汶川震区暴雨泥石流激发雨量特征

利用搜集的汶川震区典型泥石流暴发前后的降雨过程资料,分析了泥石流的激发雨量过程,获得了汶川震区的泥石流激发雨量特征,以期为泥石流的预测预报提供依据。结果表明,汶川地震区的泥石流激发雨型可分为快速激发型、中速激发型和慢速激发型3类,其差异主要体现在降雨的持续时间和强度方面。不同激发雨型下的泥石流形成过程的差别主要体现在松散土体饱和过程。雨型的差异(降雨的持续时间和强度)使得土体饱和产生超渗产流的时间出现差异,进而使得泥石流暴发的时间存在差异。激发雨强跟激发雨型存在一定的关系,激发雨强最大者为中速激发雨型,其次是慢速激发雨型,最小者为快速激发雨型。与地震之前相比,地震后的泥石流暴发时的累积雨量和临界雨量都有所降低。     

汶川震区北川9.24暴雨泥石流特征研究

2008年9月24日汶川震区的北川县暴雨导致区域性泥石流发生,这次9.24暴雨泥石流灾害导致了42人死亡,对公路和其他基础设施造成严重损毁。本研究采用地面调查和遥感解译方法分析地震与暴雨共同作用下的泥石流特征,获取的气象数据用于分析泥石流起动的临界雨量条件。本文探讨了研究区泥石流起动和输移过程,并根据野外调查,分析了泥石流形成的降雨、岩石和断层作用,特别是强降雨过程与物源区对泥石流发生的作用。根据应急调查发现北川县境内暴雨诱发的泥石流72处,其分布受岩石类型、发震断层和河流等因素控制。根据对研究区震前和震后泥石流发生的临界雨量和雨强的初步分析,汶川地震后,该区域泥石流起动的前期累积雨量降低了14.8%～22.1%,小时雨强降低25.4 %～31.6%。震区泥石流起动方式主要有二种,一是由于暴雨过程形成的斜坡表层径流导致悬挂于斜坡上的滑坡体表面和前缘松散物质向下输移,进入沟道后转为泥石流过程;二是消防水管效应使沟道水流快速集中,并强烈冲刷沟床中松散固体物质,导致沟床物质起动并形成泥石流过程。调查和分析发现沟内堆积的滑坡坝对泥石流的阻塞明显,溃决后可导致瞬时洪峰流量特别大。研究结果表明了汶川震区已进入一个新的活跃期。因此,应该开展对汶川地震区的泥石流风险评估和监测、早期预警,采取有效的工程措施控制泥石流的发生和危害。     

汶川震区暴雨泥石流发生的降雨阈值

搜集了汶川震区暴雨泥石流发生的降雨数据,采用詹氏法和修正法两种雨场分割法对其进行处理,研究了降雨参数（降雨强度、累积雨量和降雨历时）与泥石流发生之间的关系,建立了汶川震区暴雨泥石流发生的降雨阈值模型。结果表明:采用詹氏法和修正法这两种雨场分割方法所获得的降雨参数之间存在差异。两者的累积雨量差异不大,但后者的平均雨强要小于前者,其原因在于修正法改善了詹氏法估计降雨时间过短的缺点,延长了降雨历时。通过分析平均雨强~历时、累积雨量~历时、标准化平均雨强~历时和标准化累积雨量~历时之间的关系,采用单线法建立了汶川震区暴雨泥石流发生的降雨阈值。研究成果在四川省绵竹市清平乡的泥石流灾害事件中进行了应用与验证,结果表明该方法具有合理性和可行性。     

