路基遭受泥石流灾害的易损性评价

[目的]研究路基易损性,为泥石流地区路基防治等级的确定和路基承灾能力评估提供一种有效的方法。[方法]根据路基遭受泥石流灾害破坏的情况,并结合前人对易损性的研究成果,提出路基易损性的概念。根据路基承灾特点和泥石流致灾特征,从泥石流作用效应和路基结构抗力2方面系统分析路基的地质选址、设计、施工、维修养护及泥石流致灾因子对路基易损程度的影响,选取路基易损性评价指标,确定路基易损性评价指标体系,并借助于层次分析法确定各级指标权重,然后采用岭型分布函数确定指标隶属度,最后运用模糊综合评价法建立路基易损性评价模型,进行路基易损性评估。[结果]该方法对公路一处路基进行易损性评价,结果为中度易损性。[结论]评价结果与现场实际情况相符,证实了该方法的可行性。     

基于组合赋权法的中巴公路奥依塔克至布伦口段泥石流危险性评价

[目的]研究泥石流危险性,为泥石流多发地区危险性评价指标权重的确定提供一种有效的方法。[方法]针对单一赋权法确定权重的缺陷,分别采用层次分析法和熵值法确定中巴公路泥石流危险性评价指标的主观和客观权重,再用组合赋权法确定指标的综合权重。以中巴公路沿线重点单沟泥石流为例,选取爆发规模、爆发频率、主沟长度、流域切割密度、流域面积、流域相对高差、主沟纵坡、24h最大降雨量、松散堆积物厚度、泥沙补给段长度比10个指标作为评价因子。获取泥石流现场调查数据后,依据上述方法对该区域泥石流的危险性进行评价,并将计算结果与集对分析方法和现场调查结果进行了对比分析。[结果]属于中度危险的沟谷只有5条,占25%,说明该地区大部分泥石流危险性偏高。[结论]评价结果与现场调查结果吻合,证明了该方法的可行性。     

西藏古乡沟堆积扇泥石流输沙特征

通过室内模型试验研究 ,对不同规模的水石流、稀性泥石流、黏性泥石流在堆积扇上输沙特征进行了研究。试验结果表明 ,不同类型泥石流在堆积扇上表现出不同输移、冲淤、含沙量演变特征 ,在堆积扇不同部位泥石流输沙特征也有差异。     

元谋大断裂对东山地区泥石流发育的控制作用

[目的]研究元谋断裂对东山泥石流沟的控制作用,为该区泥石流防治提供科学依据。[方法]基于东山地区沿线沟谷的现场调查,分析研究元谋断裂对东山泥石流沟的控制作用。[结果]元谋断裂与泥石流沟空间位置关系对泥石流的发育存在着影响,对东山地形地貌的形成起控制作用,对东山地层岩性及其工程特性起控制作用,对元谋县气候的形成起控制作用。[结论]元谋断裂对东山地区泥石流的形成起到控制作用,它决定了东山地区泥石流频发的特性。     

西藏扎墨公路沿线泥石流的垂直地带性特征

[目的]研究扎墨公路沿线泥石流的垂直地带性分异特征,为泥石流灾害的安全预警和防治提供科学依据。[方法]以2009—2015年进行的多次野外调查为基础,通过成因分析与案例研究,探讨地带性因素对扎墨公路沿线泥石流的分布、成因类型以及泥石流体性质等方面的影响,总结泥石流的垂直地带性分异规律。[结果]扎墨公路以东西向延伸的岗日嘎布山为界分为南北两段,其中北段穿过5个垂直带谱,南段穿过8个垂直带谱。泥石流的分布密度与暴发频率随着海拔的降低呈现出低、高、低的特征;成因类型由冰面湖溃决型、冰川型、融水降雨型泥石流逐渐过渡到降雨型泥石流;泥石流流体性质从泥流、水石流、稀性泥石流、亚黏性泥石流、黏性泥石流逐渐过渡,容重依次增大。[结论]随着公路沿线垂直带由Ⅰ带降低到Ⅷ带,泥石流的分布、成因类型和流体性质,随之发生有规律的变化,地带性分异特征在南段更加显著。     

泥石流堵塞主河试验特征与模式

[目的]分析泥石流入汇主河后对主河的影响以及泥石流堵塞主河的模式机理。[方法]通过泥石流堵河试验,同时对历史泥石流堵河案例进行调查研究和典型性深入剖析。[结果]根据泥石流运动过程与淤积形态得出泥石流堵河的3种模式分别为顶冲堰塞堵断模式、渗混堵塞溃决模式、束窄渐进式堵塞模式。对泥石流堵塞主河3种模式的运动与成灾机理进行了初步探索。[结论]顶冲堰塞堵断模式表现为龙头顶冲对岸、物源塞满主槽、脆弱区渗漏到主体垮塌的特征;渗混堵塞溃决模式表现为短时塞满主槽,水流渗混堵塞,流量加大的特征;束窄渐进式堵塞模式表现为主槽断面束窄、局部流量瞬时加大、渐进式局部堵塞的特征。当前的历史堵河事件以束窄渐进式堵塞为主,与试验统计结果吻合较好。     

