本文選題：泥石流　切入點(diǎn)：雨型　出處：《成都理工大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：降雨型泥石流的發(fā)生是一個(gè)“天地耦合”的過(guò)程,基于雨量(強(qiáng))條件的泥石流預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)和監(jiān)測(cè)預(yù)警成為了近年來(lái)研究的熱點(diǎn)、難點(diǎn)和重要的防災(zāi)減災(zāi)手段之一。然而,由于降雨過(guò)程本身具有復(fù)雜和多變性,降雨對(duì)下墊面泥石流物源土體的影響過(guò)程和觸發(fā)作用則更為復(fù)雜,從而使得泥石流發(fā)生的臨界雨量(強(qiáng))條件很難準(zhǔn)確把握,降雨過(guò)程及其對(duì)泥石流起動(dòng)影響和控制作用的研究成為了泥石流起動(dòng)機(jī)理以及臨界降雨條件和預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)研究的薄弱環(huán)節(jié),一定程度上影響了泥石流預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)判據(jù)的可靠性和可信度。本文以泥石流發(fā)育分布廣泛、成災(zāi)機(jī)理典型、災(zāi)情險(xiǎn)情嚴(yán)重的大渡河流域(小金-甘洛段)、安寧河-則木河斷裂帶和汶川地震強(qiáng)烈擾動(dòng)區(qū)作為研究對(duì)象,在對(duì)研究區(qū)近年來(lái)泥石流發(fā)生所對(duì)應(yīng)的詳細(xì)降雨資料(包括前期日降雨過(guò)程、泥石流發(fā)生時(shí)的小時(shí)降雨過(guò)程等)全面收集和深入分析基礎(chǔ)上,引入雨型的概念,通過(guò)雨型對(duì)泥石流發(fā)生所對(duì)應(yīng)的降雨過(guò)程進(jìn)行表征和反映,進(jìn)而從區(qū)域和時(shí)間尺度對(duì)比研究不同雨型條件下降雨對(duì)泥石流起動(dòng)的影響和控制作用,探尋不同雨型條件下泥石流起動(dòng)的臨界降雨條件。本研究對(duì)進(jìn)一步揭示不同降雨條件與泥石流起動(dòng)的響應(yīng),提高降雨對(duì)泥石流觸發(fā)作用和泥石流起動(dòng)過(guò)程的認(rèn)識(shí),完善泥石流的形成機(jī)理方面具有一定理論意義,而對(duì)于泥石流預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)和防災(zāi)減災(zāi)方面具有一定實(shí)踐參考價(jià)值。通過(guò)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀研究掌握、資料收集與分析、泥石流起動(dòng)物理模擬試驗(yàn)開展、數(shù)理統(tǒng)計(jì)與對(duì)照研究,本文主要取得了以下六個(gè)方面的成果與認(rèn)識(shí):(1)雨型概念的引入與泥石流發(fā)生雨型體系框架的構(gòu)建。通過(guò)原本應(yīng)用于氣候?qū)W的雨型概念實(shí)現(xiàn)了對(duì)泥石流發(fā)生降雨過(guò)程的表征,并提出了泥石流發(fā)生雨型的概念和雨型體系框架。泥石流發(fā)生雨型概念即基于雨(量)強(qiáng)—?dú)v時(shí)曲線劃分出的與泥石流發(fā)生降雨過(guò)程相對(duì)應(yīng)的降雨類型。泥石流雨型體系框架主要基于時(shí)間尺度、空間尺度、降雨時(shí)間間隔、降雨峰值特征以及降雨趨勢(shì)構(gòu)建。泥石流發(fā)生雨型概念的提出和雨型體系框架的構(gòu)建為雨型與泥石流響應(yīng)奠定了基礎(chǔ)。(2)基于24h和1h時(shí)間尺度的泥石流發(fā)生雨型體系探索與建設(shè)。通過(guò)泥石流發(fā)生前期長(zhǎng)時(shí)間降雨量及泥石流發(fā)生當(dāng)日降雨量對(duì)泥石流發(fā)生貢獻(xiàn)的綜合衡量,依據(jù)當(dāng)日降雨占總降雨量權(quán)重的大小,對(duì)24h時(shí)間尺度泥石流發(fā)生雨型劃分為4種,分別為短臨降雨控制型、短臨降雨主導(dǎo)型、前期有效降雨與短臨降雨平衡型、前期降雨主導(dǎo)型;依據(jù)小時(shí)降雨量的時(shí)間分布與泥石流發(fā)生時(shí)刻的關(guān)系,將1h時(shí)間尺度的降雨分為無(wú)峰型、峰前型、峰中型和峰后型4種雨型。(3)基于24h泥石流發(fā)生雨型劃分與對(duì)比研究。在對(duì)研究區(qū)大渡河流域(小金-甘洛段)、安寧河-則木河斷裂帶和汶川地震強(qiáng)烈擾動(dòng)區(qū)孕災(zāi)條件、泥石流特征分析基礎(chǔ)上,分別統(tǒng)計(jì)計(jì)算了近年來(lái)發(fā)生的315次泥石流所對(duì)應(yīng)的前7天有效降雨量、當(dāng)日雨量和總降雨量,劃分了基于24h時(shí)間尺度泥石流發(fā)生雨型。從總體分類結(jié)果來(lái)看,泥石流發(fā)生對(duì)應(yīng)24h時(shí)間尺度的四種雨型占比均在20%以上。