本文關(guān)鍵詞：白龍江流域降雨型泥石流成因機理研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：白龍江流域滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā),是我國四大地質(zhì)災(zāi)害高發(fā)區(qū)之一,密集而廣泛分布的滑坡、泥石流災(zāi)害,成為了當(dāng)?shù)厣鐣?jīng)濟發(fā)展的障礙。尤其在2008年汶川地震之后,該地滑坡、泥石流災(zāi)害形勢更加嚴(yán)峻,如2010年舟曲8.8特大泥石流災(zāi)害等,嚴(yán)重威脅和危害當(dāng)?shù)厝嗣竦纳�、財產(chǎn)安全。泥石流災(zāi)害因其成災(zāi)規(guī)模大、破壞能力強、波及范圍廣,成為該區(qū)地質(zhì)災(zāi)害防治研究工作的重中之重。本文基于已有研究成果,通過遙感監(jiān)測和野外調(diào)查手段,獲得白龍江流域泥石流災(zāi)害的時空分布和發(fā)育特征資料,并結(jié)合地區(qū)基礎(chǔ)自然環(huán)境背景,初步探討了白龍江流域泥石流災(zāi)害的發(fā)育成因條件。在此基礎(chǔ)上,分析選擇適當(dāng)?shù)挠绊懸蜃?采用信息量法、層次分析法、邏輯回歸法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型和支持向量機模型,從兩種評價單元尺度出發(fā),對白龍江流域泥石流災(zāi)害易發(fā)性進行評估,對比選擇了訓(xùn)練能力和預(yù)測能力較強的信息量模型,實現(xiàn)了白龍江流域泥石流易發(fā)性分級和分區(qū),并參照該模型中各影響因子的貢獻參數(shù),對白龍江泥石流的成因條件進行定量分析。以泥石流災(zāi)害的定性、定量成因研究和易發(fā)性評估結(jié)果為指導(dǎo),選擇高易發(fā)的白龍江中游右側(cè)構(gòu)林坪為研究對象,設(shè)計和開展了人工模擬降雨下的斜坡產(chǎn)流產(chǎn)沙試驗、人工洪流沖刷啟動溝床物質(zhì)試驗兩個主要的現(xiàn)場試驗,在最真實的自然環(huán)境條件下重現(xiàn)降雨下坡面產(chǎn)流、產(chǎn)沙、形成坡面泥石流,及溝谷匯流沖刷溝床啟動形成泥石流的過程,以此為例對白龍江流域泥石流的成因機制和形成機理進行深入研究。主要工作內(nèi)容和研究成果有：(1)基于多光譜和高精度遙感影像和GIS平臺,通過自動解譯和人工識別,獲得白龍江流域泥石流災(zāi)害空間分布的初步結(jié)果,參考已有災(zāi)害歷史記錄和區(qū)域調(diào)查資料,對其進一步確認(rèn)和補充,得到白龍江全流域泥石流災(zāi)害的時空分布及特征,并結(jié)合地形地貌、巖性、構(gòu)造、植被覆蓋、特征降雨等區(qū)域基礎(chǔ)環(huán)境背景條件,定性分析了白龍江流域泥石流災(zāi)害的成因。(2)以白龍江流域泥石流災(zāi)害空間分布資料和背景環(huán)境為基礎(chǔ),采用了5種災(zāi)害區(qū)域評估模型,從兩種評價尺度的流域單元出發(fā),對白龍江流域泥石流災(zāi)害的易發(fā)性進行評估分級。通過ROC曲線分析和易發(fā)、高易發(fā)泥石流發(fā)育幾率的比較,認(rèn)為信息量模型是評價兩種尺度泥石流的最優(yōu)模型,用該模型的評估分級、分區(qū)結(jié)果可指導(dǎo)白龍江流域泥石流防災(zāi)工作�；谛畔⒘磕Ｐ驮u估中所得各影響因子的信息量參數(shù),定量比較分析各成因條件、及其內(nèi)部分級,在白龍江流域泥石流形成中的權(quán)重和原因。結(jié)果顯示5-8mmm的10分鐘降雨,10-50km2、5-10km2流域面積,相對高差1600-2000m、2000m,比降15°,NDVI值低,巖體強度低,流域平均坡度25-30°,等指標(biāo)在泥石流形成過程中依次表現(xiàn)明顯。(3)通過人工模擬降雨結(jié)合徑流場試驗,研究分析了白龍江流域兩種典型斜坡——黃土斜坡和風(fēng)化千枚斜坡上產(chǎn)流、產(chǎn)沙與降雨特征的關(guān)系,探索兩種斜坡的侵蝕破壞機制與機理。結(jié)果顯示,斜坡坡面物質(zhì)的顆粒組成決定了其滲透特性。低滲透性的黃土斜坡以坡面侵蝕破壞為主,進而通過溝蝕引起斜坡破壞,形成坡面泥石流；而滲透性高的風(fēng)化千枚斜坡則以滲流為主,滲流中的細小顆粒在深處聚集形成隔水層,坡體內(nèi)部孔隙水壓力上升、有效應(yīng)力下降,坡體抗剪力衰減,形成突發(fā)性的蠕滑并演化為坡面泥石流。兩種不同物質(zhì)組成的斜坡上,產(chǎn)流、產(chǎn)沙方式和規(guī)律各不同,決定了不同巖性的溝谷中,斜坡對溝谷泥石流的水、砂補給方式不同,泥石流的易發(fā)性也不同。(4)通過人工模擬洪流沖刷啟動溝床物質(zhì)形成泥石流的模擬試驗,基于孔隙水壓力、綜合壓力、地下水運移、地表侵蝕堆積等記錄結(jié)果的對比分析,重現(xiàn)溝谷徑流啟動溝床物質(zhì)形成泥石流的完整過程和機理。分析認(rèn)為孔隙水壓力的變化引起了溝床物質(zhì)內(nèi)部液化和有效應(yīng)力的衰減,是導(dǎo)致溝床松散堆積物質(zhì)破壞,并啟動形成泥石流的重要影響因素。溝床綜合壓力能良好的反映地表溝床物質(zhì)的搬運與堆積,孔隙水壓力與溝谷徑流深相關(guān),兩者可用于溝谷洪流、泥石流活動的監(jiān)測,成為泥石流災(zāi)害預(yù)警預(yù)報的可選指標(biāo)。
