中尼交通廊道318国道沿线泥石流分布及特征数据集(2022年)

中尼交通廊道地区在特殊的地理地质环境限制下,缺乏可信且较为完整的泥石流分布数据。本数据集是基于泥石流早期识别和野外实地调查,结合数字高程模型(DEM)和地质图,得到的1990年至2022年中尼交通廊道318国道沿线范围内的泥石流编目及特征信息。泥石流流域的提取主要采用Arc GIS中的水文分析方法,考虑到DEM的精度限制,结合Google Earth影像进行必要的人工校正。降水和温度参数信息取自1980–2009年共30年的国家气象站点实况数据内插年降水数据和年气温数据,断层分布信息来自中国地质调查局发布的《中国1∶50万数字地质图》,地形信息来自12.5 m分辨率的ALOS DEM数据。在28.0°–29.4°N,85.1°–88.9°E范围内,共提取255条泥石流记录,覆盖面积为1660.73 km^(2)。本数据集包含中尼交通廊道318国道沿线泥石流主要分布范围的矢量文件、泥石流目录矢量文件、泥石流参数特征文档3个文件。本数据集均经过现场实地调查、确认,数据信息可靠,可作为基础数据集,应用到该地区的泥石流研究中。

新型阻尼耗能式泥石流格栅坝的工作机制及理论计算方法

为解决泥石流冲击作用下传统格栅坝容易损坏问题,提出新型阻尼耗能式泥石流格栅坝,阐述了其结构组成及工作原理。利用力法、变形协调方程与温克尔弹性地基梁理论,建立了新结构耗能与复位阶段各构件的力学计算模型,给出了立柱埋深的计算方法。运用有限元软件分析新结构的力学特性,并将理论计算与模拟值进行了对比。结果表明:(1)新型阻尼耗能式泥石流格栅坝基于柔性消能理念,通过迎流面格栅与阻尼耗能撑杆协同变形来消耗泥石流冲击能量,与传统泥石流格栅坝相比,大大提高了抗冲击性能;(2)新型阻尼耗能式泥石流格栅坝受力分耗能与复位两阶段,耗能阶段变形协调使最边跨横梁在滑移支座端内力急剧突变,设计时应着重考虑;复位阶段顶层竖杆与横梁内力大于其他层,应重点验算;(3)理论计算与有限元模拟的各构件内力变化趋势基本吻合,验证了本文计算方法的可靠性,结果可为新型阻尼耗能式泥石流格栅坝的推广应用提供理论依据。

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。

基于建筑易损性分析的泥石流风险评价

泥石流对建筑物的破坏是导致人员伤亡和经济损失的主要原因,研究泥石流作用下建筑物的易损性是评价泥石流风险的关键环节。以长江流域卿家沟为研究区,采用FLO-2D软件模拟20,50,100 a一遇极端降雨场景下泥石流的动力过程,并基于泥石流强度(hv)进行了危险性分区;在此基础上,构建了适用于长江流域砌体结构建筑的易损性评估曲线,提出了一套基于泥石流动力过程和建筑易损性分析的风险评价方法。结果表明:FLO-2D模拟精度达79%,易损性曲线的相关系数R^(2)为0.88,评估效果良好;随着降雨规模的增加,研究区风险区总面积由3.30万m^(2)增加到3.99万m^(2),增长了20.8%;高和极高风险区面积显著增大,由0.68万m^(2)增加到0.86万m^(2),增长了27.1%;位于低风险区以上的房屋数量由7栋增加至11栋,原本位于低风险区的建筑可能面临更高的风险。最后,提出了生态防治和工程防治协同治理的措施,可为长江流域泥石流防灾减灾及治江工作提供合理建议。

12·18甘肃积石山地震诱发泥石流地质灾害成因及建筑物破坏特征分析

2023年12月18日甘肃省临夏州积石山县发生了Ms6.2级地震,地震诱发临近的青海省草滩村至金田村一带泥石流地质灾害,造成了巨大的人员伤亡。通过震后现场调研、物源提取、现状台塬稳定性分析以及泥石流冲击力与砌体结构的相互作用分析,并探讨泥石流成因、类别及泥流与建筑物相互作用机理。结果表明:灾害成因为该区域台塬冬灌后标准冻深内土体震后液化导致台塬滑塌引起,液化后土体呈泥流状随现状沟道运移至沟口,并迅速扩散与建筑物发生强烈的冲击作用,泥石流的作用方向与建筑物受力面夹角为90°,深度达到2.8 m、冲击力达到6.4 kPa时,建筑物即发生剪切破坏而倒塌。

