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。     

汶川震区暴雨泥石流发生的降雨阈值

搜集了汶川震区暴雨泥石流发生的降雨数据,采用詹氏法和修正法两种雨场分割法对其进行处理,研究了降雨参数（降雨强度、累积雨量和降雨历时）与泥石流发生之间的关系,建立了汶川震区暴雨泥石流发生的降雨阈值模型。结果表明:采用詹氏法和修正法这两种雨场分割方法所获得的降雨参数之间存在差异。两者的累积雨量差异不大,但后者的平均雨强要小于前者,其原因在于修正法改善了詹氏法估计降雨时间过短的缺点,延长了降雨历时。通过分析平均雨强~历时、累积雨量~历时、标准化平均雨强~历时和标准化累积雨量~历时之间的关系,采用单线法建立了汶川震区暴雨泥石流发生的降雨阈值。研究成果在四川省绵竹市清平乡的泥石流灾害事件中进行了应用与验证,结果表明该方法具有合理性和可行性。     

基于FLOW-3D的泥石流龙头运动过程模拟研究

由于2020年10月3日四川省阿坝州理县米亚罗镇突发暴雨,二经里沟暴发了泥石流,损坏沟口的高速公路,并堵塞河道。为了探索泥石流龙头运动特征,选取二经里沟为研究对象,通过调查分析得到泥石流物源分布及规模、沟道形态等特征,采用FLOW-3D数值模拟方法对该泥石流的运动特征进行分析。依据泥石流运动过程的不同特征,将全过程划分为物源汇集、运动特征突变、持续发展、泥沙堆积4个阶段,经验证模拟精度达88.98%。结合泥石流流动速度和堆积深度计算其强度指数,将其划分为4个等级并绘制强度分布图,其中极高强度区占2.4%,高强度区占5.1%,中强度区占13.6%,低强度区占78.9%。并通过三维建模在沟道拟设拦挡坝,模拟分析其对泥石流的减灾效果,为今后防治工程的修建提供科学依据。     

浙江省泥石流发育特征

浙江省地形复杂,山地面积大,暴雨频繁,尤其近年来受台风影响,泥石流等山地灾害频发。本文通过浙江省泥石流的调查成果,综合分析区内泥石流发育特征。通过分析,浙江泥石流主要有如下独特的发育特征:沟床比降大,相对高差小,两侧山坡坡度大,流程短,流域面积小等;地质构造上:泥石流主要发育在全-强风化的火山碎屑岩区域,沿深大断裂成带状分布;泥石流三区特征:三区分界不明显,尤其流通区和堆积区难以区分等。本文初次系统分析总结了浙江省泥石流发育特征,对浙江省泥石流形成机理、泥石流防灾减灾等的进一步分析研究提供了科学的依据。     

Stability analysis of a slip-debris flow in the Ogbajala Hills of Benue State, Nigeria

A slip-debris flow occurred in the Ogbajala Hills of Benue State on 3 September, 1987 after three days of consecutive rainfall. Field measurements of the landslide showed that the slip originated on the upper one-third of the hill at a depth of 1.37 m and extended uniformly to about 50 m downslope before turning into a flow.Stability analysis of the slip using infinite slope analysis yielded a slip surface depth of 1.4 m with a perched water table that rose seven-tenths (0.7) into the thickness of the slipped soil before failure. These analysis results agree closely with field measurements and give an insight into the water table conditions that led to the failure.     

坡面泥石流降雨预报模型

中国东部地区的地质灾害多以坡面泥石流的形式发生,预测预报坡面泥石流的发生对于开展防灾减灾具有重要意义。地形、地质和降雨三大条件是影响坡面泥石流发生的主要条件。通过选择同样地质条件和基本相同降雨条件的区域,研究影响坡面泥石流发生的地形条件,并得出可以用于坡面泥石流预报的坡面泥石流地形条件。结果表明:地形条件由坡面坡度因子、泥石流上部因子、泥石流侧面因子和临空面因子组成;较大的地形条件T对应较大的泥石流发生可能性;降雨条件由泥石流发生前的降雨量与1 h降雨量组成;得出了由地形条件T和降雨条件R组成的坡面泥石流预报条件P,P值越大,坡面泥石流发生的可能性越大。预报条件P可以预报坡面泥石流的发生。     

