亚热带山区泥石流的形成过程

本文应用地貌学、水文学等方法进行了泥石流源地分类,阐述了各类源地泥石流形成过程,分析了各类源地的地貌演变对泥石流形成过程的影响。     

降雨对泥石流源地土体活动的指数式放大效应

多数泥石流是从坡面活动开始的.坡面的不稳定土体活动,如崩塌、滑坡等,既是泥石流的物质来源,也决定着泥石流的形成方式和规模变化.四川汶川牛圈沟和北川魏家沟泥石流源地坡面人工降雨实验表明,坡面土体活动是间歇、涨落的随机过程,崩塌的时间间隔随着降雨强度的增大呈指数减小,每组实验中的崩塌总数目和雨强的关系如N=CN exp(kN IR);崩塌规模随着降雨强度的增大呈指数增大,每组实验中平均崩塌量与雨强的关系如M=CMexp(kM IR);坡面崩塌的总量可以表示为:V=NM=CNCM exp((kN+kM)IR);受土体颗粒粒径的影响,不同坡面崩塌量随雨强变化的参数不同,研究揭示了大规模泥石流的形成是由于源地土体活动强度随雨强的指数式增强.     

秦岭－黄淮平原交界带河流水沙迁移变化规律研究

分析了秦岭－黄淮平原交界带河流水沙源地的分布规律及其成因和河流水沙迁移变化规律。得出结论：河流水沙异源，水源地主要分布于上游多雨中心地区，沙源地主要分布于上游地面坡度和降水量较大地区、地表组成物质较为疏松的地区和水库坝下河段。交界带内河流径流量沿程变化趋势与流域面积增长曲线基本一致；河流含沙量沿程变化不甚规则．     

从空间Poisson过程看蒋家沟泥石流

云南东川蒋家沟泥石流频率高,变化多.每场泥石流包含几十到几百个阵流,各阵流具有不同的密度、流体性质和运动形态,流量涨落达3个数量级.这些特征意味着泥石流具有很强的随机性.根据蒋家沟的演化分区和野外观测,可以发现泥石流形成于特殊的源地分支.土体活动(包括滑坡、崩塌和局部的土体流动等)随机发生在那些分支流域,如果认为各源地的土体活动是独立的,而且活动强度正比于源地的面积,那么泥石流的形成和汇流就是一个空间Poisson过程.其结果是阵流流量服从指数分布,这很好地符合蒋家沟的泥石泥观测数据.从蒋家沟泥石流的随机性可见,泥石流依赖于流域的特定源区及其分布,而不是笼统地取决于全流域的地貌或几何因子.     

流域特征曲线与泥石流活动

小流域是最活跃的地貌单元,泥石流是小流域演化中最剧烈的过程,是沟谷物质输移的最极端形式。以积分形式重新定义沟谷的比降,则比降曲线的变化直观反映了流域物质通过沟谷的改变。而流域的变化可以通过Strahler的流域的面积-高程曲线来表示。比降曲线与面积-高程曲线的自然联系,将泥石流活动问题与流域演化问题自然联系起来。以云南东川蒋家沟源地小流域面积-高程曲线为基础,具体讨论了流域可能发生泥石流的曲线形态和演化趋势。这样,有可能通过流域的形态特征来认识泥石流的长期演化。     

泥石流源地松散体起动人工降雨模拟及放水冲刷实验

以神府－东胜矿区人为泥石流及云南东川蒋家沟自然泥石流为研究对象,采用人工降雨及放水冲刷模拟实验方法,分析了不同类型,不同地区泥石流源地松散体起动条件及泥石流过程,得出一些有意义的结论。     

流域演化与泥石流的系统性——以云南东川蒋家沟为例

以典型的云南东川蒋家沟为例,根据Strahler面积-高程曲线的积分将其分区,揭示了流域的演化差异.证明了泥石流发生在特定的演化区域,并具有特定的物质组成.通过概率模型,定性说明了泥石流在流域的形成和扩张,其结果就表现为间歇性的阵流.阵流的时空特征反过来证明了泥石流的系统性.统计还表明,阵流的流量分布和衰减取决于最大流量;最大流量序列很好继承了作为流域系统行为的动力学特征.最后,可以根据单沟泥石流的过程系统考察区域泥石流活动.泥石流在大尺度水系的分布,从概率过程看,完全等同于泥石流源地小分支在单个流域的分布,而且满足相似的分布特征.     

