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。     

人工弃渣诱发泥石流的动力学研究--以三峡库区巴东县黄家大沟为例

由于地形条件限制,在三峡库区大规模的城镇迁建过程中产生了大量的人工弃渣或建筑垃圾,随着人工弃渣量的不断增加,人为泥石流灾害将成为迁建城镇不可忽视的环境工程地质问题。三峡库区巴东县新城区黄家大沟中的人工弃渣主要是道路、场地施工和开采建筑材料所产生的固体松散堆积物和少量生活垃圾,主要分布在新城区沿江路和中环路两条主干道附近。本文在实地调查的基础上,阐述了沟谷中人工弃渣的物质组成和堆积特征,认为不同部位的弃渣堆积体在暴雨作用下的变形特征和诱发泥石流的可能性有所差异,启动机理大致可以分为中环路下方的沟槽拖曳启动型和沿江路北侧堆积体的强度衰减启动型。结合巴东县2003年3月31日至4月1日强降雨过程,着重分析了沟槽拖曳型泥石流的动力学特征,并对黄家大沟人工弃渣堆积体的活动性和诱发泥石流的可能性进行了初步预测。     

叶城波龙7.20泥石流应急调查及灾害链实时观察

针对叶城柯克亚乡波龙7.20突发泥石流灾害,现场开展了应急科学调查。对沟下游泥石流堆积区进行量测,对上游突发小型滑坡-堰塞湖-泄流全过程开展实时观察。结果发现:泥石流固体物质主要是晚更新世风积土滑坡和中元古变质岩及碳酸盐岩崩塌,水体来源主要是强降雨导致的上游洪水及堰塞湖溃决;沟谷上游以稀性泥石流为主,下游加入了崩塌块体及河道砂砾石,粘度有所增大;堆积区呈块石散落和淤积状态。据现场多个老堰塞坝推测,波龙沟泥石流发生周期约15~20年。现有停车场位于沟口堆积区,需加大极端洪水及泥石流排泄空间,拓宽排导沟槽净空。     

贵州都匀马达岭滑坡碎屑流形成泥石流特征

2006年5月18日,贵州都匀市马达岭发生滑坡,滑坡体位于马达岭沟上游采煤区,部分滑坡体滑入沟内并碰撞解体形成碎屑流堆积在沟道中上游,形成约800m长的淤积段,沟道内固体物质总量约16×104m3。滑坡后采煤区内老窑水迅速释放汇流至沟道启动沟道内物源形成泥石流运动至下游,从流通区下游逐渐淤积并少量冲出沟口,沟道内淤积长350m,堆积区体积约0.7×104m3。马达岭沟泥石流呈滑坡—碎屑流—水作用形成泥石流的连续性过程,具有典型的滑坡碎屑流形成泥石流特征。由于沟道内仍有较多物源,同时沟道内形成两处巨石淤塞形成的堰塞坝,后期强降雨作用下仍可能形成泥石流。     

汶川县太平驿沟泥石流的形成机制及危险性分析

2010年8月14日强降雨过程导致汶川震区太平驿沟泥石流沟暴发泥石流,造成较大经济损失,且近几年雨季多次爆发规模不等的泥石流。由于该灾害点位于汶川地震震中附近地区,是地震与降雨共同作用下的结果,研究其形成与成灾过程对于进一步认识震区泥石流发育特征具有重要的意义。根据现场调查,分析了太平驿沟泥石流流域特征,特别是地震条件下的泥石流物源特征,在此基础上讨论了泥石流起动过程和堆积过程。该实例表明了汶川震区泥石流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、早期预警等研究,采取有效的工程措施控制泥石流的发生和危害。     

