粘性泥石流沟口回淤实验研究

泥石流在堆积区进行堆积时,常在沟口形成回淤并造成灾害.为了探讨泥石流在沟口回淤的发展过程、影响因素及其预测,开展了4组107次泥石流连续堆积和4组共21次单次堆积实验.实验结果表明,粘性泥石流在沟口回淤的发展过程中,累积回淤长度与泥石流累积总量呈线性正相关,相对累积回淤坡度与泥石流累积总量呈对数负相关,根据相对累积回淤坡度的变化将粘性泥石流沟口回淤的发展过程分为三个阶段;在泥石流总量相同的情况下,回淤长度随泥石流重度增大而呈线性增大,随堆积区坡度增大而呈线性减小,随流通区坡度增大而成对数减小.相对回淤坡度随泥石流重度的增大呈线性减小,随堆积区坡度增大而呈线性增大,随流通区坡度增大而呈线性增大;在泥石流总量不同的情况下,随泥石流总量的增大,其沟口回淤长度随之呈线性增大,而相对回淤坡度随之呈线性减小;在粘性泥石流沟口回淤发展过程及其影响因素分析的基础上,采用多元线性回归的方法,建立了粘性泥石流在连续堆积及单次堆积情况下沟口回淤的经验预测公式.     

泥石流沟谷坊坝群治理效应——以地震极重灾区北川县化石板沟为例

谷坊坝是泥石流治理的重要工程措施之一。化石板沟泥石流治理工程共设13座谷坊坝,组成梯级谷坊坝群;坝体主要分布在泥石流形成区和流通区,混凝土结构,轴向两端嵌入沟道两侧基岩0.5～1 m。通过对比化石板沟谷坊工程修建前后沟床纵坡比降、沟道两侧斜坡稳定性及泥石流侵蚀速率等方面的差异,证明谷坊工程能够有效拦蓄松散固体物质、稳固沟床和岸坡、降低沟道纵坡比降、降低泥石流流速和耗散流体能量、抬高沟道上游泥石流侵蚀基准面。研究发现,化石板沟谷坊坝群共拦截固体物质2.76×104 m3,仅占流域物源总量574.9×104 m3的0.5%,占近期可供给泥石流活动的物源量85×104 m3的3.3%;稳固沟床松散物质4.37×104 m3,仅占流域物源总量的0.76%,占近期可供给泥石流活动的物源量的5.2%;稳固沟道两侧坡体松散物质134.07×104 m3,占流域物源总量的23.3%,泥石流物源减少;回淤的沟道比降为原比降的60%～75%,相同频率下泥石流流速、峰值流量降低,沟道侵蚀速率下降,泥石流输沙量减少35%～57%;上游泥石流支沟侵蚀基准面抬升0.3～0.5 m。泥石流呈现从粘性到稀性,再到含沙水流的趋势发展。     

汶川地震区绵竹小岗剑沟泥石流发展趋势

小岗剑沟是汶川地震区内一条典型的泥石流沟,位于绵远河的左测,流域面积1.36 km2,沟床平均纵比降412‰。该沟在2008年"5.12"汶川地震后多次暴发泥石流,掩埋从沟口通过的汉(旺)清(平)公路,给四川省绵竹市清平乡的地震灾后重建造成重大危害。通过初步分析,小岗剑沟泥石流的形成过程为:暴雨作用下沟因上游良好的汇流条件而产生山洪→山洪冲刷堆积在沟道内的松散固体物质形成小规模泥石流→泥石流沿大比降沟道向下运动,因具有强大动能而具有强大冲刷下切侵蚀能力,下切侵蚀下游沟床质以及沟口的老台地→在沟口形成大规模泥石流。地震后4 a内共暴发泥石流10次,将沟口老堆积体下切侵蚀深度达35 m,泥石流冲出固体物质50×104m3。目前,沟内仍有固体物质量334.3×104m3,可能参与泥石流活动的动储量为156.8×104m3。如此大量的松散固体物源,使小岗剑沟可能还暴发大规模泥石流。通过泥石流形成因素分析,该沟泥石流活动总体呈强度下降趋势,泥石流活动类型:震后一段时间内为输移控制型、然后为输移控制型向松散固体物质控制型过渡,最后发展成为松散固体物质控制型。通过这些分析,为泥石流治理提供科学支撑。     

