河道基岩引发临河段公路水毁的致灾机理及处置措施

文章对甘肃省高海拔黄土山区某高速公路临河段路基水毁现场进行了踏勘,结合现场独特的塌坑现象对路基塌陷的原因进行分析,明确河道基岩为诱灾因素,并进一步探究了灾害现场水-土-基岩-结构物相互作用行为,揭示了河道基岩引发临河道路路基水毁的致灾机理,制定了灾害处置工程措施,以供其他沿河公路工程勘察设计借鉴。

基岩河道水力侵蚀模型原理及其最新研究进展

基岩河道水力侵蚀模型是最近20年发展起来的一项地貌演化定量分析的研究方法.模型基于河流侵蚀基本物理过程、实验观测及经验公式,推导出可以应用的数学模型对河流侵蚀过程进行模拟与构造分析.目前,其主要应用在构造抬升速率研究与地貌演化模拟研究中,但由于模型在简化过程中存在一系列假设,应用中具有一定的不确定性,其中主要的不确定性来自于坡度指数、河道宽度、岩性与沉积物影响等方面,对这些关键参数与问题的定量获取研究也是目前与将来主要的研究热点.在应用基岩河道水力侵蚀模型对地貌分析中,一定要注意其限定因素与不确定因素,否则会不同程度地降低研究结果的可信性.

基岩河道流域地貌研究的定量计算方法及其进展

造山带基岩河道流域地区的地貌演化定量化的分析主要关注气候、构造等外在因素以及河流内在调节机制对地貌演化的影响。总结了关于基岩河道流域地貌分析的定量方法和模型的研究进展。定量计算方法主要利用detachment-limited模型并结合具体的区域状况对气候变化或构造产生的扰动响应状态进行定量化分析,其中地貌起伏分析涉及对地貌在气候变化下的地貌起伏增强或降低的响应趋势分析,地貌响应时间域涉及地貌在气候变化、构造扰动或两者共同作用下的地貌响应时间问题。研究表明,气候作用引发的剥蚀加强并不能导致地貌起伏增大。气候变化、构造扰动或两者共同作用的地貌响应行为主要是气候、构造以及原地条件的函数。不同的区域其地貌响应时间域不同。在中国西高东低的地貌格局所决定的水文体系中,基岩河道流域占有重要地位。地貌定量化特别是地貌响应时间域的研究,有助于理解造山带的地貌演化过程,以及辨析构造运动、气候变化和地表过程特定的时空尺度。

北祁连山晚中新世以来的隆升历史——来自河道高程剖面的约束

北祁连山作为青藏高原隆升与扩展的最前缘,一直以来都是研究的热点。本研究为弥补活动构造与热年代学方法时间尺度上难以链接的不足及提供青藏高原扩展隆升机制相关证据,利用河流水力侵蚀模型的方法模拟得出北祁连山河道陡峭指数与部分河流地质隆升历史。结果揭示出北祁连山河道陡峭指数与距断裂的距离存在显著关系,且具有从中间向东西两侧减小的特征,表现出北祁连山隆升速率大致也呈现自中向两侧减慢的特征;并通过分析处于北祁连山非沉积区白杨河、洪水坝河、丰乐河、马营河、大渚马河及洪水河这6条流域的地质隆升历史,发现在4 Ma左右,北祁连山隆升速率逐渐增加,且隆升速率大致在0.20~0.38 mm/a之间。直到0.6~1.0 Ma,隆升速率迅速加快,呈现陡增的趋势。因此,北祁连山的构造隆升并不是均匀的,而是随时间发生变化的。

滇中河网特征及其对断层活动的响应

滇中地区作为青藏高原东南缘构造活动最强烈的地区之一,发育了许多活动走滑断裂,并且在该区域上密布着不同级别的河网,为利用河网分析断裂活动提供了有利条件。为揭示滇中河网发育与断裂活动内在联系,本文基于30 m分辨率的SRTM-3数字高程模型(DEM)在ArcGIS环境下提取了滇中地区金沙江、珠江、红河内的20条支流的河流网络,分析其典型的河网参数(分支比和长度比),通过这些比值与Horton定律描述的一般性河流网络进行对比。同时,基于ArcGIS空间分析技术及Matlab程序脚本系统,对这20条河流流域纵剖面进行定量化研究,分析其河道基岩侵蚀力模型,得到S-A拟合图解。结果表明:滇中地区金沙江、珠江、红河中大多数与断裂带重合的高级别河流的支流,河网发育明显地受到了断裂活动的影响;在河道基岩侵蚀力模型S-A拟合图中呈现为上凸和下凹相间排列,这一现象在金沙江流域的各支流最为显著,造成这一现象的原因可能是研究区内的河道主要受走滑断裂控制,当断裂以压扭性为主时,河道的隆升量大于剥蚀量,S-A拟合曲线表现为上凸;当断裂以张扭性为主时,河道的隆升量小于剥蚀量,S-A拟合曲线表现为下凹。通过对河网构造地貌特征的研究可以使我们更好地理解该地区的构造活动特征。

基岩河道河流水力侵蚀模型及其应用：兼论青藏高原基岩河道研究的迫切性

河流作为对构造-气候相互作用最为敏感的地貌单元，记录了丰富的水系演化、构造变形以及气候变化信息。目前基于数学推导与物理模型相结合的水力侵蚀方程，将构造抬升与基岩河道水力侵蚀作用相结合，使得通过河流纵剖面形态提取基岩隆升速率的时空分布特征成为可能。现有研究与应用主要包括：1）利用方程的稳态形式获取水系陡峭系数（坡度-面积对数分布图，Chi-plot），并以此探讨构造隆升速率高低及空间分布特征；2）构建河流裂点的溯源迁移模型，定量获取裂点迁移速率；3）利用方程的线性非稳态形式，获取区域基岩隆升历史；4）获取不同流域水系河段x值，判别分水岭的迁移方向。对于方程的非线性非稳态形式，在求解及应用等方面都存在一定的不足，这也将是水力侵蚀模型今后亟需解决的关键问题。文章在简单回顾现有青藏高原基岩河道研究成果的基础上，提出开展不同时间、不同空间尺度青藏高原基岩河道相关研究的迫切性。

雅鲁藏布江大峡谷地貌响应时间域的定量计算

基岩河道流域地区的地貌演化定量化研究在构造-气候-表面过程关系的探讨中具有十分重要的意义。定量化的分析主要关注气候、构造等外在因素以及河流内在调节机制对地貌演化的影响。本文总结了关于基岩河道流域地貌分析的定量方法和模型的研究进展，并利用DL模型对雅鲁藏布江中下游河段进行了演算，结果显示该地区在稳定状态下地貌演化时间域在0．065～0．420Ma之间，反映了该地区快速的地貌演化过程。

九龙江北溪流域河流特征及其构造指示意义

本文利用DEM数据,运用基岩河道侵蚀模型提取九龙江北溪流域的河流下凹程度、陡峭指数和蜿蜒度等地貌指数研究北溪流域地质构造活动特点。通过对流域地貌参数的分析发现九龙江北溪流域陡峭指数存在自NW向SE递减的规律,陡峭指数和蜿蜒度有很好的对应关系.排除气候因素和基岩性质等影响因子,认为河道陡峭指数的分布特征揭示了九龙江北溪流域的地壳抬升速率自西北向东南递减的分布特征,此认识与前人采用精密水准资料计算地壳垂直运动速率结果相一致。