昆明东川城区后山泥石流特征及成因分析

东川区是云南省也是我国泥石流暴发最强烈的地区之一。其突出特点是沟谷数量多、密度大、活动频繁、破坏损失严重、防治困难,严重威胁东川城区人民生命财产安全。论文详细分析了城区后山5条泥石流沟的暴发成因和特征。其泥石流以稀性泥石流为主,重度1.5~2.0 kN/m3之间。该区泥石流之所以如此发育,主要是地质地理环境起控制作用。东川区地质构造发育、地震频繁、山体失稳、地形高差悬殊和雨量集中且暴雨强度大等,是导致本区泥石流频繁而猛烈的根本原因。而人类不合理的经济活动则对本区泥石流的发生发展起着重要的加剧、恶化作用。论文的分析不仅对决策机构制定防治措施具有借鉴意义,且对东川城区后山“五沟”泥石流的修复治理具有重要意义。     

无水滑的水下泥石流运动速度的实验研究

水下泥石流阻力与陆面中泥石流运动阻力的不同点在于上表面的掺混阻力和剪切阻力。由一系列的室内无水滑的水下泥石流和陆面泥石流实验研究得出:水下泥石流运动速度与相同条件下陆面泥石流运动速度之比随不同性质的泥石流,如粘性和稀性泥石流,由于其屈服应力的巨大差别,有很大的不同。由实验得到的由泥石流体的容重和量纲为一的泥石流屈服应力表达的水下无水滑泥石流运动速度和陆面泥石流运动速度用于无水滑水下泥石流运动速度计算较好。     

Numerical simulation of debris flow with application on hazard area mapping

A numerical program developed for field application is presented in this paper. We use the generalized Julien and Lan [8] rheological model to simulate debris flows. Due to the derivative discontinuous nature of the constitutive law, flow is separated into plug region and bottom region (with stress greater than yield stress). The program solves the plug flow layer solution first, and then corrects the solution with the bottom layer approximation. Numerical scheme with upwind method and central difference in space and Adam–Bashforth third-order scheme in time is used for both layers. The scheme is tested against analytical solutions and laboratory experiments with very good results. Application to a field case with more complicated geometry also achieves good agreement, with error less than 5% compared to field measurements. The final example demonstrates how this numerical program is used in a preliminary design.     

北京地区暴雨泥石流预警阈值研究

泥石流是北京地区主要的地质灾害,强降雨是触发这一灾害的主控因子。因此,触发泥石流临界雨量的厘定成为实现高精度预报预警和防灾减灾的关键。但是,以前的研究多基于简单数据统计或定性分析层面,远不能满足地质灾害预警需要高精度定量数据的要求。文章对1949年以来北京地区发生的泥石流与其发生时期的降水数据进行了系统收集整理,对降雨强度-降雨持续时间和降雨量-降雨持续时间的泥石流触发临界值进行了高分辨的分析和厘定,首次建立了临界雨量的定量估算模型,分别为Ι=56.9×D^-0.746与R=59.9×D^0.253。通过与全球其他地区的临界阈值模式对比发现,在降雨持续时间较短时,北京地区的临界雨量高于全球性和一些区域性临界雨量,而随降雨时间的增加,全球范围内的临界雨量具有收敛趋势。这表明不同地区的临界雨量,特别是短时暴雨触发的泥石流,需根据区域特征来厘定。随降水时间的增加,区域地质地貌的影响会逐渐减小,而降水的控制作用会逐渐明显。北京地区泥石流发生时期降雨持续时间与降雨强度和总降雨量之间相互关系表明,泥石流的发生不仅需要较大的降雨强度,而且需要一定的降雨量。因此...     

兰州市寺儿沟泥石流物源特征及其危险性分析

寺儿沟流域位于甘肃省兰州市西固区, 历史上曾发生过大规模泥石流, 造成重大人员伤亡和财产损失。文章基于野外调查和遥感解译, 结合已有文献成果和室内测试, 研究寺儿沟泥石流物源特征及影响因素, 采用FLO-2D软件模拟分析泥石流的危险性。研究结果表明: 寺儿沟以黏性泥石流为主, 表现为低频活动, 目前处于衰退期; 寺儿沟流域内物源丰富, 可分为坡面型物源、崩滑型物源、沟道型物源和人为型物源共4种, 其中崩滑型、沟道型物源控制了泥石流的暴发规模; 而一次性冲出量的大小主要取决于泥石流起动时崩滑体的发育程度, 崩滑体越发育, 一次性冲出量越大, 泥石流规模越大; 在临界降雨条件下, 寺儿沟将会暴发泥石流, 中—高危险区集中于流通区, 严重威胁冲沟内构筑物如兰西高铁、环城高速等安全运营。当遭遇极端强降雨时, 寺儿沟将暴发更大规模泥石流。因此, 有必要进一步研究极端天气条件下泥石流的危险性, 为区内泥石流的防灾减灾提供地质依据。     