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。     

基于HEC-HMS模型的不同雨型泥石流流量变化特征

为了探究不同雨型条件下泥石流流量变化特征,通过搜集汶川震区典型泥石流降雨数据,将其概化为三次峰值早到型、三次峰值型、三次峰值晚到型三种雨型。以HEC-HMS水文模型构建高家沟流域模型,在获得流域清水流量结果基础上采用雨洪修正法计算不同雨型下泥石流流量。结果表明三次峰值早到型、三次峰值型、三次峰值晚到型峰值清水流量分别为33.5,41.5,45.8 m3/s,泥石流峰值流量分别为166.83,206.67,228.08 m3/s,误差为-25.6%、-7.8%、1.7%;三种雨型下流量从上游至沟口以线性方式演变,且随降雨峰值推迟其演变速率不断增大,而增长幅度逐渐减小;泥石流暴发出现在峰值降雨前后,属于降雨激发型泥石流;三种雨型随降雨峰值推迟,流量增长阶段所需时间越长,分别为5.5,6,9 h,而衰退阶段所需时间越短,分别为14.5,8,2.5 h。研究表明该模型能为缺少降雨监测数据地区泥石流研究提供技术支持。     

汶川震区暴雨泥石流危险范围预测研究

汶川地震发生后,灾区暴雨泥石流活动进入一个新的活跃期。根据对北川震区2008年9月24日暴雨泥石流调查,泥石流流域中地震诱发大量滑坡导致松散物源巨大,泥石流过程的洪峰流量比通常的要大数倍,应用以往泥石流危险范围预测模型进行计算的结果与实际的误差较大。因此,需要建立适用于强震区的泥石流危险范围预测方法。本文以9.24北川暴雨泥石流为典型实例,结合野外调查,利用震后高分辨航空图像和9.24暴雨后SPOT5图像分别提取泥石流发生前流域中滑坡物源储量及发生后形成的堆积扇特征数据,应用多元回归方法建立了汶川震区泥石流危险范围预测模型,该方法可用于估算泥石流最大堆积距离和堆积宽度。验证和应用结果表明:该模型适用于强震区泥石流危险范围的预测,模型方法可为震区重建中安全地段选择和未来地震区风险管理提供重要依据。     

城市设计暴雨雨型研究

采用模糊模式识别方法对我国四个雨量站的雨型进行分类和统计,获得了短历时暴雨雨型的分布特性;经过模拟分析和比较,找出了一种较好地满足城市排水设计要求的设计雨型。     

汶川震区北川五星沟暴雨泥石流灾害调查

汶川地震诱发形成了大量高位崩滑坡地质灾害,为泥石流的形成提供了丰富的物源。震后每年均产生多起泥石流灾害,造成严重的经济损失和人员伤亡。通过调查2008年9年24日因暴雨引发的五星沟泥石流基本特征,讨论了泥石流物源堆积过程、活动特征、强度,预测了震后地震灾区泥石流发展趋势,为震后泥石流研究提供了典型实例,对地震灾区泥石流防治工作具有指导意义。     

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。     

某片区暴雨强度及雨型分析

不同降雨重现期下的暴雨强度及雨型分析对海绵城市规划及城市片区排水工程设计具有重要意义。基于此,本文利用暴雨强度计算公式及芝加哥雨型分析方法,对不同降雨重现期下的某片区暴雨强度及雨型变化进行研究。研究结果表明：(1)降雨重现期将显著地影响研究区域内的初期降雨量,降雨历时末期的最大与最低暴雨强的比值为2.02。(2)研究片区内的雨型呈现先增加后降低的趋势,且雨峰出现在降雨历时第48 min时。研究结果对理解不同暴雨重现期下暴雨强度的差异性及雨型变化具有一定的参考价值,为城市海绵城市规划及城市片区排水系统工程设计提供基础的理论指导。     

汶川地震区文家沟泥石流成因模式分析

文家沟2008～2010年期间8次泥石流事件是在地震滑坡堆积体上因持续强降雨渗透变形溃决和后续侵蚀产生的,不同于一般的沟谷型和坡面型泥石流。文家沟滑坡堆积体上新生的泥石流沟共冲出松散固体物质总体积约180×104m3,2010年的"8.13"泥石流事件是其中规模最大的一次,冲出的松散固体物质体积约在115×104m3。文家沟泥石流的成因模式是,强降雨过程在滑坡堆积体上先期出现"渗流管涌、暂态壅水、溃决滑塌"的造沟作用模式,后期出现"溯源侵蚀、冲刷刨蚀、侧蚀坍塌、混合奔流(搅拌机)"的扩沟作用模式。2008年的"6.21"和2010年的"7.31"泥石流事件主要起因于前者,其他事件主要起因于后者。松散堆积体因排泄持续降雨入渗的能力不足而造成地下水滞留和水位升高是导致斜坡体稳定性降低的内在原因。当地下水壅高水位面达到水平时,堆积体内渗透动水压力达到最大,堆积斜坡的稳定性最低,成为堆积体表层发生滑塌溃决的临界条件。     

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.     

