都汶公路沿线诱发泥石流的降雨特征

都(江堰)汶(川)公路是通往川西北的重要交通要道,地震造成该路段泥石流危害极为严重。选择都汶公路南段为研究区,收集了2008—2011年间的22次泥石流事件及其对应的降雨过程,分析了雨型、降雨强度、前期降雨等因子对泥石流的影响,并利用I-D模型得出研究区泥石流的降雨阈值,分析时间和流域面积对阈值的影响。各种档次降雨雨型都可能诱发泥石流,降雨强度是泥石流的控制因子,降雨历时越长,需要的激发雨强越小;前期降雨对泥石流起着较为重要的作用,只有在超过14.8 mm/h时,较小的雨强才有可能诱发泥石流,且有效前期降雨越大,需要的激发雨强越小。地震造成泥石流的诱发临界降雨大幅减小,地震之后诱发泥石流的降雨条件逐年回升,2009年之后泥石流的降雨阈值较2008年大幅上升;流域面积不同,泥石流的频率也有所差异。该研究可为该区泥石流的监测预警与预测预报作贡献。     

舟曲"8.8"特大泥石流灾害治理之我见

甘肃舟曲三眼峪和罗家峪"8.8"特大泥石流灾害,是新中国建国以来人员伤亡和财产损失最为严重的一次泥石流灾害事件.灾后,三眼峪和罗家峪内山坡和沟道仍堆积大量松散固体物质,寨子沟、老鸦沟、硝水沟和龙庙沟泥石流潜在危险大,流域水土流失加剧,环境承载力差,现有防灾能力不足,白龙江舟曲段河道淤塞严重,未来泥石流发生不可避免.基于此,提出以防灾减灾为着眼点,以治灾和消灾为立足点,全面提高舟曲城区泥石流防灾能力,与白龙江河道整治、城区防洪设施建设改造和区域生态环境保护相结合的灾害防治指导思想.泥石流治理应遵循全面规划、综合治理,以工程治理为主、生态环境保护与工程治理相结合,以拦为主、确保足够拦沙库容、拦排结合,以治沟为主、治沟和治坡相结合的基本原则.建议以历史上出现的最大规模灾害,即"8.8"泥石流作为三眼峪、罗家峪泥石流的设防标准,对寨子沟、老鸦沟、硝水沟和龙庙沟采取100 a一遇的泥石流设防标准,采取拦排措施与生物措施相结合的综合治理方案.通过稳坡坝、护岸坝、拦沙坝、抗滑桩和挡墙、泥石流停淤场、泥石流排导工程、河道疏浚等工程措施和植物措施,构建完整的泥石流防治体系,确保舟曲县城和下游人民生命财产的安全.     

对甘肃舟曲特大泥石流灾害的初步认识

2010-08-07T23:00左右,甘肃省甘南藏族自治州舟曲县县城北面的罗家峪、三眼峪流域突降强暴雨,引发了特大泥石流灾害.泥石流将沿途村庄和城区夷为平地,摧毁了沿途的楼房民居,毁坏了大量的农田.泥石流还冲进白龙江形成堰塞湖,将半个舟曲县城淹在水中.此次泥石流流速快、流量大、规模超大,发生于半夜,且表现为山洪-泥石流-堰塞湖灾害链形式,因而造成重大人员伤亡和财产损失.截止08-15,共造成4 496户、20 227人受灾,水毁农田约95 hm2、房屋5 508间,1 248人遇难,496人失踪,是建国以来我国损失最严重的泥石流灾害.现场调查与遥感图像分析表明,舟曲泥石流是局部强降雨作用下发生的百年一遇的水力型特大泥石流灾害.三眼峪、罗家峪泥石流总方量约220×104 m3.沟内储存的大量的崩塌、滑坡体及坡积物、残积物为泥石流提供了丰富的固体物质.形成区陡峭的地形以及沟道内堆石坝、拦沙坝形成的陡坎级联堵溃效应,加大了泥石流的流速、流量与破坏力.在分析本次泥石流的背景条件、灾害成因、特征以及发展趋势的基础上,提出了相应的减灾对策.     

