台湾土石流研究综述

 台湾地狭人稠,平地开发趋于饱和。随着社会经济快速发展,使得山坡地陆续开发,破坏原有之水土保持,且台湾岛之山脉地质大多属沉积岩及变质岩,性质脆弱且易断裂,再加上年平均雨量高达2500mm,其中78%的降雨集中于5—10月的台风季节,因此台湾地区土石流频繁。为了解台湾地区土石流之研究沿革,搜集相关土石流之研究成果,并配合台湾地区重大灾害,分析土石流特性、土石流成分分析、危险评估与重建、抑制工程及现场调查仿真等方面的研究进展。     

农村建设与土石流防治计划之间接效益评估--以华山地区为例

为减少土石流对华山地区居民生命与财产的危害，并且发展农村经济，政府部门在该区实施土石流防治和农村建设计划。过去的相关研究显示，这些计划在维护居民生活品质、环境及农村文化等方面的效益大都被忽视，因而低估了整体的防治效益，也使政府资源无法达到最有效率配置的境界。将在防治计划可使土石流风险降低的考量下，利用双界二元选择模型评估以个人愿付数额所表示的间接效益，并探讨该效益与土石流影响认知因素、土石流影响集群、社区认同集群与社经变量等影响变量之间的关系，然后进一步利用最小显著差异性检定探讨受访样本群组在间接效益评价上之差异。     

淤地坝坝体体积的计算

对于已确定的淤地坝坝址,坝体的纵断面（即沟道横断面）是一定的。根据实测的沟造横断面,以沟底最低点为坐标原点,沟道一侧的岸壁曲线可用幂函数形式表示之。利用这种幂函数关系,对于坝坡均一的坝体．在设定坝顶宽、坝高和上下游边坡之后,作者推导出沟道一侧坝体体积的计算公式;沟道两侧的坝体体积即为坝体总体积。对于非均一坝坡、设有马道的坝和坝体加高的体积,可将坝体横断面分割为由几个均一坝坡组成的坝体断面,分别计算其体积。这种计算方法的精度,取决于坝址横断面岸壁曲线回归方程与实际岸壁的符合程度。     

台湾土石流研究之回顾

３０年来台湾人口剧增，经济发展迅速，对山坡地之开发积极而迫切，然而本岛地势陆峻，岩层破碎，气候上位处冷、热气流锋面区，县台风豪雨频仍，又不当开发利用山坡地，致灾害经济发生。尤以土石流对于生命财产造成很大的威胁，损害大者如１９８２年西仁台风过境造成北部地区严重的土石流灾害，１９９０年欧菲莉台风过花莲铜门村十二、十三邻惨遭土石流吞埋，造成人死村灭的惨剧等等。     

华山地区居民对土石流灾害认知之分析

在1999年"9·21"大地震之后,云林县古坑乡华山地区,因为豪大雨侵袭而造成土石流灾害.为防止灾害及促进农村发展,乃由政府部门投入数亿元设计风险管理与社区发展计划.以华山地区为例,列举出居民对土石流灾害的认知,以社区总体营造方式结合农村文化,成功地发展地区性的咖啡产业之过程.旨在探讨当地居民对于土石流灾害与灾后产业发展之认知,首先以因素分析、集群分析等多变量统计方法,分析居民对于土石流灾害成因和影响的认知,并利用社经因素来分析不同的认知群体.     

台湾中部地区短延时降雨强度初步探讨

台湾地区在经历1999年的921地震后,山坡地土体松动严重,仅仅短延时的降雨即有机会引起土石流的发生,而近年微小的降雨条件下即有可能触动土石流发生,因此将台湾中部地区14个测站所测得的台风降雨资料,依照台风降雨强度进行水文频率分析,分析方法采用对数常态分布法、极端值第一类分布法、皮尔逊第三类分布法及对数皮尔逊第三类分布法等4种方法,计算短延时重现期距并绘成降雨强度-延时-频率之分析曲线,再整合各区域土石流潜势溪流的分布情况,分析台风降雨对台湾中部地区所造成之影响.     

