震后极端降雨下流域产沙及物质运移规律模拟——以四川省洪溪河流域为例

汶川地震引发的滑坡产生了大量松散物质,在极端降雨事件驱动下进入下游河道,导致河床淤升,河道变宽,给沿河道地势较低的居民区形成了新的洪涝风险。基于四川洪溪河流域2013年极端降雨数据,从无强降雨事件情景开始逐渐加大降雨强度及频次生成6个不同降雨情景。运用凯撒二维水动力地表景观演变模型(CAESAR-lisflood)模拟不同降雨情景下流域产沙以及物质运移规律及其空间分布格局。结果表明:随着降雨强度的增加,流域出口产沙量以及流域总产沙量都呈非线性的增加趋势,且累积产沙量在极端降雨事件发生前后有明显的突变现象;各个降雨情景下侵蚀堆积的严重程度以及影响范围差异明显;震后流域遭到破坏的植被对流域的物质运移规律及空间分布格局有较大的影响,在较少滑坡、泥石流灾害的上游地区和滑坡、泥石流灾害严重的中下游地区水土流失程度差异明显。     

持续降雨条件下黄土边坡稳定性试验研究

滑坡是黄土丘陵沟壑区常见的重力侵蚀,降雨是黄土边坡失稳的主要诱因。为了研究持续降雨条件下黄土边坡的稳定性,采用人工降雨装置进行室外现场试验,测量土体含水率、密度、滑坡剪切带位置以及裂缝的发育等情况,并使用FLAC3D软件计算模拟持续降雨条件下裂缝发育对边坡稳定性的影响。结果表明:随着降雨历时的增加,黄土边坡土体的含水率逐渐增大,土体强度降低,而且自重增大,坡面冲蚀沟逐渐发育,坡脚出现滑塌,坡顶出现拉裂缝,裂缝加剧了降雨的集中入渗,使得裂缝周边土体强度快速降低,最终导致在降雨历时至308.8 h时发生滑坡,持续降雨和裂缝引起的集中入渗加速了土体强度的降低,导致了滑坡,裂缝发育得越深、数量越多,对边坡稳定性危害越大。研究结果为降雨条件下的黄土边坡稳定分析研究和地质灾害防治提供方法和技术支撑。     

汶川震区滑坡堆积体壤中流产流规律研究

"5·12"汶川地震引发了大量的山体滑坡,在降雨径流的冲刷下,特造成更加严重的次生灾害。为研究震区滑坡堆积体的壤中流产流特征,采用室内人工降雨装置,对在不同降雨强度(1.0,1.5,2.0mm/min)和土石比(1∶1,1∶2,1∶4)条件下滑坡堆积体壤中流产流开展人工降雨—产流过程的试验。结果表明:(1)在不同土石比的条件下,壤中流总体趋势表现为在开始阶段增长极快,然后趋于稳定阶段直至降雨停止后,壤中流产流量迅速减小。(2)壤中流累计产流量和降雨时间为线性显著相关(R2为0.946 5~0.999 6)。(3)随着降雨强度的增大,土石比1∶1与土石比1∶2的滑坡堆积体壤中流产流时间表现出的规律相反,而土石比1∶4的滑坡堆积体表现却无规律可循。(4)在土石比为1∶4的堆积体只有壤中流存在;土石比1∶1的滑坡堆积体在雨强为2.0mm/min时,壤中流时间略长于地表径流产流时间;其他情况下的地表产流时间长于壤中流产流时间,且壤中流产流时间均在10min以内。     

汶川地震前后崩塌和滑坡分布特征与敏感性对比分析

以汶川地震活动断裂龙门山断裂带穿过的12个县(市)为研究区,分析了研究区汶川地震前后崩塌和滑坡空间分布特征,并使用统计学方法Logistic回归模型分别对震前震后的崩塌和滑坡敏感性进行评价,结合崩塌和滑坡敏感性变化矩阵,分析了汶川地震后崩塌和滑坡敏感性的空间变化特征。震前崩塌和滑坡高敏感区主要沿河谷分布,而震后崩塌和滑坡高敏感区主要沿龙门山断裂带分布。震前的极高敏感区震后仍表现为极高敏感区,而靠近断裂带的区域,震前的低敏感区转换为高敏感和极高敏感区。     

米脂县黄土滑塌分布及其对流域产沙的影响

<正> 土壤重力侵蚀在黄土高原流域产沙中占有很大比重。黄土重力侵蚀主要有滑坡、滑塌、泻溜和崩塌四种方式,其中以滑坡发生规模最大,分布也比较普遍。但是,滑坡并不是经常发生的,而且,由于滑坡产生后土体地貌条件由不稳定变得相对稳定,反而对流域产沙产生抑制作用。因此,如果将重力侵蚀看作影响黄土高原流域产沙的重要因素,那么主要指的应该是黄土滑塌、泻溜和崩塌。本文利用遥感方     

