工程环境研究雏议

工程环境研究雏议随着人口的膨胀，科学技术的进步和经济建设的迅速发展，人类赖以生存的环境日益恶化，以致在１９７２年６月联合国人类环境会议发表的《人类环境宣言》中宣告：“保护和改善人类环境已成为人类一个迫切任务”。我国在人口、资源和环境等方面，存在着巨大...     

四川汶川县映秀镇红椿沟“8.14”特大泥石流形成条件与运动特征分析

2010年8月14日,汶川县映秀镇强降雨导致红椿沟暴发特大泥石流灾害,冲出固体物质80.5×10^4m^3,泥石流堰塞堵断岷江主河道,导致河水改道冲入映秀新区,淤埋了沟口213国道公路400m,掩埋了在建映(秀)一汶(川)高速公路引线路基及多个桥墩,造成17人失踪。据灾后调查,红椿沟泥石流为近几年暴发的较典型泥石流沟,地震诱发的集中物源特别丰富,暴发泥石流时一次冲出固体物质量巨大,沟内多点堵溃、拉槽下切集中启动物源的特征十分明显;本文重点分析了形成泥石流的三大条件及泥石流启动机理,反算运动特征参数,预测其发展趋势。     

SIMULATION AND PREDICTION OF DEBRIS FLOW USING ARTIFICIAL NEURAL NETWORK

Debris flow is one of the most destructive phenomena of natural hazards. Recently, major natural haz-ard, claiming human lives and assets, is due to debris flow in the world. Several practical methods for forecasting de-bris flow have been proposed, however, the accuracy of these methods is not high enough for practical use because of the stochastic and non-linear characteristics of debris flow. Artificial neural network has proven to be feasible and use-fill in developing models for nonlinear systems. On the other hand, predicting the future behavior based on a time se-ries of collected historical data is also an important tool in many scientific applications. In this study we present a three-layer feed-forward neural network model to forecast surge of debris flow according to the time series data collect-ed in the Jiangjia Ravine, situated in north part of Yunnan Province of China. The simulation and prediction of debris flow using the proposed approach shows this model is feasible, however, further studies are needed.     

基于层次分析法和模糊数学相结合的甘肃东乡八丹沟泥石流易发性评价

八丹沟位于甘肃东乡县,近年来多次发生泥石流,对流域内居民生命财产造成了巨大的威胁,因此对八丹沟泥石流易发性评价是非常必要的。本文在详细分析八丹沟流域特征和动力学特征的基础上,选取了11个评价因子作为八丹沟泥石流易发性评价的指标,利用层次分析法对各个因子赋予权重,并且构建模糊数学综合评价模型对八丹沟泥石流进行易发性评价。结果表明:八丹沟泥石流爆发频率20年、50年、100年的的易发性为中易发,应加强防范并采取合理的防治措施,保证当地居民的生命财产安全。     

汶川震区北川五星沟暴雨泥石流灾害调查

汶川地震诱发形成了大量高位崩滑坡地质灾害,为泥石流的形成提供了丰富的物源。震后每年均产生多起泥石流灾害,造成严重的经济损失和人员伤亡。通过调查2008年9年24日因暴雨引发的五星沟泥石流基本特征,讨论了泥石流物源堆积过程、活动特征、强度,预测了震后地震灾区泥石流发展趋势,为震后泥石流研究提供了典型实例,对地震灾区泥石流防治工作具有指导意义。     

