北京市密云区龙潭沟流域泥石流灾害成因与动力学特征

目的2011年以来北京市密云区龙潭沟流域多次暴发严重泥石流灾害，严重威胁了当地人民生命财产安全和社会经济发展。2016年8月12日泥石流过后，本文以该区受灾严重的艾洼峪与大木峪为研究对象，系统分析单沟泥石流的灾害成因与动力学演化过程，旨在为该区单沟泥石流灾害防治提供理论依据。方法在现场调查、室内实验和遥感影像解译的基础上，结合降雨资料、泥石流粒径组成和沿程流速流量断面变化进行分析。结果(1) 2012—2016年，艾洼峪物源体面积增加了11.12倍，大木峪增加了4.41倍。(2)2016年最大小时降雨量占累积降雨的比例高达47.0%；相比2011年，2016年泥石流前期降雨少，激发雨强是2011年的2.87倍。(3)艾洼峪和大木峪泥石流密度分别为1.95和1.88 g/cm3，黏粒含量分别为0.02%和0.05%。(4)标度分布结果为:0.853 1 < R2 < 0.959 2，0.019 1 < μ < 0.033 8，10.31 < D_c < 10.99。(5)艾洼峪泥石流支沟汇流导致流速、流量分别增加了0.21和1.67倍，流经油松林后，流速下降了22.9%，流量下降了86.2%，泥石流堆积物平均粒径d₅₀降低了53.0%；大木峪泥石流流经人工堆石坝后，流速、流量分别增加了0.16和7.71倍。结论(1) 自2012年来，艾洼峪、大木峪物源体面积逐年增加，具备再次发生泥石流的物源条件。(2)短历时、高强度的降雨是该区泥石流暴发的主要激发条件，前期降雨充沛的条件下，泥石流的激发雨强下降。(3)两条沟道为高密度低黏度的黏性泥石流。(4)标度分布对艾洼峪、大木峪泥石流颗粒具有很高的拟合度，两沟μ < 0.05，验证了两沟为高密度泥石流的结论，造成两沟D_c值偏小的主要原因是沟道泥石流黏粒含量低。(5)艾洼峪泥石流流量陡增至峰值是由于支沟泥石流汇入主沟造成，沟道油松林对泥石流流速、流量有削减作用，对大颗粒物质有过滤作用；大木峪流量陡增至峰值是由于沟道中的堆石坝溃决造成。