四川省典型区域滑坡、泥石流致灾临界雨量阈值确定方法

[目的]确定四川省滑坡泥石流典型区域各个子区最关键的降雨因子,建立典型区域各子区临界阈值模型,为该区对滑坡、泥石流灾害进行有效预报提供科学依据.[方法]利用1999 2014年四川滑坡泥石流灾情资料,确定出滑坡、泥石流的典型区域,根据典型区域各个子区的气候和下垫面条件,比较不同降雨因子组合的阈值模型,得到各子区最关键的降雨因子,建立典型区域各子区临界阈值模型.[结果]平均降雨强度和峰值降雨强度是典型区域滑坡、泥石流阈值模型中的重要指标;诱发雨量多作为滑坡典型区域致灾临界阈值模型雨量指标,激发雨量只作为泥石流典型区域致灾临界阈值模型雨量指标;有效雨量可以在滑坡、泥石流典型区域值模型中应用.典型区域多采用多因子预报模型,只有汶川震区采用单因子预报模型,其临界阈值在震后呈现上升趋势.[结论]不同降雨参数对诱发滑坡泥石流灾害的作用不同,典型区域中各子区建立的预报模型及得出的临界阈值也不同.多因子预报模型考虑了多种降雨参数,比单因子模型更客观.     

强震区滑坡活动强度的演变及敏感性评价

[目的]探讨汶川地震强震区滑坡的活动强度演变与敏感性,为滑坡、泥石流等地质灾害风险管理提供依据。[方法]选取四川省都江堰市龙池镇龙溪河12条泥石流流域为研究区,通过对研究区震后4期遥感影像的滑坡解译分析,研究震后滑坡的活动演化特征;同时利用概率综合判别法—层次分析法对滑坡物源进行多期敏感性评价。[结果]地震后该区域产生了825个强震滑坡;2009—2017年,在强震滑坡区域外新增376个滑坡,至2017年,仍活动的滑坡数量减少到368个,占滑坡总数的30.6%,同时利用曲线下面积(AUC)检验多期敏感性评价结果,准确率为75.6%～81.4%,评价效果较好。[结论]强震区震后活动滑坡数量及高敏感性区域面积整体表现降低趋势,表明震后滑坡处于逐步恢复过程,强震区的地质灾害活动但活动强度仍远远高于震前。     

宽级配弱固结土入渗及抗冲性对泥石流起动的影响

震后诱发的大量崩塌滑坡松散物质,为泥石流的形成提供了极为丰富的固体物源,使得震后灾区泥石流一直处于群发、频发状态。这些松散土体由于扰动强度大,属于宽级配弱固结土体。在降雨作用下产生的水土耦合作用促使土体结构破坏,从而起动形成泥石流。通过对该种土体进行的入渗和抗冲试验的结果表明:(1)震后的宽级配弱固结土体的入渗强度是蒋家沟流域类似土体的1.5～6.0倍,直接导致了在降雨入渗作用下土体内部细颗粒被侵蚀搬运,并伴随着土体结构的破坏。(2)抗冲性显示了由于其弱固结特性,土体的抗冲性系数很小,在表面径流作用下,土体易崩解而被径流冲刷流失,增强了径流侵蚀能力。(3)震后降雨与特殊土体的耦合作用促使了灾区泥石流一直处于群发、频发状态,并将持续到土体恢复至震前状态,在此期间灾区的泥石流激发雨量也会随之变化。     

顾及黄土滑坡的兰州市不同等级降雨时空变化特征

降雨是诱发黄土滑坡的关键因子,不同等级的降雨及其时空分布特征影响和制约了降雨型黄土滑坡的发生和发展。利用兰州市1965—2015年逐日降水资料,采用Mann-Kendall突变性检验、滑动t检验、Morlet小波变换等方法分析了不同等级降雨事件的降雨量、降雨日数和贡献率,以得到其突变性、趋势性、周期性和空间分布特征,从而为突发性滑坡研究提供数据支持。结果表明:兰州市以微雨、小雨和中雨事件为主,在时间尺度上,降雨量和降雨日数均具有突变性,且突变时间各异;近50年来各等级降雨日数、降雨量存在着明显的周期性震荡,变化周期均以8a为主,该区未来几年都将处于降雨充沛期;年降雨量整体下降,其气候倾向率为-4.96mm/10a。在空间分布上,年降雨日数呈现"两多一少"的规律,降雨量则为"两少一多",不同等级降雨事件对不同地区降雨的影响程度不同;与黄土滑坡分布浅析可知降雨对诱发兰州市滑坡起到了重要的作用。     