基于数值模拟的强震区典型泥石流堵江模式分析

受512汶川强震影响,大量崩滑体出现在震中岷江流域,伴随极端降雨天气它们逐步转化为泥石流灾害。2011年7月3日,受强降雨影响震中附近高家沟暴发泥石流,完全摧毁沟口地物,并且部分堵塞岷江,严重威胁高速公路隧道入口及国道。为了减少强震区泥石流堵江带来的损失,本文选取强震区岷江流域高家沟泥石流作为研究对象,采用数值模拟的方法,模拟不同降雨强度下（5a、20年、50a、100年）高家沟泥石流的运动特征,进而分析其不同程度的堵江模式。经过野外验证2011a73高家沟泥石流数值模拟精度可达81.4%,模拟结果表明,高家沟泥石流5年一遇降雨条件下没有松散堆积物冲出,20年一遇降雨条件下虽有部分松散堆积物进入岷江但未形成堵江,50年一遇降雨条件下则出现部分堵断岷江现象,100年一遇降雨条件下则完全堵塞岷江。该研究结果将为今后强震区泥石流堵江判识及监测预警提供科学依据。     

崩塌堆积体启动坡面泥石流判别与防治 ——以北川县开坪乡平石板泥石流为例

强震区地震后大量的崩塌堆积体堆积于高陡斜坡中上部,堆积体远离居民点,一旦诱发为坡面泥石流,形成新的次生地质灾害,将严重威胁下方居民的生命财产安全。本文以北川县开坪乡平石板坡面泥石流为例,平石板沟“5.12”地震崩塌堆积体在2010、2013年强降雨作用下失稳转变为坡面泥石流淤积场镇。在平石板泥石流暴发特征介绍基础上,通过粒径不均匀系数、堆积体启动判别指标、后缘汇水面积等来分析崩塌堆积体启动条件及影响因素,并针对此类灾害发育特征,提出了通过上游稳拦固源方法进行治理的防治思路。以期为研究高陡斜坡堆积体的启动机制及防治提供一定的借鉴意义。     

西藏天摩沟泥石流形成机制与成灾特征

西藏林芝市波密县天摩沟于2007年9月、2010年7月、2010年9月和2018年7月分别发生大型和巨型泥石流,4次泥石流活动均不同程度堵塞主河帕隆藏布,淤埋国道318或摧毁桥梁,堰塞湖淹没村道、溃决造成下游塌岸,给当地居民生命财产尤其是交通干道造成极大危害。文章针对以上4次泥石流活动,采用高分辨率遥感影像,对泥石流发生前的孕灾背景进行解译,同时结合无人机航空摄影和地面调查对天摩沟泥石流形成机制和成灾特征进行了对比分析,得到以下结论:(1)天摩沟内冰川发育,年际变化大,目前泥石流形成的主要方式为岩崩和堵溃,其中2018年和2007年为岩崩引发,2010年为堵溃引发,该沟同时具有冰川泥石流和降雨泥石流的特征。(2)经历了2007年和2010年3次大规模泥石流后,天摩沟内斜坡类物源储量增加了19.6%,绝大部分启动的冰碛物和崩滑物源都转化为泥石流沟道堆积物或冲出沟口。(3)天摩沟2018年泥石流容重为2.10g/cm^3,为黏性泥石流,流速快冲击力强,帕隆藏布河道受到挤压多次变道,历史上最大偏移距离为190m。(4)2018年7月11日泥石流成因为降雨条件下加剧冰川消融引发主沟沟源右侧岩崩,形成多阵次泥石流,主泥石流体积18×104m3,淤埋G318近220m。后续依然具有暴发大型泥石流的可能性,建议进行防治降低其危害程度。     

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。     

泥石流启动临界土体含水量及其预警应用

传统的泥石流预警方法多基于前期和实时降雨量等间接指标,但实际上直接影响泥石流启动的关键物理参数是土体含水量,通过分析土体含水量的变化来判断泥石流启动更为直接可靠。首先定义了泥石流启动的临界土体含水量的概念,然后基于国内外泥石流启动的观测试验数据,采用逐步回归分析方法,建立了临界土体含水量与土体渗透系数、孔隙度和颗粒曲率系数的经验关系,进而提出一种基于临界土体含水量和实时降雨的泥石流预警方法。最后,以云南东川蒋家沟1999年7月16日发生的一场泥石流为实例进行演算和验证。结果表明:该方法在可靠性和准确性上优于传统利用临界线和暴发线判别泥石流的预测模型。