泥石流堆积扇堵江溃决过程及堰塞坝堵江概率

结合2020年构林坪溃决型泥石流模拟试验,分析泥石流堵江过程及河流侵蚀能力,提出堵江堰塞坝堵江概率判别标准,为泥石流堰塞坝工程治理提供参考.重新定义颗粒的面积相关形状系数及体积相关形状系数,可应用于各类不规则形体.从颗粒粒度角度得出泥石流堆积“粗颗粒物质快速移动沉积-细颗粒物质慢速被侵蚀”的特征;从堰塞坝堵江过程角度得出“堆积扇逐层沉积-河流薄弱侵蚀”特征;从沉积侵蚀速率角度得到构林坪流域堵江阈值,且当泥石流颗粒粒度较细时,泥石流沉积速率对该阈值的影响将显著提高,粒度较粗时,以河流侵蚀速率为主要因素.     

强震区典型窄陡沟道型泥石流发育特征

针对汶川强震区5条典型窄陡沟道型泥石流进行实地勘察。通过室内颗分试验、激光衍射粒度分析试验、X射线衍射试验,分析了强震区窄陡沟道型泥石流的基本发育特征、堆积物颗粒级配和黏土矿物定量组成。结果表明：(1)强震区窄陡沟道型泥石流典型发育特征除了地形地貌上的“窄”和“陡”外,震后松散物源量中崩滑物源和沟道堆积物源显著增多,动储量比例增大,造成强震区窄陡沟道型泥石流危险性显著提高;(2)强震区窄陡沟道型泥石流堆积物固体颗粒级配分布范围较广,连续性较好。级配曲线不均匀系数均大于5,曲率系数在0.95～3,无缺失粒组;粒径小于0.075 mm的粉粒含量均在0.5%以下,粒径小于0.005 mm黏粒含量均在0.11%以下,不同沟道间差别较小;(3)强震区窄陡沟道型泥石流堆积物黏土矿物主要由伊利石、绿泥石和伊蒙混层3种黏土矿物组成,各自含量平均值分别为45.6%、38.8%、15.6%。伊利石和绿泥石总含量均超过75%,伊蒙混层含量均在25%以下。开展汶川强震区的典型窄沟型泥石流发育特征分析,对于地质灾害泥石流风险评估、监测预警和防控具有重要意义。     

武都区群发性泥石流流速特征及堆积物粒度组成

2020年8月13—17日陇南市武都区发生了群发性泥石流灾害.在对这次群发性泥石流进行野外调查的基础上,利用Fudaa-LSPIV视频测速软件与经验公式估算了11条沟道中泥石流的平均流速,并分析了所调查的20条泥石流沟道中堆积物的粒度组成情况,采用标度分析法分析了各泥石流沟道内松散物堆积体的粒度特征并建立了流速V与标度分布参数μ与D_c的线性回归模型.结果表明,本次群发泥石流的平均流速为2.57 m·s^-1;泥石流固体堆积物的粒度分布不均匀,各泥石流粒度曲线主要呈现双峰形态;大部分泥石流沟堆积物的标度分布参数μ<0.05,特征粒径D_c平均值为13.99 mm,这表明这次群发性泥石流大部分为高容重、粘性泥石流.通过分析容重、参数μ和D_c与平均流速之间的关系,可知参数μ与平均流速呈现正相关关系,特征粒径D_c、容重与平均流速之间均呈负相关关系,流速与参数μ和D_c均呈多元线性相关关系,从而在泥石流流速与泥石流堆积物粒度参数之间建立了联系.     