汶川震区哈尔木沟泥石流活动特征及防治

哈尔木沟位于杂谷脑河中游,属于“5?12”汶川震区重灾区,历史上多次暴发泥石流灾害,曾于1989年8月暴发泥石流堵断杂谷脑河。受“5?12”地震影响,泥石流灾害相对震前具有规模增大、频率增高、活跃期增长等特点。分析哈尔木沟自然环境背景,发现哈尔木沟的地形地貌和降水条件均有利于泥石流的暴发,受新构造运动与地震影响,沟域内发育大量崩滑体为泥石流的形成提供丰富的松散固体物质。目前沟内由于松散固体物质充足,诱发泥石流灾害的降雨临界值较低,近5年每年均暴发泥石流。针对哈尔木沟的具体情况,提出了拦排结合的治理思路,修建拦挡坝调节泥石流峰值流量,排导槽将泥石流顺利排泄至主河。历经近5个水文年,表明防治工程治理效果良好。     

茂县县城后山药沟泥石流防治与“5.12”震后规划重建

药沟泥石流位于茂县县城东侧,＂5.12＂汶川特大地震的发生,使得该泥石流危险程度进一步增加。在震后调查基础上,论述了药沟泥石流的概况、动力特征及＂5.12＂地震的影响,通过对药沟泥石流防治现状和存在问题的分析,提出了拦、排和生物工程相结合的防治建议,并建议通过与建筑规划、交通规划和旅游规划等重建的结合,实现泥石流防治同震后规划重建的全面结合。     

太行山区泥石流灾害降雨触发条件的研究

河北省太行山区是河北省泥石流灾害的主要发生区,该区泥石流在空间上主要分布在太行山东麓的中低山区域,其分布与暴雨等值线的中心部位基本吻合;在时间分布上主要发生在每年7月20日至8月10日之间的强暴雨时期。泥石流的暴发受到降雨因素和地质因素的双重影响,由于降雨为第一主控因子,在地质地貌条件充许的前提下,决定着泥石流是否能在暴雨中被激发。     

长白山旅游区泥石流灾害研究

长白山旅游区为泥石流灾害频发地段，从地貌形态来看，其主要类型为山坡型泥充，其形成条件主要包括三个方面：区内广泛分布的倒石堆为泥石流的形成提供了主要物质来源，陡峭的地形提供了动力条件，丰富集中的降雨是诱发因素，这三个条件相互影响，缺一不可。分析表明，本区泥石流的空间分布规律与倒石堆的发育状况密切相关。     

Empirical Relationships for Debris Flows

The assessment of the debris flow hazard potential has to rely on semi-quantitative methods. Due to the complexity of the debris-flow process, numerical simulation models of debris flows are still limited with regard to practical applications. Thus, an overview is given of empirical relationships that can be used to estimate the most important parameters of debris-flow behavior. In a possible procedure, an assessment of a maximum debris-flow volume may be followed by estimates of the peak discharge, the mean flow velocity, the total travel distance, and the runout distance on the fan. The applicability of several empirical equations is compared with available field and laboratory data, and scaling considerations are used to discuss the variability of the parameters over a large range of values. Some recommendations are made with regard to the application of the presented relationships by practicing engineers, apart from advocating field reconnaissance and searching for historic events wherever possible.     

北京山区基于历史资料的泥石流临界雨量研究

通过对北京山区历史泥石流降雨资料的分析,根据有雨量站和无雨量站的泥石流易发区的资料情况,分别建立了不同前期雨量的预报模型,并根据预报模型初步建立了不同前期雨量前提条件下的黄,橙,红三色预报模式。