台湾“莫拉克”台风诱发山地灾害成因与启示

2009-07"莫拉克"台风在台湾岛内滞留大于40h,受中央山脉地形以及西南季风的影响,形成"北部风强,南部雨大"的局面。本次降雨为台湾历年之冠,24h降雨量1825mm,48h雨量2467mm,逼近世界降雨极值。全台湾计有31个雨量站过程降雨量超过1000mm,23个雨量站超过1500mm,15个雨量站超过2000mm,南部部分区域甚至出现6～10日累积降雨量超过其年降雨量情形。最大总雨量位于阿里山,2009-08-06～10累计雨量达2884mm。长时间持续强降雨,造成了大量的泥石流、堰塞湖、崩塌、滑坡、山洪等山地灾害。大量的崩塌、滑坡阻塞河道,形成了16处堰塞湖。这些灾害淤埋村镇,毁坏道路、桥梁、堤防、建筑、输电和通讯设施。由于道路交通受损,电力、通讯信号中断,使得许多村庄与外部隔绝,成为孤岛,救援设施与救援物资无法到达灾区,延缓救援进度。受灾较重的乡镇有高雄县甲仙乡、桃源乡、六龟乡、那玛夏乡、杉林乡,南投县鹿谷乡、信义乡、国姓乡,嘉义县阿里山乡、梅山乡、中埔乡,屏东县高树乡、三地门乡、春日乡,台南县南化乡,台东县金峰乡等。截至2009-08,造成全台共619人死亡、肢体74件、76人失踪,其中小林村和新开部落被完全毁灭。台风暴雨、陡峻地形和丰富的松散固体物质等自然因素决定了山地灾害形成的基本因素,高强度长历时的暴雨是直接激发因素,坡地过度开发、道路建设、河道不合理利用等人为因素则加剧了灾情。莫拉克台风暴雨灾害对人们的启示是合理确定开发度,科学利用土地资源;确保山区溪流行洪空间,把防洪需求作为河谷地开发的限制条件;注意环境保育,尽量减少工程建设对斜坡的扰动;提高山地灾害预警标准,建立巨灾监测预警机制;进行灾害风险分析与管理,开展有机结合资源利用与减灾防灾的流域理性开发。

西南地区成品油管道山地灾害发育特点与防治

成品油管道作为一种线性工程,具有孕灾环境复杂、人为干扰多、灾害点多且分散等特点,灾害发育易受到自然条件改变与人类活动的影响。受山地灾害治理费用的限制,大量的灾害点不可能都进行防治。管道建设用地为临时征地,这就要求管道治理工程对土地的占用最小,用尽可能小的工程措施达到管道保护的最佳效果。基于以上管道建设独特的工程特征与管道山地灾害的防治要求,建立一套与管道工程环境相适应的山地灾害早期判识、成灾类型确定、预防和治理技术就显得十分重要。在多年山地灾害防治理论方法与技术研究的基础上,结合西南山区管道建设的实践,形成一整套山区管道山地灾害治理的理论方法与关键技术,并成功示范应用于中石化多条成品油管道的建设和运营中,保证了山区成品油管的安全。

中巴经济走廊沿线交通工程面临的山地灾害问题及对策

中巴经济走廊红其拉普-哈维连段位于巴基斯坦境内北部山区,是整个中巴经济走廊沿线泥石流、崩塌滑坡、雪崩等山地灾害最为发育、危害最为严重的区域。文章以红旗拉普(Khunjerab)-哈维连(Havelian)段为研究区域,以沿线泥石流、崩塌滑坡等山地灾害为研究对象,对自然环境背景、灾害类型及分布规律、对交通工程的危害特征进行分析,在此基础上,总结该段经济走廊交通工程面临的山地灾害问题,并初步提出相应的对策建议。通过遥感解译、野外考察,初步查清红其拉普-哈维连段共发育泥石流沟305条,滑坡灾害点237处。针对中巴经济走廊交通工程面临的山地灾害问题,初步提出了建立经济走廊交通工程沿线孕灾背景和灾害数据库、科学评估灾害(链)风险、研发复杂环境条件下空-天-地一体的监测预警技术方法、开展山地灾害防灾减灾理论与技术研究的对策建议。