汶川地震灾区泥石流的诱发降雨阈值

系统收集和整理、分析了汶川地震灾区2008—2011年的160次泥石流事件和其对应的降雨过程,发现不同降雨因子对泥石流的发生所起的作用有所差异,超过77%的泥石流都是由暴雨激发,说明直接降雨因子,如当次降雨量和峰值雨强是诱发泥石流的最关键因子。通过各种降雨阈值方法的结果比较,发现不同区域各种降雨参数对泥石流发生的影响程度不同,因此用于泥石流预报的降雨指标不同,应采用的预报模型和临界阈值也不同。对于崇州市,可选用峰值雨强作为预报指标;汶川县可选用当次降雨量作为预报指标,对于其他地区,适宜用多因子模型(I-R和I-D)进行预报;相比较而言,绵竹、都江堰等地区的泥石流受前期降雨的作用影响较为明显,因此最适宜用峰值降雨强度和有效前期降雨关系(I-RT模型)进行预报。个别地区的阈值年度变化显示地震灾区泥石流的降雨阈值呈回升趋势,但远远未恢复至地震之前的水平。研究可为地震灾区的泥石流预警预报研究做出贡献。     

舟曲2010年“8·8”特大泥石流灾害致灾因素

甘肃省舟曲县城2010年“8·8”特大泥石流灾害损失惨重,造成1675人死亡失踪,损毁房屋200余栋,世界震惊.通过现场对舟曲三眼峪泥石流调查和研究,认为“8·8”特大泥石流灾害既是天灾(自然条件),又是人祸(人为因素).换言之,自然条件和人为因素是导致“8·8”特大泥石流的主要致灾因素.自然因素调查结果表明:1.三眼峪流域在25 km2范围内高差达2500m,且大眼峪和小眼峪沟谷纵坡降分别达到33％和36％,地形较为陡峻;2.三眼峪流域内松散固体物质总量约为26.4×106 m3,被“8·8”特大泥石流冲出的固体物质仅为1.52×106m3,松散物源丰富;3.小时降雨量为77.3 mm,属极端强降雨.人为因素分析表明:1.城镇建设(建筑物和农田)挤占泥石流排泄通道,导致行洪能力每秒不足300 m3;2.按50 a一遇的防洪标准进行设计,以往防治工程设计标准显然不足.     

泥石流冲击力简化计算方法——以舟曲县三眼峪泥石流为例

基于舟曲县三眼峪泥石流灾害的实地考察和资料分析,对该地区常见的夯土木构、砖木结构、砖混结构和框架结构4类典型受损的结构形式进行了分析,确定建筑物的破坏模式主要为淤埋破坏和倒塌破坏。对现有的泥石流冲击作用计算公式进行了分类整理,以三眼峪泥石流实测数据为例对比分析整体冲击力和大石块冲击力的不同计算理论和计算结果。为便于工程技术人员进行房屋抗泥石流设计,提出了基于泥石流深度并考虑泥石流动力效应的设计计算方法,给出了以三眼峪泥石流为例的动力影响系数设计值和设计泥石流深度取值范围;并对当地典型夯土木结构房屋进行了泥石流安全性分析。此简化计算方法物理意义清晰,计算快捷有效,可用于泥石流多发地带的设计荷载计算,其关键参数泥石流深度可根据当地常年记录以统计值采用,动力放大值可根据沟床纵比降和沟床糙率系数确定。     

华南沿海地区泥石流的类型特征及其动力机制分析

通过对广东清远飞来寺、广州花都梯面、佛山南海西樵山等典型泥石流案例的分析,揭示了华南沿海地区泥石流的类型特征及其动力机制,认为泥石流的流域地貌有沟谷型和坡面型两种,流体特征以水石流和稀性泥石流居多,激发泥石流的动力主要为暴雨,属台风暴雨型;在规模上各类泥石流均为小型,但灾情严重.分析认为在华南沿海地区具有泥石流条件的区域当中,降雨量达到200 mm/d时有可能发生泥石流,降雨强度达到63～86mm/h时发生泥石流的几率极大,局部地区达到43 mm/h也有可能激发泥石流.激发泥石流与降雨强度有直接关系,日降雨量的影响为其次.     

