泥石流与环境演变

泥石流具有淤埋、冲毁、冲刷、漫流、磨蚀、直进等特性 .其堵河成湖 ,堵河溃冲 ,淤积成扇 ,垫高河床 ,改造地貌 ,改变生态系统等都是逼使环境在新的起点上进行演变 .泥石流作用过程的巨量输沙、快速沉积和堆积地貌 (多为扇形地 )都是可以利用的     

树木年代学在高寒山区泥石流历史事件重建中的应用——以磨西河流域倒灶沟为例

如何确定人类历史活动稀少、植被覆盖率较高的高寒山区泥石流历史活动次数及时间较为困难。树木年代学分析方法可通过树木年轮生长变化对泥石流活动的响应特征,重建过去一定时间内的泥石流历史活动事件。通过对我国四川省境内贡嘎山东坡磨西河流域内倒灶沟泥石流堆积扇上140个桤木的树木年轮样本取样及树木年代学分析,重建了该沟在过去20 a间的2次较大规模泥石流活动事件(分别为1996年和2005年)和5次小规模洪水(或泥石流)事件。研究结果表明,在过去20 a间,倒灶沟大规模泥石流每隔约10 a便会发生一次,而小规模的泥石流或洪水则每隔2~3 a便会发生一次。同时,研究还发现,磨西河流域内泥石流堆积扇上有利于类似桤木生长特征的树种生长(最大树木年轮可达1.4 cm),为该地区泥石流生物防治工程中优势树种的选择提供了科学依据。     

泥石流动力作用及其地貌标志

本文对泥石流动力作用作了三个层次的分类,论述了它们的作用方式和基本特征,提出了泥石流沟谷流域内的十项指示地貌,并结合泥石流动力作用解释了各类地貌标志的成因及其对泥石流沟与非泥石流沟的判别意义,最后探讨了泥石流动力作用过程对泥石流沟谷地貌,泥石流汇入河河床地貌及其演变的重大影响。     

滇东北蒋家沟粘性泥石流堆积地貌

据成因,把泥石流堆积地貌分为自然堆积地貌和人为堆积地貌。据堆积过程,把自然泥石流堆积地貌分为古泥石流台地、老泥石流台地和近代泥石流长柄扇。据建筑物引起的堆积形态,把人为堆积地貌分为泥石流堆积扇(锥)、回淤泥砾滩、侧积泥砾堤和堰塞洼地。     

树木地貌学在地质灾害研究中的应用

地质灾害对人类及环境造成的影响巨大,了解灾害发生的规律及影响机制对防灾减灾有重大意义。树木分布广泛,不会迁移,一般情况下每年形成一圈记录当年环境状况的年轮,利用树木年轮信息能够分析环境因子的时空变化。树木地貌学已普遍应用于地震、泥石流、滑坡等地质灾害研究,通常以重建灾害发生的时间、影响范围、运动过程等为基础,评价地质灾害对森林结构组成、地貌变化的影响,分析灾害在时间及空间上的变化过程,结合气象及水文数据,能够探讨诱发灾害的可能原因,进而推测在全球变化大背景下的发展趋势。为此,探讨了利用树木年轮重建地质灾害的理论基础,总结了主要研究成果并分析了当前研究的不足,指出以后的研究方向。     

金沙江奔子栏-达日河段大型泥石流堆积扇的成因机制

金沙江上游奔子栏-达日河段属横断山区的干热河谷地带,河谷沿岸大型古泥石流堆积扇广泛发育,其成因却一直没有得到很好的研究.对该区瓦卡大型古泥石流堆积物进行了沉积结构、粒度、地球化学和孢粉等分析,揭示了泥石流的沉积环境及其形成过程.通过粗颗粒石英的光释光单片再生法(SAR)测年研究,获得金沙江上游奔子栏-达日河段古泥石流大规模暴发的年代为12 600～4 500 a BP.丰富的风化碎屑物源、陡峻的地形及雨季降水集中是该区古泥石流形成的主要原因.全新世早期青藏高原东南缘受西南季风加强的影响,气候趋于暖湿,季节性暴雨增加.金沙江上游干热河谷区大型泥石流堆积扇的发育年代暗示其是全新世早期西南季风加强作用下的地貌响应.从地质灾害防治的角度,由于现代气候因素导致泥石流灾害的频度和规模较小,预防该区地质灾害的重点应是防止人工砍伐树木和不合理的人工切坡导致对地表环境的破坏加剧.     

