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。     

前期降雨对泥石流形成的贡献——以蒋家沟泥石流形成为例

 根据蒋家沟实测降雨资料,结合泥石流观测,分析泥石流形成的降雨组成和前期降雨对泥石流形成的影响。发现雨季不同时期土体含水量差异较大,而且在不同时期激发泥石流的短历时雨强也不同。通过实测确定出该流域前期降雨量的衰减系数为0.78。在此基础上应用主因素分析法对26场泥石流的降雨资料进行分析,发现前期降雨在影响泥石流的各项降雨指标中贡献超过80％。提出了有待进一步研究的问题。     

人类活动对土地沙漠化的影响研究——以塔里木河下游为例

塔里木河下游地区是干旱区中沙漠化进程最显著的地区之一。由于近50a以来人类不合理的开发活动,造成生态环境出现严重的退化。特别是以天然植被为主体的生态系统和生态过程因对水资源时空格局的人为改变而受到严重影响,造成环境恶化、天然植被全面衰败、沙漠化加剧。本研究主要从引起塔里木河下游沙漠化的原因入手,从整体、部分的关系进一步发现塔里木河下游流域沙漠化原因,运用3S技术和有关统计资料分析塔里木河干流区域人口增长、水资源利用对塔里木河下游土地沙漠化的影响途径以及影响程度。分析结果表明,新疆塔里木河下游土地沙漠化的直接成因是干流耗水量的增加和下游来水量的减少,而来水量的减少与上中游流域段耕地面积的增加有密切关系。人口数量的增长和耕地面积也有很大的相关性。进一步发现在塔里木河这样典型的内陆河流域,人口增长对耕地面积(在干旱区流域基本等同于灌溉面积)不仅有密切的关系,而且不同的流域段人口增长对耕地增大的驱动效果也不同,人口增长的驱动对下游土地退化的影响具有从源流向下游的传递性,下游的土地沙化主要通过源流和上中游人口增长对下游来水量的影响传递产生。     

河水漫溢干扰对土壤盐分的影响——以塔里木河下游为例

[目的]探索漫溢后出现明显的植被群落变化的原因和不同漫溢方式对表层土壤盐分的影响,为塔里木河下游植被恢复和人工植被的重建提供理论依据。[方法]利用土壤溶液电导率法测定塔里木河下游漫溢区和非漫溢区399个表层土壤样品中盐分含量,探讨不同漫溢干扰方式对土壤盐分的影响。[结果]塔里木河下游土壤的含盐量较高,但在漫溢干扰后土壤表层盐分均出现明显的下降;漫溢方式对土壤盐分的影响显著,表现为漫溢前的土壤总盐含量与多次漫溢后差异达极显著,与少次漫溢和冲刷差异显著,与长期渍水差异不显著。[结论]漫溢干扰后土壤表层盐分有所降低是植被发生明显变化的原因,其中中等频次和持续时间的漫溢干扰更有利于表层土壤盐分的淋洗和植被的恢复。     

基于物源数量的泥石流危险性评估——以都江堰白沙河为例

汶川地震通过诱发滑坡和崩塌产生大量松散固体物质促进了泥石流的暴发,且大多数地震次生泥石流为超大规模,对地震灾后重建造成严重威胁。从区域上进行泥石流灾害危险性评估是目前地震灾区恢复重建和区域经济发展所必须而又紧迫的工作。通过对地震次生泥石流形成条件的分析,提出了一种基于泥石流物源数量,并结合遥感及GIS技术的泥石流危险性快速评估方法。通过在都江堰白沙河59个小流域的应用证明,评估结果与实际灾害情况较吻合,能够为地震灾区泥石流防灾减灾提供参考。此方法适用于地震灾区在短时间内物源突然富集的流域,并且受到遥感图像精度的影响,同时也具有一定时限性,需要根据遥感图像进行周期性更新。此方法能对地震灾区大区域泥石流危险性进行快速评估分级,尤其适用于野外调查无法开展的河流上游区域的泥石流评估。     

泥石流灾害系统的协同进化规律--以南水北调西线一期工程区为例

以南水北调西线一期工程区为研究对象,从协同学的观点出发,探讨了泥石流灾害系统的协同进化规律。研究表明,工程区泥石流灾害系统是一个远离平衡状态的开放系统;泥石流的暴发是系统内部各子系统之间经过非线性作用,在序参量的支配下协同进化的结果。泥石流灾害系统协同进化规律的研究,对于进一步认识泥石流灾害的形成以及制定防灾减灾措施具有重要的意义。     

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.     

