Inundation and flow properties of a runoff-generated debris flow following successive high-severity wildfires in northern Arizona,USA

Burned slopes are susceptible to runoff-generated debris flows in the years following wildfire due to reductions in vegetation cover and soil infiltration capacity. Debris flows can pose serious threats to downstream communities, so quantifying variations in flow properties along debris-flow runout paths is needed to improve both conceptual and quantitative models of debris-flow behaviour to help anticipate and mitigate the risk associated with these events. Changes in flow properties along the runout paths of the runoff-generated debris flows that follow fire may be particularly dramatic, since they initiate when a water-dominated flow rapidly entrains sediment and later transition back to a water-dominated flow once they reach greater drainage areas and lower slopes. Here, we study the properties of a debris flow that initiated 1 month following the 2022 Pipeline Fire in northern Arizona, USA. We categorized flow type into two classes, granular debris flow and muddy debris flow, along the 7-km runout path and examined how flow properties varied between the phases. Changes in channel gradient and confinement likely facilitated the transition between the flow phases, which were characterized by significant differences in maximum clast size, but similar clay content and fine fractions. We also found that the volume and runout distance of the debris flow were 28 and six times greater, respectively, than that of a debris flow that initiated in the same watershed following a fire 12 years earlier. We attribute these differences to the combined effects of two high-severity fires, suggesting that consideration of recent fire history could improve post-fire debris-flow hazard assessments. Results of this study provide quantitative constraints on changes in post-fire debris-flow properties along a runout path. Data collected in this study add to a small number of debris-flow inundation datasets that can be used to test runout models in post-fire settings.     

对地质灾害隐患早期识别相关问题的认识与思考

泥石流物源识别与计算是科学评估泥石流规模、危害程度以及综合治理的基础,而传统的地面调查和光学遥感手段难以有效识别山区植被茂密覆盖下的泥石流物源。机载激光雷达（light detection and ranging,LiDAR）技术能有效去除植被获取真实的地表形态,为泥石流物源的识别提供了新的解决方案。以九寨沟震区的日则沟泥石流为例,基于高分辨率机载LiDAR数据结合震前卫星影像,开展泥石流物源识别研究,根据物源所处位置和在山体阴影图像上的色彩及纹理差异,将物源分为崩滑物源、坡面物源和沟道物源,并建立各类型物源的机载LiDAR识别标志与遥感解译方法。共解译出日则沟泥石流物源155处,总面积达1.06 km²,占流域总面积的31.56%,在此基础上分析了各类型物源的发育分布规律。为泥石流物源的精确计算提供理论参考和数据支撑,进一步服务于九寨沟震区泥石流的防治与风险评价。

     

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。     

甘肃省舟曲特大泥石流的遥感影像特征及古泥石流遥感识别的地质意义

2010年舟曲特大泥石流是舟曲地区第四纪以来泥石流最新暴发期内强烈活动的体现,所造成的人员伤亡及财产损失堪称世界泥石流灾害史之最。准确分析该地区泥石流的空间分布规律及预测未来泥石流暴发时间可为泥石流的防灾救灾提供科学的依据,其首要任务就是利用一种先进技术对不同时期的泥石流堆积物的空间分布进行快速、准确的识别。遥感技术具有数据获取量大、空间分辨率高及快速等方面的独特优势,可在舟曲特大泥石流及不同时期古泥石流堆积物识别中发挥重要作用。在高分辨率的航空遥感影像上,舟曲特大泥石流具有明显的光谱特征,可用于准确圈定泥石流灾害的范围; 泥石流堆积物在沟谷两侧形成的侧碛堤及在堆积区末端形成的扇形地等形态特征也是识别泥石流的另一个重要标志。舟曲县城东南瓦厂村南及马莲坪村西南白龙江支流沟中的垄岗状堆积物和沟口处的扇形地堆积体在光学遥感影像上具有典型的古泥石流堆积的形态特征,雷达遥感的后向散射系数对比分析和对堆积物剖面的沉积特征分析也证明古泥石流的存在。研究结果表明,通过多期次、多空间分布的现代和古泥石流的对比,不仅可以揭示舟曲地区第四纪以来泥石流发育历史并间接反映地质尺度上气候变化特点,还可为未来泥石流的易发性分析提供数据支撑,因此泥石流堆积物的遥感直接识别具有重要的地质意义。     

泥石流巨石冲击下的钢构格栅坝动力响应分析

泥石流中的巨石冲击是造成拦挡结构破坏的最直接因素,因此设置钢构格栅坝拦截大石块,对减小泥石流冲击破坏有十分重要的作用。本文就钢构格栅坝结构模型,利用国际通用计算动力荷载的非线性有限元软件ANSYS/LSDYNA进行数值模拟。用钢球模拟巨石,分别在格栅坝中间榀顶层梁柱节点和中间榀顶层柱中部施加冲击荷载,分析在冲击荷载作用下结构的动力响应。结果表明：作用在结构上的冲击力大小与被冲击构件刚度大小密切相关,被冲击构件刚度越大,结构受到的冲击力越大,反之,冲击力越小;钢构格栅坝在冲击作用下,冲击作用部位、结构支座部位及梁柱节点部位响应较大,设计时应予以加强;且钢构格栅坝不同位置遭受冲击作用时结构响应完全不同,与冲击力作用在梁柱节点时相比较,冲击力作用在构件中部时结构整体响应明显较小。该结果为泥石流拦挡工程中钢构格栅坝的设计提供了参考。     