2007-2017年府谷-龙门段河道冲淤特征及其动力机制

[目的]河道演变是水流、泥沙与河床边界相互作用的结果,对水利工程的安全、洪涝灾害的防控有显著的影响。黄河中游府谷—龙门段位于晋陕峡谷地带,以黄土高原沟壑侵蚀地貌为主,流经的黄土高原地区是黄河泥沙的主要来源,因此研究该河段的河道冲淤特征及影响因素对控制黄河中游水土流失有重要意义。[方法]基于府谷、吴堡、龙门3个典型水文站径流泥沙及河道断面数据,分析了2007—2017年府谷—龙门段河道冲淤特征及相关影响因素。[结果](1)近11年来府谷—龙门段河道整体表现为冲刷,其中府谷—吴堡段表现为河道冲刷量逐渐减小,吴堡—龙门段表现为河道冲刷逐年加剧。(2)府谷—吴堡段呈水减沙增的趋势,吴堡—龙门段整体表现为水多沙少,两河段河道冲淤量与水流含沙量变化同步。(3)府谷—吴堡段悬移质泥沙中值粒径呈增加趋势,河道冲刷变缓;吴堡—龙门段悬移质泥沙中值粒径呈减小趋势,加剧河道侵蚀。(4)府谷站入黄泥沙量增加,河道侵蚀力降低,河道冲刷变缓;吴堡站入黄泥沙量减少,河道侵蚀力增强,河道处于冲刷的状态。[结论]径流泥沙的变化在很大程度上影响了府谷—龙门段河道冲淤。在生态环境有所改善的背景下,研究该河段河道冲淤特征及动...     

基于统计学的陇东地区沟谷分布及演化研究

[目的] 研究陇东地区沟谷分布的统计学特征，旨在查明黄土高原沟谷演化的宏观规律。[方法] 通过野外工作、前人工作和遥感解译寻找黄土沟谷的分布规律，再基于沟谷分级和沟谷走向数据处理，对沟谷发育规律进行量化参数表达。采取统计学检验和正态分布性质，得到沟谷间的影响关系，并引用安全距离等概念参数，重现和预测地貌演化进程。[结果] ①主沟与支沟呈现近似正交的关系，节理的走向与支沟的走向大致相同，构造对沟谷的发育起一定的控制作用。②4组一级支沟对主沟的正交偏差弧度值数据和2组二级支沟对一级支沟的正交偏差弧度值数据均符合正态分布。③在80%的显著概率下，主沟与一级支沟的夹角不小于69.9°，67.6°，59.9°和68.8°；一级支沟与二级支沟的夹角不小于55.8°和70.5°。[结论] 沟谷发育存在普遍规律，70°可视为沟谷发育夹角的极限值。     

藏东南直白沟冰崩型泥石流孕灾条件与动力特征

[目的] 分析西藏林芝市米林县派镇直白沟2020年9月10日泥石流灾害的形成条件、启动机制和动力特征，为藏东南地区重大工程建设中的冰崩型泥石流灾害的监测预警及风险防控提供科学参考。 [方法] 综合利用野外调查、多期遥感解译、灾害监测和现场观测等手段，研究了泥石流的启动过程、冲淤特征和灾损情况，计算了动力参数。 [结果] “9·10”泥石流灾害是高位冰岩崩驱动形成的，包括3个形成过程： ①受2017年米林地震对岩体震裂作用和冻融循环作用，南侧分水岭发育高位冰岩崩，形成冰岩碎屑流在斜坡冰碛平台运动， ②冰岩碎屑流铲刮斜坡冰碛物与松散岩土体，进入2^#支沟运动并沿途携带沟道物质，放大碎屑流规模。 ③通过运动过程中的碰撞摩擦，冰体发生相变，冰岩碎屑流转化为泥石流。 [结论] 冰崩型泥石流的触发条件、水土耦合过程和动力特征均异于常规冰川降雨复合型泥石流，其动力参数受启动点高势能和运动中冰水相变作用影响，与现有计算方法所得结果具有极大差异。未来对冰川泥石流灾害防治研究不能直接采用现有降雨型泥石流动力参数计算方法，应基于泥石流启动机制来分析动力参数。     