其中,以前期降雨與短臨降雨均衡型所占比重最大(29.5%),表明了泥石流發(fā)生是前期降雨與短臨降雨共同作用的結(jié)果。其次為短臨降雨控制型和短臨降雨主導(dǎo)型,占比分別為24.76%和24.44%,表明了短臨降雨在泥石流發(fā)生中的激發(fā)作用。前期降雨主導(dǎo)型相對(duì)較少,但也占到21.27%的百分比,表明前期有效降雨對(duì)泥石流發(fā)生的貢獻(xiàn)。從區(qū)域?qū)φ諄?lái)看,基于24h時(shí)間尺度泥石流發(fā)生雨型呈現(xiàn)出空間差異性。大渡河流域(小金-甘洛段)泥石流災(zāi)害中短臨降雨控制型占比較大,短臨降雨主導(dǎo)型和前期降雨主導(dǎo)型相對(duì)偏少;汶川地震強(qiáng)烈擾動(dòng)區(qū)四種雨型分布相對(duì)比較均勻,差異較小,前期降雨主導(dǎo)型占比相對(duì)較多;安寧河-則木河斷裂帶四種雨型分布不均,短臨降雨主導(dǎo)型、前期降雨主導(dǎo)型所占比重較大,而短臨降雨控制型觸發(fā)泥石流占比均明顯少于其他地區(qū)。根據(jù)315次泥石流24h時(shí)間尺度降雨的分布及其對(duì)泥石流發(fā)生的貢獻(xiàn)作用,前期降雨的貢獻(xiàn)權(quán)重與當(dāng)日降雨的激發(fā)權(quán)重可概算為0.65。(4)基于1h時(shí)間尺度泥石流發(fā)生雨型對(duì)比研究。根據(jù)1h時(shí)間尺度泥石流發(fā)生雨型的劃分依據(jù),分別統(tǒng)計(jì)、繪制了研究區(qū)31次泥石流發(fā)生前后的小時(shí)降雨及累積降雨曲線,分析了泥石流發(fā)生與峰值降雨出現(xiàn)時(shí)刻及其對(duì)應(yīng)關(guān)系,確定了基于1h時(shí)間尺度泥石流發(fā)生雨型。結(jié)果表明,研究區(qū)均勻無(wú)峰型降雨極少出現(xiàn),峰值型降雨占絕大多數(shù),其中54.8%的泥石流發(fā)生與峰值降雨同步,屬于峰中型;32.3%泥石流發(fā)生于峰值降雨降落之后,屬于峰后型。峰前型泥石流較少,占比接近10%。(5)泥石流物理啟動(dòng)模擬試驗(yàn)開展及其現(xiàn)象分析。下墊面以位于貢嘎山東坡的瀘定縣新興鄉(xiāng)熊家溝為模型,開展了不同降雨強(qiáng)度條件下泥石流啟動(dòng)的模擬試驗(yàn)。試驗(yàn)研究表明在強(qiáng)降雨條件下,水體入滲速度、不同深度土體含水量變化與降雨強(qiáng)度呈反比例關(guān)系,降雨強(qiáng)度越大,越不利于水體入滲,而有利于坡面匯流、沖溝徑流和下切侵蝕;在強(qiáng)降雨和徑流條件下,土體破壞方式、破壞程度以及泥石流形成機(jī)理表現(xiàn)出差異性。相對(duì)較小雨強(qiáng)降雨條件下,土體破壞方式以滑坡為主,泥石流形成模式表現(xiàn)為滑坡液化與轉(zhuǎn)化啟動(dòng),雨強(qiáng)較大降雨條件下,土體破壞方式以侵蝕垮塌為主,泥石流形成模式為洪流席卷垮塌體和揭底;在強(qiáng)降雨條件下,雨強(qiáng)與泥石流的規(guī)模、粘度之間沒有正相關(guān)性。試驗(yàn)結(jié)果在一定程度上揭示了泥石流發(fā)生與降雨雨型的關(guān)系。(6)基于24h、1h時(shí)間尺度泥石流發(fā)生臨界降雨條件研究。選取泥石流發(fā)生當(dāng)日降雨量、前期有效雨量和總降雨量作為降雨參數(shù),采用“單線法”擬合建立了基于24h時(shí)間尺度雨型的泥石流發(fā)生臨界降雨條件(不同前期有效降雨條件下泥石流發(fā)生的臨界日降雨量);在泥石流發(fā)生降雨雨場(chǎng)劃分基礎(chǔ)上,選取泥石流事件降雨歷時(shí)、小時(shí)降雨分布、平均小時(shí)降雨量等降雨參數(shù),建立了大渡河流域(小金-甘洛段)、安寧河-則木河斷裂帶和汶川地震強(qiáng)烈擾動(dòng)區(qū)與泥石流事件相對(duì)應(yīng)的本場(chǎng)降雨過(guò)程中平均小時(shí)降雨量與降雨歷時(shí)的關(guān)系曲線。降雨型泥石流發(fā)生臨界降雨條件研究和預(yù)測(cè)、預(yù)(警)報(bào)問(wèn)題極其復(fù)雜,受到多重因素的影響。本次關(guān)于泥石流發(fā)生雨型響應(yīng)及其臨界降雨條件研究,雖具有一定探索性,但仍存在一定問(wèn)題和限制,如泥石流災(zāi)害事件的代表性與全面性問(wèn)題(樣本問(wèn)題)、降雨監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性問(wèn)題、地震影響問(wèn)題等。因此,研究結(jié)果和認(rèn)識(shí)是初步的,許多問(wèn)題還有待于進(jìn)一步的深入研究,如泥石流發(fā)生雨型體系的科學(xué)劃分與系統(tǒng)建立、不同雨型條件下泥石流起動(dòng)機(jī)理、不同雨型條件下前期降雨的影響和有效降雨的確定以及不同雨型條件下泥石流災(zāi)變預(yù)測(cè)模式等。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：P642.23

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1559416