河南栾川“7·24”泥石流特征及成因

2010-07-24,河南省栾川县境内普降暴雨,引发多处泥石流灾害(简称"7·24"泥石流),造成重大人员伤亡和财产损失。对泥石流的分布、类型、静动力学特征、灾害和损失进行总结,在此基础上,从降雨、地形和物源条件对泥石流成因进行了分析。结果表明:"7·24"泥石流分布范围主要沿着雨量高值区、地貌过渡区、人类活动区展布,泥石流类型多样,危害严重。丰富的前期降雨量,极高的日降雨量和短历时高雨强是泥石流的激发因素,充足的前期降雨量可以极大削弱物源地岩土体的强度。大部分泥石流沟的山坡坡度和沟床比降属于泥石流易发范围,说明栾川县的地形条件有利于泥石流的形成。区内泥石流物质来源丰富,通过"表观物源量"指标对物源进行分区发现,物源主要集中在区域性断裂和人类活动区附近。"7·24"泥石流是有利的地形、充足的物源和高强度的降雨共同作用的结果。     

泥石流源地土抗剪强度指标φ、C值同含水量Q的关系

源地上抗剪强度指标φ、C值对泥石流的发生具有重要意义,为探索源地上抗剪强度与主体含水量关系而做的主体φ、C值随含水量变化的试验表明,在源地土含水量达到塑限以前,φ值随含水量的变化不是线性的,而是主要呈上凸和下凹两种曲线形式;C值随含水量的变化基本上是单调上升的.     

泥石流源地土体应力应变特性对降雨响应过程的分析——以蒋家沟泥石流为例

根据对蒋家沟泥石流源地的崩塌、滑坡、散流坡,在旱季与雨季不同时段,降雨入渗后的土壤含水状况观测,以及泉水季节性变化,详细分析了泥石流源地崩塌、滑坡、散流坡土体的应力应变特性对降雨的响应过程差异.在雨季滑坡临空面和滑坡体内的土体含水量分别为6.67%、4.8%,滑坡活动主要是通过前缘剪出口崩塌方式补给下方沟床.崩塌体由于土体结构极为松散,在雨季该土体含水量通常高达8.85%～16%,使其土体的抗剪强度(C、φ)处于极限应力状态,一旦遇到降雨浸润和冲刷,迅速触变液化,转化为高浓度泥石流的侵蚀产沙过程.     

考虑参数不确定性的地下饮用水源地水质健康风险评价

首先引入环境健康风险评价模型,考虑模型中部分参数的不确定性,采用三角模糊数表征暴露参数的区间范围,选取风险管理易接受的可信度水平对暴露参数的区间数进行转化,建立基于三角模糊数的水质健康风险评价模型,对饮用水源地地下水中化学致癌物和非致癌污染物通过饮水途径、皮肤接触和呼吸途径所致健康危害的风险率进行了分析与计算。以盘锦市6个地下饮用水源地的水质分析资料为例,应用上述水质健康风险评价模型,分别对水中化学致癌物和非致癌物经饮水、皮肤接触和呼吸途径所致人体健康风险进行评价。结果表明致癌物对人体健康危害远大于非致癌物,非致癌物所致人体健康风险不受关注。污染物经饮水途径所致人体健康危害大于呼吸途径和皮肤接触途径,呼吸途径和皮肤接触途径所致人体健康风险可以忽略。化学致癌物所致人体健康危害排序为Cr⁶⁺ >As>Cd,非致癌物所致人体健康风险排序为氟化物>铅>铜>锰>锌>铁>汞>氨氮>氰化物>挥发酚。水源地中大洼水源地存在的致癌风险率最大,其次是兴一和兴南水源地,石山、高升和盘东水源地存在的致癌风险最小。据此可确定各饮用水源地水中污染物的主次及治理的优先顺序,为饮用水源污染的风险管理提供依据。     

初论堰塞湖溃坝沉积相特征

堰塞湖溃坝类型包括冰川、冰碛,火山和多种块体地貌(滑坡、崩塌、泥石流等)过程,而溃坝堆积相的种种特点以后者所造成的最具代表性。堆积体平面展布范围大(几平方公里~几十平方公里),剖面规模也大(高几十米),层次(层理)和结构全剖面均一,无超大的砾石;微观上有部分泥石流堆积特点,显示是高密度流,搬运介质是水。堆积体很少细砂和粘土物质。在平面上可划分出:扇顶(上游)、扇中(中游)、扇缘(下游)等微相。     

汾河口傍河水源地激发补给量研究

该文阐述傍河水源地地下水资源构成和补给特性。利用野外试验与室内数值模拟相结合方法，分析汾河口傍河水源地可采水资源量，数值模型刻画黄河实际摆动边界，考虑潜水延迟给水和极端干旱气候条件等多种方案；利用环境同位素技术追踪傍河水源地开采条件下的河水激发补给过程和补给强度。研究表明，在渗透性较好的常年性河流旁建立的水源地，具有抵御极端气象、水文环境以丰补歉的能力，枯水年动用的含水层储存量。丰水年恢复性强。     