强降雨在山地灾害链成灾演化中的关键控制作用

经历了2009年的干旱后,2010年雨季,中国西部山区山地灾害频繁暴发并演化成灾害链,强降雨起到了关键控制作用。降雨使山地灾害链极大扩展了空间影响范围,加速了演化进程。选取灾害链演化中的滑坡、泥石流两个关键环节,构建力学模型,对降雨的控制激发作用进行分析,分别以贵州关岭滑坡-碎屑流灾害链、甘肃舟曲泥石流-堰塞湖灾害链为典型实例进行验证,最终得出结论:强降雨激发滑坡、泥石流形成的控制作用是通过特殊的水作用机制体现的,久旱强雨是灾害链预警防控的关键时段。     

四川省宁南县城后山泥石流激发雨强

根据宁南县城后山垂直剖面观测资料，对本区降雨的垂直变化及泥石流激发雨强作了探讨。当地暴雨泥石流发生所需的１０分钟雨强ｉ＿（１０ｍｉｎ）和前期降水量Ｐａ组合为：：ｉ＿（１０ｍｉｎ）≥１５ｍｍ∩Ｐａ≥５０ｍｍ，或ｉ＿（ｍｉｎ）≥１０ｍｍ∩Ｐａ≥６５ｍｍ，或ｉ＿（１０ｍｉｎ）≥５ｍｍ∩Ｐａ≥９０ｍｍ。超过上述各组合值就有可能暴发泥石流。     

云南楚雄州山洪气象风险预警临界面雨量研究

分析楚雄州2014~2016年有记录的20起山洪灾害的灾情时间和空间分布特征及其与降水的关系。采用区域临界雨量法、泰森多边形法和算术平均法3种统计方法对分析区域临界雨量进行计算分析。结果表明,泰森多边形法因考虑了各雨量站的权重,结果相对较合理,精度较高,故采用泰森多边形法求得的临界面雨量值作为当地山洪气象风险预警阈值;对于没有灾情的山洪沟区域,使用全州总体的雨洪关系得到不同预报预警等级的临界雨量值,即非河谷地区山洪灾害气象预警Ⅳ级~Ⅰ级对应的临界雨量值为9.2mm、26.1mm、48.4mm、66.7mm,河谷地区山洪灾害气象预警Ⅳ级~Ⅰ级对应临界雨量值分别为7.8mm、13.5mm、17mm、25.5mm。经2017年灾情检验,修订后的临界面雨量阈值相比于当时业务系统中的原始阈值更有指示意义。     

长江上游蒋家沟泥石流输沙年际变化与降水旋回特征关系

根据小不流域1956～2002年的降水资料,运用Mann-Kendall(M-K)非参数检验法和自相关函数,发现1990代降水旱现显著增加的趋势,其降水年均值比前期年均值增加96.5 mm(16.2%).并结合37 a气候变化下的蒋家沟高频率暴雨泥石流输沙最时序观测资料,分析了降雨变化与泥石流输沙量的关系,结果显示1990年代泥石流输沙量有显著增加的趋势,1990年代的年均输沙量比前期(1965～1989年)的年均输沙量多91×104m3/a.反映了暴雨泥石流输沙年际变率对降水年际变化的回应关系.本文已经初步揭示暴雨泥石流灾害活动年际变化的基本规律,并且为未来暴雨泥石流中、短期时间尺度的预测研究提供一条新路.     