激发坡面泥石流形成的降水因素探讨--以重庆北碚地区为例

从重庆市北碚区坡面泥石流形成的地质、地貌和气象条件入手,分析了北碚区1962—2003年发生的坡面泥石流数据及降雨资料,认为在该区域,降水是发生坡面泥石流的决定性因素,坡面泥石流的发生与前期降雨量和1 h雨强关系密切,前期降雨对泥石流形成的贡献比较大,1 h雨强主要起到激发作用。通过对泥石流的降雨指数分析,认为在该区当1 h降雨量达到40 mm,降雨指数达到160,综合指数达到650,就可能发生坡面泥石流。     

全新世气候波动、人类活动对泥石流发育的影响——以青藏高原东缘和华北地区为例

根据大量的野外考察资料和室内测年数据,通过对全新世不同时段泥石流沉积物的分布特征研究,总结了青藏高原东缘和华北地区泥石流活动规律。认为全新世的泥石流活动与气候波动有着密切的关系,气候温暖泥石流活动强烈,气候寒冷泥石流活动减弱。近千年来频繁的人类活动加大了泥石流活动的强度和范围。     

泥石流治理工程防灾能力的动态变化与优化措施分析——以大地沟泥石流治理工程为例

泥石流治理工程的安全性和长效性,是治理工程最受重点关注的内容之一.通过分析大地沟泥石流的治理过程、治理效益发挥及防灾能力动态变化过程,结合大地沟实际,对发生泥石流的可能性、危险性及治理工程优化措施进行了讨论,并在传统的"稳、拦、排、停"治理措施基础上,提出以"滞"为核心的泥石流治理方法,可供类似泥石流治理工程参考.     

某水电站库区骆驼沟泥石流成因分析及危害性评价

西南地区某水电站库区骆驼沟为大渡河的一级支流,2005年7月爆发了一次大规模泥石流,彻底摧毁了进山公路,改造了与大渡河交汇处至以上1.6 km长的堆积区地貌,迫使骆驼沟改道,幸未造成人员伤亡。骆驼沟流域面积大,纵坡降缓,沟谷开阔,是一条比较成熟的河流,但却发生了较大规模的泥石流,通过调查分析,认为主要有三方面原因：（1）支沟垄龙沟距主沟沟口很近,且为一条典型泥石流沟,能够为主沟泥石流的发生提供大量固体物质来源;（2）主沟汇水面积广,可形成大规模洪水,为泥石流的发生提供了强大的水动力条件,能将垄龙沟大量固体物质带到沟口;（3）强降雨因素。此外,从地形条件及物源储量来看,骆驼沟泥石流正处在发展阶段,对沟口公路干线、居民建筑物依然存在较大的威胁,但对水电站库容影响很小。     

某水电站坝区泥石流危险性研究

五里沟与咱里沟是大渡河流域某拟建水电站坝区的泥石流沟,在自然和人为因素的触发下有发生大规模泥石流的可能,将对水电工程的设计施工以及今后运行的持续稳定造成重大影响。危险性评价结果表明,咱里沟属于低度危险的泥石流沟,而五里沟属于中度危险的泥石流沟,可能造成重大灾害与严重的危害。进一步分析,在施工期泥石流对拟建水电工程的施工场地与设备影响突出,对工程的安全构成威胁。水库蓄水后,产生较大规模涌浪的可能性不大,泥石流对水电站正常的发电和安全运作造成的影响也较小。     

黄河班多水电站工程区荒草地坡面径流型态试验研究

雷诺数是坡面水流水力学重要参数之一,阐明坡面水流雷诺数变化的特征将有助于从动力学角度认识坡面侵蚀过程的内在机制。采用野外人工放水试验方法,对黄河班多水电站工程区荒草地坡面径流型态进行了试验研究,结果表明:(1)荒草地坡面水流型态判别指标雷诺数随供水过程的变化,在不同供水流量及不同坡度下都随供水历时的增长而先增大后趋于稳定,变化过程皆可用对数方程描述;(2)荒草地坡面水流平均雷诺数随供水流量及坡度的增大而增大,可分别用幂函数方程和指数方程描述,随坡度及供水流量的变化可用二元幂函数方程描述;(3)不同供水流量及不同坡度下,荒草地坡面水流雷诺数均小于500。次产流过程的坡面水流平均雷诺数变化为86~339,试验条件下工程区荒草地坡面水流型态均处于层流。     

四川某电站库区泥石流流量的计算方法研究

泥石流流量是泥石流防治工程设计的基本参数,对泥石流危害性的评价研究具有重要意义。结合四川某电站库区一典型泥石流沟的泥石流流量进行研究,采用有压管水力计算公式和洪水计算手册推荐的洪水流量计算公式分别对该泥石流沟上下两个清水动力区的洪水流量进行计算。然后根据雨洪修正法和泥痕调查法对该沟的泥石流流量进行研究,研究结果与实际情况较为吻合。     

