地震灾区汶川县福堂沟泥石流成因及防治建议

汶川县福堂沟于2013年7月9日发生了超50a一遇的特大暴雨,次日爆发泥石流,直接损毁沟口的映汶高速公路和桥梁,造成阿坝州进出成都的生命线中断,灾情严重。从泥石流的基本特征、形成条件入手,分析泥石流形成原因及发展趋势,提出泥石流的防治措施建议,为及时整理泥石流灾害,确保生命线的畅通提供科学依据,为相关泥石流的研究提供参考。     

低频泥石流特征及防治 --以四川汶川县茶园沟为例

低频泥石流指30a以上发生1次的泥石流。尽管发生频率很低，但由于自身的特征及人们认识上的原因，其造l戒的人员伤亡和财产损失却居各类泥石流之首。对低频泥石流的研究在预防和减轻泥石流灾害方面有着重要意义。文章以2003年8月9日发生在四川汶川县茶园沟的泥石流为蒯，采用形态调查法和称重法等方法确定了流量、流速及重度。分析了其物质来源及形成的自然和人为原因，探讨了低频泥石流的特征。针对低频泥石流的低频性、破坏性和隐蔽性特点，同时考虑到低频泥石流沟的防治受保护对象的重要程度及资金投入等因素的限制，提出了进行泥石流危险性分区、搞好小流域水土深持、普及泥石流防灾减灾知识及加强监测和预警预报等措施，这对减轻低频泥石流区的灾害有一定的借鉴意义。     

弯道超高法在泥石流流速计算中的应用——以四川省汶川县G317国道磨子沟泥石流为例

选取四川省汶川至马尔康公路线的磨子沟作为试验对象,采用弯道超高法推算其泥石流流速。进而可以计算出该次泥石流的平均流量,为公路的改建工程提供设计依据。经过实地调查,用此方法计算磨子沟2005年8月17日暴发的泥石流流速为4.4m/s。同其他流速方法计算的结果相比较,前者值偏大,且偏向于工程安全值。弯道超高法可以解决泥石流观测的局限性和泥石流发生的不可重复性。此方法简便易行,对泥石流防治工程具有一定的实用价值。     

汶川县烧房沟高位泥石流成灾模式研究

通过收集资料、遥感解译、现场调查等手段,评价了烧房沟泥石流物源,分析了泥石流形成过程,评述了防治工程效果。认为烧房沟高位泥石流属典型"阶梯沟道型"成灾模式,其运动具有间歇性、破坏力强、沟口速度快等特点,在持续强降雨条件下易暴发大规模泥石流。     

地震高烈度山区泥石流物源分布特征及补给模式探讨——以汶川县映秀镇张家坪沟为例

在强烈地震后的高烈度山区,准确认识泥石流物源的分布特征及补给模式对于正确认识泥石流及其危害性具有重要意义。通过对汶川地震后张家坪沟沟域泥石流物源分布特征的剖析,提出了地震高烈度山区暴雨沟谷型泥石流固体物质的7种补给模式,即远程崩落补给模式、远程滑移补给模式、坡面侵蚀裹挟补给模式、冲刷铲扫补给模式、近岸滑坍补给模式、沟床冲刷揭底补给模式和壅堵回淤-溃决拉槽补给模式,并从释义、形成条件、形成过程、基本特征等方面进行了探讨,在此基础上还原了张家坪沟"7·10"泥石流的成灾过程,指导了张家坪沟泥石流治理方案的制定。     

北京延庆地区南湾道豁子沟泥石流发育特征

以北京市延庆地区南湾道豁子泥石流沟为研究对象,通过野外泥石流沟精细调查及历史资料统计,详细了解该泥石流发育特征和形成条件,针对流域内松散堆积物补给条件进行重点分析;综合研究该泥石流的动力学特征,进行泥石流危险区预测评价,提出相应的防治措施建议。研究结果表明:该泥石流沟内松散堆积物动储量为18.47×10⁴ m³,分为冲洪积、残坡积、人工堆积和崩滑塌等4种补给来源,其中冲洪积和残坡积所占比重最大;泥石流发展阶段处于衰退期;经动力学分析,洪峰流量值在10年一遇的降雨条件下为52.53 m³/s,20年一遇的降雨条件下为59.25 m³/s,50年一遇的降雨条件下为68.13 m³/s,100年一遇的降雨条件下为74.85 m³/s,对应的一次固体冲出总量分别为0.77×10⁴ m³、0.87×10⁴ m³、1.00×10⁴ m³和1.10×10⁴ m³;属于中型泥石流,最大危险区面积为0.238 3 km²。通过评价分析,该泥石流沟仍存在爆发中型泥石流的可能性,将对下游南湾村以及千沙公路行车和行人的生命财产安全造成威胁。研究成果可为延庆地区该类泥石流单沟预警模型研究和灾害防治提供科学依据。     