梅家沟泥石流灾害特征及防治对策

梅家沟泥石流位于甘肃省定西市漳县金钟镇,流域面积较大,固体物源丰富,流域内降水充沛,历史上爆发过多次泥石流灾害,严重威胁着沟道下游的梅家沟村145户580多居民生命财产安全,以及沟口道路安全。梅家沟泥石流是东扎河左岸的一级支沟,正常年份属季节性流水沟谷,调查期间水量约为0.3m3/s。沟口地理坐标:北纬34°48′56″,东经104°08′06″。由于主沟道中、游段较缓,且沟道长度较短,因此,主沟道的松散堆积物主要堆积在中游段在主沟道的上游段地形切割强烈,沟道横剖面呈"V"型。本文通过对梅家沟泥石流的形成条件分析,针对性提出泥石流灾害的工程治理措施。     

都江堰市龙池镇“8·13”蜂桶岩泥石流灾害特征

蜂桶岩泥石流是汶川地震灾区都江堰市龙池镇2010年“8·13”泥石流灾害中的新增灾害点之一.以野外调查资料和室内实验数据为基础,分析了蜂桶岩泥石流的成灾条件、过程及特征.蜂桶岩沟流域内地震产生的部分松散固体物质在降水带动下向沟下游流动,侵蚀地表形成洪水沟.在8月13日的强降雨作用下,大量坡体上的松散固体物质随水流汇集到洪水沟,与沟道内的松散堆积物质一起迅速向下流动形成泥石流.激发蜂桶岩泥石流的1h降雨量为53.8 mm,8月13日全天总降雨量为209.8 mm,降雨频率约为十年一遇.“8·13”蜂桶岩泥石流容重为2.0 g/cm3,泥石流屈服应力为4999 Pa,洪峰流量为104 m3/s,冲出物总体积为7.4×104 m3.蜂桶岩沟在发生“8.13”泥石流后沟道深切,流域内还存有松散固体物源,具备再次发生泥石流的条件,沟口区域不再适宜作为居民建设用地.     

基于FLO-2D的联合溪沟泥石流运动特征及防治对策

湖南省岳阳县联合溪沟无泥石流灾害历史,但于2011年、2012年连续两年暴发特大型泥石流。在实地调查中取得了该泥石流沟的地形、物源、水源等基础资料,并重点分析沟内堆积物颗粒粒径分布规律,总结了该泥石流的发育特征:在地形因素的主导下,沟道水动力条件不断变化,泥石流呈现出冲刷—淤积—运动—堆积的特点。利用FLO-2D模拟泥石流的活动范围及掩埋深度,并进行灾情验证,结果表明FLO-2D模拟计算结果与实际灾情基本一致。针对该泥石流沟的复杂性、独特性,提出以拦挡坝、桩林式格栅坝、清淤护岸工程相结合的泥石流工程治理措施。     

白龙江流域泥石流沟不同立地条件下土壤理化性质对比研究

选择土壤p H值、碳酸钙质量分数、有机质质量分数、速效磷质量浓度、含水率等5项具有代表性的土壤理化性质指标,研究了甘肃省武都区构林坪泥石流沟土壤理化性质.结果表明:该流域海拔1 800 m以上区域,林地土壤的p H值、碳酸钙质量分数、有机质质量分数和含水率均高于耕地和草地的;土壤的速效磷质量浓度耕地高于草地和林地的.海拔1 301～1 800 m区域,林地土壤的p H值、碳酸钙质量分数、有机质质量分数有所下降,但依然高于草地和耕地的;土壤含水率草地的最高,土壤速效磷质量浓度则是耕地的最高.海拔1 300 m以下地区,耕地土壤的p H值、碳酸钙质量分数、速效磷质量浓度、有机质质量分数和含水率都高于草地和林地的.从整体上看,构林坪泥石流沟的林地土壤理化性质优于草地和耕地的.对同一土地利用类型,母质为石灰岩的土壤理化性质优于母质为千枚岩的,阴坡土壤理化性质优于阳坡的.     

