强震区侵蚀-溃决型泥石流的动力特性定量分析

强震作用导致流域内松散物源、微地貌及水文环境发生剧烈变化,致使强震区泥石流的形成机制和活动规律区别于普通泥石流。从启动判别、沟床侵蚀和溃决放大效应等3个方面入手,利用物理模型和数值模拟,定量分析了强震区泥石流启动-流通-堆积全过程的动力特性。结合案例验证了强震侵蚀-溃决型泥石流的力学机制。分析表明,泥石流沟床侵蚀是外部应力增加、内部强度衰减和松散物质基础3种机制的综合结果,沟道堰塞体溃决导致泥石流流量被瞬间放大,进而反馈到侵蚀机制中,导致泥石流规模剧增。红椿沟8·14泥石流案例验算显示,H02、H03堰塞体溃决导致泥石流流量放大至800.80m3·s-1,沟床侵蚀物质总量达34.72×104m3,约占总规模的50%。     

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。     

四川石棉熊家沟泥石流形成机理与成灾特征分析

四川石棉熊家沟曾于2013年7月4日爆发泥石流,该次泥石流物源类型多样、形成机理复杂,并发生堵塞主河的次生灾害链,具有代表性。通过研究,本次泥石流是在强降雨条件下,以中上游沟道松散物为启动点、沿程下切拉槽、崩滑不断参与运动的一场由自然因素形成的地质灾害。泥石流形成因素分为强降雨、沟道物源启动、崩滑规模扩大3个方面。参与熊家沟泥石流启动汇集的物质来源为沟道物源和崩滑物源,其中,沟道物源量占总量的81.55%。物源补给以沟道松散物为主,崩滑直接提供物源量小分散。经过"7·04"灾害后,流域沟道淤积抬升,形成新的沟道松散物,为下次泥石流埋下了隐患。熊家沟泥石流的成灾模式类型多样,表现为淤积抬高、撞击冲毁、堵塞主河、淹没上游。通过堵河经验公式判别,"7·04"熊家沟泥石流的形成特征极易发生堵河,当地政府与防灾减灾部门应有的放矢做好地质灾害防治工作。     

陕西紫阳县磨子沟泥石流特征及危险性分析

磨子沟在2010年7月陕南特大暴雨后发生泥石流,引发多处滑坡,部分居民房屋被摧毁;大量碎石、泥砂堆积于沟口,造成公路堵塞。现在沟内依然有大量松散物源,存在泥石流隐患,威胁沟内居民点及公路。采用单沟泥石流危险性评价方法,结合现场勘查,分析磨子沟泥石流形成条件、类型、发育特点及危险性,为地质灾害避险及治理提供地质依据。     

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。     

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。     

基于遥感影像的四川石棉“7·4”后沟泥石流形成机理与堵河过程分析

本文以2013年7月4日四川石棉县后沟堵河型泥石流为研究对象,通过泥石流堵河前后对比研究、前期与当日降雨分析、理论计算,认为后沟泥石流为强降雨自然诱发、矿渣物源补给的复合型泥石流。后沟泥石流的启动过程主要表现为:强降雨→启动点产生→沟道侵蚀、拉槽→沿程流量加大→矿渣物源参与→规模突增→淤积与下切交错→堵塞楠桠河。通过灾后的实地调查,后沟泥石流堵断楠桠河溃坝后,在堆积区形成2个堆积扇和3个对冲淤积点,保存着泥石流顶冲对岸形成堰塞体的形态特征,具有典型泥石流堵河特征。通过经验公式计算,后沟堵河程度在堵河可能性小和严重堵塞之间,与历史频率、实地调查、遥感分析具有较好的适应性。     

舟曲县南峪沟松散固体物源及其对泥石流的补给特征

南峪沟地处特殊的构造部位,特定的地层经长期的内外营力共同作用,形成泥石流松散固体物源。物源类型有重力堆积物和沟床中下游段松散堆积物,其分布相对较集中,对泥石流补给方式表现为坡面冲刷、崩塌、滑坍和流体冲刷;沟域面积和沟道长度与物源量没有明显的对应关系,决定泥石流补给量的主要因素是沟谷形态和山体岩石类型。     

汶川极震区锄头沟泥石流发育特征及启动机理

汶川地震过后大量的老泥石流被激活,随着潜伏期的过去,雨季来临,松散物源开始重新活跃。通过对锄头沟泥石流的实地调查及现场测量发现,该沟流域面积较大,支沟发育,支沟及主沟后缘比降大,主沟中下段宽缓,泥石流物源主要为崩塌物源,分布于流域中上部和支沟内,泥石流由中上部和支沟启动,汇聚于主沟内,并沿沟道下段堆积,并通过室内试验等手段,还原了泥石流发生时的激发雨量及物源分布特征。震后极震区泥石流的具有物源类型丰富、易发程度高、激发雨量偏小和支沟群发等特点,该沟泥石流还出现了堵溃型泥石流现象。     