汶川地震引发的次生山地灾害链及人工断链效果——以小岗剑泥石流沟为例

汶川地震后,小岗剑沟由于滑坡、崩塌产生了大量松散物质,其地势陡峻,暴雨频率高,2009—2011年连续暴发10场泥石流,损毁公路,规模大时会堰塞绵远河,形成以频发性泥石流为主的典型地震次生山地灾害链。2012年完成泥石流治理工程,同年8月小岗剑沟再次发生泥石流,破坏了部分工程。以小岗剑沟为例,通过整理现场采集的图片和数据,并对比以往资料,研究次生山地灾害链链式反应过程以及经过工程治理后的灾害链人工断链效果。研究表明:小岗剑沟频发型次生灾害链的衰减不仅体现在引起下一级次生灾害的土石方量逐级减小上,而且体现在随时间变化的灾害激发条件提高上;虽然泥石流发生条件提高,但由于泥石流沟沟床不断被切深,小岗剑沟危险性随着可动势能增大而逐年增大,人工断链失败后,沟床再次下切,建议使用阶梯-深潭结构增加沟道阻力,保护沟道底部,避免可动势能继续增大;对比小岗剑沟、文家沟和红椿沟泥石流治理工程,发现灾害链总能量与投资正相关,要根据灾害能量进行合理投资,当能量到达一定量时,单位能量所需要的投资大幅度降低。     

贵州望谟打蒿沟“6·06”泥石流特征

2011-06-06贵州省望谟县北部普降百年一遇暴雨,引发大规模群发性泥石流灾害,给当地居民生活及交通造成严重损害。其中以打蒿沟泥石流灾害尤为突出,该流域内支沟发育,沟床比降相对较缓,但陡峻的岸坡和较大的汇水面积为泥石流的发生提供了良好的水动力条件。打蒿沟地处碎屑岩发育地区,松散堆积体较厚,并受岸坡坡度影响浅层滑坡发育,现场调查共19处。另外流域内人为破坏严重,村民沿沟垒筑大量梯田也为泥石流活动提供了特殊的人工物源。通过对其4条支沟的研究发现,泥石流形成特征并不一致,其中坡度较缓的2#支沟浅层滑坡发育,为浅层滑坡型泥石流;而坡度较陡的其他3条支沟浅层滑坡发育较少,以沟床物源为主,为沟床启动型泥石流。通过对沟道两侧斜坡坡度的调查统计和分级得出流域内25°～40°的岸坡最易形成浅层滑坡,且当山坡呈上缓下陡时,更利于滑坡的形成。打蒿沟在强降雨条件下依然可暴发泥石流,规模会有所减小,但在类似2011-06-06这类稀遇暴雨作用下仍可造成较大危害。     

粘性泥石流坝后回淤比降的实验

拦挡坝坝后回淤比降是泥石流防治工程设计中的一个重要参数.本实验选取粘性泥石流,开展了沟床纵比降为9.5％～26.2％共8组和重度17～22 kN/m3共6组的坝后回淤比降的模拟实验.实验发现:1.在沟床纵坡为9.5％、12.1％、14.4％、16.7％、18.9％、21.3％、23.8％和26.2％时,其回淤比降分另为8.08％、9.8％、11.38％、12.69％、14.55％、16.61％、18.56％和20.96％;2.回淤比降比值在0.76至0.85间,平均0.80;3.回淤比降随沟槽纵比降的增大而增大,二者呈线性正相关,相关系数在0.95以上;回淤比降随重度的增大,总体呈缓慢增大的趋势,关系为二次函数关系.由此建立了回淤比降与重度和沟床纵比降的关系式:i=0.6014 ×γ0.0526 ×i00.9470,据此可以初步确定回淤比降的设计值.     

泰宁县芦庵坑沟特大灾害性泥石流应急科学调查

2016年5月8日福建泰宁县开善乡金溪左岸的芦庵坑沟发生了特大规模的灾害性泥石流,导致36人死亡失踪。现场调查表明,本次灾害为稀遇低频、粘性、特大规模、灾害型沟道泥石流。泥石流容重达2.0 g/cm~3。沟口扇顶上游120 m的流通区断面泥石流流速达到12.2m/s,泥石流流量830 m~3/s,泥石流运动时间2 min,一次固体物质总量为1.9万m~3,泥石流的颗粒冲击力达900 t。泥石流成因系沟床与坡面崩滑堆积物在高频率的雷声与强暴雨联合作用下引发。     

泥石流源区崩滑土体粒度特征及其产沙特性

泥石流形成与崩滑土体的存在密切相关,大量崩滑土体堆积在泥石流源区,为泥石流形成提供了丰富的固体物质。通过对云南东川蒋家沟泥石流源区崩滑土体的粒度特征分析,探讨了源区崩滑土体粒度特征与泥石流颗粒组成的关系。结果表明,源区崩滑土体和泥石流机械组成相似,粒度分布主要为单峰分布,说明泥石流粒度组成继承了源区崩滑土体的性质。同时对源区崩滑土样进行室内小型水槽冲刷实验,研究其产沙特性,分析表明:一定流量的径流冲刷作用下,崩滑土体的产沙过程满足关系式y=a+bt-1+ct-2,土体的抗冲系数k与大于2 mm的砾石含量和小于0.005 mm的黏粒含量相关,呈现出分别随着二者含量的增加而先增大后减小的变化趋势。     

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.     