人工降雨条件下冲沟型泥石流起动试验研究

下垫面以位于贡嘎山东坡的熊家沟为模型,开展了不同降雨强度条件下冲沟型泥石流起动的模拟试验,初步研究了冲沟型泥石流的形成机理和演化特征.试验研究表明:(1)在强降雨条件下,水体入渗速度、不同深度土体含水量变化与降雨强度呈反比例关系,降雨强度越大,越不利于水体入渗,而有利于坡面汇流、冲沟径流和下切侵蚀; (2)在强降雨和径流条件下,土体破坏方式、破坏程度以及泥石流形成机理表现出差异性.相对较小雨强降雨条件下,土体破坏方式以滑坡为主,泥石流形成模式表现为滑坡液化与转化起动,雨强较大降雨条件下,土体破坏方式以侵蚀垮塌为主,泥石流形成模式为洪流席卷垮塌体和沟床揭底; (3)起动试验中泥石流阵性特征明显.在强降雨条件下,雨强与泥石流的规模、黏度之间没有正相关性,雨强越大,泥石流黏度越小,试验中多出现的是高含砂洪流,而相对较小雨强作用下由土体液化转化形成的泥石流黏度较大.试验现象和结果与熊家沟泥石流起动、发生过程具有较高的一致性.     

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。     

汶川县太平驿沟泥石流的形成机制及危险性分析

2010年8月14日强降雨过程导致汶川震区太平驿沟泥石流沟暴发泥石流,造成较大经济损失,且近几年雨季多次爆发规模不等的泥石流。由于该灾害点位于汶川地震震中附近地区,是地震与降雨共同作用下的结果,研究其形成与成灾过程对于进一步认识震区泥石流发育特征具有重要的意义。根据现场调查,分析了太平驿沟泥石流流域特征,特别是地震条件下的泥石流物源特征,在此基础上讨论了泥石流起动过程和堆积过程。该实例表明了汶川震区泥石流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、早期预警等研究,采取有效的工程措施控制泥石流的发生和危害。     

肃南观山河源区泥石流特征及其治理

以野外实际调查资料为依据,在浅述区域地质环境概况的基础上,深入分析了泥石流形成条件,认为陡峭的山体、密集发育的沟谷以及较大的沟谷比降、丰富的松散固体物质储备,对短时间内汇集大量的水石极为有利,同时也为泥石流的发育和形成提供了强大的势能和物质来源,而下游海子湖相对宽阔的扇形地又为泥石流提供了充足的堆积场所,＂7.29＂短历时、高强度、集中式的强降水是泥石流形成的激发因素;泥石流类型为典型的强降雨坡面侵蚀型中频稀性沟谷型发展期泥石流,其形成区、流通区及堆积区的界线较明显;提出了＂拦＋固＋清淤＋护＋排导＂泥石流综合治理方案。     

复合型滑坡固液耦合过程数值模拟分析——以无山坪滑坡为例

固液耦合作用是碎屑流向泥石流转化形成复合型滑坡灾害的关键因素, 会导致成灾范围和规模放大, 是防灾减灾领域研究中的热点和难点问题之一。文中采用自主研发的滑坡后破坏数值模拟平台(LPF3D, Landslides post failure 3D), 以2014年9月强降雨诱发的重庆奉节无山坪滑坡为例, 探讨了滑坡在水动力作用下远程成灾的动力过程, 揭示了固液耦合影响机制。研究结果显示: 水动力作用在滑坡运动过程中主要体现为液化和拖曳两种, 两种力学作用的增程效应明显, 往往使得碎屑流转化为泥石流, 导致远程成灾; 基于光滑粒子流体动力学(SPH)方法的两相耦合计算模型, 考虑流体状态方程、固体黏塑性本构方程和相间作用力的共同影响, 基本还原了强降雨条件下重庆奉节无山坪滑坡两相运动过程; 数值计算结果显示无山坪滑坡最大运动速度为34 m/s, 最大堆积厚度为21.5 m, 堆积面积为0.12 km2, 最远运动距离为1300 m, 模拟结果同实际滑坡的堆积形态基本一致。综上认为, 在高位远程滑坡风险调查与预测过程中, 需充分考虑强降雨工况下孔隙水压力和固液相间作用, 基于LPF3D方法的数值模拟为高位远程滑坡的风险定量评估提供了依据。     

北京市北山泥石流分布规律及形成过程

北京北山泥石流的分布受构造控制，呈北东方向展布。其分布在时间上和空间上均有一定的规律可寻。一条泥石流沟谷的形成从开始到结束，概括分为形成、位移和堆积。区内泥石流的形成主要有三种形式：以水力侵蚀为主，以坡面侵蚀为主和以沟源崩、滑塌形式触发沟床物质活动而形成的泥石流。     