不同条件下泥石流堰塞坝的溃决过程

[目的]对不同因素作用下的泥石流堰塞坝溃决过程进行试验研究,为泥石流堰塞坝的灾害防治和灾后重建等提供科学支撑。[方法]开展了不同来水流量、坝体形态、黏粒含量、坝高和初始含水量条件下的溃决试验。将漫顶溃决过程分为4个阶段:坡面侵蚀过程、陡坎侵蚀过程、下切和侧向侵蚀过程和衰退过程。此外,分析了泥石流堰塞坝坝体破坏机理,并给出下游坡面泥沙起动临界条件的计算式。[结果]溃决流量与来水流量之间呈非线性正相关;溃决洪峰流量随着背水坡坡度增加而增加;溃决洪峰流量随着坝高的增加而迅速增加,泥石流堰塞坝坝体黏粒含量与溃决洪峰流量之间整体呈现负相关;溃决洪峰流量随着土体初始含水量的增加而缓慢降低,但变化的范围不大。[结论]在泥石流堰塞坝溃决的不同因素中,坝高和黏粒含量影响最大,来水流量次之,背水坡度和初始含水量影响最小。     

径流作用下泥石流固体物质冲刷速率试验研究

[目的] 探讨泥石流固体物质的冲刷深度随时间的变化规律，以及对应的冲刷速率与不同影响因素之间存在的关系，为泥石流规模预测及防治工程设计提供参考依据。[方法] 根据激光测距仪的历时测距原理，借助试验方法分析泥石流固体物质冲刷深度随时间的变化规律以及对应的冲刷速率与不同影响因素之间的关系，包括来流流量、水力半径、沟床纵坡以及细粒物质含量等。[结果] 冲刷速率与水力半径间呈指数关系，与来流流量间呈正相关关系，与能坡梯度间呈指数关系；若固体物质为均匀冲刷，冲刷速率与剩余切应力成线性正相关关系；对于初始含水率相对较低的固体物质，冲刷速率随着细粒物质含量的增大呈微小增大趋势。[结论] 在薄层径流条件下，能坡梯度对冲刷速率的影响高于水力半径。     

安化县澄坪村“7·16”泥石流形成机理及其动力学特征

[目的]对湖南省益阳市安化县澄坪村"7·16"泥石流灾害成因机理及力学特征进行分析,为类似灾害的防灾减灾研究提供科学参考。[方法]通过灾后野外调查开展相关分析。[结果]湖南省安化县马路镇澄坪村梨树坪让家沟流域在地形地貌,地层岩性以及气象水文方面具备良好的孕灾条件;由于2014年7月16日的持续性强降雨作用,沟道上游一侧形成了一个约5.20×10~4 m~3的滑坡堰塞湖,随后堰塞湖迅速溃决并形成了强大的溃决型泥石流,冲溃了下游的两道拦砂坝,并形成了高达190.65m~3/s的峰值流量。[结论]安化县澄坪村"7·16"泥石流灾害是一次典型的滑坡灾害转换成泥石流的灾害链,而下游两道堵塞坝的堵溃过程进一步放大了泥石流的峰值流量及规模,具有典型的堵溃放大效应。     

四川省汶川县下庄沟“8·20”泥石流成因分析及堵江范围预测

[目的] 探究四川省汶川县下庄沟2019年"8·20"泥石流成因、形成过程及堵江特征，为该区域泥石流灾害防治预警提供科学参考。[方法] 结合野外调查与遥感影像对泥石流物源供给条件及泥石流形成、侵蚀搬运与堵江过程进行了分析，并采用FLO-2D模型开展不同降雨强度下的泥石流堵江范围分析。[结果] 震后泥石流流域部分崩滑体物源持续补给沟道物源，致使沟道物源不断累积，短历时强降雨形成径流不断侵蚀沟道物源，形成沟道启动型泥石流。下庄沟"8·20"泥石流大量碎屑物质搬运出沟口后形成顺河长度达280 m，横河最大宽度110 m的堰塞体，堵江模式为堰塞坝全堵。堵江范围分析结果显示：5年一遇降雨频率下物源滞留在沟道中，无堵江现象；20年一遇降雨频率下，泥石流基本堵断杂谷脑河，极易形成堵江现象；在50年一遇降雨频率下，泥石流完全堵断杂谷脑河，形成堰塞湖。[结论] 下庄沟与杂谷脑河垂直交汇，且沟口建有水电站的引水坝，极易形成堰塞坝堵江现象。在汛期降雨强度较大时仍可能会暴发泥石流造成堵江，今后的泥石流防治还需加强防洪预警等减灾措施。     

