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。

低频性沟谷型泥石流水动力学冲蚀启动机制及动态监控

位于浙江省西部衢北地区的杨家泥石流是典型的水体冲蚀形成的低频性沟谷型泥石流。结合杨家泥石流所处的地质环境背景,首先在分析其分区特征、类型和成因机制,评价泥石流易发性及危害程度的基础上,利用统计分析方法确立暴雨强度指标;然后采用力学计算和极限平衡分析理论,构建强降雨作用下冲沟水动力学冲蚀启动模型,确定临界径流深度;再构建降雨—泥水位—流量相结合的递进式分层次综合预警体系;最后于2012年10月在杨家泥石流冲沟开展单沟泥石流远程自动化监测网络体系建设,实施远程监测控制和预警。研究表明:杨家泥石流冲沟呈小流域封闭状,汇水区、形成—流通区和堆积区分区特征明显,杨家泥石流是由特大暴雨激发的、低频的、一次性爆发规模为小型的稀性水石流,为中易发泥石流;冲沟形成区松散物源地表径流深度超过1.0 m时,处于临失稳状态,松散物质易被冲刷侵蚀,可将此临界径流深度作为是否冲蚀启动泥石流的有效判据,并结合暴雨强度指标(R<2.8)和泥石流洪峰流量(Q_(d)=31.83 m^(3)/s)确定泥石流综合预警指标;监测期间(2012-10-26—2022-10-10)研究区最大降雨发生于2019-06-19,经计算R=2.4<2.8,冲沟区处于安全雨情,沟道泥水位未达到地表径流的警戒限值,不具备泥石流形成启动的水动力条件,沟内流量(最大值为1.70 m^(3)/s)正常,未达到洪峰流量,未有泥石流发生或沟道堵塞等不良现象,此期间冲沟区较为稳定,再次发生泥石流的可能性小。建立以水动力学冲蚀启动特征参数为主的综合监测网络体系,可作为低频性沟谷型泥石流系统防灾控制的技术方法。

沟谷型泥石流特征参数的等代面积递归精细求解

为解决“沟谷型”泥石流在不规则断面处特征参数的精细求解问题,笔者以曼宁公式为基础,建立“等代”面积递归逼近的数学模型,实现了最深泥位、流体速度、威胁范围的求解计算,其结果比较符合实际。利用该模型在豫西某泥石流受威胁对象段任取10个断面进行研究分析:①计算出10年一遇、20年一遇、50年一遇、100年一遇等降水概率工况下最深泥位、流速、行洪断面大小,研究其随雨强大小的演变规律。②定量分析了各断面泄洪能力强弱。③结合泥石流强度判定标准对所选区域进行危险度分区,划分了极高危险区、高危险区、中危险区、低危险区。该模型不仅可以为预测泥石流各项指标提供基本参数,而且可为灾害防治提供科学依据。研究成果对泥石流的精细化防治方面具有重要支撑作用。

反压法在黄土地区某高速公路沟谷型滑坡治理中的应用

以黄土高原地区某高速公路沟谷型滑坡为例,介绍本滑坡采用反压法治理的工程治理措施,并评价反压前后滑坡的稳定性。本文研究结果反映出,反压法作为一种处治滑坡的常用技术手段,在治理黄土高原地区沟谷型滑坡,具有施工简便、造价低、治理效果好等优势,在公路、铁路项目中还可以兼做弃土场,利于节约用地,实现低成本对沟谷型滑坡的整治。本文研究结果可为类似工程提供一定借鉴和参考。

西南山区沟谷型软土工程特性及沉降规律

对区域性软土的工程特性及沉降规律的研究,在高速公路的建设中具有重要的现实意义。在大量土工试验的基础上,结合四川省遂—资高速公路软基变形监测数据,系统分析山区沟谷型软土工程特性,并总结软基沉降变形规律,主要结论如下:①软土分布均匀,主要为高、低液限黏土,软土物理力学指标较我国部分沿海地区低,而力学指标要高;②主要物理力学指标有较好的线性相关性,可用于软土物理力学参数的预测和控制;③固结系数随应力增大表现为非线性–线性降低的趋势。软土蠕变是非线性的,与时间相关,依据蠕变曲线的3种形态可对主次固结进行划分;④在数据分析的基础上给出了塑料排水板、碎石桩处理后,软土层厚度与沉降量在不同填高情况下的数学关系式。

黄土高原沟谷型滑坡整治研究——以延安市子长县阎家沟滑坡为例

以延安市子长县阎家沟滑坡为例,分析了沟谷型滑坡的发育特征和复活机理,认为沟谷型黄土滑坡再次产生失稳破坏的根本原因是水流不断冲刷侵蚀滑坡体,使滑坡前缘产生新的临空面,提出了基于"侧挡+排水"的整治措施,实现了低成本的沟谷型黄土滑坡的整治。