基于信息量模型的云南东川泥石流易发性评价

以东川泥石流为研究对象,选取高程、坡度、坡向、起伏度、曲率、工程岩组、距断层距离、距水系距离、土地利用类型9个影响因子,以研究区144条泥石流为样本数据,建立了东川泥石流易发性评价体系。基于GIS平台,采用信息量模型计算各个评价指标状态分级的信息量值,以小流域为评价单元使用自然间断法将研究区泥石流易发程度分为极高、高、中和低4个易发区等级。结果表明：研究区极高易发区和高易发区发生泥石流灾害数量占比94.44%,AUC值为0.876,表明选取评价指标合理,信息量模型适用于东川泥石流易发性评价研究。     

中国公路泥石流研究

公路泥石流是指发育于公路沿线并对公路桥涵、路基路面及相应防护结构具有冲击毁损和淤埋破坏的病害类型。丰富的物源、具有焚风效应的气象条件以及泥石流沟轴线与区域新构造应力场主压应力方向一致等是形成大型泥石流的宏观背景。将泥石流概化为固、液两相流体,运用两相流理论、泥沙运动力学、Bingham流变方程和Bagnold颗粒相互作用试验结果等,初步建立了泥石流固-液分相流速计算方法、基于泥石流在防治结构表面及泥石流沟岸产生的冲击形迹建立的反求泥石流冲击力计算方法以及泥石流磨蚀力计算方法。开发了速流结构、泥石流隧道及翼型墩汇流结构等10余种防治技术,集成了拦-汇-排等多种综合治理模式。据此撰写了《公路泥石流防治工程设计、施工指南》。实施了60余个防治工程。效果显著。研究成果初步构建了公路泥石流理论及技术体系。     

小秦岭金矿区碾头岔矿渣型泥石流特征值计算

泥石流的运动参数是泥石流研究的主要内容和防治设计的重要基础。以矿渣型泥石流为对象,通过地形测量和工程地质测绘查明,碾头岔地形陡峻,沟道顺直,为泥石流的形成提供了有利的地形条件。通过钻探、坑槽探发现可能的物源包括矿渣、坡面松散层及小型沟岸滑塌体。工程力学分析表明,采矿废渣在自重状态下的稳定性系数为1.022~1.063,处于欠稳定和基本稳定之间;在自重+暴雨状态下,稳定性系数介于0.889~0.947之间,属于不稳定状态,是研究区内的主要物源。根据降雨量数据计算出碾头岔沟最大洪峰流量大于30m~3/s。在此水动力条件下,预测了泥石流发生时流体重度值为22.80k N/m~3,泥石流流速为5.11m/s;估算了20年、50年和100年一遇洪水的泥石流流量分别为4.31m~3/s、44.6m~3/s和95.5m3~/s,计算得到泥石流整体冲击力为58.34k Pa,超高2.13m,泥石流堆积区的最大危险范围0.21km~2,为小秦岭金矿区矿渣型泥石流防治工程方案的设计提供了基础参数。     

北京市泥石流灾害临界雨量研究

降雨是泥石流灾害的主要诱发因素。文章根据北京市历史上泥石流灾害发生时的前期雨量与当日激发雨量,建立了临界雨量判别模型。通过对北京地区泥石流灾害与降雨频率的分析,计算了不同时段的临界雨量;经验证明,计算结果是可信的。基于灾害与降雨频率分析来确定北京地区泥石流发生的临界雨量是一种新的尝试。该方法可用于计算不同泥石流沟道发生泥石流的临界雨量。     