小江流域泥石流堆积扇形成的制约因素及其特征

在系统分析了各种因素对泥石流堆积扇形成影响的基础上,提出流域腹地中流域面积、沟床比降和堆积区主河河谷宽度及主河能量等因素对泥石流堆积扇发育的影响较大。结合TM卫星影象和1:5万地形图,解译了小江流域内泥石流堆积扇的范围。在此基础上,统计了流域腹地内两大重要条件-流域面积和沟床比降与堆积扇面积之间的关系。在小江流域,堆积扇的面积随流域面积的增加而增加,二者之间是正的指数关系;而堆积扇面积与沟床比降之间可用一个负的指数关系式表达。最后,堆积区特征对小江流域泥石流堆积扇的影响主要是其堆积空间限制了大型堆积扇,比如蒋家沟泥石流堆积扇的发展。     

利用树轮重建九房山滑坡活动年份

理解地貌过程以及认识过去灾害发生的频率,是自然灾害风险评价的重要任务。树木年轮由于其具有定年准确、连续性强、分辨率高和易于复本等特点,近年来被用到恢复过去灾害发生的时间。随着滑坡、泥石流等山地地质灾害性事件发生频率的增加,地质灾害风险管理和评价受到了越来越多的关注。在样品量足够的前提下,树木年轮方法可以精确地确定滑坡事件发生的年份。以甘肃南部武都区外纳乡的九房山滑坡为研究对象,利用树木年轮分析方法对该滑坡的灾害事件发生的时间进行了初步的研究。结果显示:1.树木年轮样品在1980—1982年,1984—1987年以及1991-1993年都出现了年轮宽度迅速减小或者迅速增加的现象。本研究将1980—1982年,1984—1987年以及1991—1993年定为滑坡活动年份,其中1992年和1993年的滑坡与当地记载的滑坡年份一致。强降水,地震影响以及不合理的灌溉活动都可能导致滑坡的复活,但降雨仍是导致九房山滑坡复活的重要因素。2.树木年轮样品中出现的偏心木和伪轮现象也是对滑坡灾害发生的佐证,说明受到滑坡灾害的影响,树木的生长环境发生了改变。     

气候变化影响下藏东南帕隆藏布流域高山区泥石流的地貌效应

高海拔或高纬度山区（尤其高山冰川及冻土急剧消退区）常孕育适宜泥石流发育的地形和物源条件。气候变化（如升温、强降雨事件增多等）影响下,高山区潜在孕灾环境更易于成灾,泥石流成为主要的灾害类型和物质输移方式,也是高山区地貌变化的重要驱动力。由于野外监测困难,数据资料匮乏,鲜有针对高山区泥石流过程地貌效应的分析报道。以中国藏东南高山区泥石流多发的帕隆藏布流域为研究区,以古乡沟、天摩沟和扎木弄沟为典型小流域,结合遥感影像、DEM数据、无人机航拍、高精度RTK测量和野外踏勘调查,分析泥石流沟道地貌发育特征（冲淤变化、平面摆动）及其对主河河流地貌的影响,并探讨大规模泥石流事件影响下河谷地貌的长期演变趋势。高山区泥石流过程强烈塑造沟道自身地貌,上游物源区深切展宽和溯源蚀退,沟口堆积扇冲淤变化受控于泥石流事件规模和水流强度。泥石流过程显著影响主河道河流地貌,造成主河道横向冲淤和摆动,并影响堰塞体上游河段平面形态发育。长时间尺度上,河谷地貌在平面上发育形成宽窄相间的藕节状而在纵剖面上形成台阶状形态。     

汶川地震强震区映秀地区泥石流的危险性

汶川地震震中四川省汶川县映秀镇及附近于2010-08-14暴发群发性泥石流(简称"8.14"泥石流),造成巨大的人员伤亡和财产损失。地震灾区松散固体物源丰富,泥石流灾害相对活跃,估算未来不同降雨频率下泥石流的暴发规模并评价其危险性,是泥石流灾害风险管制的首要工作。在研究四川省部分地区的泥石流和对应降雨频率资料的基础上,得到泥石流规模和降雨频率之间的关系式。以映秀"8.14"泥石流的暴发规模和降雨频率为基础数据,通过泥石流规模和降雨频率之间的关系式推算得到映秀及附近岷江两岸13条泥石流沟在不同降雨频率下的泥石流规模。以泥石流在堆积扇上的平均堆积厚度(泥石流规模/堆积扇面积)、泥石流发生频率、流域面积、主沟长度、流域相对高度、流域切割密度和不稳定沟床比例为危险性判断因子,分别对映秀及邻近地区的13条泥石流沟在100 a、50 a、20 a、10 a和5 a一遇5种不同频率降雨条件下的泥石流危险性进行评价。结果表明:在5种降雨频率下,8条沟的泥石流危险性为高度,4条沟的为中度到高度,1条沟的为中度。     