长江上游水土流失重点防治区滑坡泥石流预警系统减灾成效评价

自1991年长江上游水土流失重点防治区滑坡、泥石流预警系统建立以来,取得了巨大的预警成效。介绍了预警系统的建设历程及运行模式,主要从减灾的经济效益、社会效益和生态效益方面对滑坡泥石流预警系统的减灾成效作了评价。对于减灾的经济效益,主要通过投资的保护比(投资的土地保护比、投资的居民生命保护比和投资的固定资产保护比)和投资的减损比(投资的经济减损比和投资的人员伤亡减损比)来进行评价。预警系统投资保护比中,投资的土地保护比达15.11km2/万元,投资的居民生命安全保护比达40人/万元,投资的固定资产保护比为40.0～93.3;预警系统投资减损比中,投资的经济减损比为3.63,投资的人员伤亡减损比达5.69人/万元。相关评价数据和事例表明,该预警系统所取得的成效是十分显著的,应进一步加快预警的建设和发展。     

白鹤滩水电站项目区土壤肥力评价及其空间变异分析

土壤肥力对于水利水电工程、水土保持和生态修复建设中具有重要意义。本研究采用地统计学、GIS和模糊数学方法,系统地调查分析了白鹤滩水电站项目区土壤肥力状况及其空间变异特征,旨在为项目区陆生生态修复和水土流失预防提供理论依据。研究结果显示,研究区的碱解氮和速效钾具有较强的空间变异性,有机质和速效钾的空间变异性为中等水平,而阳离子交换量和Chao1变异系数的空间变异性最小,为较弱水平。0~10cm和 10～20 cm土壤中碱解氮、有机质、阳离子交换量、速效钾、速效磷和Chao1的平均值分别为14.08mg/kg、14.02g/kg、8.04cmol/kg、98.53mg/kg、0.65mg/kg、0.9732 和 12.14mg/kg、12.7g/kg、8.02cmol/kg、109.78mg/kg、0.74mg/kg、0.927。碱解氮和速效磷的平均含量低于土壤养分分级标准的6级水平,而有机质和阳离子交换量处于4级水平,速效钾处于3级水平。深层速效钾在空间上呈现较弱的自相关性,而碱解氮、有机质、阳离子交换量、表层Chao1和深层速效磷块金系数均小于25%,在空间上呈现较强的自相关性。通过空间插值图可以看出,研究区土壤综合肥力指标、碱解氮和有机质呈现由西北向东南逐渐降低的趋势,而其它肥力指标则具有不同的空间分布特征。研究区整体土壤肥力水平较低,其中速效磷和碱解氮是主要的限制因素。     

黄河班多水电站工程区荒草地坡面产流过程试验研究

荒草地是黄河班多水电站工程区最主要的原生地面类型,阐明其产流过程,可为揭示与评价该工程区水土流失过程与强度奠定重要基础.采用野外人工放水产流试验方法,对黄河班多水电站工程区内荒草地坡面产流过程进行了研究.(1)同坡度不同供水流量下,荒草地坡面产流率随供水过程的动态变化皆可用对数方程描述;(2)同供水流量不同坡度下,荒草地坡面产流率随供水过程的变化与不同供水流量下产流率变化过程总体上具有相似性,都是随供水历时的增长呈先增大后趋于稳定的趋势;(3)荒草地坡面产流深随供水流量的增大而显著增加,可用对数方程来描述;(4)荒草地坡面产流深随坡度的增大而增加,可用指数方程来描述;(5)荒草地坡面产流深随坡度、供水流量的动态变化可用二元线性方程描述,供水流量对产流深的影响大于坡度的影响.     

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。     

某水电站库区泥石流灾害特征及其防治对策

某水电站位于四川省境内，属于西溪河4级梯级电站的第二级。水电站库区、尤其是库尾附近泥石流相当发育。在对该水电站库区泥石流的形成条件及基本特征阐述的基础上，对库区泥石流当前的灾害分布特征进行了分析，并对泥石流的危害性和输沙量进行了预测，最后提出了对该水电站库区泥石流的防治措施。     

喇嘛溪沟泥石流运动特征及其对工程影响分析

喇嘛溪沟是流沙河的一条支流,历史上曾发生过不同规模的泥石流。沟内第四系松散堆积物丰富,在特大暴雨的诱发下,有暴发泥石流的可能。为确保桥梁的安全运营,在现场调查的基础上,根据国内外的研究成果,结合喇嘛溪沟流域的特征,分析研究了喇嘛溪沟沟谷发育特征和泥石流的运动特性。通过对不同设计概率下的泥石流流速、峰值流量、一次泥石流固体物质总量的计算,桥梁工程设施按100a使用寿命考虑,喇嘛溪沟流域内的松散物源在遭遇100a一遇特大暴雨的情况下有失稳启动的可能,并对桥梁安全运营有一定的影响,这一研究对保证桥梁工程的安全有着重要的现实意义。