汉源县大渡河“8.6”崩塌堵河灾害研究

2009-08-06四川省汉源县顺河乡猴子岩发生大型崩塌,90余万m3崩塌体直接冲进大渡河,形成40m高的堰塞坝,阻断大渡河,形成库容达6000×104m3堰塞湖,导致2人死亡,29人失踪和重大财产损失。以现场调查与观测为基础,分析灾害发育条件和成灾过程,认为高陡边坡次级断裂造成的岩体破裂是崩塌发育的基础条件,"5.12"汶川大地震、强降雨及道路工程建设造成的边坡失稳是灾害发生的重要原因。针对崩塌堵河灾害的成灾特点,提出加强山区重大工程区地质灾害评价、预防、预警,科学设计、施工减少陡坡开挖,采取果断措施处置施工过程中出现的险情、灾情,及时在灾害点设置警示标志减少灾害损失等减灾对策。

崩塌滚石灾害的力学机理与防治技术

崩塌滚石灾害是中国西部山区一种常见的地质灾害类型,具有突发性和随机性的特点,是山区地质灾害防治的难点和薄弱环节。针对中国崩塌滚石灾害基础研究薄弱,减灾关键技术研发能力不足的问题,开展了崩塌滚石灾害形成条件与形成力学机理的研究,研发了系列耗能减震崩塌滚石灾害防治的新技术。结合汶川地震、芦山地震崩塌滚石灾害防治难题,建设了崩塌滚石灾害防治新技术的试验示范区,并取得了良好的防护效果,为地震灾后重建和崩塌滚石灾害防治新技术的推广应用发挥了重要的示范作用。

地震后降雨激发区域地质灾害危险性预测

针对"5.12"汶川地震之后,斜坡结构受地震动松动破坏,在降雨或外届轻微的扰动下发生崩滑流等地质灾害的预测方法可靠性不高的问题,提出了一套基于概率模型的降雨激发区域地质灾害概率预警的方法。根据地震灾区本身的气象水文和地质环境特点,建立了降雨诱发灾害的概率模型和预警指标体系,以降雨概率和降雨量为基础,以研究区成都市地震灾区为例进行地质灾害预警模拟和结果检验,预警结果表明:需对彭州市中北部地区和都江堰市中部地区发出红色预警和橙色预警,这与研究区降雨触发地质灾害的实际情况相符。该方法提高了区域降雨型地质灾害的时间与空间预警的准确性,可为地震灾区震后的防灾减灾和灾害预警提供科学依据。

“4·20”芦山地震崩塌滑坡与公路危险性评价——以宝兴县省道S210沿线为例

以芦山地震重灾区宝兴县境内省道S210沿线为研究区,利用高分辨率航片,对沿线地震诱发崩塌滑坡进行判识,并通过分析地形、地层岩性及震中距等因子,探讨公路沿线崩塌滑坡的分布规律,进而利用确定性系数和频率比例法对地震诱发崩塌滑坡的易发性进行评价,最终通过沿线崩塌滑坡易发性分析结果对道路断道的危险性进行评价。研究结果发现:省道S210沿线芦山地震造成的坡面破坏以中小型崩塌为主,高程集中在750～1 500 m,坡度多位于30°～60°,且位于西、南西和北西坡向的崩塌滑坡较多,岩性以硬岩和软硬相间岩层为主,研究区距震中19～21 km的距离为崩塌滑坡集中分布区域。崩塌滑坡高易发区和较高易发区主要位于研究区的北段,南段公路同侧也有分布,较低和低易发区位于中段宽谷路段。

基于水文响应单元的泥石流灾害易发性分区方法

以水文响应单元和栅格单元为基础评价单元,运用因子贡献率法和信息量法两种评价模型对安宁河流域进行泥石流灾害易发性评价。研究结果表明,在流域尺度范围内,水文响应单元能够更好体现区域中的微观综合地貌特征,切合区域整体性描述;基于水文响应单元的易发性分区不仅与历史泥石流实际分布情况的契合度较高,而且数学模型方法适应效率较高和区内孕灾条件体现更为明显。由此,建立基于水文响应单元泥石流灾害易发性分区对探求流域尺度范围内泥石流灾害易发性分区方法与评价制图是一个有益的尝试与拓展,可为制定减灾防灾决策提供科学参考。