“5·12”青杠沟泥石流灾害分析及防治对策

"5.12"汶川大地震诱发了大量山体滑坡、崩塌、泥石流等次生地质灾害,给当地造成了较严重的人员伤亡和巨大财产损失。青杠沟原为低频泥石流沟,震后泥石流发生频率和危险性大大增加,一旦遇暴雨极易发生泥石流灾害,对灾后居民安置点、旅游度假村及银白公路构成严重威胁。在实际调查基础上,系统分析了青杠沟泥石流形成条件、类型、发展趋势及动力学特征。根据泥石流物源以主沟内不稳定堆积物二次启动所占比例较大等特点,提出了以上游多极低坝拦挡、下游护岸排导和沟道整理相结合的防治对策。     

彭州市龙门山震后迹地植物群落生态恢复初探

汶川大地震不仅造成大量人员伤亡,并且严重破坏社会财产和生态环境。通过对彭州市龙门山区域选取地震崩塌地(地震创面裸地)、泥石流裸地(大型泥石流冲积扇)、滑坡体(整体滑坡)、居住地(灾后居民安置点)4类具有代表性区域进行样地调查和采样,分析了不同地震灾毁情况下植物群落恢复状况。结果表明:各类样地多样性指数大小为泥石流冲积扇>滑坡体>地震崩塌地>居民安置点;居民安置点与其他3类恢复地的多样性指数有明显差异,相似度也较低。说明这类群落恢复到原生群落可能需要较长的时间;土壤有机碳含量变化趋势为泥石流冲积扇>滑坡体>地震崩塌迹地,微生物量碳和易氧化态碳含量为滑坡体>泥石流裸地>地震崩塌地,而可溶性有机碳含量为地震崩塌地>泥石流裸地>滑坡体,表明在不同迹地上土壤有机碳不同组分的恢复进程存在差异。     

汶川地震引发的颗粒侵蚀及其治理

颗粒侵蚀是裸露的岩石在阳光暴晒和热胀冷缩作用下破碎,呈颗粒状剥离沿坡面滚落,在坡脚形成碎屑堆积扇的现象。汶川地震发生后,江河沿岸无数的山体崩塌与滑坡造成了大片完全裸露的山体,颗粒侵蚀面积急剧扩大。颗粒侵蚀对植被造成毁灭性破坏、造成飞石伤人和大量坡面泥石流。通过调查和野外实验研究了颗粒侵蚀的规律及其治理方法,发现阳光暴晒和温差变化是岩石表面呈颗粒状脱离的主因,风吹和震动是颗粒从陡坡滚落的触动力。采用鼓风机在野外试验,发现颗粒吹落量和吹落颗粒粒径与风速存在一定关系,并且颗粒侵蚀可以快速治理,在颗粒侵蚀面上喷洒带有苔藓孢子粉的稀泥浆,2个月后长出苔藓层,隔断了阳光暴晒和温差变化,控制了颗粒侵蚀。如果在震区采用直升飞机喷洒苔藓孢子粉泥浆,可以大面积快速修复植被。     

绵远河流域地震侵蚀与泥沙输移特征

汶川地震引发大量的崩塌滑坡、泥石流,为震区河流提供了丰富的泥沙来源。对处于地震极重灾区的绵远河流域进行了地震侵蚀与流域内的泥沙输移状况的调查统计。绵远河山区河段地震时产生了1.15×108 m3的松散堆积物,相当于正常年份土壤侵蚀量的约100倍。5a实地调查的结果显示,崩塌滑坡体绝大部分堆积在支沟中。在震后水文气候条件不变的情况下,松散堆积物中占多数的大粒径颗粒超过了河流输运能力,仅少量细颗粒物质以悬移质形式被输送到下游。研究表明,虽然绵远河上游地震侵蚀产沙总量巨大,但汶川地震后与震前进入绵远河平原河段的泥沙量变化不大,近期内对绵远河下游及沱江的泥沙输移没有明显影响。     

基于NDVI的汶川大地震前后北川县次生地质灾害区植被破坏评估

选取北川县"5.12"大地震前后2个时相的遥感数据,利用归一化植被指数(NDVI)提取2期影像的植被信息,以此为基础,反演植被覆盖度,采用破坏指数DDI(the damage degree index)表示3种灾害类型区域震后植被破坏情况。结果表明:1)研究区内共解译滑坡103处,崩塌122处,泥石流10处,灾害面积共计17.5 km2,震前85%以上区域处于中植被覆盖度以上级别,震后中植被覆盖度以上级别土地面积减少8.01 km2,占灾害区域总面积的45.77%;2)滑坡区域植被破坏程度相对较低,中度及重度破坏的面积占总灾害面积的68.66%,崩塌区域植被破坏程度次之,中度及重度破坏的面积占总灾害面积的88.15%,泥石流区域的植被破坏最彻底,中度及重度破坏的面积占总灾害面积的99.74%;3)植被破坏与海拔、坡度有一定关系,破坏较严重的地区主要集中在海拔611～1 543 m、坡度25°～45°范围内,植被破坏主要集中在重度破坏这一级别,并随海拔、坡度增加而增加,植被破坏与坡向关系不大。     