蒋家沟及其邻近地区泥石流堆积物的组成特征

云南东川蒋家沟及其邻近地区是我国泥石流分布最广、活动最强烈的地区之一,每条山沟几乎均为流石流沟,沟口都有面积不同、厚度不一的泥石流堆积扇,为开展泥石流堆积物组成和性质的研究提供了良好的条件,本文主要通过实验分析,探讨蒋家构及其邻近地区泥石流堆积物的机械、化学和矿物组成特性。     

"8.13"四川清平群发性泥石流灾害成因及其影响

汶川地震触发的大量崩塌滑坡改变了泥石流流域的物源条件,地震灾区震后泥石流活动呈现出愈加明显的高频率、群发性、大规模的特征.地处四川省绵竹市西北部的绵远河上游震后已多次暴发了泥石流.2010-08-13和08-18,在局地暴雨诱发作用下,绵远河上游的清平乡和天池乡境内的24条沟谷同时暴发了泥石流,冲出的固体物质高达1.08×107m3,其中仅清平乡附近,泥石流堆积扇规模就达到7.62×106m3,泥石流淤满河道形成了1.5 km2的堰塞体,致使14人死亡和失踪,清平乡境内大量震后重建的民房遭淤埋,泥石流多次中断九环线的重要支线--绵(竹)茂(县)公路汉旺-清平段,直接经济损失高达4.3亿元.此次群发性泥石流灾害剧烈的改变着震后局部的河流微地貌形态,对灾后恢复重建和发展规划也将产生深远影响.本研究从汶川地震对绵远河上游泥石流流域物源条件的影响分析入手,着眼于泥石流形成的基本条件,分析了2010-08-13(简称"8.13")特大群发性泥石流的成因:汶川地震后绵远河上游两侧支沟内积聚的巨最固体松散物源是此次泥石流形成的前提条件;1 h雨强达37 mm、累计达203.5mm的高强度暴雨是泥石流最直接的激发因素.泥石流物源区和堆积区的堆积物颗粒分析结果表明,泥石流以粘性泥石流活动为主.作为汶川地震后典型的次生山地灾害链过程,泥石流活动是自然地貌演化的必然结果,但此类远远超越常规规模和频率的泥石流灾害的影响将是一个长期的过程.因此,建议对危害居民点的重点沟谷提高泥石流治理标准,调整汛期的防洪方案.     

罗布泊地区红柳沙包年层的研究意义

红柳沙包是干旱区发育的一种生物地貌类型。罗布泊地区的红柳沙包主要分布在塔里木河、孔雀河、米兰河等三角洲地带。通过研究发现其巾有些沙包具有清晰的“年层”构造,与树木年轮一样,具有计年和储存环境信息的功能,可以用来探讨和恢复过去气候和环境变化。但由于红柳生长发育规律和研究区环境的复杂性,利用红柳沙包年层在研究环境演变,在理论和实践上都有待进一步完善和提高。     