四川省西溪河地洛水电工程区“7.31”泥石流灾害

2009-07-31,四川省凉山彝族自治州西溪河流域金阳县地洛电站施工区暴发泥石流,造成9人死亡、施工道路及设施损毁。通过现场调查和分析认为,"7.31"泥石流是一场高容重低粘度坡面型泥石质泥石流,强降雨是此次泥石流形成的激发条件,工程弃渣是其形成的物质基础和条件,过沟公路未合理设置排水涵洞,路基被毁,沿途大量物质补给是泥石流形成的促进因素。"7.31"泥石流隐蔽性强,人们对其危害范围认识不足,防灾意识薄弱,监测预警不到位,是造成人员伤亡与财产损失的重要因素。结合西溪河流域水电开发的现状,针对性地提出了规范人类工程活动,提高防灾意识,加强地质灾害的监测预警等防治对策,建议进一步加强中小水电工程施工的监管力度,切实落实灾害危险性评估与防灾措施,最大限度地减少人为地质灾害。

青藏高原山地灾害和气象灾害风险评估与减灾对策

基于青藏高原与气候变化相关的地表自然灾害(滑坡、泥石流、山洪、干旱、雪灾)的孕灾和成灾特点,遴选出不同类型灾害的危险性评估指标,进行灾害危险性评估;依据对承灾体的危害程度和方式,分别针对山地灾害(滑坡、泥石流、山洪)和气象灾害(干旱和雪灾)进行区域易损性评估;对危险度和易损度评估值进行归一化处理,完成灾害综合风险评估.评估结果表明:高度风险区主要位于青藏高原西部和南部边缘地区,占20.55%,包括川西高原和藏东南;中度风险区主要位于青藏高原中南部、中西部以及东北部地区,占30.26%,包括西藏南部、青海北部以及四川西北部地区;低度风险区主要位于青藏高原中部地区,占37.64%,包括西藏中北部与青海西南部地区;微度风险区主要位于青藏高原北部与西北部,占11.55%,包括西藏北部与新疆南部地区.最后,分析了当前防灾减灾存在的问题,并提出相应的减灾对策.

青藏高原自然灾害发育现状与未来关注的科学问题

青藏高原构造隆升强烈、地形地貌复杂、气候敏感多变,是地震、泥石流、崩塌、滑坡、冰湖溃决、山洪、雪灾、干旱和冻胀融沉等灾害的多发区。受区域地质构造、地形条件、水文气象和人类活动影响,青藏高原自然灾害的分布呈现为沿断裂构造带密集分布、沿深切的高山峡谷区成带状分布、地带性分布、在高强度人类活动区集中分布的特征。灾害活动呈现高强度与高频率、突发性、季节性、准周期性、群发性和链生性的特点。在气候变暖与地壳运动活跃的环境背景下,青藏高原自然灾害的危险性逐渐加剧,灾害风险也会随着人口数量和社会经济水平提升不断增加。进而分析了当前青藏高原自然灾害成灾机理、灾害防治以及风险管理等方面所面临的问题,并在此基础上提出成灾因素变化与灾害发育的区域规律、自然灾害动力学过程与灾变机理、气候变化与地震耦合作用下的巨灾演化规律、青藏高原自然灾害风险评估与风险管理、适宜高寒区特点的监测预警和防治关键技术等未来应该关注的科学技术问题以及需要开展的相应工作。

块石颗粒形状对碎石土渗流特性影响研究

碎石土是由不同形状的块石颗粒组成,块石颗粒形状不仅会影响碎石土内部的细观结构,也会影响其渗流特性.基于碎石土细观结构模型,将不同形状的块石颗粒简化为圆形、正方形、正六边形和正八边形,分析块石形状对碎石土的渗流特性影响.发现不同形状块石组成的碎石土中水的渗流量不同,随着孔隙率增大,块石形状对其渗流特性的影响越明显.常水头渗流试验表明:不同形状块石,渗透系数差异明显,其中规则块石(近似正方体)渗透系数最大,泥岩颗粒(近似多面体)渗透系数最小.数值模拟试验结果与常水头试验结果二者的规律吻合,说明数值模拟试验结果可靠.

