云南镇雄“1·22”山体滑坡灾害调查

2024年1月22日5时51分,云南省镇雄县凉水村发生滑坡灾害,导致凉水村合兴、和平两个村民小组共44人死亡。基于现场调查、无人机航测和遥感解译分析确定该地质灾害属中小规模滑坡,并探讨了其成因机理。结果表明:(1)镇雄滑坡是一次典型的“小滑大灾”灾害事件,其规模约11.88万m^(3),导致44人死亡;(2)滑坡发生前的坡体为一个裂缝发育的临界稳定态斜坡,岩石节理裂隙达1.4条/m,滑坡堆积石块中陈旧的历史风化断面占比超60%;(3)低温冻胀作用极可能最终触发了滑坡的发生,坡体的后端汇水、砂泥岩互层的地层和滑坡发生前的低温三个因素奠定了坡体冻胀失稳的基础。此类冬季发生的地质灾害具有极强的意外性,需引起高度重视。本研究可为高原和高纬度地区由低温冻胀作用触发的滑坡防控提供案例和借鉴。

基于随机森林模型的藏东南地区滑坡易发性评价及主控因素分析

为了获取藏东南地区的滑坡易发性分区、深入探究研究区滑坡发育的主控因素。本文采用随机森林模型对藏东南地区的滑坡易发性进行研究。首先通过现场调查、遥感解译和文献查询等手段,共发现研究区滑坡306处,其次使用频率比模型(FR)对研究区易发性做快速评判,在其低易发区进行非滑坡样本的选取,使得随机森林模型得到较好的原始数据集,并通过计算权重来制作研究区易发性图,分析滑坡发生的主控因素,最后绘制ROC曲线和计算线下曲线的面积(AUC)对模型的准确性进行验证。模型预测结果显示,研究区高易发区主要集中在易贡藏布、帕隆藏布交汇处和雅鲁藏布江大拐弯的地方。在对特征重要性因素排序中,前三分别是断层密度、高程和坡度,模型的AUC=0.940,因此有较好的准确性。根据结果分析,研究区因长期受到构造作用影响,地质构造复杂,东西两侧均是巨型断层,南侧为喜马拉雅前缘断裂带,断裂带发育,尤其在高易发区断层纵横交错,多重挤压造成岩石破碎,节理发育。因此,易贡藏布、帕隆藏布交汇处和雅鲁藏布江大拐弯区域为滑坡灾害高易发区具有合理性。该模型对藏东南地区滑坡的发生和灾害的治理提供了理论依据,对该地区防灾减灾提供了理论支撑。

大规模沟谷型泥石流成因与减灾启示——以黑水县谷汝沟“7·14”泥石流为例

沟谷型泥石流具有谷坡陡峻、相对高差大、沟道坡度大等特点,往往形成大规模的泥石流灾害。2021年7月14日20时许,黑水县谷汝沟发生大规模泥石流灾害,造成直接经济损失3300万元。为提高和完善泥石流灾害的预测预警手段与减灾水平,以沟谷型泥石流谷汝沟“7·14”泥石流为典型研究对象,通过现场勘察、模型计算、流域地貌信息熵和气象分析等方法,揭示谷汝沟“7·14”泥石流特征,分析其成因,预测其未来发展趋势。结果表明:谷汝沟“7·14”泥石流容重为1.83g/cm3,属于黏性石流,平均流速为11.2m/s,泥石流峰值流量达到991.2 m3/s;流域处于壮年偏幼期的地貌发育阶段,为谷汝沟“7·14”泥石流暴发提供了充足的动力势能条件,49.7mm的日降雨量是泥石流的激发因素;根据灰色灾变预测模型,谷汝沟将在2027年、2034年、2042年暴发泥石流灾害。研究成果有助于完善沟谷型泥石流的预测预警,可为其他地区泥石流防灾减灾提供参考。