川西红层地区泥石流特征研究——以德昌县群英村王家坡沟为例

2022年8月23日德昌县乐跃镇群英村王家坡沟暴发群发性泥石流灾害,导致群英村至太平村的乡道严重堵塞,乡道两侧的耕地及经济作物大面积受毁。为揭示此次群发性泥石流的发育规律,本文结合实地调查和遥感影像对王家坡泥石流的形成机制、动力学特征进行综合研究。研究结果表明：此次泥石流在短历时强降雨情况下,坡面入渗迅速形成地表径流聚集于沟道,水流沿程掏蚀、侧蚀沟道岸坡形成大量的沟道松散固体物质,泥石流规模呈放大趋势冲出沟口形成泥石流灾害。该泥石流沟松散堆积物动储量为1.21×104m3,主要分为沟道物源、崩滑物源、侵蚀物源3种物源类型,其中沟道物源占比最大;最后计算了不同暴雨频率条件下泥石流的流量以及冲击力,为王家坡泥石流灾害防治提供可靠的数据和相应的防治措施。     

泥石流起动特征的十字板剪切流变实验研究

起动是泥石流研究的关键问题之一。本文采用十字板剪切流变实验方法,在研究物源变形、速率和加速度基础上,提出具有物理意义的泥石流起动过程的定义。据此可以准确确定起动过程,在此基础之上分析泥石流起动过程特征,进一步分析泥石流起动机理。实验结果显示泥石流的起动过程随着速度增加,阻力衰减,孔隙水压力升高。根据实验结果和其他学者的研究成果,提出泥石流起动是土体碎裂化、剪切稀化和液化3种综合效应的结果。     

川南红层地区泥石流形成过程与动力特征研究——以四川省屏山县牛儿包泥石流为例

红层地区泥石流因受典型的地层岩性及气候条件等影响,发育分布数量较少,探索这类特殊孕灾背景条件下的泥石流成因及特征具有一定的减灾意义。文章以四川省屏山县牛儿包沟泥石流为例,通过对该泥石流沟流域的地形条件、水源条件及物源条件特征分析,探索了红层地区泥石流的成因和特征,综合分析了泥石流的动力特征。研究表明:(1)流域地形高差大,沟道狭窄,沟谷较陡,沟道纵比降较大,为泥石流的形成提供了有利地形条件;(2)流域汇水面积较大,降雨集中短时间内为泥石流的形成提供了充足的水源条件;(3)流域内物源集中,短时间内能为泥石流发生提供充足的物源条件。最后通过泥痕法计算了上一次泥石流发生时的流量,并对计算了不同暴雨频率条件下泥石流的流量,提出了针对性的泥石流防治建议,为牛儿包沟泥石流灾害防治提供了可靠的数据。     

汶川震区龙门山镇高架子沟“8·18”泥石流灾害机理与特征

2012年8月18日四川省彭州市龙门山镇地区遭受50年一遇的暴雨,引发大规模群发性泥石流灾害,其中以高架子沟最为突出,导致银厂沟内居民生活和交通严重受损。本文据现场调查和航空影像解译,分析高架子沟流域、物源特征的基础上讨论该次泥石流的演化过程、启动方式及灾害机理。结果表明：高架子沟在震前是一条非泥石流沟,震后流域内物源丰富,泥石流形成及演化过程为：地震-滑坡、崩塌-降雨-泥石流,其成灾启动过程包括启动阶段、加速阶段、下切拉槽阶段、堆积四个阶段,启动模式为沟床启动型。该泥石流形成过程中,＂消防水管效应＂使沟道水流快速集中,并强烈冲刷沟床中的松散堆积体,导致沟床固体物质移动形成大规模的泥石流灾害。     

汶川震区北川县泥石流流域崩滑体时空演变特征

2008年5月12日的汶川大地震引发了大规模同震山体滑坡,随后的强降雨又引发新的山体滑坡,滑坡形成的松散固体物质成为后续泥石流灾害的主要物质来源。为探究强震区泥石流流域崩滑体时空演变特征,文章以北川县魏家沟等8条泥石流流域为例,选取8期遥感影像（2008年震后、“9.24”泥石流发生后、2010年、2011年、2013年、2014年、2015年、2016年）,分别解译崩滑体,统计其空间分布特征。此外,利用归一化植被指数（NDVI）计算研究区内植被覆盖度（VFC）及植被覆盖度恢复率（VCRR）。结果表明：研究区内崩滑体发育面积在强降雨作用后达到峰值,随后呈稳定恢复状态,面积逐年减小。崩滑体在高程900~1 100 m范围、坡度30°~45°范围、坡向90°~135°范围、距沟道150 m范围内发育面积最大。流域内植被覆盖度在2008年“9.24”泥石流灾害后最低,随后呈稳定恢复。自震后到2010年的时期内,植被覆盖度恢复率中等以下区域较多,植被恢复程度较低。2011年之后,流域内大多区域处于植被覆盖度恢复率中等以上等级,植被恢复程度较高。到2016年,研究区植被覆盖度已恢复至较高水平。研究表明：除地层岩性、微地貌等因素影响外,植被对泥石流活动性具有一定的抑制作用。     