新疆叶城“7·6”滑坡泥石流灾害调查与形成机理研究

2016年7月6日晨0时40分左右,新疆喀什地区叶城县柯克亚乡六村发生特大滑坡泥石流灾害,造成重大人员伤亡和财产损失。本研究采用地面调查、访问和遥感解译方法,从滑坡、泥石流形成的地形地貌、地层岩性和水文气象条件着手,分析了滑坡特征与成因,泥石流形成条件、灾害链过程与致灾机理,并对未来本区滑坡泥石流的发展趋势进行了预测。现场调查表明:（1）位于西昆仑山北坡中高山区的六村与七村毗邻区域,在6日凌晨发生的大暴雨,触发了38处群发性浅层黄土滑坡,属蠕滑-拉裂机制,且部分大滑坡表现为远程滑坡-泥流特征;（2）这些滑坡体堆积在“V”形沟谷中形成堰塞坝,其中六村上游发育15处滑坡和2个滑坡堰塞坝,在持续降水和小型沟谷泥石流的作用下,滑坡坝发生串联式溃决而形成堵溃型泥石流,冲毁六村居民区和道路;（3）同时,该毗邻区域两侧存在超过227处的黄土滑坡变形体,未来在区域气候由暖干转向暖湿条件下,强降雨的极端气候事件会增多,若遭遇强降雨,研究区仍然会爆发滑坡-堰塞坝-溃决泥石流模式的灾害,其规模可能比“7·6”事件还大。建议深化本区浅层黄土滑坡变形机理、临界雨量及泥流运动机理等方面的深入研究,同时加强滑坡泥石流的监测和预测研究。     

基于离散元的矿渣泥石流运动过程研究

矿渣具有散粒体的基本特征,在降雨作用下可以启动形成泥石流。为了解矿渣堆积物质启动形成泥石流的过程与降雨强度的关系,利用PFC~(2D)颗粒流软件对该矿渣泥石流进行不同雨强工况下的数值仿真,探究矿渣堆积体演化为泥石流的形态变化,揭示矿渣堆积体作为泥石流物源在降雨作用下颗粒位移和速度的变化规律,总结该矿渣型泥石流启动到暴发过程中颗粒内部力学特征。研究成果对进一步认识矿渣泥石流的启动机制、运移规律以及泥石流防治具有理论及实际意义。     

甘肃岷县浑水沟泥包砾成因机制及其灾害意义

2020年8月, 甘东南地区持续降雨且伴随多个强降雨过程, 岷县梅川镇浑水沟暴发泥石流, 左岸方家山滑坡失稳下滑, 严重威胁沟口成兰铁路安全。基于野外调查、遥感解译和室内测试结果, 分析泥包砾的形态结构、矿物组成以及堆积特征, 研究泥包砾形成的地质环境和机制, 探讨泥包砾的灾害意义。研究结果表明: 泥包砾分布于浑水沟流通区下游及堆积区, 呈球形且具多层结构, 由石英、方解石、黏土矿物等组成, 其形成主要受控于流域第四系黄土和古近系泥岩中的黏土矿物, 而较缓的沟道、岸坡黄土滑坡和崩塌的发育以及适宜的水动力条件, 促进了泥包砾的形成和自生加大; 泥石流冲击力随着泥包砾粒径的增大而增大, 再起动所需临界泥石流流速相较于块石较小; 泥包砾是古近系泥岩与泥石流共同作用的结果, 具有加剧泥石流危害的作用, 因此亟需治理浑水沟泥石流以保证成兰铁路的安全运营。     