四川九绵高速平武段物源量对泥石流流体性质与致灾强度影响的差异性分析

九绵高速公路LJ9段沟谷型泥石流灾害频发,时常对附近村落和基础设施造成威胁。为了避免灾害对区域高速公路和G247国道的二次冲击,对九绵高速LJ9段沿线存在泥石流暴发痕迹的6条泥石流沟的物源特征与规模进行研究,认为该地区泥石流属于低频沟谷暴雨型。泥石流容重值在1.647~1.843 g/cm^(3),流速为3.45~6.54 m/s,流量为29.47~253.45 m^(3)/s,一次过流总量为0.99×10^(4)~8.28×10^(4)m^(3)。文章通过对比九绵高速“8•16”泥石流规模特征差异,分析物源量与泥石流的容重、规模的关系,建立了相关性公式。研究结果发现:(1)研究区泥石流属于低频沟谷暴雨型,流体性质与沟道物源量紧密相关,单位面积物源量与泥石流容重呈线性关系;单位面积物源量大于1.65×105 m^(3)/km^(2)和小于1.13×105 m^(3)/km^(2)时,泥石流分别表现为黏性和稀性。(2)在相同地质条件下,泥石流物源量与规模之间呈线性相关,泥石流一次总量随流域单位面积物源量减小而减小。(3)泥石流致灾能力受物源量控制,物源总量超过80×10^(4)m^(3)的沟道易形成黏性泥石流,沟口的堆积扇更大,对应破坏力更强;物源总量小于80×10^(4)m^(3)的沟道更易形成稀性泥石流,冲出沟口的破坏性明显小于黏性泥石流,对沟口的人员与工程建设的威胁更小。该研究结果可为九绵高速公路的规划设计与建设提供一定参考,也为山区基础设施的安全运营、灾害防御工程建设工作提供科学依据。

三工河小流域泥石流生态—岩土工程调控措施减缓土壤侵蚀的定量研究

为探讨泥石流治理措施对小流域土壤侵蚀的影响,以天池上游三工河流域为研究对象,在实地考察的基础上,通过地形图叠加、遥感解译和Google Earth Engine(GEE)云计算等手段,实测计算了该流域1971~2003年、2008~2020年两期土壤侵蚀模数,定量评估了在该流域开展的泥石流生态—岩土工程调控措施对小流域生态和土壤侵蚀的影响。研究发现:(1)三工河流域平均植被覆盖度经泥石流综合治理后增加11.34%,高植被覆盖度面积增加16.93%,泥石流沟道及河谷的植被覆盖度明显提升;(2)三工河流域1971~2003年平均侵蚀模数为0.34 mm/a,较北天山山地流域同期平均侵蚀速率高出131%,造成该现象的原因是过度放牧、滥砍滥伐等人为因素激发山洪泥石流的爆发导致流域生态环境恶化;(3)流域经生态—岩土工程调控后(2008~2020年),平均侵蚀模数降低至治理前的15%(0.051 mm/a),为北天山地区山地流域同期平均侵蚀模数的34%。

易贡藏布冰川边缘地带暴雨泥石流与冰川融雪泥石流特征差异分析

本文为探究冰川边缘地带暴雨泥石流与冰川融雪泥石流的特征差异,以易贡藏布流域中下游的64条泥石流沟为研究对象,在实地考察的基础上,通过遥感解译、建立Matrix Laboratory数学模型等方法,得到了两者在形成发育条件上和下游段威胁范围的差异。结果表明:(1)在地形地貌上,冰川融雪泥石流和暴雨泥石流在相对高差、纵向剖面形状指数等地形因子上有不同或相似的峰值数量分布。(2)在物源上,冰川融雪泥石流单沟最大、最小物源储量分别为6740×10^(4)m^(3),253×10^(4)m^(3),暴雨泥石流单沟最大、最小物源储量分别为228×10^(4)m^(3),1.5×10^(4)m^(3)。(3)在流量上,冰川融雪泥石流最大、最小流量分别为1498.2 m^(3)/s,105.4 m^(3)/s,暴雨泥石流最大、最小流量分别为126.7 m^(3)/s,2.0 m^(3)/s。两者在流量上有明显差异的原因,除了汇水面积相差大,还因冰川融雪泥石流有冰川融水与积雪融水的补给。其百年一遇重现期的冰川融水峰值流量最大、最小值分别为79.7 m^(3)/s,0.6 m^(3)/s,融雪当量为32.52 mm/d。(4)冰川融雪泥石流堆积区固体松散物质冲出距离远大于暴雨泥石流,冰川融雪泥石流单沟最大冲出距离为414.3 m,暴雨泥石流单沟最大冲出距离为43.6 m。对该区域内不同泥石流之间的发育机制差异进行研究,可为类似地区的泥石流防治提供一定的参考。