基于无人机测量的泥石流固体颗粒图像识别与泥石流预警

强震导致崩塌与滑坡碎屑物在泥石流流域内广泛堆积,挤压侵占天然沟道,完全改变了沟床物源级配构成,泥石流激发降雨临界值急剧降低。震后泥石流物源粒径和沟道宽度的变化直接改变了震后泥石流启动过程及机制。泥石流预警模型并未考虑震后泥石流物源组成的动态变化作为主控因素,需要进一步改进。本文现场调查了泸定9·5地震后泥石流沟的形成区及流通堆积区松散堆积物组成,采用无人机航测采集岩土粒径,结合PCAS软件进行泥石流粒径识别,分别通过系统误差、高度误差及坡度误差三个方面进行误差分析,探讨无人机航测泥石流形成区沟道粒径方法的准确性;对泸定大渡河流域得妥乡内的洛进沟和两岔河沟进行粒径测量,结合泥石流1 h预报模型和改进的精细化泥石流1 h预报模型,得到这两条沟震前震后的综合降雨临界值,发现强震后泥石流流域颗粒粒径明显减小,两条泥石流沟的激发临界降雨量都大幅降低;通过误差分析,得到无人机近地观测结合软件测量研究区域内泥石流沟道形成区物源粒径的方法与人工现场测量之间的误差较小,可以用于泥石流物源粒径识别,且由于强震后泥石流的激发降雨临界值是一个动态变化过程,采用无人机可以高效识别泥石流沟道物源的变化。     

南极洲伊丽莎白公主地区主要离子沉积方式及nssSO_4~(2-)气候效应研究

通过对１９９６／１９９７年中国首次南极内陆冰盖考察获得的南极洲伊丽莎白公主地区５０ｍ 雪芯样品主要阴、阳离子浓度、通量和积累率关系的研究,揭示以下规律：１）南极洲伊丽莎白公主地区大气中各主要离子浓度足够大,足以使本地区冰雪中主要离子浓度不随积累率的变化而变化,即离子浓度不受积累率的影响。２）各主要离子干、湿沉积所占比重的计算结果表明,本地区离子沉积方式以湿沉积为主。另外,ｎｓｓＳＯ２－４ 的研究结果表明火山爆发的中、短期气候效应在伊丽莎白公主地区反应不明显。     

沙尘暴降尘在甘肃的沉降状况研究

对１９８６～１９９６年以来,发生在我国西北地区的１２次较大沙尘暴个例,首次结合大气自然降尘背景值的监测结果,研究了沙尘暴降尘在甘肃境内的沉降范围和分布状况,给出了沙尘暴降尘在这一区域内的沉降量。同时还讨论了沙尘暴降尘在甘肃的分布和黄土堆积问题。沙尘暴降尘在甘肃的分布是以河西走廊东部为中心,并向大气环流下游地域扩散,形成一个自西北向东南迅速递减的梯度分布状态。１１年间发生的较大沙尘暴,在甘肃境内共降尘３７５８．３７×１０４ｔ。     

泥石流堆积特征及其斜坡稳定性评价

以往对泥石流的研究多集中在活动泥石流及其危害方面，边坡稳定性评价中，常据泥石流堆积体边坡看作均质边坡。通过对川西山区若干典型泥石流堆积边坡的研究，划分了泥石流的堆积类型，发现泥石流堆积边坡并非一种完全均质边坡，而是一种具有控制性沉积结构面的堆积边坡，并论述了不同类型泥石流堆积边坡的控坡要素及其边坡稳定性。     