甘肃省武都区马槽沟泥石流特征及其治理工程效应

调查了马槽沟泥石流沟的地形地貌、地层岩性、松散物源、降雨等地质环境条件和人类工程活动情况,对比分析1990年竣工和"5.12"汶川地震后新修建的治理工程,研究其工程治理效应.结果表明马槽沟泥石流属中易发粘性泥石流.1988年马槽沟实施的拦挡工程使主沟道沟床比降由7.5%降为5.4%,起到了消减洪峰流量和泥沙输移量的作用;2009年新建拦挡工程库区淤满后,主沟道纵比降将变缓为3.77%,沟床平均宽从建坝前6.85 m淤宽到34.9m,百年一遇流量的泥石流在修建拦挡工程前后,经过沟口处的流速将减小54.4%,泥石流输移的最大粒径减小75.5%,说明马槽沟泥石流综合治理工程的实施能有效减少泥沙输出量,对扼制白龙江武都段河床淤积及长江中上游水土流失做出贡献,同时为北峪河流域泥石流灾害以及其他地区类似泥石流沟的治理提供理论依据和科学理念.     

地震灾区某泥石流发育特征及危险性评价

“5.12”汶川地震引起崩塌、滑坡、不稳定边坡大量发育,形成的大量固体物质堆积于山坡及沟道中,形成了大量石流物源,震后泥石流暴发的临界降雨量大大降低,其启动和运动方式发生明显改变泥石流活跃期可能持续10～20 a,这将是影响灾区恢复重建的最大地质灾害隐患,应高度重视.介绍了地震灾区某泥石流沟发育特征并进行性了危险性评价,计算出不同频率条件下的泥石流流量,为日后该泥石流的治理工程提供依据.     

汶川强震区都江堰虹口小沟地震泥石流灾害调查研究

汶川地震诱发了很多地震泥石流.通过对四川省都江堰市虹口乡小沟泥石流沟实地考察和室内实验数据分析,得出小沟泥石流暴发的主要原因是:(1)2008年5月12日汶川大地震导致大量山体滑坡,在四川省都江堰虹口乡小沟流域内大量滑坡体失去了原有稳定性但还没有滑动,(2)强降雨作用使滑坡体运动至沟道内,阻塞束窄沟道,后在洪水冲刷下溃...     

长达坂沟泥石流桩板墙治理工程模型试验

泥石流是一种能够给人类造成严重灾难的地质灾害,近年来中国接连发生数次严重泥石流给人民的生命财产造成了严重损失,每年中国国土等部门均会投入大量的资金进行泥石流的治理。但是由于中国幅员辽阔,地形地质情况极为复杂,且泥石流的启动机制和破坏机制变幻莫测,受多种因素影响,截至目前,治理工程实施后又遭遇大型泥石流的工点很罕见,大量的治理工程的效果缺失后评价,造成前期的治理投入不能对后续的治理治理工程提供借鉴,国内外少见有针对工程实例,建设一次性的大比例模型试验,将工程实际效果与实验结果进行对比。通过将甘肃省肃南县长达坂沟泥石流的沟道以及治理工程按照1∶100的比例重现在实验室内,在拦挡结构上安装的力学传感器,同时监测泥石流的运动情况,分析了治理工程的受力模式及其拦挡效果。研究表明:(1)在模型试验中拦挡结构的拦挡效果良好,可以将大部分体积较大的固体物质拦下;(2)格宾-桩板墙拦挡结构应尽量设置在沟道转弯处,可以有效较少泥石流对拦挡结构的冲击力;(3)在转角较多的沟道内,泥石流在的冲击力会被极大的消散,甚至出现下游处拦挡结构的冲击力小于上游处的冲击力;(4)沟道转弯处泥石流冲起高度可能超过沟道而出现漫流,所以在沟道转弯处,若是沟道较浅,可以在沟道顶部加设拦挡墙体。     