上杭紫金山金矿新屋下拦碴坝设计

该文介绍上杭紫金山金矿新屋下拦碴坝设计，坝为复合土工膜作防渗面板的碾压土石坝，按功能分开的原则设计，即坝体只满足自身需要（如稳定、应力）的要求，而防渗由上游面专门设置的防渗结构来承担。利用加筋土技术、加筋陡坡设计，减小上游坝坡坡度，节约坝体填筑量。     

插砌石谷坊坝的特点及施工技术

河北青龙县在多年的水土保持实践中 ,在石质山区创造的一种插砌石谷坊坝 ,与土坝及干砌石坝相比 ,具有坝体稳固 ,抗冲消能好 ,坝顶可过水 ,坝体断面小占地少 ,施工简单、省料省劳且不受季节限制等优点 ,得到广泛应用和推广。在全县平均次雨量 3 12mm、点雨量 5 2 4mm的情况下 ,该县所建插砌石谷坊完好率达 94%。     

中条山铜矿尾矿库侵蚀特征与防治措施

铜矿尾矿库坝高库大，尾砂粒胶结性很差，十分松散，抗蚀能力极弱，在风力和径流作用下，风蚀、水蚀交替发生，坝坡年均每平方公里侵蚀量高达８万余吨，库内年风蚀模数３～４万ｔ／ｋｍ２。如若防护不当，极易发生面蚀、沟蚀，直至垮坝成灾。保持尾矿坝坝体稳定和各子坝坝坡、坝顶的完整，是尾矿库尾砂安全存放的关键，从建库初期起必须重视坝体结构、子坝护坡护顶及尾矿库保护等各项防蚀措施的建设。覆土利用是根治库区尾矿侵蚀，变害为利的有效措施，在同类或类似矿区应大力推广应用。     

高寒地区水坠坝冬季施工技术试验研究

水坠筑坝是我国创造的一种快速、经济筑坝方法,但高寒地区冰冻期长,冲填施工受到季节限制。为此,青海省水科所等单位进行了水坠坝冬季施工技术研究。本文论述了高寒区冬季水坠筑坝施工技术试验成果,并应用热平衡原理对冲填泥浆的冻融与脱水固结规律进行了研究分析。试验研究表明,高寒区冬季水坠筑坝,边埂修筑采取“控温快速压实法”可以达到干容重1.69/cm~3的设计要求;昼冲夜停采取“浮冰法”可避免坝内形成冰夹层;间歇冲填采取打孔捅透泥浆冰结层的办法,在气温变暖和坝内泥浆热量传递下,厚约2m的冻结层十个月内可全部消融。据对坝体干容重、含水量、孔压、位移、沉陷等观测,坝内泥浆脱水固结正常,坝体稳定。试验坝已投入蓄水运用。     

水石流梳子型切口坝拦砂性能试验研究

通过室内水槽试验,对梳子型切口坝切口闭塞临界条件和拦砂性能进行探讨。初步得到:（1）切口坝有全闭塞、部分闭塞、不闭塞和随机闭塞4种闭塞类型。当切口坝的切口宽度b与水石流中最大颗粒粒径d_max之比b/d_max≤ 1.0时,切口全闭塞;b/d_max≥ 2时,切口不闭塞;1.0 <b/d_max<1.5时,切口一般是部分闭塞;1.5≤ b/d_max<2,出现随机闭塞;（2）在同一水槽坡度下,随着b/d_max的逐渐增大,切口坝泥砂拦截率逐渐下降;当b/dmax一定时,泥砂拦截率随坡度的降低而增大。     

5·12地震后灾区泥石流危险度增加系数评价

5.12地震不仅直接引发了大量的崩塌、滑坡,而且降低流域内岩土体的强度,使其更易于受到侵蚀,从而为泥石流的形成提供丰富的固体物质。灾区震后泥石流活动频繁,并造成了较大的损失。泥石流沟的危险度评价是进行灾后重建的必要条件。选择震后固体物质增加量、地震烈度和堰塞坝规模这3个重要参数,提出了基于泥石流设计流量的震后泥石流危险度增加系数的评价方法。该方法通过计算地震后新增加的固体物质方量与通过配方法计算出的一次泥石流冲出物总量的比值,该比值与地震烈度影响系数的乘积及堰塞体蓄水量以流域50年一遇的流量排泄所需要时间3项之和来表达地震后泥石流危险度增加量。经灾区9条典型泥石流沟谷的计算验证,该方法做为一种新的方法,可快速、准确地评价5.12地震后灾区泥石流危险度的增加情况。     

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。     

基于小流域松散固体物空间分布的泥石流堆积扇形态特征参数估算

以岷江流域上游地区的汶川县映秀镇附近5条泥石流小流域的SPOT遥感影像为基础,获取泥石流沟内“5·12”地震诱发的崩塌滑坡松散固体物质信息,并应用GIS技术对小流域内松散固体物分布进行空间分析,建立小流域松散固体物空间分布函数T(s)和相对空间分布函数F(x),计算其分布积分W和相对分布积分D,将积分值作为泥石流小流域松散固体物空间分布定量化参数,尝试应用于泥石流堆积扇的最大堆积长度L和最大堆积宽度B 的参数估算.结果表明:5条泥石流沟内松散固体物较多分布于流域高程中值以下区域;相对于泥石流沟沟口,其松散固体物更加集中在泥石流主沟道附近;引入小流域松散固体物空间分布定量化参数(W和D),泥石流堆积扇形态参数(L和B)的估算值在该区域逼近于实测值.     