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。     

甘肃文县关家沟泥石流物源条件与治理工程探析

关家沟泥石流沟位于文县县城北部,具有极为丰富的物源条件。通过调查从泥石流的岩土体类型及特征、地质构造、水文地质、新构造运动及地震等方面,对物源条件的地质环境背景进行了总结。其松散固体物质主要有滑坡堆积物、崩塌堆积物、滑塌—坍塌堆积物、沟道冲洪积堆积物及面状堆积物等。固体物质总储量为11 570.1×104m3,转化为泥石流组成部分的主要方式包括滑坡、崩塌、滑塌—坍塌直接堆积或堵塞沟道,被水流冲蚀、搬运;滑坡体、崩塌体表层松散物质及沟坡上的面状堆积物在降水面蚀作用下,细粒物质流入沟道,补给泥石流增加了泥石流的黏度;沟道内早期的冲洪积物被泥石流直接搬运、冲蚀,构成泥石流固体松散物质等。通过对物源条件分析,提出了治理工程措施,以期为关家沟泥石流灾害防治提供参考。     

高寒山区西藏那曲地区某泥石流发育特征及形成机制分析

工程活动进入高寒高海拔地区,高寒山区泥石流灾害表现出突发性越强、破坏力越大及形成机理越复杂等特点。本文结合西藏那曲地区某泥石流沟形成条件、冲淤以及堆积物特征等方面详细阐述了位于高寒山区泥石流发育特征,详细分析了风化崩解物源的启动过程及泥石流形成机制。研究表明高寒山区泥石流的发育特征及形成机制明显受气候和地形地貌影响,与内地泥石流相比,大多堆积有丰富松散固体物源,地形地貌较为陡峭,水力条件是泥石流形成最重要因素。     

台风暴雨型矿山泥石流的形成条件及起动模式

台风暴雨是诱发我国东南沿海地区地质灾害的重要因素,2013年8月台风"尤特"在广东省登录,造成广东兴宁市铁山嶂矿区爆发大型泥石流灾害,下游居民的人身和财产安全受到直接威胁。本文通过现场调查和室内外实验,对铁山嶂矿区泥石流的物源组成、沟谷特征、形成条件及起动模式进行了分析研究。研究结果表明,矿山开采形成的弃填土边坡及矿渣的随意堆放为泥石流形成提供了丰富的固体物源基础,强降水为泥石流形成提供了动力条件。在台风暴雨作用下,矿渣型物源受沟道限制发生堵塞溃决,放大了泥石流规模,其起动模式为滑塌—堵塞—溃决型。定期清理淤积在行洪通道的废渣可降低该类泥石流灾害的危险性。     

汶川震区银厂沟区域818暴雨泥石流灾害成灾机理与特征

2012年8月18日汶川震区的银厂沟区域暴发群发性泥石流,造成人员伤亡,公路、房屋等基础设施严重受损。这场泥石流灾害发生在汶川地震极震区内,是地震与强降雨共同作用下的结果,因此研究其成灾机制和灾害特征对于进一步认识强震区泥石流活动具有重要意义。本研究采用地面调查和遥感解译方法,分析银厂沟区域泥石流形成条件的变化。研究结果表明强震条件下崩塌、滑坡等产生的松散固体物质,是泥石流活动的物质基础; 沟道受松散岩土体堵塞,有利于泥石流规模放大; 快速激发型的雨量特征为泥石流暴发提供了动力。在此基础上讨论了泥石流起动、运动和堆积过程,总结了泥石流活动特征,发现泥石流沿发震断裂呈带状分布,成因组合上属于降雨控制型,尚处于青年期,且在成灾模式上满足致承耦合效应。     

四川石棉简槽沟泥石流发育特征与减灾防灾初探

四川石棉县简槽沟为一条典型泥石流沟道,区域上具备泥石流形成的孕灾地质环境背景,流域内具备泥石流产生的地形地貌与物源聚集特征。简槽沟泥石流可分清水区、形成区、流通-堆积区3个区域。由于简槽沟泥石流形成是由形成区密集崩滑体提供并参与物质运移,以远程碎屑流的形式沿程堆积扩散并延伸至沟口,所以,流通区与堆积区不明显,与常规泥石流分区略有区别。通过流域物源调查,简槽沟物源为崩滑堆积物、沟道堆积物、坡面侵蚀物。流域内共有松散固体物质总量为13.784×10~4 m~3。可能参与泥石流的物源量约3.154×10~4 m~3,沟道两侧的崩滑堆积物为泥石流的主要补给物源,占泥石流活动量的86.7%。简槽沟泥石流为高频—暴雨—崩滑—沟谷型稀性泥石流、易发、活动性强、中型潜在危险性,进行工程治理是十分必要的和紧迫的。针对简槽沟泥石流物源集中且丰富、流通区不明显、堆积区建筑物密集、沟口过流断面狭窄的特点,工程治理以中游拦挡物源、下游排泄倒流的措施,并遵循以防为主、防治结合、综合治理的原则。     