强震区泥石流防治工程效果数值模拟分析

[目的]对汶川地震后修建的大量泥石流防治工程的效果进行数值模拟分析,以便为泥石流研究和防治提供科学借鉴。[方法]采用FLO-2D软件,以2010年都江堰市龙池镇黄央沟"8·13"泥石流为典型实例,结合雨量数据、数字地形数据及泥石流的各项流变参数,模拟在不同的降雨频率下泥石流的运动过程和堆积范围,对泥石流的防治工程效果进行分析评价。[结果]在有防治工程条件下,当降雨频率P=5%时,泥石流的冲出量减小11.39倍,堆积范围减小6.14倍;当降雨频率P=2%时,泥石流的冲出量减小4.18倍,堆积范围减小2.7倍,治理工程取得了一定的防治效果,但两种降雨频率下仍有固体物质冲出沟口。[结论]相比于自然条件泥石流的冲出量和冲出规模得到了一定的控制,已有的治理工程有利于整个沟域泥石流的防治,但存在设计库容偏小的问题,今后的泥石流防治中还要加强监测预警等减灾措施。     

三眼峪沟泥石流灾害及其综合治理

通过对甘肃省甘南藏族自治州舟曲县城北三眼峪泥汉石流形成条件，发育机制及特制的研究，阐述了该沟泥石流灾害的严重性和治理的必要性。提出以拦挡工程为主，并结合泥石流停淤场，排导沟，防冲槛和生物措施的综合治理方案。工程建成后，年减灾和经济效益达３１４．５万元，泥石流变成一般挟沙洪水，其对县城的危害基本消除。     

稻秸秆泥皮护坡材料对路基水分迁移影响的初步研究

为研究晴雨天气下,稻秸秆泥皮护坡材料对路基水分迁移的影响,在测定该材料渗透系数和干湿循环抗渗性能基础上,进行室内路堤边坡模拟试验,分别在连续的自然照射和坡面冲刷条件下,测定路基内部含水量变化,以此分析稻秸秆泥皮护坡材料在极端干旱和连续降雨条件下,对路基内部水分迁移特征的影响.结果表明:稻秸秆泥皮材料渗透系数较小,干湿循环不会导致其抗渗性能明显降低;该材料能有效避免坡面泥皮结构失水干裂,减少干旱天气下,路基内部水分向外过度蒸发迁移,保证路基含水量稳定,坡面植被发育后,保水防裂作用更加明显;该材料具备较强的水分隔阻能力,有效减少强降雨期间的坡面雨水人渗及水分进一步向路基内部扩散迁移,同时有效促进植被生长,泥皮+稻秸秆+草根复合泥皮结构,能进一步提高坡面抗雨水冲蚀性能,形成可靠的边坡生态防护系统.该研究对公路路基设计与施工具有重要的指导意义.     

汶川地震灾区泥石流危险性评估——以都江堰—汶川公路为例

公路泥石流危险性评估是震区道路交通防灾减灾和重建规划的重要基础性技术工作之一.选取都江堰—汶川公路沿线28条泥石流沟为研究对象,运用遥感和GIS技术进行数据处理与综合分析,采用灰色关联分析法进行评价因子遴选和权重确定,进行各条泥石流沟危险度计算,完成震区都江堰—汶川公路沿线泥石流危险性评估.结果表明:1)都江堰—汶川公路沿线28条泥石流沟大部分处于高度危险以上、占总数的78.57％,极高危险区占总数的25％;2)饵沟、牛圈沟、磨子沟危险性最大,其次是高店子沟、马埝坪沟和一碗水沟;3)基于灰色关联分析法的多因素评价方法,能较好地确定评价因子及其权重、并计算出泥石流危险度,具有一定实用性.研究结果可为灾区防灾减灾管理、灾后恢复重建和道路交通选线设计提供必要的依据和参考.     

长江上游梯级电站开发区泥石流的治理工程效果评估与减灾策略——以金沙江白鹤滩水电站为例

[目的]评估灾害性泥石流严重的长江上游梯级电站开发区泥石流灾害治理工程效果,为长江上游同类水电站的泥石流防灾减灾与治理效果评估研究提供思路。[方法]选择金沙江白鹤滩水电站施工区的矮子沟和大寨沟泥石流治理工程为案例,通过2013—2015年连续3a的现场跟踪调查分析,结合模型计算对矮子沟和大寨沟泥石流峰值流量过程进行计算,分别评估2014和2015年矮子沟、大寨沟泥石流治理工程效果,并进行泥石流危险性评价。[结果]基于长江上游梯级电站开发区泥石流灾害特点,提出了长江上游梯级电站开发区泥石流治理工程效果评估模式,并提出了基于风险控制的水电工程泥石流"以排为主,适当拦挡"治理模式与减灾策略。[结论]矮子沟、大寨沟现有的泥石流防治措施在满库的状态下能够满足500年一遇泥石流过流的要求,泥石流危险性小。