基于改进云模型和线性规划优化算法的山区泥石流危险性评价

泥石流是一种由暴雨或地震诱发常发生在山区的破坏力强大的地质灾害,为了提前预防和减少其破坏能力,使用特定算法评价其危险性十分必要。采用云模型雾化特性对各评价指标权重进行一致性检验后耦合,得到合理的权重阈值区间。以线性规划优化算法通过设定目标函数后对各评价指标在权重区间内动态取值,从而得到各个泥石流沟渠最危险评分。改进了单指标的云数字特征公式,构建覆盖更全面的综合云模型,输入最大危险评分对研究区泥石流沟渠进行危险性分级。将该研究应用在汶川地震后北川县产生的72条泥石流沟渠实例中,其评价结果显示与研究区实际地形环境情况相吻合,为相似类型泥石流灾害的预防提供了新思路。

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。

考虑透水效应的泥石流柔性防护网耦合分析方法

针对柔性防护网在黏性泥石流通过时的透水效应问题,在柔性环连网等效薄膜有限单元(FEM)的基础上,结合S-ALE和Ergun公式的欧拉-拉格朗日耦合算法,提出了Structured-ALE-FEM耦合算法(简称S-A-F方法),实现了考虑透水效应的泥石流柔性防护网耦合分析。结合USGS的泥石流柔性防护模型试验,开展了泥石流柔性防护全过程动力学分析,并与试验结果进行了对比分析。研究表明:提出的耦合方法可再现泥石流冲击、爬高及渗透堆积的全过程;与试验相比,泥石流堆积高度和堆积宽度的最大误差分别为11.9%和10.3%,泥石流浆体通过量最大差量为3.2%;柔性防护网关键部件动力响应与试验相比,右侧拉锚绳、左侧拉锚绳及网片最大变形量时程曲线误差分别为3.2%,16.4%,14.4%。与不考虑阻水效应的两种理论算法相比,S-A-F方法在泥石流冲击力峰值和泥石流浆体通过量准确度较同类其他方法提升了4.69%和17.50%。提出的S-A-F耦合方法可用于黏性泥石流柔性防护工程的设计计算。

泥石流危险范围Laharz修正模型及其应用

泥石流危险区研究涉及触发条件、物源与地形等多种因素,需要开发快速、有效的方法进行危险范围分析。本文基于Laharz基本原理,以泥石流样本为数据基础拟合得到修正模型,并以重庆市巫溪县杨家湾沟为例,采用修正的Laharz ArcGIS工具包,在不同降雨重现期条件下对泥石流堆积范围进行模拟计算。结果表明:1)采用修正参数使Laharz模型统计量参数的和方差(SSE)和均方根误差(RMSE)减小,确定系数(R^(2))增大,拟合优度得到明显提高;2)基于数字高程模型,结合现场调查推算的物源体积,在ArcGIS平台采用Laharz工具包可快速模拟不同降雨重现期(10、20、50、100 a)条件下的泥石流堆积范围,并且模拟泥石流堆积宽度与现场调查堆积范围接近,大部分重合;3)采用Laharz修正模型与传统的FLO-2D软件模拟进行对比,其中最远冲出距离、最大堆积宽度和堆积面积在两种方法下模拟结果的差值比率分别在10.00%、15.00%和20.00%量级,采用两种方法模拟结果与实地勘查结果也相近,表明Laharz修正模型具可靠性。

泥石流停淤工程应用现状与思考

泥石流综合防治体系主要由稳固、拦挡、排导和停淤工程组成,其中停淤工程发挥重要的减灾作用。在查阅国内外泥石流停淤工程相关资料的基础上,对已建的停淤工程开展野外调查,总结停淤工程在设计和运行过程中存在的问题。具体表现在:1)停淤场内缺乏泥石流分流、导流及均衡停淤措施,导致停淤空间未合理利用;2)停淤工程设计仍以经验设计为主,尤其是停淤量以经验估算为主,计算结果与实际停淤量偏差大;3)停淤场内缺乏快速停淤和减速耗能措施,导致结构受损;4)传统停淤挡墙设计未考虑泥石流冲击力;5)停淤场占地面积与人类使用土地之间的矛盾等。基于以上问题,作者提出泥石流停淤工程均衡停淤的理念,并对以后泥石流停淤工程的设计和研究提出停淤空间优化配置、停淤挡墙结构型式和设计参数优化等方面的思考。