基于机器学习的伊犁河谷黄土区泥石流易发性评估

伊犁河谷地处中-哈边境,南北疆结合带,是丝绸之路经济带的前沿,该区域生态环境脆弱,泥石流灾害多发。本研究采用随机森林(RF)、支持向量机(SVM)、逻辑回归(LR)以及决策树(DT)四种机器学习模型,模型输入为遥感判别和野外考察确定的398条泥石流沟以及14个特征参数,计算各个评价因子权重并对泥石流易发性进行评价,最后绘制ROC曲线以及计算曲线下面积(AUC)对四种机器学习的模型的准确性进行评价。研究结果表明:(1)泥石流高易发区主要位于深切河谷地区的天山山地以及山前坡地的黄土覆盖区域;(2)地形起伏度、多年平均降雨量、干旱指数是控制泥石流空间发育的前三个重要因素;(3)四种模型的验证数据集AUC值分别为0.938(RF)、0.932(SVM)、0.89(LR)、0.879(DT),随机森林模型在该区域的易发性评价中具有更好的预测能力;(4)研究区黄土的生态植被被破坏是泥石流多发的重要原因,应该重点进行生态治理和保护,减少水土流失,从源头治理泥石流灾害。

干流公路桥涵堵塞对泥石流灾害的风险放大效应

2020年8月17日,四川省平武县亚者造祖村干流沿岸4条沟相继暴发泥石流,导致G247国道多处断道和垮方,九绵高速项目部及民工驻地等多处遭受巨大损毁,泥石流裹挟的大量漂木汇入干流后,引发下游公路桥涵堵塞并回水淹没村庄,放大了灾害风险。为了避免类似灾害再次发生,灾后基于野外调查和遥感解译等手段,探讨了此次泥石流灾害风险特征,并重点分析了干流公路桥涵堵塞对泥石流灾害的风险放大效应。结果表明:(1)亚者造祖村“8•17”泥石流为低频稀性大规模群发性泥石流,暴发频率约为50年一遇。阿祖沟和杂排沟泥石流在规模上属特大型,麻石扎三号沟和夺补河五号沟泥石流在规模上属大型,堆积扇受灾面积约为16.66×10^(4) m^(2)。(2)干流公路桥涵布设不当,导致泥石流裹挟的大量漂木堵塞桥涵,形成堰塞体,致使受灾面积增大了16.78×10^(4) m^(2),风险范围扩大了约1倍。(3)对于植被覆盖良好的湿润山区,干流公路桥涵修建时应适当增大桥墩之间的轴向间距,给河道预留出一定的宽度和运行空间,避免因漂木堵塞放大泥石流灾害风险。研究可为类似山区干流公路桥涵合理规划及泥石流相关防治预警工作提供参考。

基于贝叶斯网络的油气勘探风险预测方法——以准噶尔盆地腹部侏罗系三工河组为例

有效预测油气勘探风险对优化油气勘探部署、提高钻探成功率及经济效益具有至关重要的意义。在分析油气勘探风险预测方法发展状况的基础上,提出基于贝叶斯网络的油气勘探风险预测方法,论述了石油地质问题向概率预测模型的转化过程,构建了AODE模型的算法和预测步骤。以准噶尔盆地腹部侏罗系三工河组为例,开展了油气成藏地质条件的定量评价,确定了供烃、储层、圈闭、盖层与保存4项主控地质参数,建立了由203口探井参数组成的数据集。五折交叉验证结果揭示:(1)4种贝叶斯网络(朴素贝叶斯分类器、树增强贝叶斯分类器、平均一阶依赖估计器和k阶依赖贝叶斯分类器)的训练集判别正确率均大于85%,说明训练集参数分类有效;(2)测试集判别正确率均大于82%,说明预测成功率高。平均一阶依赖估计器模型的预测效果最好,准确率达到85.22%,因此采用该模型预测研究区油气勘探风险。结果揭示:平均一阶依赖估计器模型预测结果不仅在储量区内与勘探结果吻合度较高,而且在储量区外预测了3类油气资源分布有利区。

基于流体粒子分层统计算法的泥石流流速垂向非线性分布模型

泥石流断面内流速垂向分布是研究其流量、冲击力和沟床侵蚀过程的关键。然而,受限于测量装置布设条件,泥石流现场实测及水槽试验中常用的分层流速仪等设备仅能采集断面内少量样本点的流速数据,导致基于实测结果拟合回归的线性分布模型难以准确描述泥石流速度分布规律。对此,本文依托大比例尺泥石流水槽试验开展研究,利用所构建的基于HBP本构的光滑粒子流体动力学(SPH)数值模型反演泥石流三维动力过程,通过分层统计算法对大量粒子速度数据进行分析处理,获得了断面内速度垂向分布规律,并据此提出了基于对数函数的泥石流流速垂向非线性分布模型。为验证所提出模型的准确性,利用其他多组水槽试验数据进行了对比分析,结果表明,本文提出的对数分布模型比传统线性分布模型能够更准确地拟合速度剖面,并在模型参数敏感性方面具有更强鲁棒性。