滑坡碎屑堆积体形成泥石流的实验

地震或强降雨诱发滑坡,滑坡体碰撞解体形成碎屑物质堆积在沟道内,在后期降雨作用下形成泥石流,这是泥石流形成的一种方式,可称为滑坡碎屑堆积体泥石流。笔者分析了影响碎屑堆积体泥石流起动的特征参数,通过实验研究了碎屑堆积体泥石流形成的过程,分析了堆积体表面坡度、黏粒质量分数、中值粒径（d₅₀）以及不均匀系数（Cu）对泥石流形成的影响。结果表明：碎屑堆积体表面坡度对形成泥石流所需单宽流量无明显影响;黏粒质量分数在不大于5%时仅影响碎屑堆积体侵蚀,对碎屑堆积体揭底所需单宽流量无明显影响;影响碎屑堆积体形成泥石流所需单宽流量的因素主要为中值粒径和不均匀系数--随堆积体中值粒径、不均匀系数的增大而增大。通过实验数据拟合得出了中值粒径和不均匀系数与泥石流形成和揭底所需单宽流量的公式;由于公式中只考虑了影响碎屑堆积体形成泥石流的两个主要因素（d₅₀和Cu）,因此对比水文计算结果偏小,但整体趋势基本一致。在实际应用到这类泥石流沟时,可通过修正进行预测。     

鲁西地区馒头组下部滑塌堆积的地质特征及其意义

华北地台馒头组以干热气候条件下的陆源细碎屑岩为主夹碳酸盐岩组成,角度不整合于太古宙泰山群之上。济南仲宫镇的馒头组底部,为厚度约 4m的滑塌堆积。岩块由灰岩和细碎屑岩组成,基质为粉砂岩。岩块内部的构造变形样式及基质中的斜层理表明,寒武纪华北地台曾存在古斜坡和构造隆升作用是诱发成岩作用过程中滑塌堆积形成的重要机制。馒头组中滑塌堆积的发现和研究,有利于进一步认识华北地台古生代古地貌、沉积环境以及古潜山的形成和演化,从而为华北地台古生代含油气盆地和古潜山的研究以及油气资源勘探提供借鉴。     

滑塌堆积及其构造意义

滑塌堆积是含有外来岩块的沉积，形成于陆壳拉张分裂阶段的陆坡或沉积盆地陡坡上．笔者讨论了其术语、岩块、基质特征、形成机制和古地理古构造条件，并列表分析了它与混杂堆积的区别。早期的滑塌堆积在后期陆壳拼合挤压条件下可受到程度不同的改造，乃至与混杂堆积叠加和（或）共生。最后，对中国滑塌沉积的发育特征及其与构造演化的关系作了概括的说明。     

宝兴县中岗沟824泥石流成因及冲淤特征研究

2013年8月24日18点左右,雅安市宝兴县永富乡局地形成强降雨,强降雨过程历时6个小时,并于当日晚10点30分左右中岗沟发生了大规模泥石流灾害,泥石流过程历时约1.5h。通过对2013年8月24日中岗沟泥石流的野外实地调查,分析了泥石流的基本特征、成因、冲淤特征及其成灾模式等。     

云南省梁河县章巴小沙河“8.5”泥石流成灾机制分析

2016年8月5日云南省德宏州梁河县芒东镇发生泥石流等地质灾害,造成经济重大损失。在调查的基础上,从短时降雨特征、上游植被及物源条件、下游沟道地形及构筑物约束等方面,梳理泥石流冲淤过程,着重分析了章巴小沙河泥石流成灾机制。结果表明:短时强降雨形成洪流,沿途携裹枯木及巨砾泥沙,在下游桥梁约束处形成堵塞,并逐渐向上游淤积,泥石流漫流至村内,损毁部分民居;之后巨石冲砸桥梁及固床坝,造成桥梁处堵塞溃决,沟逐步向上游侵蚀初期泥石流淤积;最后冲出物堆积在沟口,淤埋两岸农田。     

甘肃省肃南县长达坂沟泥石流发育特征及防治对策

以野外实际调查资料为依据,在浅述区域地质环境条件的基础上,深入分析了泥石流形成条件、发育特征及危害程度,探讨了灾害治理的工程措施。认为较大的沟谷比降,丰富的松散固体物质储备,短历时、高强度、集中式的强降水,对短时间内汇集大量的水石极为有利,同时也为泥石流的发育和形成提供了强大的势能和物质来源,而沟口(下游)相对宽阔的扇形地又为泥石流提供了充足的堆积场所;泥石流类型为典型的强降雨崩塌型中频稀性沟谷型发展期泥石流,其形成区、流通区及堆积区的界线不明显;提出了"拦+固+清淤+护+排导"泥石流工程治理措施。