暴雨沟谷型泥石流冲出量和冲出范围研究

不同类型泥石流一次性冲出量和冲出范围的影响因子和权重存在差异。"5·12"汶川地震后,震区沟谷流域内的大量松散物质在强降雨作用下形成了很多规模较大的降雨型泥石流,选取汶川震区20条暴雨沟谷型泥石流沟,对其被一次降雨过程的一次性冲出量、最大冲出长度、最大冲出宽度的预测方法进行了研究,应用多元统计方法建立了泥石流一次性冲出量和冲出范围预测模型。结果表明:影响泥石流一次性冲出量和冲出范围的因素除了总物源量、动储量总量、流域面积、沟道纵向长度、相对高差等自然因素外,还有筑坝、矿产开采、泥石流流域内边坡开挖等人为因素;所建立的模型适用于汶川震区暴雨沟谷型泥石流一次性冲出量和冲出范围的预测。

黄土高原沟谷型小城镇空间拓展研究

我国黄土高原沟谷型小城镇由于地形结构的纵向延伸,城镇横向发展空间受限,由此出现了一系列不利于城镇健康发展的问题。因此,寻找一条拓展黄土高原沟谷型小城镇空间的可持续之路显得尤为重要。笔者构想将黄土高原地区最适宜的绿色民居建筑——爬坡式覆土窑洞移植到沟谷型小城镇的两侧山坡之上,借以拓宽城镇的横向发展空间。在如今黄土高原传统窑居迅速退化的背景下,建设新型覆土窑洞并与现代城镇完美共生,既达到了保护窑洞民居、塑造城镇特色的目的,又实现了黄土高原传统建筑"文脉"的延续和沟谷型小城镇的可持续发展。

沟谷型观光农业园区规划——以九鼎山生态农庄为例

在济南东部山区九鼎山生态农庄规划实践的基础上,提出沟谷型观光农业园区的概念及其规划思路,从园区定位、园区总体布局、景观规划、项目规划、设施规划等方面对沟谷型观光农业园区进行了深入探讨,并结合九鼎山生态农庄规划实践进行例证,最后总结了沟谷型观光农业园区规划应注意的问题,以期指导沟谷型观光农业园区的规划。

云南元谋黄瓜园镇沟谷型泥石流特征及防治对策

沟谷型泥石流是云南山区典型的地质灾害类型。本文以云南元谋黄瓜园镇沟谷型泥石流为例,对元谋泥石流地质背景、土石供给方式、泥石流结构和运动特征、主要危害方式、预测预报方法、防灾减灾分析总结,对丰富泥石流学科内容及提高泥石流灾害预测和防治水平、减少危害具有借鉴意义。

春光油田西北部沟谷型冲积扇油藏复合砂体主控因素分析

针对沟谷型冲积扇砂体控砂因素多样、纵向上多期叠合,平面上变化不一、侧向快速变化的特点,综合地震、岩心、测井和钻井等资料,对春光油田西北部沟谷型冲积扇在区域构造演化特征和沉积体系分析的基础上明确不同期次砂体控砂因素,建立了不同成因砂体构型模式,形成了一套适用于沟谷型冲积扇在勘探评价早期阶段的砂体预测方法。经研究认为,春光油田西北部沟谷型冲积扇早期沉积的砂体控砂因素主要为构造控砂和相带控砂,后期沉积的砂体控砂因素主要为相带控砂。

铁法煤田大兴矿煤层中的沟谷型泥石流

作者以“将今论古”的方法对铁法矿区大兴矿出现的“石隔”进行了深化研究，最终确定“石隔”是混杂堆积─泥石流体。并在论述其形成机制、特征的基础上，建立起沟谷型泥石流的过程模式。同时，还初步地对其分布进行了预测。

沟谷型泥石流形成机制及危险性评价——以个旧市大屯镇老坡背村泥石流为例

为了研究沟谷型泥石流的形成条件及动力特征并对其活动性和危险性做出评价,以个旧市大屯镇老坡背村泥石流为例,通过现场调查和室内试验,结合历史灾害统计资料,系统分析了该泥石流的发育特征和动力学特征,并对其进行了危险性评价。该泥石流沟汇水面积0.61km^2,高差384m,沟内松散固体物质总储量为135.77万m^3,是典型的由暴雨而诱发的沟谷型、中高频、稀性泥石流。为山区沟谷型泥石流的防治研究提供借鉴。

中线式沟谷型尾矿库设计优化要点分析

为降低中线式尾矿筑坝法的沟谷型尾矿库运行成本,确保安全环保运行,使其设计更加优化和贴合实际,结合我国南方山区沟谷的地形地质特征,以现行规范对中线式尾矿库的规定与库区现场实际相结合的方法,明确了中线式尾矿库设计前期勘察重点所在,提出了设计前期需开展旋流器分级、尾矿堆坝、尾矿管道输送水力学等试验和设计中加强保护第四系覆盖层、优化初期尾矿排放方式为不分级入初期库及初期坝轴线适当下移、后期堆积坝轴线适当偏移的设计理念。预期效果表明,不仅可提高中线式沟谷型尾矿库设计的精细化水平,还将有利于尾矿库运行工序简化、降低成本、确保安全环保,我国南方山区的中线式尾矿库设计应不拘泥于细节、不受传统中线式尾矿筑坝法束缚,成果可供相关尾矿库设计人员参考。