【關(guān)鍵詞】：白龍江 泥石流 人工降雨 徑流場試驗 溝槽試驗 成因機理
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：P642.23
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• Abstract5-11
• 第一章 緒論11-22
• 1.1 論文選題依據(jù)及研究意義11-13
• 1.1.1 論文選題依據(jù)11-12
• 1.1.2 論文研究意義12-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-18
• 1.2.1 泥石流災(zāi)害研究簡史13-14
• 1.2.2 泥石流空間預(yù)測研究14-15
• 1.2.3 泥石流啟動機理研究15-18
• 1.3 研究內(nèi)容與論文結(jié)構(gòu)18-22
• 1.3.1 研究思路18
• 1.3.2 主要研究內(nèi)容18-19
• 1.3.3 技術(shù)路線19-20
• 1.3.4 論文結(jié)構(gòu)20-21
• 1.3.5 論文創(chuàng)新21-22
• 第二章 研究區(qū)概況22-34
• 2.1 研究區(qū)位置22-23
• 2.2 研究區(qū)自然地理背景23-34
• 2.2.1 地形地貌23-24
• 2.2.2 地層巖性24-27
• 2.2.3 地質(zhì)構(gòu)造27-29
• 2.2.4 工程地質(zhì)29-31
• 2.2.5 氣候條件31
• 2.2.6 植被覆蓋31-32
• 2.2.7 人類活動32-33
• 2.2.8 社會經(jīng)濟概況33-34
• 第三章 白龍江流域泥石流分布、類型和成因34-49
• 3.1 白龍江流域泥石流空間分布34-38
• 3.2 白龍江流域泥石流時間分布38-40
• 3.3 白龍江泥石流特征40-41
• 3.3.1 白龍江泥石流的空間分布特征40
• 3.3.2 白龍江流域泥石流的發(fā)育特征40-41
• 3.4 白龍江流域泥石流成因41-47
• 3.4.1 松散物質(zhì)41-42
• 3.4.2 巖性和構(gòu)造42-43
• 3.4.3 地形43-44
• 3.4.4 降水44-46
• 3.4.5 植被46-47
• 3.5 本章小結(jié)47-49
• 第四章 白龍江流域泥石流易發(fā)性評估49-74
• 4.1 白龍江流域泥石流易發(fā)性評估50-55
• 4.1.1 泥石流影響因子選擇50
• 4.1.2 研究數(shù)據(jù)介紹及預(yù)處理50-51
• 4.1.3 評價單元的劃分與選擇51-53
• 4.1.4 因子屬性提取及分級53-55
• 4.2 泥石流易發(fā)性評價模型的介紹和應(yīng)用55-62
• 4.2.1 基于信息量模型的泥石流易發(fā)性評價55-56
• 4.2.2 基于層次分析模型的泥石流易發(fā)性評價56-59
• 4.2.3 基于二元邏輯回歸模型的泥石流易發(fā)性評價59-60
• 4.2.4 基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的泥石流易發(fā)性評價60-61
• 4.2.5 基于支持向量機模型的泥石流易發(fā)性評價61-62
• 4.2.6 基于ROC曲線的結(jié)果評估62
• 4.3 白龍江流域泥石流易發(fā)性評估分級62-72
• 4.3.1 基于小尺度評價單元的泥石流易發(fā)性評價63-66
• 4.3.2 基于大尺度評價單元的泥石流易發(fā)性評估66-69
• 4.3.3 基于小尺度和大尺度的泥石流易發(fā)性結(jié)果分析69-72
• 4.4 本章小結(jié)72-74
• 第五章 基于現(xiàn)場試驗的泥石流形成啟動機理74-109
• 5.1 泥石流形成過程中的影響因素分析75-77
• 5.1.1 坡面產(chǎn)流產(chǎn)沙的相關(guān)影響因素分析75-76
• 5.1.2 溝谷匯流啟動形成泥石流的影響因素分析76-77
• 5.2 試驗區(qū)背景介紹77-80
• 5.3 人工模擬降雨、坡面產(chǎn)流產(chǎn)沙試驗80-96
• 5.3.1 試驗方案設(shè)計80-81
• 5.3.2 試驗地概況81-86
• 5.3.3 試驗過程及結(jié)果分析86-91
• 5.3.4 斜坡侵蝕破壞過程及機理分析91-94
• 5.3.5 斜坡侵蝕破壞過程及機理分析94-96
• 5.4 人工模擬洪流沖刷啟動溝床物質(zhì)形成泥石流的模擬試驗96-107
• 5.4.1 試驗場地選擇96-97
• 5.4.2 試驗方案設(shè)計97-98
• 5.4.3 試驗過程及結(jié)果分析98-105
• 5.4.4 溝床啟動試驗結(jié)果分析105-106
• 5.4.5 溝床啟動形成泥石流的過程及機理分析106-107
• 5.5 總結(jié)與討論107-109
• 第六章 結(jié)論與展望109-111
• 6.1 主要研究結(jié)論109-110
• 6.2 研究不足與展望110-111
• 參考文獻111-116
• 在學(xué)期間的研究成果116-118
• 致謝118-119

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