北京大烂碴沟泥石流堆积扇的特征及其演变过程

北京山区由于山坡陡峻、构造发育、岩体破碎,加上气候条件,泥石流灾害的发生较为频繁.密云县是北京山区泥石流高发区,冯家峪镇则是密云县泥石流发生最多的区域.密云县冯家峪镇西白莲峪历史上发生多次泥石流,其流域自然地理条件复杂、泥石流堆积形态多样,大烂碴沟泥石流堆积扇具有一定的代表性.研究泥石流堆积特征及其演变过程,以期丰富北京山区泥石流基础资料,同时对完善泥石流灾害防治的危险区区划有所裨益.在收集当地泥石流发生历史资料的基础上,详细的调查了西白莲峪大烂碴沟的自然地理状况和泥石流堆积物的特点.大烂碴沟上游沟谷剖面呈"V"形,切割明显,地形坡度一般在32.以上,而下游沟谷剖面呈"U"形.从泥石流形成的年代和冲刷痕迹推测,"U"形沟谷为泥石流冲刷形成.整个流域成扇形,泥石流形成区面积为0.58 km2,流通区面积为0.09 km2.大烂碴沟流通区沟道极短,这样,形成区汇集洪水到达流通区后,严重冲刷沟谷坡脚,破坏基岩的稳定性,造成两岸岩石滑坡、崩塌和沟床岩石的整体性搬运,从而形成泥石流.流域出口处有泥石流扇形堆积体,砾石含量较多.采用野外调查和室内实验结合的方法对大烂碴沟泥石流的堆积物特点进行研究,具体如下:(1)地貌特征:采用野外量测与填图的方法,主要调查堆积扇的部位及其地形、沟道比降与宽度,堆积物外部形态等.(2)结构组成:主要有颗粒级配、岩性组成、砾石排列与分选性、堆积物的结构与构造特征,以及粒态、擦痕、砾石包裹情况,大漂砾粒径、堆积位置与排列等颗粒特征.砾石的调查通过在沟道内随机选取一定数量的砾石进行abc长度和倾向调查.以上参数通过现场观测、测量取得.选定泥石流堆积区典型部位Ⅰ和Ⅲ,通过挖圆形探坑,取出全部颗粒.将颗粒直径大于10 mm的大颗粒筛出,称重,将剩余颗粒1 kg左右带回实验室分析.粒度分析的主要方法为:平均粒径比中值能更正确地反映碎屑颗粒的集中趋势,按福克和沃德的平均粒径的表达式Mx:φ16 φ50 φ80/3判别碎屑颗粒的集中趋势;采用由福克和沃德提出的标准偏差σ=φ84-φ16/4 φ95-φ5/6.6判别颗粒大小的均匀程度;采用福,克和沃德的偏度公式:SK1=φ16 φ84 2φ50/2(φ84-φ16) φ5 φ95-2φ50/2(φ95-φ5)判别粒度分布的不对称程度;峰度是用来衡量粒度频率曲线尖锐程度的,也就是度量粒皮分布的中部与两尾端的展形之比,采用福克和沃德提'出的峰度公式KG=φ95-φ5 φ80/2.44(φ75-φ25)判别.在查阅历史资料和堆积物调查的基础上,本文对大烂碴沟泥石流堆积扇的发育和演变过程进行了分析.研究结果表明,该区泥石流堆积扇的形成受到初次水石流和二次粘性泥石流两种泥石流形成过程的影响,水石流形成堆积扇主体,粘性泥石流则起到显著改变堆积扇形态特征的作用.大烂碴沟泥石流堆积扇的演变过程和特征明显受到大烂碴主沟和西白莲峪主沟水流的影响.从外部特征来看,堆积扇可以分为Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ和Ⅳ四个区,其中Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ区表现为二次泥石流堆积特征,Ⅳ区表现为初次泥石流堆积特征.两次泥石流形成过程中固体物质的运动方式、搬运距离和侵蚀强度不同,其堆积扇在不同分区的沙砾粒径、排列方向和圆度也反映出两次泥石流的形成特征.该研究结果对今后进一步探讨北京山区泥石流形成机理和运动过程以及为北京山区泥石流防治制定有效措施提供了科学依据.     

泥石流输沙及其对山区河道的影响

泥石流能在很短时间内将大量大小混杂的固体物质输入主河,影响主河河床演变,形成灾害。在连续观测资料的基础上,对泥石流输沙的强度、级配和时空分布特征进行了分析。通过实际测量,分析了泥石流在沟道内冲淤特征以及影响泥石流冲淤特征的因素,如泥石流活动规模和局部沟道条件等。通过水槽实验,分析了泥石流与主河交汇的机理,将泥石流入汇主河的模式概括为掺混模式、潜入模式、推进模式和堵河模式,并且从能量角度阐释了汇流区的水沙交汇特征,提出了泥石流堵江的判据。最后,分析了泥石流多发区受泥石流入汇影响,主河河床在平面形态、横断面形态、纵断面形态和河型等方面的变化特征。     