佳禾沟泥石流堆积物的粒度与强度关系分析

佳禾沟位于云南省维西县中路乡佳禾村,历史上曾多次发生不同规模的泥石流,并造成了人员伤亡和财产损失。通过对沟道流域沿线不同位置取样,用泥石流颗粒标度分析法并结合强度实验,发现佳禾沟泥石流松散堆积物的颗分参数μ与P(D_2)之间存在线性关系,这说明μ影响了泥石流的启动;物源区中的细颗粒的迁移、上游泥石流部分物质的随机性停歇和沟道支沟和主沟陡坡物质的随机性补给导致了颗分参数(μ,D_c)的波浪式发展。黏聚力c与μ之间的关系为线性关系,c随着μ的增加而增加。这说明细颗粒的组成控制了黏聚力c的大小,因此推断黏聚力受到细颗粒之间的胶结作用和静电作用等因素的影响。内摩擦角φ与Dc之间的关系为负线性相关,而φ随着D_c的增加而变小,粗颗粒决定了φ的发展。因此,在相同条件下,较大的μ和较小的D_c组合的土体,其强度较大;这从定量的角度上验证了颗粒级配与土体强度的关系。以上结论是否适用于其他流域需进一步验证。此外,还应结合颗粒形状,土动力学,渗透理论分析泥石流发生机理。     

颗粒粒径对泥石流形成影响的试验研究

为研究泥石流受土体颗粒粒径的影响,将细砂和中砂按不同质量比配置6组不同颗粒粒径的试验试样,进行泥石流室内模型试验.试验结果表明:颗粒粒径对泥石流的形成模式具有重要影响,随着细砂含量的增加,泥石流的形成模式从滑坡型破坏变为流滑型破坏.当细砂含量小于40%时,坡体分层块体下滑,发生滑坡型破坏;当细砂含量大于40%时,坡体整体快速下滑,发生流滑型破坏.分析中砂坡体泥石流形成过程中孔隙水压力变化规律,揭示了降雨作用下泥石流形成过程中水土作用关系.本文结果为泥石流研究提供理论参考价值.     

长达坂沟泥石流治理工程模型试验研究

泥石流是一种能够给人类造成严重灾难的地质灾害,近年来我国接连发生数次严重泥石流给人民的生命财产造成了严重损失,每年我国国土等部门均会投入大量的资金进行泥石流的治理。但是由于我国幅员辽阔,地形地质情况极为复杂,且泥石流的启动机制和破坏机制变幻莫测,受多种因素影响,截至目前,治理工程实施后又遭遇大型泥石流的工点很罕见,大量的治理工程的效果缺失后评价,造成前期的治理投入不能对后续的治理治理工程提供借鉴。本文通过将甘肃省肃南县长达坂沟泥石流的沟道以及治理工程按照1:100的比例重现在实验室内,通过在拦挡结构上安装的力学传感器,同时监测泥石流的运动情况,分析了治理工程的受力模式及其拦挡效果。研究结论(1)在模型试验中拦挡结构的拦挡效果良好,可以将大部分体积较大的固体物质拦下。(2)格宾-桩板墙拦挡结构应尽量设置在沟道转弯处,可以有效较少泥石流对拦挡结构的冲击力。(3)在转角较多的沟道内,泥石流在的冲击力会被极大的消散,甚至出现下游处拦挡结构的冲击力小于上游处的冲击力。(4)沟道转弯处泥石流冲起高度可能超过沟道而出现漫流,所以在沟道转弯处,若是沟道较浅,可以在沟道顶部加设拦挡墙体。     

江西崇义县楼梯石沟泥石流特征及成因研究

楼梯石沟位于章江源头江西省崇义县聂都乡境内,为典型降雨型泥石流沟谷。该沟于2009年7月3日晨暴发泥石流灾害,堆积方量约5.14×10~4 m~3,造成直接经济损失约100万元。通过对楼梯石泥石流沟流域地形条件、物源条件及水源条件的特征分析,得出该沟形成泥石流的条件充分:1)主沟平均纵比降126‰,相对高差759.3 m,易发生浅层滑坡的山体(表面坡度25～45°)面积较大,约1.63 km~2;2)泥石流松散固体物源主要为浅层滑坡堆积体,总方量达26.15×10~4 m~3。楼梯石沟"7·3"泥石流为浅层滑坡启动类型,大量滑坡体进入沟道后被洪水启动形成泥石流。预测在50年一遇或大于50年一遇的强降雨条件下,楼梯石沟还可能发生新的泥石流。     