贵州都匀马达岭地质灾害链的自动化监测

贵州省都匀市马达岭地灾体自2003年起间歇发生小规模崩塌,2006年5月18日持续降雨诱发大规模滑坡。崩滑体产生的碎屑流被采空区内蓄积的老窑水卷携并铲刮沟道残坡积物冲向下游形成泥石流。该地质灾害由崩塌、滑坡以及次生泥石流所组成,呈现连锁反应,形成了崩滑流灾害链。以贵州省马达岭地质灾害链为研究对象,基于现场地质环境条件调研和地质灾害链发育规律研究,确定以雨量、相对位移、倾角、渗压水头、泥位、次声为监测指标,在崩滑体后缘和泥石流沟口部位分别布置了相应的自动化监测仪器,形成了集自动采集、无线传输、数据解析、分析决策和预警预报为一体的地质灾害链自动化监测系统。监测系统运行状况显示,该监测系统能够较好地反映该地质灾害链的变形特征,可为该地质灾害链的预警预报提供技术支撑。     

阿勒泰市强降水衍生泥石流灾害分析

调查分析阿勒泰市区泥石流灾情、引发的气象因素以及有利的环流形势.结果表明:阿勒泰市泥石流灾害以市区东北部发生频率高,为重灾区,阿勒泰市泥石流主要发生在6-8月的强雷雨时段;中小尺度强雷雨是引发阿勒泰市泥石流直接的动力因素,降水超过15 mm并伴有雷暴可作为阿勒泰市泥石流气象预警指标;阿勒泰市夏季中小尺度系统引发的短时强降水有两种天气尺度环流背景.     

甘肃省泥石流发育特征、成因分析及其危害

甘肃省是我国泥石流地质灾害最为严重的4大省份之一。据统计,全省发育有泥石流沟6 260条,这些泥石流沟大部分集中在东部地区,河西地区较少。泥石流强烈发育的陇南、甘南山区,地势高差多在1 000 m以上,山坡坡度≥30°。区内地质构造复杂,地震活动频繁,广泛分布黄土、泥岩、千枚岩、页岩等软弱易滑岩土体,为泥石流发育提供了必要的地形条件和岩土条件,降雨和地震及人类活动是诱发因素。长期以来,频繁发生的泥石流地质灾害已给甘肃人民的生命财产和工农业生产建设带来了严重威胁和危害,造成约3 715人死亡,直接经济损失几十亿。其中,2010年8月8日,舟曲发生的特大泥石流地质灾害震惊世界,泥石流地质灾害已严重困扰和和制约着甘肃省的国民经济发展和广大人民群众的正常生活。因此,应通过科学规划人类活动,采取必要的工程措施制约泥石流地质灾害的发生,减轻泥石流地质灾害造成的损失。     

对河南省栾川县大练沟泥石流治理的经验总结

随着国民经济迅速发展,对矿产资源的需求日益增多,20世纪七、八十年代的开采只追求产量和经济效益,而忽视了对环境的保护,开采的矿渣乱排乱放现象非常严重,严重破坏了环境,象这样的矿山在全国各地有很多,随着时间的发展,松散堆积的矿渣在洪水的作用下顺着沟道倾泻而下,形成泥石流,对下游的人民生命财产造成严重的破坏和威胁,矿山泥石流逐步发展,进入发展期和活跃期,必将造成更大的危害。因此对这样的泥石流沟进行研究和治理是很有必要的。在对河南省栾川县大练沟泥石流的治理过程中,得出以下几点体会,现总结归纳出来,希望对类似泥石流沟的治理提供借鉴。     

行星际激波的传播及其相应的地磁效应

基于 2.5 维理想磁流体力学（Magnetohydrodynamic,MHD）方程组分析了行星际激波在日球层子午面内的传播过程及其相应的地磁效应.日球层电流片（Heliospheric Current Sheet,HCS）-日球层等离子体片（Heliospheric Plasma Sheet,HPS）对于行星际激波的传播具有一定的阻碍作用.当行星际激波相对于HCS 倾斜传播时,相对于扰动源位于HCS 异侧的激波强度较同侧的明显减弱.局地激波面的法线（或形状）对通过激波阵面的磁力线发生偏转的程度和方向起决定性作用.沿激波传播方向其为准平行激波,磁场偏转程度较小,而其两侧部分则为斜激波,磁场偏转程度较大.位于HCS-HPS 位置处的波前形成凹槽,磁力线偏转程度明显加强.行星际激波对磁场的偏转效应是其驱动地磁暴的重要机制,而且地磁效应的强度与地球相对于HCS 的角距离Δθp有明显关系.数值模拟结果表明：任何行星际激波,Δθp=0°处均无法形成较大强度的地磁效应;沿HCS 传播的行星际激波,地磁效应最强的区域位于HCS 两侧;相对于HCS 倾斜传播的行星际激波,地磁效应最强的区域位于HCS 异侧.