暴雨泥石流预报

该项工作主要是以云南东川蒋家沟泥石流为点,小江泥石流为面,自1974年以来数百次降水过程中的百余次泥石流实测资料为依据,论证了降雨是暴雨泥石流形成的直接因素,是暴雨强度和前期降水量共同作用的结果;建立了含A,B,C值(由沟床及流域物质条件决定)的预报模式,并于1982—     

黄土丘陵区雨强对水流含沙量的影响

以黄土丘陵区的3个典型小流域为重点对象,基于不同时期实测的1300多对雨强和含沙量数据,分析了不同空间尺度情况下的雨强—沙峰含沙量关系。结果表明：在峁坡尺度上,含沙量总体上随雨强的增大而增大;但在既有峁坡、也有沟坡的各级流域尺度上,无论流域层级高低或面积大小,雨强对含沙量的影响均存在明显的阈值现象,当雨强超过该阈值后,洪水含沙量不再随雨强增大而增大。雨强阈值随林草覆盖程度增大而增大,如研究区在1956-1969年下垫面情况下的雨强阈值为10~15 mm/h、1990-1997年为20 mm/h,目前估计达40 mm/h。由于流域尺度上雨强大于10~15 mm/h的降雨几乎每年都有发生、20世纪50-80年代的林草植被变化不大,加上黄土丘陵区产沙主要靠坡面水流对地表土壤的冲刷,而贴地表水流的流速不会随流量的增大而无限增加等原因,形成了20世纪90年代以前黄土区支流的年最大含沙量基本稳定的现象。     

紫色土坡面降雨侵蚀试验研究

坡面水蚀的主要侵蚀动力来自降雨及其产生的地表径流,将坡面水蚀过程分为降雨侵蚀和径流侵蚀,可以从侵蚀动力、侵蚀特征差异与侵蚀规律等方面研究坡面水蚀过程与机理。应用人工模拟降雨及微小区测定技术,以大田紫色土为研究对象,模拟和测定不同雨强与不同坡度条件下降雨侵蚀过程和侵蚀量,揭示以降雨为主要动力的土壤降雨侵蚀特征和规律。研究结果表明：(1)小雨强(＜67．26 mm/h)下,紫色土坡面降雨侵蚀率具有稳定性,随着降雨历时的增加变化微小；大雨强(106．57 mm/h)下,降雨侵蚀率随降雨历时增加呈上下波动；(2)紫色土降雨侵蚀率与降雨强度呈线性相关,随降雨强度增加而直线增加；(3)降雨侵蚀率与坡度符合二次抛物线关系,随坡度的增加出现临界坡度,且临界坡度随雨强的变化而改变。在中小雨强(18．06～67．26 mm/h)条件下,临界坡度SK的变化范围在17°～19°。在大雨强条件下,临界坡度有逐渐增大的趋势；(4)当坡度与雨强共同影响产沙效应时,坡度对降雨侵蚀的影响较小,雨强能掩盖坡度对产沙的贡献。     

广东滑坡灾害的地质环境与致灾因素分析

对各类风化壳进行综合调查,根据碎屑岩、块状岩、变质岩的风化壳发育特征,结合地层岩性和地质构造的特点,概述了广东地区的地质环境条件。从地层岩性和岩土结构、地质构造、地貌特征、地下水、矿物成分与滑坡的关系,叙述了滑坡的形成机制。认为暴雨和人类活动是滑坡的主要影响因素。提出了24h降雨量达到100~250mm,降雨强度50~70mm/h为引发滑坡的降雨量临界值,大于该临界值的雨量和雨强引发滑坡的概率较高,小于该临界值时引发滑坡的概率较低。该临界值可在全省不同的降雨区域针对不同的地质环境进行滑坡灾害监测和预警时作参考。     

汶川地震区暴雨滑坡泥石流活动趋势预测

汶川大地震发生后,暴雨又激发了新的滑坡和泥石流发生.为探讨汶川地震区暴雨滑坡泥石流活动趋势,对比分析了日本关东大地震和台湾集集大地震后诱发滑坡和泥石流活动趋势,在此基础上,对汶川地震区未来滑坡、泥石流活动趋势作了预测分析.同时,还讨论了估算不同强度降雨条件下滑坡面积和泥石流冲出量的方法.初步研究表明,汶川强震区至少在近10 a内,滑坡和泥石流活动趋势是强烈的,之后地质条件将逐渐趋于稳定.本研究选择了面积为5.9 km2的北川县城西侧斜坡为研究区,计算结果是如果一旦遭遇100 a一遇降雨,新增滑坡面积可达166.97 ×104 m2,约占整个研究区流域面积的28.3%.本研究还预测了魏家沟、苏家沟流域的不同频率降雨条件下的泥石流土砂产量,在100 a一遇降雨条件下,泥石流土砂产量分别达71.0×104 m3和49.2×104 m3.研究成果为进一步认识汶川地震区后续降雨作用诱发的滑坡泥石流活动趋势提供参考.     