A SYNOPTIC CLIMATOLOGY OF COOL-SEASON DERECHO EVENTS

Synoptic-scale environments favorable for producing derechos in the cool season (September through February) are examined with the goal of providing useful techniques for identifying commonalities within derecho activity corridors. Fourteen derechos were identified from two activity corridors located in the southeastern United States and Atlantic seaboard regions between 1986 and 1995. The synoptic environment at the initiation and midpoint of each derecho was then evaluated using surface, upper-air, and the NCAR/NCEP reanalysis data sets. Models are provided in order to illustrate the synoptic-scale environment and to assist meteorologists in recognizing conditions favorable for cool-season derecho formation. Marginal instability and strong synoptic-scale forcing characterized the environments of events in both corridors. The overall synoptic patterns associated with cool-season derecho-producing mesoscale convective systems (DMCSs) resembled environments found with cool-season tornado episodes. Recognition of key elements in this environment could lead to improvements in cool-season severe weather prediction. [Key words: derecho, windstorm, mesoscale convective system (MCS), synoptic climatology, southeast United States.]     

粉尘干沉降研究

 粉尘在地球系统中的循环是一个受到广泛关注的研究领域,而粉尘干沉降是该循环中的关键一环。从粉尘干沉降的基本特征入手,分析粉尘在大气边界层中的运动规律和地表收集粉尘的物理过程;结合颗粒性质,地表特征以及流场条件等因素,对粉尘干沉降的研究工作进行了简要的回顾;分析并比较了现有的粉尘干沉降方案和实验结果,对影响粉尘干沉降过程的主要因素进行了讨论。通过对已有工作的总结和分析,指出了粉尘干沉降研究中存在的主要问题及其发展趋势。     

800KaB．P．来西藏“一江两河”中游地区的气候与西南季风变化

西藏“一江两河”中游地区风成地层沉积时代、沉积相和磁化率等研究结果表明，早在８００ＫａＢ．Ｐ．前西南季风就已存在，受全球气候波动和青藏高原隆起的影响，其盛行衰变与东南季风具有较好的一致性，主要表现为本区地层所记录的气候变化信息不如东南季风区详细；而且西南季风因高原屏障作用给本区带来的降水愈来愈少，气候明显地向干冷化发展。     

从蒋家沟泥石流阵流看泥石流堆积

野外观测和实验证明，泥石流的堆积是经过无数随机的“元堆积”叠加形成的。“元堆积”保留了泥石流的活动特征。根据云南东川蒋家沟泥石流阵流资料和阵流的数值模拟，发现堆积厚度与阵流的深度和速度，在统计上是一致的，说明了堆积与运动之间的系统性联系。这种联系为泥石流活动的系统性和泥石流灾害的评估提供了新的线索。     

云南小江流域泥石流堆积扇研究

泥石流堆积扇是判别泥石流性质、发育阶段和危险度的重要依据。通过对小江流域泥石流堆积扇的调查和观测,阐述了泥右流堆积过程和扇形地形成模式,并对泥石流扇群横向、平面组合类型及变形方式进行了分析。研究结果表明:小江流域泥石流堆积扇发育典型,类型齐全,扇群组合复杂,且呈现一定的规律性。     

西安北郊渭河河漫滩沉积与洪水事件

根据西安北郊相家巷河漫滩沉积剖面中180个样品的颗粒分析和历史文献资料记载,研究了西安北郊相家巷漫滩沉积代表的洪水事件。研究表明:西安北郊相家巷剖面洪水沉积分层明显,对洪水的发生和短期降水量变化反映清楚。相家巷剖面洪水沉积厚度约为5.40m,可划分为28个层,指示发生了28次大小不同的洪水事件。剖面中的洪水沉积以中、粗砂和细砂为主,指示当时的洪水规模比近120年来关中渭河洪水明显大。这28次洪水事件发生时高漫滩上的洪水深度均大于2.2m,剖面中的第12、14、19~28层代表特大洪水事件。西安北郊相家巷洪水沉积代表的大规模洪水主要是由当年降水量的明显增加引起的。     

沙尘模式中湿沉降过程的参数化及模拟试验

在调研国内外固体气溶胶湿清除理论研究成果的基础上,从反映物理机制和实际可应用性两方面出发,设计了可考虑不同性质降水(降雨与降雪)拖曳作用的沙尘湿沉降参数化方案,并引入到沙尘模式中。选取2003年4月16~18日我国西北地区一次伴有降水的沙尘天气过程,进行了有无湿沉降方案的数值模拟对比试验,并针对两种降雨清除系数的简化方案做了敏感性试验。对试验的分析结果显示:降水拖曳作用引起的湿沉降对沙尘浓度的分布有比较明显的影响,这种影响从地面到对流层低层都有表现;在降水区,沙尘湿沉降速度与干沉降速度量级基本相当;在本例降水量较小的条件下,湿沉降对降雨清除系数简化方案的选取不很敏感。