西藏樟木滑坡特征及成因研究

查明樟木滑坡的特征及成因是该滑坡防治工程设计需要解决的首要问题。通过对樟木滑坡的现场调查,结合钻探资料对樟木滑坡的形成条件和堆积体特征进行了分析,揭示了该滑坡的演化过程和形成机理。研究表明:樟木滑坡是一个多期次滑坡构成的复杂滑坡;滑坡演化过程为岩质古滑坡→崩坡积层滑坡→浅表层堆积层滑坡;各期次滑坡的主控因素不同,形成机理差异较大;滑坡运动方式主要有牵引式和推移式两种,混合式少见。研究成果可供认识大型复杂滑坡和樟木口岸滑坡防治工程设计参考。

雪崩防治工程研究与应用现状

雪崩是对高寒山区房屋、设施、道路安全威胁最大的自然灾害之一。在目前雪崩监测预警技术还很不完善的情况下,发展灾害防治工程技术是避免或减轻雪崩对人类生命财产损失的重要措施。对国际上常用雪崩防治工程进行分类,重点按作用手段分别阐述了各种防治工程的研究与应用现状,对防治工程研究进展、适用范围、设计要求、应用情况等关键问题进行了总结和探讨。研究认为,目前的雪崩灾害防护工程存在修筑标准欠缺、雪崩机理不明确、工程设计参数计算不合理、试验模拟不理想、基础理论研究落后于实践活动等不足,并建议从工程综合配置、雪崩与防护结构相互作用、工程设计参数定量化研究、开发积雪清理技术、构建监测预警系统等方面开展先行工作。

山洪中漂木在拦砂坝前堵塞堆积实验

山洪和泥石流中夹带的漂木在拦砂坝开口处易造成严重堵塞,使坝体对后续流体的分选效果减弱或失效,甚至进一步威胁坝体安全,因此探讨漂木在拦砂坝前的堵塞堆积规律和影响因素对于工程结构设计具有重要意义。考虑漂木长度L、溢流口开口宽度b、漂木量Vw及流体流量V等因素对漂木形成堵塞的影响,通过实验研究了山洪中漂木在拦砂坝前堵塞堆积规律。实验发现漂木在拦砂坝溢流口的堵塞堆积形态主要有三种:溢流口搭桥型,交错咬合型,坝前停积型。漂木堵塞率在L/b<1时基本保持不变,在1<L/b<3时,随着L/b增大先增大后减小,在L/b=2左右达到最大;漂木拦截率在L/b<2呈线性增大,在2<L/b<3保持基本稳定。漂木大量堵塞在溢流口或滞留在库容区中后部都能形成较高的漂木拦截率。漂木体积含量Vw/V在L/b<1时对漂木堵塞率和拦截率基本无影响,在1<L/b<3时,对漂木堵塞率和拦截率的影响呈增大趋势,随着L/b的增大,增大趋势越明显,在L/b=2时基本呈线性增长。

地震荷载作用下抗滑桩嵌固深度的研究

国内外对地震荷载作用下碎石土边坡抗滑桩的最佳嵌固深度研究很少,以往抗滑桩嵌固深度的确定还主要采用经验方法。以云南省文天公路K123+920～+950段的南温碎石土滑坡为研究对象,采用物理模型试验方法,通过对滑坡地质力学条件分析,建立抗滑桩相似试验模型,进行地震荷载作用下抗滑桩不同嵌固深度的变形破坏试验研究,获取抗滑桩变形试验数据。运用传递系数法,分析地震荷载作用下抗滑桩承受的水平荷载与桩体位移的相互关系,确定了碎石土滑坡在一定的滑坡推力条件下,抗滑桩的最佳嵌固深度,最后建立碎石土边坡中抗滑桩最佳嵌固深度的经验判别式。此判别式可作为不同强度下碎石土滑坡中抗滑桩最佳嵌固深度的设计提供参考,也可为地震荷载作用下最佳嵌固深度验算提供帮助。