华北山区坡地产流规律试验研究

人工模拟降雨是研究坡地产流规律的一种有效手段。在华北石质山区东台沟流域的5m×10m的坡面径流小区中,进行了13场不同雨强和历时的人工模拟降雨试验,并同步监测了降雨、地表径流、壤中流、风化带出流和土壤含水量。结果表明,各层出流过程均呈现起涨与回落迅速的特点;相比较而言,地表径流和壤中流的退水很快,而风化带出流的退水则相对缓慢。地表径流量是研究小区内总径流的主要组成部分,其占了总径流量的60%以上,在大雨强下甚至能超过90%。径流系数主要受雨强、降雨量、土壤前期含水量的影响,它们的多元线性回归关系式为琢=0.002P 0.182i 4.88Wa-0.821。地表径流、壤中流、风化带的出流滞时与降雨强度均符合幂函数关系。可将退水常数分为2层,计算得到地表径流退水常数为0.75,壤中流和基岩风化带出流的退水常数为0.94;研究区主要以超渗产流方式为主,可以用Horton模型来描述,在不同雨强下均监测到了约0.10mm/min的深层渗漏,该值可以认为是该区的稳定入渗率。     

黄土高原北部神府东胜矿区暴雨过程动态设计

应用水文学雨型动态设计原理,根据黄土高原北部神府东胜矿区暴雨特征,分析计算出该地区不同雨强不同重现期的暴雨量,并按照矿区最大1 h、6 h、12 h和24 h暴雨记录,采用不同历时曲线的主雨峰对齐、算术平均、滑动挑选的方法,分析概化出矿区不同时段每年一遇的暴雨历时控制雨型,绝大部分高强度暴雨均属于超前型。应用暴雨动态过程设计方法,可以计算分析无气象、水文测站的每一个小流域的暴雨过程。从而为流域产流汇流、侵蚀量的计算奠定了基础,并使所计算出的流量和侵蚀量更有可用性。     

秦岭以南地区降水量变化及其灾害效应研究

近年来气候变化诱发的灾害效应损失严重。利用秦岭以南地区1951-2001年28个站逐月降水资料,计算了降水量的线性趋势值及降水距平变化,分析了降水量的时间和空间演变特征。受地形影响,秦岭南北与东西降水量变化差异较大,西部大于东部,南坡多于北坡,季节性降水过程差异也很明显;年平均最大降水量为1 254.6 mm,出现在镇巴,最少降水量为690.7 mm,出现在丹凤;50年来降水量变化呈减少趋势,平均递减率为56.5 mm/10 a。分析表明,降水突变是触发其它灾害的主要因素。由强降水及连阴雨诱发的干旱、洪涝及地质灾害效应损失严重,在降雨强度达200 mm/d以上的区域成为泥石流、滑坡灾害,水土流失的多发区,主要分布在秦岭以南多暴雨中心的米仓山、大巴山、佛坪、商南及洛南一带。降水诱发的灾害效应与人类活动也密切相关,这些研究为未来防灾减灾和环境治理提供了依据。     

泥石流早期警报系统

泥石流早期警报系统可以将暴雨泥石流发生的预警时间提前1 h左右,这比一般警报方法的提前量(通常大于10 min)增加很多,因而达到更好的警报效果.系统由遥测智能雨量计、泥石流次声警报器和摄像设备等组成.系统核心技术包括泥石流发生的雨量阈值设定,泥石流次声特性和图像获取、图像解析以及图像实时传输等.系统数据传输可选择Internet网,GPRS/CDMA.决策机构可根据系统信息实时发布三级警报,即黄色(来自雨量阈值),橙色(来自泥石流次声信息)和红色(已有泥石流图像和规模),系统将能避免或减少人员伤亡服务于泥石流减灾工作.