“1·22”镇雄滑坡:云南省镇雄县2024年1月22日发生的冬季灾难性滑坡

镇雄位于云南省东北部、云贵高原乌蒙山北麓,云、贵、川三省交接处,历史悠久,被称为“大雄古邦”。境内群山起伏,沟壑纵横,道路崎岖,灾害频繁,是云南省受冰冻灾害最重的地区之一。

青藏高原面地貌稳定态与高原隆升时间

本文基于地貌垂直地带性理论,提出计算高原隆升时间的地貌演化模型,并利用GPS现代垂直位移速率资料,计算青藏高原高原隆升时间。海拔4000~5000 m的青藏高原高原面为冰缘地貌带,以上为冰川地貌带,以下为流水地貌带。青藏高原面的构造隆升速率难以超过砂板岩等软弱岩层的冻融侵蚀剥夷速率,处于地貌稳定态,高程受冰缘气候控制,与隆升速率无关。花岗岩、石灰岩等坚硬岩层组成的冰川山地,抗寒冻风化能力强,剥蚀和隆升的竞争中,隆升战胜剥蚀,处于地貌不稳定态,山地持续上升。根据珠峰高程、剥蚀岩层厚度,高原面高程和隆升速率,利用模型求得从青藏高原隆升到现今冰缘地貌带高程以来的隆升时间为2.5 Ma~7.8 Ma。

西藏冰湖溃决频次与径流峰值流量相关性分析

冰湖溃决事件频繁发生,严重阻碍西藏自治区区域社会经济发展,影响社会稳定。随着气候变暖,冰川减薄后退,冰川径流量增大,冰湖溃决风险上升。基于西藏自治区东南地区的嘎隆拉冰川径流观测资料,分析了2017—2019年消融期间5—9月冰川径流变化特征,探讨了西藏1931—2020年冰湖溃决事件发生的频次与径流峰值流量的关系。结果表明:在1931—2020年,西藏地区共发生冰湖溃决事件32次,集中在5—9月发生;在旬变化上,极大值频次呈单峰结构,在7月上旬频次最高;冰湖溃决频次与径流峰值流量显著相关,相关系数为0.673,随着径流增大,冰湖溃决发生的频次逐渐增大。在气候变暖的背景下,冰川融化引发的冰湖溃决灾害应引起重视,要加强冰川消融径流观测及冰湖水位的监测,进行冰湖溃决洪水预报。

西南山区泥石流防治工程效益浅析

中国西南山区小流域地形地貌特殊、降水充沛、物源丰富,泥石流发生频率高、灾害严重,主要采取岩土工程和生物工程措施综合防治。岩土工程措施的直接效益是拦蓄泥沙,调节泥石流固体物质总量,间接效益主要为稳沟固坡、改变沟道比降、削减泥石流流速和峰值流量、减小泥石流重度和性质、提升上游侵蚀基准面等。分析西南山区15条泥石流沟拦挡工程效益可知,拦沙坝直接减少松散固体物质总量的1.5%～48%,间接稳沟效益增加0.13%～35.39%,固坡效益增加0.01%～65.01%;谷坊直接减少物源0%～5%,间接稳沟效益增加0.04%～6.08%,固坡效益增加0.06%～33.98%。可知拦沙坝在拦挡工程防治中起主要作用,直接拦挡量是谷坊的几倍至几百倍,间接减少量为谷坊的2～10倍。生物工程措施通过增加植被覆盖率、减少地表径流、降低径流侵蚀、改善土壤结构,间接实现拦沙减沙效益。西南山区12条泥石流沟流域内植被覆盖率增幅19%～60%,间接减少泥石流物源总量达4.7%～34.6%。其中西昌市黑沙河流域植被覆盖率增加60%,侵蚀模数平均变化取值最高达9kt/(km2·a),侵蚀类型由极强变为轻度,减少物源5.894×106 m3,占物源总量的31.1%。生物工程防治效果显著。

地震作用下泥石流源区砾石土体强度的衰减实验

泥石流源区广泛分布着砾石土,从野外观察分析和理论计算可知,泥石流源区产流是由于土体强度降低的结果。经已往研究发现,地震作用产生的振动经常导致泥石流的发生,世界上许多地震活动带,同时也是泥石流活动带,这种分布的关联性使我们有理由推断地震的作用会使泥石流源区的砾石土体强度降低,导致土源大量激发,促进泥石流的暴发。基于这样的分析,利用土动三轴剪力仪,取泥石流源区的砾石土作为实验对象,以砾石土的含水量,土体的深度(围压),土体的破坏标准和地震的震级(振动周次)为变量,取土体的粘聚力c、有效粘聚力c、土体的摩擦角j 和有效摩擦角j 作为土体强度衡量的指标进行实验。实验结果表明在地震作用下,土体的c值和c值,随含水量的增加先是增加而后降低,其最大值时饱和度达84%左右。随着振动强度的增加,土体的粘聚力c、有效粘聚力c 逐渐减小,高含水土体的c值在足够的振动强度条件下可以降为0。随着含水量的增加,j 和j 值逐渐降低,但j 值仅当饱和土体在强烈振动作用下会降低到0。一般地,土体的内摩擦角j,总是随着振动周次的增加而减低,但减低的幅度较小;而有效内摩擦角j 值的变化相对较复杂,在低地震强度(振动周次20周以下)的作用下,其值随着振动周次(震级)的增加有较小的降低。