汶川地震震中地区崩滑体的植被恢复与长期效应

[目的]评估汶川地震震中地区崩滑体自然植被恢复过程,旨在为该区震后地质环境恢复、灾害防治和重建提供依据。[方法]以四川省汶川县映秀镇为研究区,以多期空间分辨率为30 m×30 m的Landsat遥感影像为数据源,分析震后崩滑体上的植被动态恢复变化,结合地形因子分析地震9 a后植被恢复的空间分布特征。[结果]研究区震后至2011年,经历植被恢复程度较差,差等水平以下占比68%,期间暴雨泥石流活动频率高,至2013年后就达到一个较好的恢复水平,差等水平以下占比32%,之后就处于一个缓慢的恢复过程,至2017年植被恢复差等以下的崩滑体仍主要处于30°～50°的坡度区间,1 500～2 100 m高程区间、东南坡向。[结论]四川省汶川县映秀镇总体上经过近9 a的恢复过程,植被覆盖度恢复到0.74,与震前相比差值为0.08,根据拟合模型预计2022年植被覆盖度能恢复到震前水平,但仍主要以草本和灌木为主,植被种群结构与震前差异较大。     

汶川地震灾区堰塞湖应急处置中的计算分析

四川“5·12”汶川大地震形成的34个主要堰塞湖,超过半数处于中危以上,需要及时开展溃决风险评估和应急处置。应用数字流域模型和水动力学模型,在资料匮乏的条件下,快速预报了典型堰塞湖的来流入库过程和溃口发展过程,模拟了不同应急预案条件下的洪水传播过程,为堰塞湖溃决风险评估和应急处置提供了有效依据。将来需要进一步建立集来流预报、泄流溃决、洪水淹没及优化措施分析为一体的完整模型体系,以应对基本数据匮乏条件下的应急预警预报和优化决策需求。     

汶川震区陇南三家地滑坡稳定性分析及防治

"5·12"汶川地震诱发了大面积的山体滑坡,直接威胁人类的生命财产安全。陇南三家地老滑坡在这次地震期间前缘大规模滑动,并在前缘滑动牵引下诱发后缘形成贯通裂缝,严重威胁滑坡体上三家地村1 732村民的生命财产安全。因此,准确判断该滑坡稳定性,并采取相应的防治措施尤为重要。在对三家地滑坡进行现场勘查、室内试验和相关论证的基础上,阐述该滑坡的基本特征和成因,并运用传递系数法和数值模拟对该滑坡在不同工况下的稳定性及应力应变进行了计算、模拟和评价。研究结果表明,天然状态下,三家地老滑坡的整体稳定性系数为1.30～1.36,处于稳定状态;在地震和暴雨工况下,老滑坡的整体稳定性系数为1.02～1.09,处于欠稳定状态。最后,基于滑坡成因和稳定性评价结果,提出为提高滑坡稳定性应采取的加固措施。     

基于降雨强度-历时的安徽省黄山市滑坡分组阈值研究

[目的]对安徽省黄山市降雨型滑坡的降雨强度—历时阈值进行研究,拟为黄山市各区县精细化滑坡预警提供技术支持。[方法]以黄山市2004—2019年历史滑坡点及其对应的降雨数据为研究样本,基于经验性阈值Caine模型,通过比较滑坡前有效降雨量的方式确定诱发滑坡降雨历时,建立各区县降雨强度—历时(I-D)阈值曲线。考虑到I-D曲线在灾害预警中的实用性,以歙县滑坡点为例,将该县诱发滑坡的降雨事件按照气象预报的雨强标准分为小中雨组、大雨组和暴雨及以上组。根据雨强的分组情况建立歙县复合型降雨I-D阈值。[结果]黄山市降雨型滑坡多由中长历时降雨诱发,复合型I-D阈值更能体现各雨况对滑坡的诱发作用,此阈值可直接使用气象预报的降雨对滑坡进行预警。[结论]I-D阈值具有强烈的区域适用性,依据气象预报对降雨强度分组的滑坡复合型降雨阈值曲线,可使用气象预报的降雨数据进行区域滑坡预警。