公路造成严重危害。为查明彻底关沟泥石流发育特征及危害程度，对彻底关沟实地调查，并分析泥石流的形成条件、沟域特征、发展趋势。结果表明，彻底关沟沟道陡峭，雨量丰沛，物源丰富，可参与泥石流的固体物源总量达184.6×104m3，易发程度高。在此基础上，在沟道内选取了4个测流剖面进行计算泥石流运动特征参数。基于上述研究提出了“拦、固、疏、清”治理手段，并结合监测预警的综合防治措施，为类似地质灾害的评价及治理提供参考。     

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.     

房山周口店车厂北沟泥石流特征及防治

泥石流是北京地区危害性严重的地质灾害之一,作为北京"7·21"特大暴雨灾害受灾最为严重的区县,房山区近现代泥石流一直比较活跃,灾情严重。为了查清房山区"7·21"特大暴雨后典型泥石流灾害发育和运动特征,本文选取了车厂村北沟作为样本,通过采用现场调查、槽探、岩土测试等方法,对主沟整体流域进行了系统研究。从而查清了形成区的物源类型和可移动物源储量,掌握了全流域的沟道形态特征;通过对堆积区堆积形态和堆积物调查分析,论述了主沟水动力特征和冲淤特征;根据相关规范,计算得出了泥石流的动力学参数。分析了泥石流形成机理,进行了危险性评价,提出了防治对策。     

雅鲁藏布江色东普沟崩滑-碎屑流过程模拟及运动特征分析

2018年10月17日,西藏自治区雅鲁藏布江西岸色东普沟发生冰崩岩崩,冲刷侵蚀下部冰积堆积体和沟床松散堆积物,形成碎屑流冲入雅鲁藏布江,堆积后形成堰塞坝堵塞河道,严重影响当地居民安全和社会经济发展。本文基于真实遥感影像建立三维数值模型,利用DAN3D分析其动力学特征,选取Frictional-Voellmy复合模型反演得到碎屑流堆积特征、滑体运动速度和铲刮深度等动力特征参数,与实际勘察结果基本一致,具有较好的可靠性。在野外勘察基础上,结合高密度电阻率法揭示了色东普沟崩滑-碎屑流堆积特征,结果表明DAN3D能够较好地模拟滑体的堆积形态和最大厚度,验证了DAN3D模拟的有效性,研究结论及方法对于此类灾害的机理研究及未来防治工程提供了新的研究思路。     

基于数值模拟的群发性泥石流危险性评价

岷县是甘肃南部泥石流频发地区。岷县泥石流多分布于洮河干支流两岸,为群发性泥石流。为了研究群发性泥石流的运动及堆积特征,选取了甘肃岷县麻路河流域为研究区域,以流域内2012年“5·10”暴发泥石流造成重大损失的6条泥石流沟作为整体研究对象,并考虑主河对泥石流堆积物的冲刷携带,运用FLO-2D模拟降雨前主河流动情况及不同降雨频率条件下主河及泥石流的流动情况。根据野外调查结果对比2%降雨频率条件下泥石流模拟结果,验证模型的可靠性。基于模拟结果用ArcGIS进行危险性评价,识别流域内高危险泥石流沟并划定高危险居民区,统计受冲击范围,为泥石流防治和预警工作提供科学依据。     

基于数值模拟的耳阳河流域泥石流灾害危险性评价

洮河流域中游位于甘肃省南部,属泥石流高发区。耳阳河是洮河流域中游的一条重要支流,泥石流灾害尤其严重。为研究甘肃省南部小流域泥石流灾害的危险性,以耳阳河流域为研究对象,选取流域内居民相对集中的6条泥石流沟,用FLO-2D模型模拟了2012年5月10日实际降雨条件下的泥石流运动特征和堆积特征,得到了泥石流流量随时间的变化曲线、泥石流流体深度和流速在沟谷不同地段的空间分布,对“5·10”泥石流灾害过程进行了重现。模拟结果表明:泥石流爆发15～30 min后达到洪峰,约3 h后流量逐步回落;泥石流流动速度在流通区快,到沟口迅速下降,固体物质淤积阻塞河道。通过野外现场调查和遥感解译,发现模拟得到的泥石流发生过程、堆积区分布、泥石流影响区与现场调查和访问得到的实际情况基本相符。进而,采用相同的方法和参数,对2.0%和0.2%降水频率下泥石流的堆积范围、深度和流速进行了模拟分析,分别制作了上述工况下的泥石流危险性分区图,圈定了潜在威胁较大的人口聚集区,为耳阳河流域泥石流灾害的预防和治理提供了依据,也为类似泥石流提供了一种危险性分析的技术方法。     

降雨驱动泥石流危险性评价

“5·12”汶川地震后大量滑坡崩塌体出现,伴随极端降雨极易向泥石流转换,其规模及危害程度远高于预期.2010年8月13日都江堰龙池场镇突发暴雨,导致八一沟泥石流暴发,冲毁拦挡坝,掩埋道路、房屋及农田.为了探索降雨驱动泥石流的危险性,选取八一沟泥石流作为研究对象,通过分析不同降雨频率下的泥石流暴发强度及周期,采用FLO-2D数值模拟方法开展危险性评价.经验证模拟精度可达78%,结合降雨频率（5年、20年、50年、100年、200年）、流速和堆积深度构建八一沟泥石流危险性评价模型并绘制分布图.结果表明,八一沟泥石流危险范围内高危险区占62%,中危险性区占28%,低危险区占10%,该结论为危险范围内重点设施的监测预警提供科学依据.      