一种泥石流拦砍坝溢流口的防冲设施

本文介绍的是四川省黑水县芦花沟泥石流拦砂坝溢流口防止冲刷的一种钢件结构设施。其结构型式是:在拦砂坝溢流口下游侧底面与下游坝体垂直临空面交接处,用8-10毫米的钢板作成,伸出下游临空面59厘米,高出溢流口底面10-15厘米的钢件,用φ25毫米的螺纹钢筋焊接后,再在坝体溢流口浇筑50厘米厚的200号钢筋混凝土,使其与拦砂坝衔接成整体。有这种设施的溢流口,能拦蓄一层泥石流,起消能和缓冲作用。在后来的泥石流过坝时,将泥石流对坝体溢流口直接的冲刷、摩擦、碰撞和淘蚀作用的外力,变成泥石流内部的石磨石、砂磨砂的内力,从而保护拦砂坝溢流口不被过坝泥石流所破坏。     

带摩擦阻尼器的新型泥石流拦挡坝的动力响应

[目的]为解决普通格栅泥石流拦挡坝容易被损毁的问题,提出带摩擦阻尼器的新型泥石流格栅拦挡坝,为摩擦阻尼器在新型泥石流格栅坝中的应用提供依据。[方法]采用钢球模拟泥石流中的大块石,运用有限元软件ABAQUS对这种新型坝体进行泥石流大块石的冲击模拟。[结果]与普通泥石流拦挡坝相比,带摩擦阻尼器的新型泥石流拦挡坝在巨石冲击坝体时梁柱节点处的应力响应明显减小。[结论]新型泥石流格栅坝在位移、能量等方面具有良好的抗冲击性能。     

基于功率谱分析的蒋家沟泥石流侵蚀输沙量准周期的探讨

泥石流侵蚀输沙量不仅反映了泥石流形成区地理环境特征和泥石流搬运能力,也反映了泥石流规模和泥石流搬运泥沙等固体物质在泥石流堆积区造成的严重程度。本文以泥石流灾害典型区长江上游蒋家沟流域1965—2007年的泥石观测资料为基础,利用功率谱方法分析了该流域泥石流侵蚀输沙量的周期变化,发现其存在5～7a的显著震荡周期,这种周期的形成主要与该流域5～6a的年降水量周期震荡以及受降水控制和影响的滑坡活动与坡面侵蚀影响相关。     

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。     

马槽沟泥石流防治工程初探

马槽沟流域面积13.1平方公里,上游清水供给区面积占26%,中游断层破碎带面积占32%,下游黄土滑坡区面积占42%。泥石流固体物质主要来自中下游。为一条多发性粘性泥石流沟,输入北峪河的泥砂量约占北峪河含砂量的1/4,对北峪河口的武都县城危胁很大。该沟中下游滑坡连接成片,但滑坡在沟岸的临空高度平均只有1.1米,最高者也不超过4.5米,而且滑坡轴线大体和沟槽垂直,有利于采用建坝拦淤以稳固滑坡的防治方案。为此,主沟布设了13座拦挡坝,现已完成7座,经过两年的洪水和泥石流考验,效果良好。     

气候因素对蒋家沟泥石流输沙量的影响分析研究

根据云南小江流域蒋家沟泥石流1965—2007年的观测资料与会泽气象站1961—2005年的气象资料,采用相关分析法,详细分析了蒋家沟泥石流输沙量与气候因素特别是降雨的相关性。分析结果表明:蒋家沟泥石流输沙量与年降水量、年极端降水量和夏季极端降水量呈现出很好的正相关关系,分别通过了α=0.01,α=0.05的置信度检验,随着降水量以及极端强降水的增加,泥石流输沙量都表现出增加的趋势。尽管随着夏季气温的增加会影响泥石流形成的土源条件的含水量,但因为降水因素的对泥石流启动的影响要远远大于气温因素,因此在以变暖、变湿为特征的小江流域气候变化的背景下,泥石流输沙量呈现出增加的态势。