预应力锚索外锚头强化锁定技术研究

针对国内预应力锚索外锚头采用单一夹片式锚具锁定容易出现外锚锁定失效的问题,提出通过在原有夹片式锚具锁定的基础上增设附加锁固件的方式来强化锚头锁定力。附加锁固件由钢套筒和锚固胶两部分构成,通过高强锚固胶将锚具外露钢绞线端头与套筒固为一体,形成外锚头多重锁定效果,具有结构简单、受力明确、经济实用的特点。通过拉拔实验,对比分析附加锁固件张拉破坏时的受力特性,确定了附加锁固件的最优设计参数。试验证明了本方法的合理性和有效性,其结果可为新型预应力锚索锚头强化锁固技术的推广应用提供理论依据。

泥石流源地坡面土体活动随机性规律实验

坡面土体的崩塌活动是泥石流形成的初始过程。为了研究降雨条件下该过程中蕴含的随机性,选择典型泥石流源地坡面进行人工降雨实验,观测坡面径流和坡面土体活动特征。结果表明:坡面径流的产生与坡面土体的供给是2个相对独立的过程;坡面产流过程在时间上具有连续性,空间上具有均匀性,规模上具有稳定性;即使是在恒定的降雨强度条件下,泥石流的源地土体活动也表现为一个离散的土体崩塌序列,具有时间上的间歇性、空间上的聚集性、规模上的随机性,且在时间上服从泊松分布,在规模上服从规模-频率的幂率关系;坡面的水土过程是不完全同步的,泥石流的形成依赖于坡面土体补给的时间、空间和规模分布,这也决定了泥石流阵流的多变和流量的涨落。建立基于土体活动特征的随机性补给模型,结合分布式水文模型,是建立科学的泥石流预报模型的有效方法。

宽级配弱固结土体内细颗粒迁移规律研究评述

宽级配弱固结土体中细颗粒的迁移是导致滑坡和泥石流的一个重要原因。本文总结了宽级配弱固结土和细颗粒分界粒径的基本概念,以及细颗粒迁移特性,并总结了现有细颗粒迁移在各学科研究的实验方法、数值模拟方法以及研究成果。现有研究表明在宏观尺度上,宽级配土体内细颗粒在水动力条件下的迁移,会导致土体孔隙堵塞,是土体渗透性的降低、发生滑坡泥石流的重要原因;同时亦影响水利科学中土石坝运行,甚至造成管涌破坏。在细观尺度上,相关成果仍旧不完善,亟待在今后进行深入研究。未来建议重点发展微观数值模拟技术,高精度的试验监测手段,并考虑孔隙结构和颗粒级配变化、细观-微观-宏观多尺度转换以及气、固、流多相流耦合条件下的细颗粒迁移规律。

八一沟松散堆积体粒度特征研究

八一沟位于地震极重灾区四川省都江堰市龙池镇云华村，历史上多次发生过大规模泥石流。通过对现有的粒度分析方法进行了总结，采用矩法和标度法分析了八一沟内松散堆积体（坡积物、沟床沉积物、泥石流沉积物）的粒度特征，最后对比分析了现有粒度分析方法。结果表明，八一沟上游为泥石流的主要物源和流动区，对颗粒沉积的影响较小，而下游的堆积区则对颗粒级配的改造较大。标度法可以通过幂指函数对松散堆积体的级配进行统一描述，八一沟中上游堆积土体的特征粒径D-主要分布在10左右，这与该颗粒级配主要形成低密度泥石流的预测和八一沟已发生的泥石流密度（1．7—1．8g／cm2）一致，说明在强降雨条件下，八一沟上游会再次诱发低密度泥石流。因此利用不同的土体粒度分析方法，可以推测松散堆积体的沉积环境及未来的活动特征。