北京延庆泥石流隐患分布规律及演化趋势研究

泥石流是一种具有强烈破坏性的山区突发性地质灾害现象,是北京山区较严重、危害性较大的地质灾害类型之一。北京延庆泥石流灾害的研究主要针对局部或单流域泥石流沟,区域性的泥石流隐患特征、分布规律以及演化特征等研究工作极少。以北京延庆泥石流隐患为研究对象,旨在为延庆山区泥石流灾害预警预报和防灾减灾提供理论依据。通过收集延庆泥石流隐患相关文献资料,实际调查泥石流隐患发育特征,系统分析延庆泥石流灾害的孕灾背景情况,梳理自然地理、地质背景及人类活动之间的内在联系,查明泥石流隐患的沟域和物源特征,研究泥石流隐患所在流域的地貌形态、地形坡度、降雨条件及地层岩性的分布特征,探究泥石流、水石流和发育期、衰退期泥石流隐患的物源分布规律,查清泥石流隐患的物源转化过程,掌握延庆主要处于发育期和衰退期的泥石流隐患演化趋势。研究结果表明:延庆泥石流隐患属于暴雨型-沟谷型-支沟群发型泥石流,泥石流规模大小与流域地形地貌、松散堆积物累积、动态变化以及暴雨情况相关,研究成果可为泥石流调查研究、预测预报和监测预警提供科学依据和技术参考。

基于GDEM的泥石流启动过程及成灾范围反演分析

降雨型泥石流形成过程是一个水力耦合的复杂非线性过程,四川省绵竹市清平乡文家沟“8·13”特大泥石流灾害造成严重经济损失和人员伤亡。根据现场调查和资料收集,在文家沟区域地质环境条件的基础上,分析文家沟泥石流的形成条件;基于GDEM力学分析软件,采用深度积分的有限体积法对“8·13”泥石流的启动过程和成灾范围进行反演分析:启动阶段物源变形模拟采用摩尔库伦准则,当松散物源摩擦角为8°、黏聚力为50 Pa时,降雨1 h后,泥沙浓度达到15%,泥石流初步形成;运动堆积阶段泥石流运动及铲刮效应模拟采用Savage-Hutter模型,综合摩擦系数为3°时的成灾范围与“8·13”泥石流的成灾范围基本一致。

攀枝花市东区银江镇硫磺沟泥石流发育特征及防治

以攀枝花硫磺沟泥石流为研究对象,通过对泥石流沟的野外调查、分析测试及历史资料分析,研究该泥石流的形成条件和发育特征,通过对泥石流的动力学特征分析,对其发展趋势进行预测。研究表明该泥石流沟内可参与活动的松散堆积物动储量为58.98×104m3,分为残坡积物、冲洪积物、崩滑堆积物源、人工堆积物源等类型。通过评价分析,该泥石流沟仍存在爆发的可能性,将对下游徐家沟矿区以及行车和行人的生命财产安全造成威胁。

四川金阳县2023年“8·21”山洪泥石流灾害成因分析

2023年8月21日凌晨,四川金阳县芦稿林河流域受短时强降雨影响暴发山洪,位于下游的沿江高速JN1(金宁一)标段项目部钢筋加工场民工驻地板房被冲毁,造成52人死亡失联。灾害发生后,四川省委、省政府高度重视,派出专家对灾害过程进行调查评估。结合现场调查情况,通过水文气象分析计算、河道行洪能力计算等,分析了灾害形成过程及致灾原因,可供类似项目山洪灾害防御工作参考。

降雨型山洪泥石流灾害成因及实证分析

为了更加有效地预防、应对和减少降雨引发山洪泥石流灾害造成的群死群伤事件,基于实证案例开展了山洪泥石流灾害成因分析。通过描述山洪、泥石流和山洪泥石流灾害基本特征与危害特点,分析了强降雨、流域地形、运动路径环境效应和承灾体等成灾要素。为了细化灾害成因性质认定,把山洪分为悬移质山洪和推移质山洪、山洪泥石流分为山洪泥石流和山洪水石流、泥石流分为泥流和泥石流,结合典型案例阐述了不同亚类山洪泥石流灾害的含义。