秦岭—黄淮平原交界带河流水沙迁移变化规律研究

分析了秦岭－黄淮平原交界带河流水沙源地的分布规律及其成因和河流水沙移变化规律。得出结论：河流水沙异源，水源地主要分布上游多雨中心地区，沙源地主要分布于上游地面坡度和降水量较大地区，地表物较为疏松的地区和水库坝下河段。     

广东新丰江水库饮用水源地生态补偿机制建设探讨

新丰江是广东最重要的饮用水源之一,事关香港等地区的饮用水安全供应。结合实地调查,以新丰江水库饮用水源地为对象,将水资源管理、水权制度、补偿机制和生态经济等作为一个复杂系统来综合研究。结果显示,目前新丰江水库面临着较大的水资源生态环境压力,经济发展限于水源保护而受到巨大制约,迫切需要启动生态补偿机制。针对新丰江水库饮用水源地面临水资源需求缺乏合理配置和有效管理,补偿方式单一、标准偏低等主要问题,提出了水源地生态补偿机制,通过建立优质水权市场,健全水源地监督管理机制和依靠科技进步创新水源地的可持续发展模式。     

云南东川蒋家沟宽级配砾石土原位渗透试验初步研究

土体的渗透试验是研究滑坡转化泥石流起动过程和机理的重要研究手段。选择泥石流典型流域——云南东川蒋家沟的泥石流源地土体和堆积土体进行原位土体渗透试验。由于宽级配砾石土的与众不同的特征，表现出特殊的渗透特性。通过试验发现：1．泥石流源地土体的渗透特性的原位渗透系数依次由大到小顺序为林地→耕地→灌丛→荒地→滑坡前缘；2．有表层的堆积土体的渗透性比去除了表土层的渗透性小得多；3．堆积土体的侧渗性很大。结合蒋家沟径流与人工降雨实验，发现在宽级配砾石土体中渗流出的浑水中有许多细颗粒土体，可以认为宽级配砾石土体的渗流不同于一般的渗透，其伴随有细颗粒土体的运移，随时间发展土体渗透性在空间上和时间上都在不断变化。     

中国西北干旱区沙尘暴物质源地的遥感估算

以中国西北地区2000年的TM影像为信息源,在全数字方式下运用遥感技术与地理信息系统技术结合建立了西北地区沙尘暴物质源地数据库.通过分析得出:2000年全区有沙尘暴源区196,165,449 hm2,占总土地面积的63.66%.在冬春季全区有沙尘物质源地139×108hm2,占沙尘暴源区面积的70.66%,其中强度和弱度沙尘物质源地的面积所占比例总体相近,相比较而言全区供尘物质的面积大于供沙物质的面积.沙尘物质源地夏秋季比冬春季减少5.90%.     

北京清水河流域现代稀性泥石流物质选频释光特性

采用BG2003释光谱仪对北京清水河流域达摩沟、西北山沟的稀性泥石流物质选频释光特性进行研究,并将其与云南蒋家沟流域现代粘性泥石流物质进行比较。研究表明:北京清水河流域泥石流物质样品受热激发后,290nm、310nm、400nm、480nm释光响应最为明显。储能电子主要源自的能级为4.28eV、4.00eV、3.50eV、2.58eV。用532nm绿光激发后,310nm、480nm释光响应最为明显,相应的储能电子主要源自的能级为4.00eV、2.58eV。采用选频释光技术能够区分清水河流域和蒋家沟流域的泥石流物质。该事实对进一步探索采用选频释光技术进行泥石流断代及泥石流物源识别具有基础性意义。     

泥石流堆积物质释光退火机制研究进展

采集云南东川蒋家沟泥石流源区、流通区、堆积区泥石流堆积物,利用热释光技术测定泥石流物质的残积热释光剂量,进行泥石流物质的释光退火机制研究.研究表明:泥石流物质释光本底值依源区、流通区、堆积区明显降低,其在运动过程中发生了明显的退火现象,进行泥石流的热释光测年是可行的,尤其对于低频泥石流堆积,释光测年的准确性更高.但泥石流物质的退火并不充分,需要进行本底值的矫正,相关机制需要进一步研究.     

汶川5·12地震次生泥石流沟应急判识方法与指标

5·12汶川大地震诱发了崩塌、滑坡、泥石流等次生灾害,崩塌、滑坡堆积物给泥石流的形成提供了大量松散固体物质,将导致灾区部分山洪沟转化为泥石流沟,为此,给出了一种泥石流沟的判识方法和指标.调查发现,汶川灾区的地形地貌和降雨条件满足泥石流的暴发条件,提出用流域单位面积的松散固体物质方量来判识泥石流沟;调查西部山区的50条泥石流沟,提出以0.1 m3/m2的松散固体物质量作为泥石流沟的判别指标,以2m3/m2的松散固体物质量作为粘性泥石流沟的判别指标.