昆明市东川城区泥石流危险度评价

泥石流是昆明东川城区最主要的地质灾害之一,严重阻碍了城市的社会经济发展。开展东川城区泥石流危险度评价对城市安全与稳定有着重要的意义。文章从地貌学侵蚀旋回理论出发,运用斯特拉勒面积-高程分析法对东川城区后山的3条泥石流沟的危险度进行评价研究。结果表明,深沟和石羊沟的斯特拉勒面积-高程值分别为0.580和0.520,泥石流沟谷正由发育的中年末期向老年期演化,泥石流危险度较低;尼拉姑沟的斯特拉勒面积-高程值为0.452,处于沟谷发育的旺盛时期,泥石流危险度较高,计算结果与当地实际情况有较好的一致性。     

基于抗灾能力的矿渣型泥石流风险评价方法——以小秦岭金矿区为例

考虑到近年来国家对小秦岭金矿区矿山泥石流防治工程投入、山区居民抗灾意识逐步增强等实际情况,从承灾体抗灾能力对风险的减弱作用出发,尝试提出了矿渣型泥石流抗灾能力评价指标及评价方法,并将其运用到泥石流风险评价模型中。抗灾能力评价结果表明,研究区所有支沟的泥石流抗灾指数普遍不高,抵御泥石流风险的能力不强。风险评价结果显示,18条支沟中仅有东桐峪的北沟泥石流风险性高,其余均为中等风险级别。这一结果低于传统泥石流风险评价模型的评价结果,是区域内泥石流沟谷中承灾体主动或被动抵抗泥石流危害能力的体现。     

The Saharan debris flow: an insight into the mechanics of long runout submarine debris flows

New 3·5 kHz profiles and a series of piston cores from the north-west African margin provide evidence that the Saharan debris flow travelled for more than 400 km on a highly fluid, low-friction layer of poorly sorted sediment. Data suggest that the Saharan debris flow is a two-phase event, consisting of a basal, volcaniclastic debris flow phase overlain by a pelagic debris flow phase. Both phases were emplaced on the lower continental rise by a single large debris flow at around 60 ka. The volcaniclastic flow left a thin deposit less than 5 m thick. This contrasts with the much thicker (over 25 m) deposit left by the pelagic debris flow phase. We suggest that pelagic sediment, sourced and mobilized as debris flow from the African continental margin, loaded and destabilized volcaniclastic material in the vicinity of the western Canaries. When subjected to this loading, the volcaniclastic material appears to have formed a highly fluid sandy debris flow, capable of transporting with it the huge volumes of pelagic debris, and contributing to a runout distance extending over 400 km downslope of the Canary Islands on slopes that decrease to as little as 0·05°. It is likely that the pelagic debris formed a thick impermeable slab above the volcanic debris, thus maintaining high pore pressures generated by loading and giving rise to low apparent friction conditions. The distribution of the two debris phases indicates that the volcaniclastic debris flow stopped within a few tens of kilometres after escaping from beneath the pelagic debris flow, probably because of dissipation of excess pore pressure when the seal of pelagic material was removed.     

山区河流两岸泥石流形成的机理和力学条件

泥石流是山区沟谷的主要地质灾害类型之一,对其开展研究是很有价值的,但目前对其进行的针对性研究很少。本文重点研究山区沟谷泥石流形成的机理和力学条件。根据地形地貌、气候环境条件与土质学原理,研究了山区河流泥石流的形成机理及影响因素。河流两岸山坡岩土结构、人为活动与持续降雨或暴雨是山区河流泥石流形成的主要影响因素,不同土质结构与组成的土层的滑移破坏机理也不相同。山区河流泥石流的物源可概化为粘性土块体与松散砂砾两种典型固相物质。基于剪切破坏理论,建立了粘性土块的失稳滑动平衡条件;基于动量理论与重力分解原理,提出了松散砂砾启动的力学计算公式和失稳条件。     

四川泸定县冷碛镇黑沟泥石流发育特征与危害初探

泸定冷碛镇黑沟流域内发育土层滑坡及土体蠕动变形体20处,为黑沟泥石流的主要松散物源;土层滑坡和土体蠕动变形体规模小,滑速慢,滑体结构松散,滑入溪沟易被洪流卷走,不会形成滑坡堰塞湖和溃决型泥石流。近60年来黑沟发生的最大一次泥石流,经计算泥石流流速为3.47m/s,峰值流量为122.79 m³/s,为大型泥石流,对沟谷两侧财产造成了巨大危害。