泥石流灾害的物源控制与高性能减灾

传统的观点认为山区泥石流灾害的形成主要取决于降水,其产汇流运动的过程是可采用水文过程模拟的物理过程。基于目前泥石流灾害集中分布于地震带和干旱河谷的现象以及现有的泥石流形成与防治研究基础,我们发现在人类居住与活动的山区,其坡度和降水极易满足泥石流灾害的形成条件,因此物源控制着泥石流灾害的孕育、形成和演化,主宰了灾害性泥石流的过程。物源的动态变化改变了泥石流发育的难易程度,主导了泥石流的规模和频率变化。泥石流物源在内外动力作用下经历松散化或密实化两个不同的演化过程,不同密度的土体通过剪缩或剪胀形成不同规模、频率与性质的泥石流。此外物源也控制了泥石流的规模放大过程。实践证明基于物源控制理论的区域预测、分级多指标预警和工程调控技术是科学有效的。因此,灾害性泥石流是一个地质作用主导的地质过程,该过程的特征描述需要更多地考虑基于地质环境条件的经验模型,且高效能的灾害预测预警与调控需要基于物源控制的机理和过程而进行。     

三眼峪特大泥石流发展趋势分析

舟曲“8．8”特大山洪泥石流灾难之后,研究其发展趋势是做好舟曲灾后重建和防灾减灾工作的基础。通过现场调查和搜集历史数据,分析了泥石流再次爆发的可能性和发展趋势。认为三眼峪沟爆发泥石流的地形地貌和降雨条件依然存在,“8．8”特大泥石流的下泄量体积仅180×10^4m^3,仅为总物源的1／15,大量的松散物质仍然堆积在沟谷内,三眼峪仍然具有再次发生泥石流的可能性。三眼峪沟泥石流仍处于不断发展之中,频率和规模将呈现增大的趋势,灾后泥石流堆积扇上人员、住房和基础设施减少会使泥石流造成的灾害损失减小。     

台风暴雨矿渣型泥石流形成机制与动力特征——以兴宁乌石坑沟泥石流为例

受台风“尤特”登陆影响,台风暴雨直接激发兴宁乌石坑沟特大矿渣型泥石流灾害,物源巨大,潜在危害极大。笔者等通过现场调绘及室内试验,对本次泥石流的形成机制及动力特征进行研究,旨在为此类泥石流致灾机理及危害性评价提供借鉴。研究表明,其独特的流域地形特点为泥石流形成的基本因素,以沟道堆积物为主的丰富矿渣型物源是基础条件,高强度的台风暴雨是直接激发因素,与矿山开采、矿渣随意堆放等人为因素共同作用扩大了灾害规模。泥石流形成过程与动力特征为前期强降雨—崩滑碎屑流—矿渣型泥石流—台风暴雨—沟道堵塞雍高—溃决、规模放大。     

台风暴雨矿渣型泥石流形成机制与动力特征——以兴宁乌石坑沟泥石流为例

受台风“尤特”登陆影响,台风暴雨直接激发兴宁乌石坑沟特大矿渣型泥石流灾害,物源巨大,潜在危害极大。笔者等通过现场调绘及室内试验,对本次泥石流的形成机制及动力特征进行研究,旨在为此类泥石流致灾机理及危害性评价提供借鉴。研究表明,其独特的流域地形特点为泥石流形成的基本因素,以沟道堆积物为主的丰富矿渣型物源是基础条件,高强度的台风暴雨是直接激发因素,与矿山开采、矿渣随意堆放等人为因素共同作用扩大了灾害规模。泥石流形成过程与动力特征为前期强降雨—崩滑碎屑流—矿渣型泥石流—台风暴雨—沟道堵塞雍高—溃决、规模放大。     

汶川极震区G213典型泥石流内在因数与运动特征

"5·12"汶川地震后,四川省内多地暴发过大规模泥石流灾害。其中,四川省内重要交通干线G213国道映秀至汶川县段,多次暴发了群发性泥石流灾害,规模巨大、造成危害极其严重。研究以高家沟泥石流2011年时暴发实例,从泥石流暴发成灾的内在因数和运动过程特征进行系统分析;从形成泥石流的沟域地形条件、巨量物源聚集内在因素出发,研究其启动时堵塞溃决、拉槽下切特点,从固体物质运移堆积特征,研究其暴发时阵性流特点;揭露此类泥石流沟大规模暴发成灾的机理。