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22.72×10⁴m³,可能参与泥石流活动的动储量约为7.82×10⁴m³;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。     

汶川震区狭陡型泥石流典型特征与防治

汶川MS 8.0强震发生6年来,震区暴发了数量众多、类型多样的泥石流灾害,其中一类可总结为"狭陡型泥石流",其特征指标及防治对策与震前常规泥石流存在显著差异,给灾后重建和灾害防治技术提出了新的命题。在对(极)重灾区泥石流活跃的五大片区(汶川、都江堰、绵竹、北川、安县)进行大量现场调查和资料分析的基础上,提出了强震区狭陡型泥石流的概念并给出定义,提炼了其在形成、活动及危害等方面的典型特征;通过工程实践,分析了其独特的治理难点及相应的防治对策,介绍了几项极具适应性和有效性的防治新技术,可为强震扰动区泥石流治理研究和工程设计提供一类新的思路和借鉴。     

山区河流两岸泥石流形成的机理和力学条件

泥石流是山区沟谷的主要地质灾害类型之一,对其开展研究是很有价值的,但目前对其进行的针对性研究很少。本文重点研究山区沟谷泥石流形成的机理和力学条件。根据地形地貌、气候环境条件与土质学原理,研究了山区河流泥石流的形成机理及影响因素。河流两岸山坡岩土结构、人为活动与持续降雨或暴雨是山区河流泥石流形成的主要影响因素,不同土质结构与组成的土层的滑移破坏机理也不相同。山区河流泥石流的物源可概化为粘性土块体与松散砂砾两种典型固相物质。基于剪切破坏理论,建立了粘性土块的失稳滑动平衡条件;基于动量理论与重力分解原理,提出了松散砂砾启动的力学计算公式和失稳条件。     

Vulnerability assessment of population in mountain settlements exposed to debris flow: a case study on Qipan gully,Wenchuan County,China

Natural Hazards - This research selected the Qipan gully as a study area for field investigation. The vulnerability of the population to debris flows in Qipan gully was assessed. Several valuation...     

泥石流防治工程损毁度评价

泥石流岩土防治工程被广泛应用于泥石流灾害的治理,而工程的损毁程度会对工程的功能性产生一定的影响,并影响效益的持续发挥。文章以汶川为研究区域,选取18条泥石流沟的岩土防治工程作为研究对象,结合现场考察,对防治工程的损毁程度进行评价。评价指标体系总体上分为拦挡工程因子和排导工程因子2项,细化二级评价指标包括坝基损毁度、坝肩损毁度、坝体损毁度、基础冲刷度、结构冲击度、斜坡推力度等6项。运用模糊综合评价方法构建判断矩阵和隶属度函数,将损毁度等级划分为优、良、中、差四个等级。评价结果显示,除板子沟和登溪沟的防治工程损毁等级为差和中以外,其余泥石流沟内防治工程损毁等级均为良或优,且评价结果与现场考察一致。     

泥石流浆体与大颗粒冲击力特征的试验研究

开展了密度为1 400～2 200 kg/m3的泥石流浆体、浆体与大颗粒混合流体的冲击力试验,获取了流速为2.8～4.9 m/s条件下31组冲击力试验数据。采用小波分析方法有效地去除了冲击力数据中的噪声信号,依据离散傅里叶变换（FFT）为基础的频谱分析结果,将低频泥石流浆体冲击和高频大颗粒冲击的临界频率值界定为2 Hz,实现了浆体和大颗粒冲击信号的分离。目前水动力学公式中待定系数α缺乏统一的确定方法,以不同地区157组泥石流观测和试验数据为基础,建立了待定系数?与流体Fr数的幂函数关系,形成可表征不同流态,且弱化尺度效应的浆体动压力计算公式。与泥石流浆体平滑信号相比,大颗粒冲击压力具有一定随机性。泥石流大颗粒冲击次数与频率随大颗粒的质量比增加而增大,其质量比从0.05增至0.21时,冲击总次数从1 305次增至2 838次,冲击频率从82次/s增至195次/s,且龙头段大颗粒的冲击频率高于后续泥石流体。测得大颗粒的压力约为60 kPa,是相同密度和流速下浆体动压力的3倍。随着大颗粒比例的增加,上部1#和2#传感器测得大颗粒冲击频率增加量明显高于下部3#～6#。说明随着流体中大颗粒比例上升,颗粒物质多集中于泥石流上部或表层运动,也佐证了泥石流运动中大颗粒多集中在龙头顶部的认识。对大颗粒和浆体冲击规律的分析可为固液两相流运动机制研究和防治工程设计以及承灾体易损性定量评估提供合理参数。