都江堰市龙池镇麻柳沟泥石流特征及形成条件分析

通过对都江堰市龙池镇麻柳沟泥石流灾害现场调查,分析了泥石流的特征及形成条件,并对沟道内松散固体物质储量进行了计算,分析了危险区范围。结果表明:麻柳沟流域的地形特征为泥石流形成提供了有利的地形条件,"5.12"汶川地震和"4.20"芦山地震为泥石流的形成提供了丰富的物源条件,多次强降雨为泥石流的启动提供了充足的水源条件。通过计算得出,麻柳沟沟道内的松散固体物质储量约为29.21×104 m3,其中形成区13.19×104 m3,流通区3.27×104 m3,堆积区12.75×104 m3,泥石流最大危险范围为0.247 1km2。     

震后坡面松散堆积体失稳水力学机理研究

为研究震后强降雨条件下沟道泥石流产生的力学机制及水力学机理,以都江堰市龙池镇银洞子泥石流沟为研究对象,构建坡面松散堆积体地下水位变化水力模型,按照水力学渗流理论,分析了震后泥石流形成区坡面松散堆积体内潜水位变化的特征和规律,定量研究了动静水压力对坡体的作用特点。根据理论分析、实例验证与物理模拟试验的研究结果,获得了对坡面松散物源启动力学机理、启动临界条件及启动模式的深刻认识: ①在强降雨激发作用下,随着坡体内潜水位不断升高,水力条件不断恶化,最终导致坡面松散堆积体发生失稳破坏; ②堆积体内潜水位高度是坡面面积(S)、稳态降雨强度(I),坡体几何参数、导水系数(TD)等参数的综合函数,S、I越大,则潜水层厚度( H)越大,反之,当坡面集雨面积和稳态激发降雨强度一定时,导水系数、坡体宽度和潜水面倾角越大,则坡体内产生潜水层垂直厚度越低; ③随着坡体内静水压力(P)增加,堆积体基底抗滑力将会降低; 随着坡体内动水压力(Gd)增加,坡体下滑力将会增加; ④根据剩余下滑力的存在形式,震后坡面松散堆积体的启动模式可分为2种,即坡体整体启动的推移式失稳和分段解体启动的牵引式失稳。研究成果可为沟道泥石流的超前预警提供理论及技术支持。     

汶川强震区泥石流起动模型试验分析

强震使大量松散堆积物堆积于高山峡谷内,由于持续降雨的作用,导致泥石流在汶川灾区频繁发生。降雨强度和物源与泥石流的起动有着密切联系,分析雨强和物源与泥石流起动的相关关系,可得不同雨强下,不同物源区泥石流起动的特征。通过对典型泥石流沟（映秀镇烧火坪侧沟,牛莲花心沟）进行野外样品采集,将两条泥石流沟进行对比室内试验。控制起动坡度,降雨强度与颗粒级配得出不同坡度下泥石流起动的表面流形成流量,起动流量。同时,与非强震区（西昌市琅环乡）的泥石流简单对比,得到强震区泥石流起动的临界条件及雨强,为泥石流的预测和治理提供相应的理论依据。通过大量的试验结果,泥石流起动首先会形成表面流,然后形成冲沟,随着物源区雨强的增加,最终形成大面积松散堆积物失稳,整体起动。泥石流起动与汇水区面积成一定关系。     

Effect assessment of debris flow mitigation works based on numerical simulation by using Kanako 2D

Mitigation works are very essential for mitigation of debris-flow hazards in mountainous areas. Usually, it is difficult to assess the effectiveness of existing mitigation works in a catchment. This paper presented a method for quantitative assessment of debris flow mitigation measures by using Kanako system, a user-friendly GUI-equipped debris flow simulator that allows good visualization and easy interpretation. Kanako 2D (Ver. 2.04) was applied to a case study at Caijia Gully, Sichuan Province, China. Mitigation works including check dams, drainage channel, and deposition basin were constructed in the gully in 2001 and 2006. Kanako 2D can simulate debris flow from steep area to alluvial fan. 1D simulation was applied for assessing the effect of the check dams at the lower part of the gully, and 2D simulation was applied for the effect of the drainage channel and deposition basin on the alluvial fan. The simulation results indicate that debris flow will cause great damage to residential area on the alluvial fan if mitigation measures were not implemented in the gully. For old dams which have been filled up with deposits of previous debris flows, the results show that they still have the function for controlling debris flow due to the gradient reduction of the channel bed in front of the dams by the trapped debris flow deposition. After the comprehensive control of debris flow including trapping, drainage, and deposition in the gully, the simulation results indicate that the risk on the alluvial fan can be reduced to an acceptable level.