基于树木地貌法重建崩塌历史事件——-以川东华蓥山石林为例

了解崩塌活动史与区域气候变化之间的关系对于掌握区域山地灾害形成规律,预测未来发展趋势具有非常重要的作用。利用树木地貌法可以准确掌握山地灾害发生频率,并为定量分析气候变化对山地灾害发生发展趋势提供支撑。本文以川东华蓥山石林景区一大型崩塌为研究对象,通过杉木树木年轮、降水和气温数据对该崩塌活动时间进行分析。结果表明:该崩塌可能共有四个活动年份,2015年为大规模活动年份,2008年、2012年和2016年为小规模活动年份,崩塌活动的季节主要集中在早材期间(4月—9月)。基于滚石冲击树干产生的愈伤组织和标准木年轮对比表明:树木在受到滚石冲击后,都表现为生长抑制,且树木年轮宽度要滞后滚石活动1年。参考树木与干扰树木年轮宽度和月降雨量没有相关性,但干扰树木年轮与月平均气温(4月—9月)呈负相关关系。本研究结果可以为研究区内山地灾害活动史与气候变化关系提供支撑,尤其是为研究区域降雨诱发的崩塌活动规律提供借鉴。     

基于流速衰减特征的泥石流冲出距离预测方法

泥石流冲出距离的确定是泥石流灾害评价及防治中的关键环节。基于泥石流在堆积区流速的变化特征,提出了泥石流流速"衰减系数"的概念。通过对泥石流流速衰减系数的定义和计算公式的推导,提出了一种基于泥石流流速衰减系数来确定泥石流冲出距离的新方法,并以四川省泸定县干沟泥石流为实例进行计算和验证。研究结果表明:当干沟泥石流在堆积区的流速大于初始(沟口)流速的15%时,流速的衰减程度极为显著;而当堆积区流速小于初始速度的15%时,流速的衰减极为缓慢。研究结果对泥石流灾害的危险性评价及防灾减灾具有一定的理论和实践意义。     

雍家沟泥石流活动特征与堵江

自2008年汶川地震以来,四川省绵竹市清平乡雍家沟已暴发过多场泥石流,造成了严重的堵断公路和堵塞河流事件,其中,2012年“8·18”暴发的泥石流规模最大,造成绵远河全部堵塞.通过分析2010年“8·13”与2012年“8· 18”两场泥石流的降雨过程发现,雍家沟暴发泥石流的前期累积雨量在增加,激发雨强在降低.2008年汶川地震导致雍家沟的主沟和支沟内堆积了大量的松散固体物质.野外调查发现,雍家沟多次暴发泥石流的活动路径并不一致,其中,2012年“8· 18”泥石流主要沿1号支沟活动,沟道的侵蚀宽度随着与主沟沟口距离的增加而变窄,沟道内剩余堆积体厚度随着距离的增加呈现先增后减的规律,且沟道内的物质粒径分布具有随机性.对雍家沟在不同暴雨频率下暴发泥石流可能引起的堵江情况进行了分析,结果表明,在暴雨频率大于20％的情况下暴发泥石流便可造成堵江事件,甚至可将主河全部堵塞.     

美姑河流域公路泥石流物源成因

位于四川西南部横断山区东部边缘大凉山内部的美姑河流域是我国公路泥石流典型发育的地区之一,泥石流具有规模大、致灾作用强烈、活动频率高等特点。从流域地貌景观、新构造应力场及具有焚风效应的大气环流特性出发对区内公路泥石流成因进行了深入分析,获得了地貌景观造就了流域内地表植被稀少、焚风效应显著、泥石流沟轴向与新构造应力场两个剪切带方向一致(相差5.2°~6.5°)的结论,泥石流发育规律符合地貌发育对抗性原理[1]。作为典型事例,把洛高依打泥石流的物源区分为不稳定物源区、基本稳定物源区和稳定物源区,并首次将物源补给量与不同降雨频率相结合,获取了不同降雨频率(3~5 a一遇、10 a一遇、20 a一遇、50 a一遇和100 a一遇)泥石流最大可供物源量。对公路泥石流研究及治理中一些关键问题进行了探讨。     

长江中下游河床沉积物分布特征

对长江中下游武汉至河口段304处河床沉积物样品进行了粒度测量与分析,通过各参数间的模拟、统计及对比,探讨了沉积物粒度、水动力因素及河床地貌三者间的关系。研究结果表明：本区河床沉积物以中、细砂为主,床底搬运十分微弱,河道相对稳定;从上至下沿程有明显的“粗-细-粗-细”粒径变化,主要反映河流动力地貌、动力沉积特征;粒径在河床的沿程分布总体为北粗南细,说明北岸侵蚀,南岸淤积的特点。研究同时也表明,颗粒因河型不同而迥异;颗粒偏态度-峭度在不同河型中表现各异,对区分顺直微弯分汊和鹅头形分汊河道尤为显著。