贵州都匀市翁岗沟泥石流特征分析

翁岗沟泥石流位于贵州都匀市摆忙乡,是一条老泥石流沟。近年来由于煤矿开采和降雨作用,该区域发生了大量崩塌现象,并发生了两处大型滑坡。通过实地调查,崩滑产生的大量破碎堆积物分布在形成区和流通区沟道里,其结构松散,如遇暴雨极易发生泥石流灾害。结合实地调查的数据,分析了翁岗沟泥石流的特征及成因,并对泥石流的静力学和动力学特征值进行计算,为该沟防灾减灾工作提供资料。     

帕隆藏布流域低频泥石流的成因机制分析--以倾多镇抄布隆巴泥石流为例

2017年8月3日西藏波密县倾多镇抄布隆巴暴发泥石流,此前70余年未暴发过泥石流,作为帕隆藏布流域典型的低频泥石流,对其成因进行分析,为大量的冰川融水使位于沟源处的大量冰水堆积体处于饱和状态,使土体内部摩擦系数大大降低,黏聚力急剧减小,超过土体稳定性临界点突然发生溃决及大规模崩滑,致使沟道内堆积的大量冰水堆积物进入沟道形成泥石流。并采用形态实测法和称重法等方法计算其流量、流速及重度。通过分析抄布隆巴泥石流的成因,对帕隆藏布流域低频泥石流的成因进行了探讨,并得出了帕隆藏布流域低频泥石流大部分以冰川型泥石流为主,且预测区域内泥石流沟将进入新一轮活跃期,具多频次、多成因、规模不等的暴发趋势。     

泥石流堆积体复活预测模型研究——以栾川县柿树沟为例

通过对柿树沟泥石流的地形地貌、物源、降雨条件的分析,结合现场调查,得出柿树沟泥石流的特征及该泥石流为沟道内老堆积体复活启动形成的结论。根据实际情况,结合曼宁公式,以临界降雨条件为预测参数,建立基于启动机理的沟道泥石流堆积体复活预测模型。计算得出柿树沟2010年7月24日的降雨强度完全达到了泥石流堆积体复活启动的临界条件,即临界流深0.30 m,临界流速1.82 m/s;当天径流流速接近4 m/s,未达到堆积体完全复活的临界流速7.20 m/s,与实际情况相符。     

四川熊家沟泥石流灾害研究

熊家沟位于茂县石大关乡,岷江左岸。2008年"5.12"汶川大地震发生后,熊家沟流域内产生大量的崩滑体,物源丰富,之后又在强大雨水启动沟道及两侧松散堆积物作用下,冲毁各支沟内的拦挡坝,最终溃决形成规模巨大的过渡性泥石流。在熊家沟泥石流灾害现场调查的基础上,首先分析了熊家沟泥石流成因;其次给出了表现熊家沟泥石流的一些常规指标,最后对泥石流的发生频率和发展阶段进行预测分析。     

泸定磨子沟泥石流特征分析及危险性评价

四川省甘孜州泸定县磨子沟是一条地处川西高原气候区,地形复杂的堵塞型泥石流沟.流域内松散固体物质总量约1.7×107 m3,其中,潜在不稳定物源量约2.30×106 m3.泥石流平均流速10.20 m/s,峰值流量714 m3/s.测得泥石流堆积物的密度为2.21 g/cm3,含水量为13.3％.孔隙率为28％,塑限18.4％,液限为31.6％,阵性大雨和持续性降雨都极易引起泥石流的爆发.磨子沟是一条高度危险的泥石流沟,对近沟口附近区域拟开展的各类工程活动存在一定不利影响.建议对拟设置的各类场地需尽量布置在泥石流的泛滥区域之外,并对该沟进行必要的治理.