基于浆体的泥石流容重计算

给出了一种运用于无观测资料的泥石流沟的泥石流容重计算方法。推导的理论公式表明由泥石流的浆体容重和细颗粒含量可以计算泥石流容重,而泥石流浆体的上限粒径决定了浆体容重和细颗粒含量的取值;提出以泥石流沟边壁、岩壁的固体黏结物的最大粒径作为上限粒径,还提出了浆体容重和细颗粒含量的确定方法,其中浆体容重值主要根据浆体的屈服应力一致性得到。实例计算表明该方法与现在流行的计算方法有较好的吻合。

丹巴县邛山沟特大灾害性泥石流汇流过程分析

在实际调查的基础上,对2003年7月11日发生在四川省丹巴县邛山沟的特大灾害型泥石流汇流过程进行了模拟。研究发现,邛山沟泥石流的产生,系由于流域基岩表面的残破积物在70多天的断续降雨过程中饱和或接近饱和,在7月11日晚突降暴雨的作用下,沿途坡面土体基本同时启动,坡面泥石流汇流,产生高容重的粘性泥石流,最后与左支沟(甲沟)的洪水汇合形成大规模的泥石流。沿途由于粗大颗粒的堵塞,峰值流量在有些断面迅速增大。

泥石流弯道超高与流速计算关系的研究——以巴塘通戈顶沟地震次生泥石流为例

我国山区尤其是地震山区暴发众多的泥石流,泥石流的流速计算始终是一个科学难题。对于在弯道运动的泥石流,假设凹凸两岸角速度相等,可以利用动能与势能的平衡及速度关系,计算泥石流的流速。据观测,在泥石流的弯道运动中,凹凸两岸的角速度并不相等,所以利用角速度相等得出的流速与真实情况有一定的误差。在角速度不等的基础上,依据流体力学基本方程和泥石流的弯道运动的基本特征,推导泥石流弯道运动超高现象与流速关系的基本方程,利用实地调查的泥深及弯道断面特征计算弯道泥石流流速,并对弯道角速度相等或不等的流速计算方法和结果进行比较,得出采用用角速度假设计算更为合理的结论。同时,还提出了根据泥石流弯道流速推算沟床糙率的计算方法,并将该计算糙率应用与直道流速计算,以验证泥石流沟道的整体流速计算的合理性。将本方程应用于川藏公路四川段通戈顶地震次生泥石流沟,分析结果证明按沟道凹凸两岸角速度不等计算,流速沿沟床断面并非直线分布,泥深为一条近似的抛物线分布,而且流速计算数值较角速度相等情况下偏小,这与野外观测的泥石流弯道运动的特征更为接近。

地震影响下西南干旱山区泥石流危险性特征与防治对策

"5.12"汶川大地震后,中国西南地区积累了大量的松散堆积物,在强降雨作用下,这些松散堆积物容易启动产生泥石流。2010年中国西南地区更是经历了罕见的旱灾,长历时的干旱易引发强烈的森林火灾,后期易形成更强的降雨,同时,在干旱作用下,松散堆积物中的黏土颗粒收缩,在降雨作用下会迅速吸水膨胀,阻塞土体空隙,使孔隙水压力迅速增大,土体抗剪强度随之降低,更易启动产生泥石流。此文在历史上泥石流危险性特征的基础上,结合地震活动规律与干旱区分布特征,进行泥石流危险区划分,并在此基础上提出防控建议。

山区道路泥石流工程防治原则与模式

绕行(避让)或穿越是道路面对泥石流灾区两种传统的处理方式。绕行就是远离灾区,穿越有从流通区或从堆积淤埋区通过两种模式。在淤埋区通过包括地上桥梁(忌用涵洞)和地下隧道两种模式。地上模式中还有从扇顶、扇腰或扇缘通过三种模式可供选择。这些原则与模式均与泥石流性质、规模和公路级别息息相关。本文对这些模式进行了对比研究,最后提出了道路泥石流工程防治的原则与模式。