陕西西安长安区“2023.8.11”蒿沟泥石流灾害调查分析

2023年8月11日,陕西西安长安区滦镇街道喂子坪村鸡窝子组蒿沟发生泥石流灾害,造成25人死亡,2人失联。为调查分析灾害机理,查清致灾原因,通过实地查勘灾害现场和蒿沟沟道,采用无人机第一时间航拍获取灾后蒿沟泥石流沟道和流域三维影像数据,通过雨水情计算、泥石流形成条件分析、势能计算、机理和过程分析、堆积体体积与沟道块石储量对比分析,经综合研判,本次灾害事件是降雨诱发的典型泥石流灾害,人员伤亡由泥石流造成。

基于灾害演化网络的泥石流风险评估方法研究

为准确地进行泥石流灾害演化风险评估、关键节点的定量识别,构建了基于灾害演化网络、结合随机过程的风险评估模型。通过构建灾害演化网络分析灾害链演化规律和灾害节点的影响程度,引入概率随机分布描述致灾节点发生概率和灾害节点的可能性,并将致灾节点发生概率,灾害节点发生后的影响程度和发生可能性进行耦合,识别灾害网络演化关键节点。将该方法应用于四川汶川板子沟地区泥石流后,结果表明:在四川汶川板子沟地区泥石流灾害演化中,风险控制的关键点分别是阻止泥石流入侵居民聚集地,减少交通受阻和救援受阻,与实际救援现场情况相符。研究结果可以为更有效地进行泥石流灾害应急救援提供一定的理论支撑。

基于子流域单元的抚顺市泥石流易发性及危险性评价

针对泥石流易发性及危险性评价中存在的评价体系模糊、忽略降雨等诱发因素的问题,以抚顺市作为研究区,在分析泥石流灾害发育及分布规律的基础上,利用层次分析法,以子流域单元作为评价单元,开展泥石流灾害易发性及危险性评价.结合已有泥石流灾害点进行了精度评定.结果显示,抚顺市已有的42处泥石流灾害点中,36处位于本次评价的泥石流高易发和极高易发区(占比85.71%),有33处位于本次评价的泥石流高危险和极高危险区(占比78.57%).表明本次易发性及危险性评价结果比较可靠,与抚顺市的泥石流灾害发育情况相符合.

基于泥石流危险性的拦挡坝减灾效益评价方法

实现泥石流拦挡坝减灾效益定量评价对于优化工程设计和保护人民生命财产安全具有重要的理论意义和实践意义。采用数值模拟方法获取不同工况下泥石流泥深、流速和范围,建立了基于高危险等级面积和总危险度的2种危险性评价指标体系,提出了拦挡坝减灾效益的定量评价方法,并以锄头沟泥石流为例进行了实证研究。根据拦挡坝减灾效益评价方法可以分析拟建工程和现有工程及其组合的减灾效益,判断其是否达到了减灾目标,并可对比和量化不同工程在减灾方面的重要程度,可为泥石流拦挡坝修建及改良提供依据和参考。单位高度减灾效益能够反映拦挡坝增加单位高度所带来的减灾效果,可应用于泥石流拦挡坝设计、改良和最佳工程组合方案的确定。总危险度与高危险等级面积的减灾效益变化规律一致,说明2种危险性评价方式均可体现拦挡坝组合及其变化的减灾效益。

崩塌滑坡-堰塞湖-溃决洪水-泥石流灾害链演化特征分析及防治对策研究

某沟谷两岸坡面陡峻,沟谷狭窄,纵坡降较大,在地震、降雨等不利因素影响下,其左岸堆积体上方的崩滑堵沟隐患点可能出现失稳,并发展为崩塌滑坡-堰塞湖-溃决洪水-泥石流灾害链。针对此灾害链不同阶段的演化特征,采用相应的数值模拟模型和数值计算方法进行模拟分析和计算,评价其对沟口桥梁工程的影响,并采取相应的防治对策。经分析计算,崩塌滑坡隐患点距沟底高程落差约1 km,岩体体积约8×10^(6)m^(3),平均厚度约26 m,崩塌滑坡堵河可形成最大水深为14.4 m、面积约为7.19×10^(4)m^(2)、方量约为2.74×10^(5)m^(3)的堰塞湖;堰塞湖溃决形成洪水过程中,桥梁处最大水深为4.43 m(不含原始水位),最大流速为7.54 m/s,峰值流量为807 m^(3)/s;在溃决洪水强烈揭底冲刷和侵蚀的条件下,溃决洪水引发的泥石流在桥梁处的最大水深为7.1 m、最大流速为8 m/s、峰值流量为1685.5 m^(3)/s、最大冲刷深度为16.58 m。为减少该灾害链对桥梁工程的影响,采取河道疏通、岸坡防护和监测预警等防治措施。