沟谷型泥石流形成机制及危险性评价——以武威市西大滩镇西沟湾村泥石流为例

基于西沟湾村泥石流地质环境的研究,结合历史灾害统计资料,系统地分析了该泥石流的发育特征和动力学特征,并对其进行了危险性评价。泥石流沟流域面积11.38 km3,流域最大相对高差424 m,沟道长6.4 km,沟床比降平均为4.1%,沟内松散固体物质总储量为123.83万m3,是典型的由暴雨诱发的沟谷型泥石流。

沟谷型黄土弃渣场排水系统合理性分析与设计

在汇水区域较大和降雨集中条件下,若沟道排水不当,将会对沟道内弃渣造成冲刷,发生垮塌或形成泥石流,威胁下游敏感点安全。因此,合理有效的排水方案是弃渣场防护的关键。针对某一沟谷型黄土弃渣场,以现有相关的资料为基础,结合现场调查和室内外试验,借助相关气象资料,运用理论分析方法,对该弃渣场现有排水系统合理性进行计算与分析,在此基础上,进一步完善排水系统设计方案并进行相应验算。为同类问题的分析评价及设计提供借鉴。

沟谷型泥石流新监测方法探究

强降雨通常是导致滑坡、泥石流等地质灾害发生的主要原因。通过对新疆天山公路沿线泥石流调查研究发现,该地区的泥石流以沟谷型为主且具有典型的堵溃现象,融雪是其起动的主要原因。故针对该地区泥石流这两点特殊性进行了新监测方法的探究,主要以高速孔隙水压力传感器做为数据采集器、北斗卫星发射器为数据传输通道、地质灾害监测系统接收数据进行处理并发出预警通知,实现了对该类型泥石流的监测预警。

Y型沟谷桥址区风特性的数值模拟研究

复杂山区的风场特性不同于平原地区,风场十分复杂,没有较为统一的规律,对大跨度桥梁的结构振动影响较大。为了研究复杂山区地形对桥址区风场特性的影响规律,以某座位于多条沟谷交汇谷口的斜拉桥桥址区为工程背景,基于ALOS数字高程地形模型,通过CFD数值模拟的方法,计算了不同风向来流下桥位处的风场特性。分析了桥址区主要的几条沟谷和桥位处局部地形对沿主梁横桥向平均风速、风攻角、风偏角及桥梁跨中竖向风剖面等风特性的影响。研究了横桥向平均风速大小和风攻角之间的关系,定性讨论了存在风速放大效应的来流工况和桥址区地形特点之间的关系。结果表明:Y型沟谷桥址区风特性不同于一般的山区桥址区,当来流沿着几条比较顺直的沟谷时桥位处平均风速较大,其他风向桥位处风速较小;沟谷的弯曲致使沿着沟谷的来流产生回流和改向,这时桥位处的风攻角较大,沿着主梁的风偏角变化范围较大,水平风速较小,不存在风速峡谷放大效应;桥位处交汇的沟谷局部地形对桥梁跨中竖向风剖面影响较大。研究结果为桥梁设计风速的确定提供了依据,可为定性判断Y型沟谷口桥位处风特性提供指导。

沟谷型沙漠泥流堆积体起动过程中的孔压变化特性

以黄河上游宁蒙段典型风水复合侵蚀流域为研究区域,重点针对堆积体堵塞沟道极端条件下的沟谷型沙漠泥流,从堆积体起动成灾的环节入手,开展直槽概化模型试验,并采用基于有效应力原理的流固耦合模型,概化模拟上游暴雨洪水入渗条件下堆积体内孔隙水压力变化特性及其起动过程,从微观角度揭示其成灾机理。结果表明:堆积体起动过程中孔隙水压力与时间呈指数为0.5的幂函数关系;流固耦合作用下堆积体内经历了应力场→体积应变→孔隙率→孔隙水压力→渗流场→塑性应变→屈服破坏的复杂非线性变化过程。

跨V型沟谷土石混填高路堤工后沉降特性分析

为揭示跨V型沟谷土石混填高路堤工后沉降特性,以土石质量比1:1填料为例,基于Prony级数形式的广义Kelvin模型,采用大型蠕变试验拟合出典型土石混填填料蠕变参数,结合数值模拟分析束口/阔口型路堤工后沉降特性以及地形因子对工后沉降特性的影响规律。结果表明:初始快速蠕变时间占0.52%~1.47%,完成总变形的50%,最大工后沉降区域在第四级土层靠上区域,呈椭圆形;横向工后沉降曲线由路肩向基岩一侧减小且变化速度减小,纵向工后沉降曲线束口型呈“弯盆”型,阔口型呈抛物线型;工后沉降500 d达到稳定;束口/阔口型路堤最终工后沉降分别为二维模型的93.42%和69.23%,地形约束不容忽视;路堤高度增加,各工后沉降特征指标均随之增大,在30~40 m时,影响更明显,束口型路堤变幅大于阔口型,且其纵向工后沉降曲线由“弯盆”型转为抛物线型;沟谷宽度相同时,阔口型路堤各工后沉降特征值略大于束口型路堤,但变幅均较小。